一种船舶承压壳体中变径柱形壳圈的连接方法及船舶与流程

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1.本技术涉及船舶建造技术领域，具体而言，涉及一种船舶承压壳体中变径柱形壳圈的连接方法及船舶。

背景技术：

2.船舶结构中包括承压壳体，承压壳体包括多个圆柱壳圈。在焊接船舶中的两个具有相同直径的圆柱壳圈，且两个圆柱壳圈同轴设置时，通过直接焊接的方式将两个圆柱壳圈进行固定。在焊接前，将连接端口处通过手工打磨的方式打磨出连接坡口。
3.但是在两个圆柱壳圈的直径不同时，则需要通过在两个圆柱壳圈之间设置连接结构进行连接。现有技术中，对于连接结构的精确制作及精确焊接方法的研究缺失，无法保证承压壳体的建造精度，从而会影响船舶的建造精度。
4.因此需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

技术实现要素：

5.本技术实施例的目的在于提供一种船舶承压壳体中变径柱形壳圈的连接方法，其能够将两个变径柱形壳圈进行连接，提高船舶承压壳体的制造精度。
6.本技术实施例的第二目的还在于提供一种船舶，船舶中的承压壳体使用船舶承压壳体中变径柱形壳圈的连接方法进行建造。
7.第一方面，提供了一种船舶承压壳体中变径柱形壳圈的连接方法，包括以下步骤：
8.s1、获取相邻两个柱形壳圈的直径，在相邻两个所述柱形壳圈的直径不同时，设置连接壳圈于相邻两个所述柱形壳圈之间，所述连接壳圈用于连接相邻两个所述柱形壳圈。
9.s2、在两个柱形壳圈同轴设置时，所述连接壳圈为正锥壳圈。在两个柱形壳圈不同轴设置时，所述连接壳圈为斜锥壳圈。并根据两个所述柱形壳圈的参数获取所述连接壳圈的结构参数。
10.s3、根据所述连接壳圈的结构参数，对所述连接壳圈进行余量切割、圆度校正及坡口切割。并使所述连接壳圈的端面坡口与所述柱形壳圈的端面坡口之间形成预定角度。
11.s4、装配所述连接壳圈于两个所述柱形壳圈之间，并在所述连接壳圈的两个端面分别与两个所述柱形壳圈之间按照所述预定角度的坡口后，焊接固定所述连接壳圈与所述柱形壳圈。
12.在一种实施方式中，在步骤s3中，所述对所述连接壳圈进行坡口切割至少包括以下步骤：获取焊接时坡口的设计角度，根据所述设计角度设置车床的刀头角度。安装所述连接壳圈至花盘上，旋转花盘以使刀头对所述连接壳圈的端面周侧的内角进行切割。
13.在一种实施方式中，选取立式车床对所述连接壳圈进行坡口切割。
14.在一种实施方式中，在切割过程中，先对所述连接壳圈进行余量切割，再对所述连接壳圈进行坡口切割。
15.在一种实施方式中，在安装所述连接壳圈至所示立式车床的花盘上时，使用夹具
固定所述连接壳圈，并在所述连接壳圈与所述夹具之间设置垫片。
16.在一种实施方式中，在步骤s2中，所述获取所述连接壳圈的结构参数至少包括：端面的直径和围长和圆度。
17.在一种实施方式中，测量两个所述柱形壳圈的圆柱接头的直径和围长。根据每个所述柱形壳圈的圆柱接头的直径和围长确定所述连接壳圈的两个端面的直径和围长。
18.在一种实施方式中，在步骤s3中，所述对所述连接壳圈进行圆度校正至少包括以下内容：
19.将所述连接壳圈的端面的圆周上等分出多个第一特征点。使用定位设备对每个所述第一特征点进行坐标测量。
20.将与所述连接壳圈的端面对应的所述柱形壳圈端面的圆周上等分出多个第二特征点。使用定位设备对每个所述第二特征点进行坐标测量。
21.使用最小二乘圆算法对所述第一特征点以及所述第二特征点的多个坐标数据进行迭代计算分析，在计算的圆度公差超出预定范围时，对所述连接壳圈进行圆度校正，直至圆度公差在预定范围内为止。
22.在一种实施方式中，所述圆度公差的预定范围为小于等于9。
23.根据本技术的第二方面，还提供了一种船舶，包括承压壳体，所述承压壳体根据第一方面提供的船舶承压壳体中变径柱形壳圈的连接方法进行建造。
24.与现有技术相比，本技术的有益效果为：
25.在本技术的技术方案中，通过连接壳圈将两个不同直径的柱形壳圈进行连接，并且保证焊接精度，从而提高承压壳体的建造精度，以提高船舶的建造效率及建造质量，缩短建造周期。本技术通过对斜锥壳圈的结构分析后，使用立式车床将斜锥壳圈的端面车削出角度渐变的坡口，以使斜锥壳圈与柱形壳圈之间的夹角不变。提高承压壳圈的加工精度和效率，改善施工环境。
附图说明
26.图1是本发明实施例的船舶承压壳体中变径柱形壳圈的连接方法的流程图。
27.图2是本发明实施例的船舶承压壳体中变径柱形壳圈的连接方法中，柱形壳圈与连接壳圈连接的结构示意图。
28.图3是本发明实施例的船舶承压壳体中变径柱形壳圈的连接方法中，连接壳圈连接的剖面图。
29.图4是本发明实施例的船舶承压壳体中变径柱形壳圈的连接方法中，点a处的连接壳圈与刀头布置的结构示意图。
30.图5是本发明实施例的船舶承压壳体中变径柱形壳圈的连接方法中，点b处的连接壳圈与刀头布置的结构示意图。
31.图6是本发明实施例的船舶承压壳体中变径柱形壳圈的连接方法中，点a处的剖口连接示意图。
32.图7是本发明实施例的船舶承压壳体中变径柱形壳圈的连接方法中，点b处的剖口连接示意图。
33.其中，附图标记说明如下：
34.1、柱形壳圈；2、斜锥壳圈；3、刀头；a、1点处的坡口角度；b、9点处的坡口角度。
具体实施方式
35.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
37.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
39.根据本技术的第一方面，参见图1和图2，首先提供一种船舶承压壳体中变径柱形壳圈的连接方法，包括以下步骤：
40.s1、获取相邻两个柱形壳圈的直径，在相邻两个柱形壳圈的直径不同时，设置连接壳圈于相邻两个柱形壳圈之间，连接壳圈用于将相邻两个柱形壳圈连接。
41.s2、在两个柱形壳圈同轴设置时，连接壳圈为正锥壳圈。在两个柱形壳圈不同轴设置时，连接壳圈为斜锥壳圈。并根据两个柱形壳圈的参数获取连接壳圈的结构参数。
42.需要说明的是，本实施例中以斜锥壳圈为例进行说明。斜锥壳圈用于在壳圈半径变化处进行过渡连接。由于两个柱形壳圈不同轴设置，在斜锥壳圈与柱形壳圈对接时，斜锥壳圈的端头坡口角度是渐变的。因此需要对坡口进行特殊加工处理。
43.s3、根据连接壳圈的结构参数，对连接壳圈进行余量切割、圆度校正及坡口切割。并使连接壳圈的端面坡口与柱形壳圈的端面坡口之间形成预定角度。
44.具体的，如图6和图7所示，本实施例中，在对接拼焊连接壳圈与柱形壳圈时，两者之间的坡口角度为55
°
，其中将柱形壳圈的坡口角度设为27.5
°
。
45.需要说明的是，由于斜锥壳圈的坡口角度为渐变的，如图4和图5所示，将斜锥壳圈的端头均匀设置9个点，分别记为1点、2点、3点、4点、5点、6点、7点、8点、9点。将1点记为点a，将9点记为点b，其中1点处的坡口角度a为27.5
°
，9点处的坡口角度b为40.5
°
。
46.s4、装配连接壳圈于两个柱形壳圈之间，并在连接壳圈的两个端面分别与两个柱形壳圈之间按照预定角度的坡口后，焊接固定连接壳圈与柱形壳圈。
47.在一种实施方式中，选取立式车床对连接壳圈进行坡口切割，先对连接壳圈进行余量切割，再对连接壳圈进行坡口切割。
48.需要说明的是，工件按余量划线(洋冲眼)矫平，端口内圆校圆，检查椭圆度应在3mm以内。
49.在一种实施方式中，在步骤s3中，对连接壳圈进行坡口切割至少包括以下步骤：获取焊接时坡口的设计角度为55
°
，根据设计角度设置车床的刀头角度为27.5
°
，加工过程中刀头保持不动。随后安装连接壳圈至花盘上，对连接壳圈的端面周侧的内角进行切割。连接壳圈随花盘旋转后得到的端面坡口的角度为渐变的。具体的，在1点处的坡口角度为27.5
°
，9点处的坡口角度为40.5
°
。
50.在一种实施方式中，在安装连接壳圈至花盘上时，使用夹具固定连接壳圈，并在连接壳圈与夹具之间设置垫片。垫片采用铜质或非金属垫片，避免连接壳圈在装夹时受到损伤。
51.在一种实施方式中，对连接壳圈进行坡口切割之前，还包括以下步骤：检查车床状态并加工。
52.具体的，根据待加工零件的尺寸调整花盘上的夹具位置，试运行车床以确认机床运转正常。对花盘进行清洁，将可能影响加工精度、可能损伤工件的杂物、铁屑等清理干净。在车头上安装样棒、百分表等工具用于检测同轴度、平面度等误差情况。工件上车前，确认工程号、图号或代号、编号等，根据相应的图纸及工艺文件，核对工件主要尺寸，避免出错。工件上车时，根据花盘上的标记或纹路等进行放置，使放置的位置尽量与花盘同心，以减少校圆的工作量。工件按余量划线(洋冲眼)矫平，端口内圆校圆，检查椭圆度应在3mm以内。用夹具固定工件。正式开始动刀施工前，确认余量情况，根据余量情况计划粗加工、半精加工的进给量、次数等。符合要求后，启动车床，车削好端头余量。加工好余量后继续加工坡口，调整好刀头角度，与工件的1点成27.5
°
，如图4和图5所示，启动车床车削斜锥壳圈的端头，以车削出渐变坡口。
53.需要说明的是，在粗加工、半精加工过程中，应实时检测，确保余量、精度等符合加工进展预期。精加工后达到图纸及工艺文件要求的最终技术状态。
54.在一种实施方式中，在步骤s3中，对连接壳圈进行圆度校正至少包括以下内容：
55.如图3所示，将连接壳圈的端面的圆周上设置16个第一特征点。16个第一特征点均布于连接壳圈的端面圆周上，使用全站仪等激光设备对每个第一特征点进行坐标测量。
56.将与连接壳圈的端面对应的柱形壳圈端面的圆周上设置16个第二特征点。每个第二特征点均与每个第一特征点一一对应，使用全站仪对每个第二特征点进行坐标测量。
57.具体的，如表1所示，16个第二特征点的坐标分别为：(0,3478)、(1326,3216)、(2458,2459)、(3215,1332)、(3476,0)、(3212.6,-1330.7)、(2459.7,-2459.7)、(1330.5,-3212.1)、(0,-3475)、(-1330.5,-3212.1)、(-2459.7,-2459.7)、(-3213.5,-1331)、(-3478,0)、(-3217,1330)、(-2460,2461)、(-1367,3201)。
58.使用最小二乘圆算法对第一特征点以及第二特征点的多个坐标数据进行迭代计算分析，在计算的圆度公差超出预定范围时，对连接壳圈进行圆度校正，直至圆度公差在预定范围内为止。
59.在一种实施方式中，圆度公差的预定范围为8.6965。
60.具体的，迭代计算的圆度公差分别为：-1.3884、-0.3358、-1.5855、2.1674、-1.2936、0.4174、1.8944、0.1096、-1.8675、-0.5290、0.7144、-0.1799、-0.9623、1.7096、0.0633、1.0589。每个圆度公差的绝对值均小于8.6965，在表1中显示“ok”。在圆度满足要求后，连接壳圈可以与柱形壳圈进行对接匹配。
61.在圆度公差大于8.6965时，则需使用矫形工作对连接壳圈的端口圆度进行调整，满足圆度要求后再进行对接匹配。
62.在一种实施方式中，在步骤s2中，获取连接壳圈的结构参数至少包括：端面的直径和围长和圆度。
63.在一种实施方式中，测量两个柱形壳圈的圆柱接头的直径和围长。根据每个柱形壳圈的圆柱接头的直径和围长确定连接壳圈的两个端面的直径和围长。根据连接壳圈的两个端面的直径和围长进行余量切割。切割后进行划线并敲好洋冲标记。
64.根据本技术的第二方面，还提供了一种船舶，包括承压壳体，承压壳体根据权利要求1至9中任一项的船舶承压壳体中变径柱形壳圈的连接方法进行建造。
65.综上所述，本技术提供的船舶承压壳体中变径柱形壳圈的连接方法及船舶，能够将两个变径的柱形壳圈进行连接，并且保证焊接精度，从而提高承压壳体的建造精度，以提高船舶的建造效率及建造质量，缩短建造周期。本技术通过对斜锥壳圈的结构分析后，使用立式车床将斜锥壳圈的端面车削出角度渐变的坡口，以使斜锥壳圈与柱形壳圈之间的夹角不变。提高承压壳圈的加工精度和效率，改善施工环境。本方法可推广至所有斜锥与柱体结合处，凹凸结合形式都适用。有效填补了传统工艺存在的空缺而具有高度产业利用价值。
66.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种船舶承压壳体中变径柱形壳圈的连接方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、获取相邻两个柱形壳圈的直径，在相邻两个所述柱形壳圈的直径不同时，设置连接壳圈于相邻两个所述柱形壳圈之间，所述连接壳圈用于连接相邻两个所述柱形壳圈；s2、在两个柱形壳圈同轴设置时，所述连接壳圈为正锥壳圈；在两个柱形壳圈不同轴设置时，所述连接壳圈为斜锥壳圈；并根据两个所述柱形壳圈的参数获取所述连接壳圈的结构参数；s3、根据所述连接壳圈的结构参数，对所述连接壳圈进行余量切割、圆度校正及坡口切割；并使所述连接壳圈的端面坡口与所述柱形壳圈的端面坡口之间形成预定角度；s4、装配所述连接壳圈于两个所述柱形壳圈之间，并在所述连接壳圈的两个端面分别与两个所述柱形壳圈之间按照所述预定角度的坡口后，焊接固定所述连接壳圈与所述柱形壳圈。2.根据权利要求1所述的船舶承压壳体中变径柱形壳圈的连接方法，其特征在于，在步骤s3中，所述对所述连接壳圈进行坡口切割至少包括以下步骤：获取焊接时坡口的设计角度，根据所述设计角度设置车床的刀头角度；安装所述连接壳圈至花盘上，旋转花盘以使刀头对所述连接壳圈的端面周侧的内角进行切割。3.根据权利要求2所述的船舶承压壳体中变径柱形壳圈的连接方法，其特征在于，选取立式车床对所述连接壳圈进行坡口切割。4.根据权利要求3所述的船舶承压壳体中变径柱形壳圈的连接方法，其特征在于，在切割过程中，先对所述连接壳圈进行余量切割，再对所述连接壳圈进行坡口切割。5.根据权利要求4所述的船舶承压壳体中变径柱形壳圈的连接方法，其特征在于，在安装所述连接壳圈至所示立式车床的花盘上时，使用夹具固定所述连接壳圈，并在所述连接壳圈与所述夹具之间设置垫片。6.根据权利要求5所述的船舶承压壳体中变径柱形壳圈的连接方法，其特征在于，在步骤s2中，所述获取所述连接壳圈的结构参数至少包括：端面的直径和围长和圆度。7.根据权利要求6所述的船舶承压壳体中变径柱形壳圈的连接方法，其特征在于，测量两个所述柱形壳圈的圆柱接头的直径和围长；根据每个所述柱形壳圈的圆柱接头的直径和围长确定所述连接壳圈的两个端面的直径和围长。8.根据权利要求7所述的船舶承压壳体中变径柱形壳圈的连接方法，其特征在于，在步骤s3中，所述对所述连接壳圈进行圆度校正至少包括以下内容：将所述连接壳圈的端面的圆周上等分出多个第一特征点；使用定位设备对每个所述第一特征点进行坐标测量；将与所述连接壳圈的端面对应的所述柱形壳圈端面的圆周上等分出多个第二特征点；使用定位设备对每个所述第二特征点进行坐标测量；使用最小二乘圆算法对所述第一特征点以及所述第二特征点的多个坐标数据进行迭代计算分析，在计算的圆度公差超出预定范围时，对所述连接壳圈进行圆度校正，直至圆度公差在预定范围内为止。9.根据权利要求8所述的船舶承压壳体中变径柱形壳圈的连接方法，其特征在于，所述圆度公差的预定范围为小于等于9。10.一种船舶，其特征在于，包括承压壳体，所述承压壳体根据权利要求1至9中任一项
所述的船舶承压壳体中变径柱形壳圈的连接方法进行建造。

技术总结

本申请提供一种船舶承压壳体中变径柱形壳圈的连接方法及船舶，包括：设置连接壳圈于相邻两个柱形壳圈之间。在两个柱形壳圈不同轴设置时，连接壳圈为斜锥壳圈。并根据柱形壳圈获取连接壳圈的结构参数。根据连接壳圈的结构参数进行连接壳圈的余量切割、圆度校正及坡口切割。使连接壳圈的端面坡口与柱形壳圈的端面坡口之间形成预定角度。装配并焊接连接壳圈与柱形壳圈。本申请能够将两个变径的柱形壳圈进行连接，并且保证焊接精度，从而提高承压壳体的建造精度，以提高船舶的建造效率及建造质量，缩短建造周期。本申请通过对斜锥壳圈的结构分析后，使用立式车床将斜锥壳圈的端面车削出角度渐变的坡口，以使斜锥壳圈与柱形壳圈之间的夹角不变。间的夹角不变。间的夹角不变。