PL173346B1 - Kształtownik łebkowy i sposób wytwarzania kształtownika łebkowego - Google Patents

Abstract

1. Ksztaltownik lebkowy, znamienny tym, ze zawiera odrebna czesc lebkowa (2) oraz odrebna czesc pólkowa (3) trwale pola- czone ze soba spoina (10, 11). 5. Sposób wytwarzania ksztaltownika leb- kowego, znamienny tym, ze oddzielnie wal- cuje sie czesc lebkowa (2) i oddzielnie walcuje sie czesc pólkowa (3), przy czym co najmniej czesc pólkowa (3) walcuje sie w wielu standardowych wymiarach i spawa sie czesc lebkowa (2) z czescia pólkowa (3). FIG. 3 PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest kształtownik łebkowy i sposób wytwarzania kształtownika łebkowego.

Znany jest kształtownik łebkowy składający się z walcowanego profilu jednoczęściowego, w którym występuje płaska część półkowa lub blacha i zaokrąglona część łebkowa, która skośnie przechodzi w część półkową. Ze względu na zaokrąglony profil, kształtownik jest zastosowany jako wzmocnienia w dużych konstrukcjach skorupowych bądź płaszczowych, przy których wymagana jest swoboda dostępu i dobre przyleganie. Kształtownik łebkowy jest często stosowany jako wzmocnienia w kadłubie statku, a zwłaszcza w bliźniaczych kadłubach statku, gdzie przestrzeń pomiędzy kadłubami służy jako zbiornik balastowy, do którego wpompowywanajest słona woda, i z którego słona woda jest wypompowywana. Łatwość dostępu i dobre przyleganie w połączeniu z procesem obróbki powierzchni są zatem istotne.

Kształtownik łebkowy jest przyspawany poziomo wzdłuż wewnętrznej powierzchni kadłuba i tworzy z odnośnymi częściami oraz półką pierwszą podstawową część przenoszącą obciążenie. Część łebkowa kształtownika tworzy wraz z częścią półkową tego kształtownika drugą zasadniczą część przenoszącą siły.

Na kształtownik łebkowy oddziaływują głównie sity rozciągające i siły ściskające. W kształtowniku łebkowym występuje rozkład sił lub obciążeń wzrastający na zewnątrz od środka ciężkości utworzonego przez część łebkową, płaską część pasmową i część kadłuba okrętu.

Siły oddziaływujące na kadłub okrętu rosną liniowo wraz z odległością od powierzchni wody, gdzie siły oddziaływujące na kształtowniki łebkowe stają się tym większe, im głębiej kształtowniki łebkowe są umieszczone.

W konsekwencji, w dolnej części okrętu potrzebne są usztywnienia lub wzmocnienia o bardzo dużej odporności na zginanie, dla przeniesienia tych sił. W kształtowniku łebkowym uzyskiwana jest wymagana wytrzymałość na zginanie, ponieważ posiada on optymalną zależ173 346 ność pomiędzy wysokością części łebkowej i szerokością części półkowej, lub dokładniej, dlatego, że występuje dokładnie dobrany stosunek pomiędzy momentem bezwładności części łebkowej i momentem bezwładności płaskiej części pasmowej.

W podobny sposób obliczana jest wytrzymałość na zginanie dla kształtownika łebkowego wspawanego w kadłub okrętu z tą jednak różnicą, że część blachy kadłuba w tym przypadku tworzy drugą część boczną kształtownika łebkowego i przy wykonywaniu powyższych obliczeń musi być również uwzględniony moment bezwładności tej części.

Obecnie kształtowniki łebkowe są wytwarzane jednorodnie w szeregach znormalizowanych wymiarów, gdzie ilość wariantów jest tworzona jako kombinacja sekwencji całkowitej szerokości, grubości blach i wysokości części łebkowej, a to oznacza, że w planowaniu produkcji musi być uwzględniona duża ilość różnych wariantów wymiarowych kształtowników łebkowych. Zwiększa to me tylko koszty producenta lecz również koszty odbiorcy, ponieważ konieczne jest utrzymywanie na składzie dużej liczby kształtowników o różnych wymiarach oraz z powodu wysokich kosztów oprzyrządowania związanego z różnymi rodzajami walców potrzebnych dla wytworzenia wszystkich takich wariantów wyrobu.

W konsekwencji, obecnie nie jest możliwe ekonomiczne walcowanie wszystkich kształtowników łebkowych jako integralnych struktur we wszystkich wymaganych wariantach wymiarowych. Przy obecnych walcarkach nie jest również możliwe walcowanie kształtowników łebkowych potrzebnych do przeniesienia sił oddziaływujących na najniższe części kadłuba dużego okrętu, to jest kształtowników o gabarytach 450-650 mm, z tego powodu, że jest ograniczona ilość stopni redukcyjnych lub przejść przy walcowaniu kształtowników łebkowych z wyjściowego kęsa do wymiarów końcowych i profilu walcowanego kształtownika oraz również dlatego, że wymagane jest zastosowanie jednej bruzdy na profilu walca dla wytworzenia części łebkowej kształtownika.

Dlatego stosuje się przedłużanie kształtownika łebkowego płaskownikiem, jednak w większości przypadków taki kształtownik łebkowy nie posiada odpowiedniej wytrzymałości mechanicznej, ponieważ stosunek wysokości części łebkowej do szerokości nie jest optymalny.

W opisie patentowym USA nr 2 263 272 przedstawione jest zagadnienie związane z walcowanymi profilami o skomplikowanych kształtach lub kształtownikami o dużych wymiarach w postaci jednego kawałka materiału. Dotyczy on wytwarzania dwuteowników o wymiarach przekraczających wymiary znormalizowane. Teowniki są walcowane i wyposażone w część łebkową o odpowiedniej wielkości. Jednakże ten sposób wytwarzania jest obarczony wieloma niedogodnościami. Przykładowo, kształtowniki łebkowe i teowniki posiadają zależność doboru grubości od grubości wystającej zewnętrznie części teownika. Ponadto, ponieważ część trzonowa i część łebkowa są ze sobą spawane w procesie miejscowego podgrzania, a ciepło jest odprowadzane tylko w ograniczonym stopniu, występuje ryzyko wskrośnego przepalania tych części w procesie spawania ich ze sobą.

Obecnie w budownictwie rozważa się zastosowanie ceowników do przenoszenia sił, które oddziaływują na najniższe części kadłuba dużego okrętu, to jest generalnie ceowników o wymiarach w zakresie od 450 do 650 mm. Ceowniki te są mocniejsze i mają większy współczynnik ciężaru niż kształtowniki łebkowe, jednak ze względu na swój kształt nie dają łatwego dostępu przy obróbce powierzchniowej, a ich ostre naroża utrudniają dobre przyleganie przy obróbce powierzchniowej tych kształtowników.

Celem obecnego wynalazku jest opracowanie kształtownika łebkowego i sposobu wytwarzania kształtownika łebkowego.

Kształtownik łebkowy według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera odrębną część łebkową oraz odrębną część półkową trwale połączone ze sobą spoiną.

Korzystnie część łebkowa w obszarze połączenia z częścią półkową jest płaska.

Korzystnie część łebkowa ma wzdłużny obszar brzegowy mający bok styku z częścią półkową oraz pochylony bok styku ze spoiną.

Korzystnie część łebkowa ma większą wytrzymałość mechaniczną niż część półkowa.

Sposób wytwarzania kształtownika łebkowego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że oddzielnie walcuje się część łebkową, oddzielnie walcuje się część półkową, przy czym co

173 346 najmniej część półkową walcuje się w wielu standardowych wymiarach i spawa się część łebkową z częścią półkową.

Korzystnie część łebkową i część półkową walcuje się w wielu standardowych wymiarach i dobiera się wymiary obu części łebkowej i półkowej.

Korzystnie na części łebkowej kształtuje się płaski bok styku z częścią półkową.

Część łebkowa i część półkowa są wytwarzane w znormalizowanych szeregach różnych wymiarów i następnie magazynowane, skąd część łebkowa i część półkowa są dobierane w dogodny sposób zgodnie z zamówieniami odbiorców, lub zgodnie z występującymi zamierzeniami produkcyjnymi, dostarczając tym samym kształtownik łebkowy optymalny dla zastosowania, to jest kształtownik, w którym wysokość części łebkowej, szerokość części półkowej i grubość części półkowej kształtowników składowych zostały dobrane dla uzyskania optymalnych właściwości w zakresie wytrzymałości mechanicznej. Ponieważ część łebkowa jest walcowana do kształtu, który nie ma kołnierza, to jest ma przekrój poprzeczny bez takich występów, jak te, które są przeznaczone do spawania z częścią półkową przy realizacji znanej technologii, nie ma zależnego pokrewieństwa pomiędzy grubością kołnierza różnych części, co umożliwia wiele różnych wariantów uzyskania kształtownika łebkowego z kilku dostępnych wymiarów, lub wariantów części łebkowej i części półkowej, z których kształtownik łebkowy jest tworzony. Przy magazynowaniu, takie części łebkowe lub blachy mogą być wygodnie użyte jako części składowe w innych typach walcowanych i spawanych wyrobów finalnych, jak na przykład dwuteowniki, kątowniki itd.

Dla kształtownika łebkowego nie występuje zależna relacja pomiędzy grubością kołnierza różnych części ponieważ część łebkowa jest walcowana do kształtu, który nie posiada kołnierzy. Pozwala to uzyskać wiele różnych wariantów kształtownika łebkowego z kilku wariantów części łebkowych i półkowych przez co umożliwia uzyskanie kształtowników łebkowych posiadających optymalne zależne relacje pomiędzy wysokością łebka i szerokością półki dla części uprzednio wykonanych. Kształtowniki łebkowe mogą być wytwarzane we wszystkich żądanych wymiarach, (przykładowo od 450 mm do 650 mm) a nawet wymiarach, które przekraczają obecne normy wymiarowe dla istniejących urządzeń.

Ponadto część łebkowa walcowana do kształtu bezkołnierzowego, umożliwia korzystne usytuowanie spoiny na części łebkowej i odprowadzenie tam ciepła wytwarzanego przy spawaniu, co zmniejsza ryzyko wskrośnego przepalenia części składowych, a to jest dodatkową zaletą.

Oczywiście, część łebkowa, która jest często narażona na największe obciążenia i naprężenia, może być wykonana z materiału o większej wytrzymałości mechanicznej niż część półkowa.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia spawany kształtownik łebkowy w widoku perspektywicznym, fig. 2 - część kształtownika łebkowego w rzucie z boku, fig. 3 - spawany kształtownik łebkowy w rzucie z boku, fig. 3A - przekrój ukazujący umiejscowienie spoiny według fig. 3.

Kształtownik łebkowy 1 posiada część łebkową 2 i blachę lub część półkową 3 przyspawaną do części łebkowej 2.

Część łebkowa 2 przedstawiona na fig. 2 ma kształt trójkątny o zaokrąglonych narożach. Wysokość części łebkowej 2 jest równa długości boku 5, ograniczonego równoległymi do siebie bokami 4,6, i prostopadłymi do boku 5. Spośród boków 4, 6 jeden bok 4 jest zasadniczo dłuższy od drugiego boku 6, a bok 7 jest ukośny względem boku 4 i następnie przechodzi w bok 8, równoległy do boku 5, który jest zakończony ukośnym bokiem 9, nachylonym pod kątem do boku 4. Bok 8 tworzy podłużnie leżący region podpierający i stykowy, podczas gdy bok 9 tworzy przygotowanie dla spawania części półkowej 3. Jak pokazano na fig. 3, część półkowa 3 jest połączona z częścią łebkową 2 za pomocą jednej lub więcej spoin 10, 11, gdzie każda ze spoin przebiega wzdłuż odnośnego obwodu, podłużnie leżącego regionu stykowego pomiędzy częścią półkową 3 i częścią łebkową 2, jak pokazano na fig. 3A.

Na podstawie konkretnych zamówień odbiorcy, lub na podstawie dominujących planów produkcyjnych spośród elementów składowych kształtownika łebkowego 1 dobierana jest wysokość części łebkowej 2, szerokość części półkowej 3 i grubość części półkowej, jakie są

173 346 odpowiednie dla przewidzianego zastosowania, w wyniku czego wykonany na gotowo kształtownik łebkowy 1 posiada optymalne właściwości w zakresie wytrzymałości mechanicznej.

Kształtownik łebkowy 1 wytwarza się przez oddzielne walcowanie części łebkowej 2, oddzielnie walcuje się część półkową 3, a następnie spawa się część łebkową 2 z częścią półkową 3.

Dla ułatwienia spawania część łebkowa 2 walcuje się do kształtu bez kołnierza, aby umożliwić wzdłużne przyspawanie części półkowej 3, która posiada odpowiednio dobrane wymiary dla uzyskania kształtownika łebkowego 1 o wymaganej wytrzymałości na zginanie, w regionie boków 8, 9 części łebkowej 2 oraz aby umożliwić odprowadzenie do części łebkowej 2 ciepła wytwarzanego w procesie spawania, gdzie podłużnie przebiegający region krawędziowy jest określony przez zukosowane boki 8,9, z których bok 8 tworzy podłużny region podpierający i stykowy dla przyszłego procesu spawania, a bok 9 stanowi przygotowanie dla spoiny. Przed spawaniem, części łebkową 2 i półkową 3 ustawia się umieszczając bok 8 walcowanej części łebkowej 2 na podłużnie przebiegającym boku blachy czyli części półkowej 3, po czym części te są razem spawane na długości.

FIG.3A

173 346

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 2,00 zł

Claims (7)

Zastrzeżenia patentowe

1. Kształtownik łebkowy, znamienny tym, że zawiera odrębną część łebkową (2) oraz odrębną część półkową (3) trwale połączone ze sobą spoiną (10, 11).

2. Kształtownik według zastrz. 1, znamienny tym, że część łebkowa (2) w obszarze połączenia z częścią półkową (3) jest płaska.

3. Kształtownik według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że część łebkowa (2) ma wzdłużny obszar brzegowy mający bok (8) styku z częścią półkową (3) oraz pochylony bok (9) styku ze spoiną (10).

4. Kształtownik według zastrz. 1 albo 2. znamienny tym, że część łebkowa (2) ma większą wytrzymałość mechaniczną niż część półkowa (3).

5. Sposób wytwarzania kształtownika łebkowego, znamienny tym, że oddzielnie walcuje się część łebkową (2) i oddzielnie walcuje się część półkową (3), przy czym co najmniej część półkową (3) walcuje się w wielu standardowych wymiarach i spawa się część łebkową (2) z częścią półkową (3).

6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że część łebkową (2) i część półkową (3) walcuje się w wielu standardowych wymiarach i dobiera się wymiary obu części łebkowej (2) i półkowej (3).

7. Sposób według zastrz. 5 albo 6, znamienny tym, że na części łebkowej (2) kształtuje się płaski bok (8) styku z częścią półkową (3).