本發(fā)明涉及船舶及海洋工程領(lǐng)域，尤其涉及一種船舶及海洋工程裝備上的防火門安裝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

目前在船舶及海洋工程平臺的建造中，鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)的防火門被廣泛應(yīng)用。

防火門通常分為A級和B級。A級防火要求的艙壁必須由鋼質(zhì)材料建造成氣密閉艙壁。鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)防火門通常具有一個矩形的門框，需要在船舶或平臺的艙壁上也開鑿一個矩形的門孔來適應(yīng)防火門的安裝，在矩形的門孔四個角隅要開一個半徑為13mm的止裂孔，用于防止由于艙壁角隅的應(yīng)力集中而導(dǎo)致艙壁裂紋的延展。止裂孔在與門框裝配焊接時，需要用焊肉完全熔透密封。鋼質(zhì)防火門通常采用門框和艙壁間焊接或螺栓安裝。而艙壁上具有這種直角外形的止裂孔因在焊接時用焊肉密封，其非常容易形成開孔角隅的應(yīng)力集中，即該止裂孔起的作用僅在于當(dāng)艙壁裂開時，防止裂紋延展，而并不能起到減少和分散應(yīng)力集中的作用。

在矩形開孔角隅處的焊接和應(yīng)力集中會急劇降低艙壁的疲勞壽命，尤其在主要承重受力的艙壁上此種矛盾則更為顯著。如何解決艙壁開孔和開孔角隅處應(yīng)力集中之間的矛盾，是海洋平臺建造過程中經(jīng)常遇到的問題之一，也是每一座平臺在建造中都必然會面對的問題。

目前已經(jīng)使用的解決方案有以下兩種方式：

第一種：采用增加附屬門盒，在主承力艙壁上開鑿具有倒角圓弧的矩形開孔，以適應(yīng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求，但因防火門通常是由制造廠商采用標(biāo)準(zhǔn)的配置設(shè)計(jì)，因此該倒角圓弧的矩形開孔不能直接用于防火門的安裝，而必須增加附屬門盒，并在附屬門盒上開鑿適應(yīng)防火門安裝的矩形門孔。

因?yàn)楦綄匍T盒不屬于主承力艙壁，僅用于防火門的安裝。雖然其可有效地避免強(qiáng)度上的破壞，但焊接受限于空間，施工難度大，并且，這種安裝形式改變了平臺內(nèi)部結(jié)構(gòu)和防火門的布局，形式不美觀、占用空間。對一些布置受限的位置，如逃生通道，走廊等區(qū)域，此種方案是不能被使用的。另外，門盒為達(dá)到密閉防火功能，其通常采用10mm厚的鋼板圍成，每個門盒的重量約是450kg，一座海洋平臺的防火門開孔約是131個，如果采用增加門盒的方案，總增加重量就增加59噸，一方面會引起成本的浪費(fèi)，另一方面，海洋平臺對重量控制是有嚴(yán)格限制的，如此重量增加對平臺的整體性能來講，也是一種極大的損害。

第二種：如中國專利申請?zhí)枮?01120011330.2所公開的“一種半潛平臺上船體防火門的安裝門孔”所揭示的技術(shù)方案，即，擴(kuò)大艙壁上防火門現(xiàn)有的矩形門孔，擴(kuò)大之后在矩形門孔角隅增設(shè)倒角圓弧，該圓弧倒角的半徑為150mm左右。

第二種方案雖然可以避免矩形門孔角隅的應(yīng)力集中所引起的強(qiáng)度問題，但圓弧倒角的角隅仍然需要和門框進(jìn)行角焊接，不利于艙壁結(jié)構(gòu)疲勞壽命的提高。此外，因其擴(kuò)大了矩形門孔的尺寸，已不能適應(yīng)現(xiàn)有的防火門框直接焊接安裝，需要對防火門框進(jìn)行擴(kuò)大改進(jìn)，以彌補(bǔ)擴(kuò)大的矩形門孔尺寸。但對防火門框進(jìn)行的擴(kuò)大改進(jìn)存在一些缺陷，如下：第一，因?yàn)榉阑痖T框本身不屬于結(jié)構(gòu)件，其強(qiáng)度和厚度相對結(jié)構(gòu)艙壁非常弱，通過擴(kuò)大防火門框來彌補(bǔ)擴(kuò)大的矩形門孔尺寸，對艙壁來講是一種強(qiáng)度上的削弱，同時對防火門框本身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也是一種削弱，所以安裝之后的門容易出現(xiàn)振顫的不利情況。第二，防火門對制造廠商來講通常采用標(biāo)準(zhǔn)配置設(shè)計(jì)，如果船廠提出修改門框，制造廠商通常不愿意接受，或者會提出增加高額的附加費(fèi)用，也因此，此種方案很少被船廠采用，實(shí)用性差。

以上鋼質(zhì)材料建造成的氣密閉艙壁的防火門必須具有的矩形門孔與艙壁應(yīng)力集中之間的矛盾，亟待有效解決。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的氣密閉艙壁的防火門必須具有的矩形門孔與艙壁應(yīng)力集中之間的矛盾，且現(xiàn)有方案對該矛盾的解決存在諸多弊端的技術(shù)問題，而提供一種防火門安裝結(jié)構(gòu)，可以有效解決此種矛盾和現(xiàn)有方案中所引起的弊端。

本發(fā)明提出一種防火門安裝結(jié)構(gòu)，用于船舶或海洋工程裝備，所述防火門安裝結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在所述船舶或海洋工程裝備的艙壁上適于防火門框安裝的矩形門孔，所述矩形門孔的四個角隅處分別設(shè)有一與所述矩形門孔直邊不相切的弧形孔，所述弧形孔的任意兩點(diǎn)之間的最大弦長大于等于50mm，所述矩形門孔的四個角隅處分別設(shè)有一用于封堵所述弧形孔的腹板，所述腹板貼在所述艙壁上并與所述防火門框連接。

所述的防火門安裝結(jié)構(gòu)，所述腹板具有一缺口，所述腹板在所述缺口處形成兩直角邊，在所述兩直角邊的相交處設(shè)有止裂孔。

所述的防火門安裝結(jié)構(gòu)，所述止裂孔的孔徑為13mm~15mm。

所述的防火門安裝結(jié)構(gòu)，所述腹板的兩直角邊與所述防火門框完全貼合，且所述腹板的兩直角邊通過角焊焊接與所述防火門框連接，所述止裂孔位于所述防火門框的角隅處并用焊肉完全填充密封所述止裂孔。

所述的防火門安裝結(jié)構(gòu)，所述腹板為由一鋼板削去一角形成所述缺口且具有平滑外周邊的板狀結(jié)構(gòu)。

所述的防火門安裝結(jié)構(gòu)，所述鋼板為矩形鋼板，所述矩形鋼板削去一角形成所述腹板，所述腹板未被切削的三個角隅處分別設(shè)有圓弧倒角。

所述的防火門安裝結(jié)構(gòu)，所述腹板與所述艙壁完全貼合，且所述腹板的外周邊與所述艙壁焊接，所述腹板和所述弧形孔附近的艙壁自由貼合且所述腹板和所述弧形孔內(nèi)周邊的艙壁之間采用防火樹脂密封。

所述的防火門安裝結(jié)構(gòu)，所述腹板與所述艙壁自由貼合的長度大于等于50mm。

所述的防火門安裝結(jié)構(gòu)，所述腹板的外周邊與所述艙壁的焊接方式是連續(xù)角焊。

所述弧形孔為圓弧孔或橢圓形孔，所述圓弧孔的半徑為25mm~150mm，所述橢圓形孔的長軸半徑為30mm~155mm，短軸半徑為25mm~150mm。

所述的防火門安裝結(jié)構(gòu)，所述圓弧孔的半徑為30mm~50mm，所述腹板的厚度為6mm~10mm。

所述的防火門安裝結(jié)構(gòu)，所述防火門安裝結(jié)構(gòu)還包括所述防火門框和安裝在所述防火門框上的門板。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明的防火門安裝結(jié)構(gòu)通過在矩形門孔的四個角隅處分別開設(shè)一弧形孔，該弧形孔的任意兩點(diǎn)之間的最大弦長大于等于50mm，該弧形孔可有效避免由矩形門孔角隅所產(chǎn)生的應(yīng)力集中和疲勞破壞，同時該弧形孔采用腹板進(jìn)行封堵，可保證艙壁的結(jié)構(gòu)防火和氣密性。且本發(fā)明的防火門安裝結(jié)構(gòu)施工簡單，操作性強(qiáng)，成本低。本發(fā)明有效解決了傳統(tǒng)技術(shù)中存在的矩形門孔與艙壁承受應(yīng)力集中之間的矛盾，且避開了現(xiàn)有方案對該矛盾的解決存在諸多弊端。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的矩形門孔的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2a為圖1中C區(qū)的局部放大圖。

圖2b和圖2c為矩形門孔角隅處的弧形孔為橢圓形孔的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明防火門安裝結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖4為本發(fā)明腹板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為圖3中A區(qū)的局部放大圖。

圖6為沿圖5中截線B-B的截面示意圖。

具體實(shí)施方式

為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的原理和結(jié)構(gòu)，現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。

在船舶或海洋工程裝備中，對艙壁的防火性能有一定的要求，其中，對于A級防火要求的艙壁必須是由鋼質(zhì)材料建造成氣密閉艙壁。通常在艙壁上需開設(shè)供船員通行的防火門，該防火門通過防火門框安裝至艙壁上，為了使防火門框安裝至艙壁上，在艙壁上開設(shè)一矩形門孔，本發(fā)明提供一種防火門安裝結(jié)構(gòu)，該防火門安裝結(jié)構(gòu)能成功地將防火門安裝至艙壁上，且能避免矩形門孔角隅處產(chǎn)生的應(yīng)力集中而引起的艙壁強(qiáng)度和疲勞壽命降低的問題。

如圖1和圖2a所示，圖1為本發(fā)明的矩形門孔的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2a為圖1中C區(qū)的局部放大圖。本發(fā)明的防火門安裝結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在船舶或海洋工程裝備的艙壁上適于防火門框安裝的矩形門孔11，矩形門孔11的四個角隅處分別設(shè)有一與矩形門孔11的直邊不相切的弧形孔111，該弧形孔111的任意兩點(diǎn)之間的最大弦長大于等于50mm。該弧形孔111的兩端點(diǎn)分別與矩形門孔11的相鄰直邊相連。

如圖1和圖2a所示，該弧形孔111為圓弧孔，該圓弧孔的半徑R1為25~150mm。當(dāng)該弧形孔111為圓弧孔時，該弧形孔111的任意兩點(diǎn)之間的最大弦長即為該圓弧孔的直徑。該圓弧孔具有一缺口，該缺口的兩端與分別與矩形門孔11的相鄰直邊相連接。優(yōu)選的，該圓弧孔的半徑R1可為30mm~50mm。

在另一實(shí)施例中，如圖2b和圖2c所示，圖2b和圖2c為矩形門孔角隅處的弧形孔為橢圓形孔的結(jié)構(gòu)示意圖。該弧形孔111為橢圓形孔，該橢圓形孔的長軸半徑為30mm~155mm，短軸半徑為25mm~150mm。該橢圓形孔具有一缺口，該缺口的兩端與分別與矩形門孔11的相鄰直邊相連接。該橢圓形孔長軸的相對于其缺口的布置方式可根據(jù)艙壁實(shí)際的應(yīng)力分布情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，如圖2b所示，該橢圓形孔的長軸與該缺口平行，如圖2c所示，該橢圓形孔的長軸與該缺口相垂直。

此外，該防火門孔11的尺寸適合于制造廠商所生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)配置的防火門框，該防火門孔11并沒有擴(kuò)大原有的尺寸，對于現(xiàn)有制造廠商生產(chǎn)的防火門框可直接使用，而不必做尺寸上的改進(jìn)，實(shí)用性強(qiáng)。如圖3所示，圖3為本發(fā)明防火門安裝結(jié)構(gòu)的示意圖。該防火門安裝結(jié)構(gòu)還包括防火門框14和安裝在防火門框14上的門板15。防火門框14安裝在矩形門孔11內(nèi)，在該矩形門孔11的四個角隅處分別設(shè)有一用于封堵弧形孔111的腹板12，腹板12貼在艙壁上并與防火門框14連接。

如圖4所示，其為本發(fā)明腹板的結(jié)構(gòu)示意圖。該腹板12具有一缺口123，該腹板12在該缺口123處形成兩直角邊121、122，在直角邊121和直角邊122的相交處設(shè)有止裂孔125。該止裂孔125的半徑可為13mm~15mm。

在圖4中，直角邊121和直角邊122的長度相等，但并不限于此，該直角邊121和直角邊122的長度也可不等。

該腹板12可為由鋼板削去一角形成上述缺口123且具有平滑外周邊的板狀結(jié)構(gòu)，該鋼板可為圓形、矩形或其他外周邊平滑過渡的形狀。優(yōu)選地，該鋼板為矩形鋼板，該矩形鋼板削去一角形成如圖4所示形狀的腹板12，該腹板12未被切削的其他三個角隅處分別設(shè)有圓弧倒角124。該圓弧倒角124的半徑可為50mm。

如圖4所示，該腹板12的厚度可為6mm~10mm。

如圖5和圖6所示，圖5為圖3中A區(qū)的局部放大圖，圖6為沿圖5中截線B-B的截面示意圖。腹板12貼在艙壁13的一側(cè)，并且該腹板12與防火門框14連接，腹板12的兩直角邊121、122分別與防火門框14的兩直角邊141、142完全貼合，且采用角焊焊接將腹板12的兩直角邊121、122焊在防火門框14的兩直角邊141、142上，此處，該角焊焊接可為雙面連接角焊。并在焊接時，將位于防火門框14的角隅處的止裂孔125用焊肉完全填充密封，藉此，實(shí)現(xiàn)艙壁的密封，并達(dá)到防火的要求。

腹板12的外周邊焊接在艙壁13上，該焊接方式可為連續(xù)角焊?；⌒慰?11附近的艙壁與腹板12自由貼合，此處的“自由貼合”是指弧形孔111附近的艙壁與腹板12不焊接僅是貼合在一起，如圖6所示，腹板12外周邊距弧形孔111之間有一段長度為D的腹板沒有與艙壁13焊接僅是貼合在一起，且腹板12與艙壁13自由貼合的長度D大于等于50mm?；⌒慰?11附近的艙壁與腹板12不焊接可有效緩解艙壁13矩形門孔11角隅處疲勞應(yīng)力的集中，從而避免矩形門孔11角隅處的強(qiáng)度破壞。

為避免弧形孔111與腹板12間的不焊接所產(chǎn)生的縫隙而導(dǎo)致的涂裝和腐蝕問題，弧形孔111的內(nèi)周邊與腹板12之間采用防火樹脂16密封，由此還可進(jìn)一步地起到防火的功用。

本發(fā)明的防火門安裝結(jié)構(gòu)可通過以下方式安裝在船舶或海洋工程裝備的艙壁上：

根據(jù)防火門框的大小在艙壁上開鑿一矩形門孔；

在矩形門孔的四個角隅處分別開鑿一弧形孔，弧形孔111的任意兩點(diǎn)之間的最大弦長大于等于50mm；

將防火門框同所述艙壁的矩形門孔進(jìn)行焊接安裝，且安裝時，僅將所述矩形門孔的直邊與防火門框進(jìn)行焊接，矩形門孔的四個角隅的圓弧孔不焊接；

在防火門框的四個角隅處分別貼合一腹板使腹板封堵圓弧孔，腹板的外周邊焊接在艙壁上，腹板的內(nèi)側(cè)邊與所述防火門框貼合并焊接；以及將防火門安裝在防火門框上。

應(yīng)注意的是：在腹板與防火門框焊接時用焊肉填充密封腹板上的止裂孔。并且在完成腹板焊接后，在腹板和圓弧孔內(nèi)周邊的艙壁之間采用防火樹脂密封。

上述弧形孔為圓弧孔或橢圓形孔，所述圓弧孔的半徑為25mm~150mm，所述橢圓形孔的長軸半徑為30mm~155mm，短軸半徑為25mm~150mm。

本發(fā)明的防火門安裝結(jié)構(gòu)在矩形門孔的四個角隅處分別開設(shè)一弧形孔，該弧形孔的任意兩點(diǎn)之間的最大弦長大于等于50mm該圓弧孔可有效避免由矩形門孔角隅所產(chǎn)生的應(yīng)力集中和疲勞破壞，同時該圓弧孔采用腹板進(jìn)行封堵，可保證艙壁的結(jié)構(gòu)防火和氣密性。且本發(fā)明的防火門安裝結(jié)構(gòu)施工簡單，操作性強(qiáng)，成本低。

同時，弧形孔周邊（即，弧形孔附近）的艙壁與腹板不發(fā)生焊接，因此可進(jìn)一步避免由焊接所引起的疲勞而使壽命縮短。

此外，本發(fā)明的腹板采用無棱角（即，具有平滑的外周邊）的板狀結(jié)構(gòu)，可避免應(yīng)力集中及實(shí)現(xiàn)光滑焊接。

在上述實(shí)施例中，圓弧孔的半徑為25mm~150mm，但并不限于此，在滿足艙壁強(qiáng)度分析的情況下是可變動的。此外，為適應(yīng)圓弧孔的變化，用于封堵圓弧孔的腹板尺寸也可做相應(yīng)的變化。同理，橢圓形孔的長軸半徑和短軸半徑尺寸也是可變化的。

以上僅為本發(fā)明的較佳可行實(shí)施例，并非限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡運(yùn)用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作出的等效結(jié)構(gòu)變化，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。