一种客舱轻型夹芯防火围壁的制作方法

本发明涉及一种适用于船舶或者建筑用客舱的轻型夹芯防火围壁，属于船舶结构、内舾装的设计、生产制造技术领域。

背景技术：

邮轮，作为工业和艺术结合的一种高附加值船型，被称为现代船舶制造行业“皇冠上的明珠”。邮轮建造是现代工业和现代化城市建设综合化与集约化的庞大系统工程，在船舶舒适性、安全性、可靠性、环保性等方面执行极为严格的规范与标准。目前，全球邮轮的设计、建造及配套产业链主要集中在国外，配套产业资源的严重匮乏成为了中国邮轮建造的巨大掣肘。

国际海事组织(imo)对邮轮的防火围壁要求严格。船上的防火围壁通常采取三种结构形式。第一种是在常规舱壁外利用碰钉固定防火材料，舱壁扶强材上安装防火套块，这种防火舱壁承载能力强，但结构重量偏大，只能单侧防火；第二种是采用钢制扁平面板与防火材料芯层，通过粘结组成夹芯结构，其重量较轻，但侧向承载能力较弱、连接不可靠、受压易出现脱层现象；第三种是采用单层槽型钢板，利用碰钉固定防火材料，这种防火围壁的重量较轻，但侧向承载能力有限且只能单侧防火，此外，其槽型位置和数量均已事先确定，轻量化空间较小。

大型邮轮建造中对其上层建筑的重量提出轻量化设计要求，上述三种围壁无法满足超轻质、大承载和可防火等综合功能要求。因此，开发满足上述高要求的邮轮围壁是突破邮轮建造掣肘亟需解决的关键技术难题。

技术实现要素：

本发明的目的是：提供一种能满足邮轮超轻质、大承载、占用空间小和可防火等性能要求的防火围壁。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种客舱轻型夹芯防火围壁，其特征在于，包括上槽型穿孔面板及下槽型穿孔面板，上槽型穿孔面板与下槽型穿孔面板之间设有防火绝缘层；上槽型穿孔面板与下槽型穿孔面板的结构形状关于防火绝缘层上下对称；沿纵向排列的多列螺栓穿过上层防火垫片、上槽型穿孔面板防火绝缘层、及下槽型穿孔面板、下层防火垫片后，将上槽型穿孔面板、上层防火垫片、防火绝缘层、下层防火垫片与下槽型穿孔面板连接成为整体；变截面螺栓的头部紧贴上层防火垫片，上层防火垫片紧贴上槽型穿孔面板的上表面，螺栓的尾部穿过下槽型穿孔面板，螺栓的尾部上设有密封防火垫片及螺母，螺母将密封防火垫片拧紧在下槽型穿孔面板上。

优选地，所述上槽型穿孔面板和所述下槽型穿孔面板的结构几何特征相同，其中：

上槽型穿孔面板包括上螺栓安装孔均布的多个上槽型安装平面及多个凸起的上槽型凸起面，上槽型安装平面与上槽型凸起面交替布置，每个上槽型安装平面横向上的两侧有至少一列上螺栓安装孔；

下槽型穿孔面板包括下螺栓安装孔均布的多个下槽型安装平面及多个凸起的下槽型凸起面，下槽型安装平面与下槽型凸起面交替布置，每个下槽型安装平面横向上的两侧有至少一列下螺栓安装孔；

每个上槽型凸起面与每个下槽型凸起面一一上下对称布置，且每个上槽型凸起面与对应的下槽型凸起面、中间防火绝缘层共同形成二个上下对称的梯形空腔；

优选地，所述上槽型凸起面及所述下槽型凸起面的位置和数量根据承载要求及工艺要求，以围壁质量最小化为目标自适应反向生成。

优选地，设位于所述上槽型凸起面两侧的两列所述上螺栓安装孔之间的间距为smm，则所述上槽型凸起面的宽度不大于(s-100)mm；

设位于所述下槽型凸起面两侧的两列所述下螺栓安装孔之间的间距为smm，则所述下槽型凸起面5-2的宽度不大于(s-100)mm。

优选地，所述上螺栓安装孔及所述下螺栓安装孔的穿孔形状均为圆孔，穿孔排布方式均为直线均匀分布且对应同轴。

优选地，所述上槽型穿孔面板和所述下槽型穿孔面板的厚度相同，介于1.5～3.0mm之间。

优选地，所述防火绝缘层采用无机防火材料岩棉、矿物棉、陶纤制品中的任意一种，厚度为40～100mm。

优选地，所述螺栓及螺母采用高机械强度、低导热率材料制成；所述变截面螺栓的螺柱部分的直径为4～10mm。

优选地，所述螺栓及螺母采用常见钢制螺栓或者不锈钢螺栓，且钢制或者不锈钢制螺栓的使用比例不超过总螺栓比例的60％。

本发明公开的围壁是基于形貌优化技术的轻型夹芯围壁设计方法所得，以最小结构重量实现了双侧最大承载能力，且具有防火功能。本发明具有如下益效果：

本发明所述结构工艺简单、形式新颖、轻质美观。

本发明所述上、下槽型面板是基于形貌优化技术的轻型夹芯围壁设计方法所得，该方法设计的轻型夹芯围壁中槽型的位置和数量不是事先确定，而是根据承载要求及工艺要求，以围壁质量最小化为目标自适应反向生成，克服了普通围壁的缺点。优化设计的上下面板为对称槽型形式，以最优重量提升了围壁两侧承载能力，最大侧向承载达到1t/m²，围壁总重量相比普通加筋防火围壁减小17.5％，相比单层槽型防火围壁减小21.9％。槽型面板与防火绝缘层形成的槽型空腔延长了热传递路径，有利于提高围壁防火性能。

本发明所述防火材料采用岩棉、矿物棉、陶纤制品中的任意一种，其均为无机材料，具有密度小、热导率低、保温绝热、耐腐蚀、化学性能稳定等优点，是常见的船用防火材料。低密度防火材料的使用为连接机构穿刺提供了方便，保证了围壁整体的防火性能。

本发明所述连接机构设计为螺栓，部分采用陶瓷螺栓，部分采用钢制螺栓或者不锈钢螺栓(或者其他高强度耐火螺栓)、加上密封防火垫片及螺母的组合大有裨益。首先，螺栓可以对上下面板进行限位约束，保证了上下面板的变形协调，使得两者之间间距不变，从而使低密度防火材料的形状得以保持；其次，螺栓穿透设计起到支撑防火材料的作用，可以防止低密度防火材料变形掉落；再次，螺栓连接保证围壁整体连接可靠，承载能力提升；最后，螺栓和螺母采用高强度、耐高温材料(如陶瓷、钢材或者不锈钢)，保证了1250℃的最高使用温度下(即火灾发生时)，螺栓和螺母可以正常工作。同时，密封防火垫片可以防止烟雾通过。

附图说明

图1为本发明中夹芯防火围壁整体结构示意图；

图2为本发明中整体结构横截面示意图；

图3为本发明图2中线框区域局部放大结构横截面示意图；

图4为本发明中上槽型穿孔面板结构示意图；

图5为本发明中下槽型穿孔面板结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1至图5所示，本发明的实施例公开的一种客舱轻型夹芯防火围壁，包括上槽型穿孔面板2及下槽型穿孔面板5。上槽型穿孔面板2与下槽型穿孔面板5之间由下至上依次安装有防火绝缘层4。上槽型穿孔面板2与下槽型穿孔面板5的结构形状关于防火绝缘层4上下对称。螺栓1穿过上层防火垫片3、上槽型穿孔面板2、防火绝缘层4、及下槽型穿孔面板5、下层防火垫片7后，将其连接成为整体。螺栓1的头部紧贴上层防火垫片3，上层防火垫片紧贴上槽型穿孔面板2的上表面，尾部穿过下槽型穿孔面板5。在陶瓷螺栓1的尾部上由上至下依次安装有密封防火垫片7及螺母8，螺母8将密封防火垫片7拧紧在下槽型穿孔面板5上。

上槽型穿孔面板2和下槽型穿孔面板5的结构几何特征和厚度相同，采用船用钢板制造，厚度介于1.5～3.0mm之间，本实施例中取为2.0mm。上槽型穿孔面板2包括上螺栓安装孔均布的多个上槽型安装平面2-1及多个凸起的上槽型凸起面2-2，上槽型安装平面2-1与上槽型凸起面2-2交替布置，每个上槽型凸起面2-2的两侧有至少一列上螺栓安装孔。设位于上槽型凸起面2-2两侧的两列上螺栓安装孔之间的间距为smm，则上槽型凸起面2-2的宽度不大于(s-100)mm，即上槽型凸起面2-2的总宽度小于螺栓的设计间距，同时不大于防火绝缘材料的最大支撑间距减去100mm。下槽型穿孔面板5包括下螺栓安装孔均布的多个下槽型安装平面5-1及多个凸起的下槽型凸起面5-2，下槽型安装平面5-1与下槽型凸起面5-2交替布置，每个下槽型凸起面5-2的两侧有至少一列下螺栓安装孔。设位于下槽型凸起面5-2两侧的两列下螺栓安装孔之间的间距为smm，则下槽型凸起面5-2的宽度不大于(s-100)mm，即下槽型凸起面5-2的总宽度小于螺栓的设计间距，同时不大于防火绝缘材料的最大支撑间距减去100mm。每个上槽型凸起面2-2与每个下槽型凸起面5-2一一上下对称布置，且每个上槽型凸起面2-2与对应的下槽型凸起面5-2、中间防火绝缘层4共同形成二个上下对称的梯型空腔。形貌优化设计的槽型结构形式以最轻的重量提供了最大的侧向承载能力，并且形成的槽型空腔隔离钢板与防火绝缘层有利于防火。

上槽型安装平面2-1的上螺栓安装孔及下槽型安装平面5-1的下螺栓安装孔的形状均为圆孔，上螺栓安装孔及下螺栓安装孔的排布方式均为直线均匀分布且对应同轴。螺栓安装孔的孔径尺寸为4～10mm，本实施例中取为6mm。

防火绝缘层4采用岩棉防火材料，厚度为40～100mm，本实施例中取为40mm。

在本实例中，螺栓1的50％采用95瓷螺栓，并有50％的螺栓采用不锈钢螺栓(因为不锈钢的导热率较普通钢制螺栓更低)，螺柱部分的直径为4～10mm，本实施例中取为6mm。同时，不锈钢及95陶瓷制品在1250℃的高温环境可以正常工作，保证火灾发生时连接结构正常工作。

螺母8采用95瓷及不锈钢材料，在1250℃的高温环境可以正常工作，保证火灾发生时连接结构正常工作。

以上所述是对本发明的解释，不是对本发明的限定。基于本发明的实施例，本领域技术人员在阅读了本发明说明书之后所做的任何形式的修改，在权利要求书限定的范围内，都将受到专利法的保护。

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