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GR750船底龙骨(KEEL)的制作

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发表于 2018-11-30 14:17 | 显示全部楼层 |阅读模式

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    龙骨是帆船上的重要部件,作用:
    1. 减小船的横移,
    2. 降低船的重心。
    龙骨的形状和制作材料有很多种,重量和面积是主要指标。
    GR-750帆船的龙骨仍沿用鳍式,外型比较简单,制作方便。
 GR750船底龙骨(KEEL)的制作
实船上龙骨的参考照片
 GR750船底龙骨(KEEL)的制作
实船上龙骨的细部照片
    如果试船结果需要进一步降低船的重心,以满足最大设计回复角度的要求,可以在龙骨的下部安装纺锤型配重,用螺栓固定即可,参见下图:
 GR750船底龙骨(KEEL)的制作
    龙骨的外形、尺寸和重量在设计时已经被确定。
    GR750是参照J24帆船制作的,龙骨的设计重量是950磅(430公斤)。
 GR750船底龙骨(KEEL)的制作
   
 GR750船底龙骨(KEEL)的制作
J24帆船龙骨的制作参考图
    帆船龙骨通常用翻砂的方法来制造,铸钢或铸铁均可,重量差异不大。依据图纸做出龙骨木型,翻砂后整体铸造。龙骨为实心,材料为灰口铁或铸钢。将龙骨上平面加工平整,依据图纸钻孔,孔深300 毫米,孔径20 毫米。需要注意的是,龙骨与船壳采用双头螺栓连接,罗纹长度100 毫米,规格M20,钻孔时要预留套丝余量。
 GR750船底龙骨(KEEL)的制作
    因条件所限,自己制作木型还可以,翻砂铸造很难实现,遂改用钢结构做龙骨的骨架,在适当位置填充铅,以满足重量和重心要求。   
 GR750船底龙骨(KEEL)的制作
龙骨安装示意图
    龙骨的钢结构框架包括:中间板、顶板、底板、横隔板和立板,板的厚度为5毫米,材质为Q235。依据图纸委托相关厂家激光切割成各个板件,然后组焊为一个整体。
 GR750船底龙骨(KEEL)的制作
J24龙骨板件的切割加工图

一、龙骨钢结构的焊制
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龙骨的前缘焊上一根钢管

二、非灌铅部分用木材填充,木材缝隙浇注树脂,打磨后用树脂腻子找平
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三、灌铅
    J24帆船龙骨的设计重量是430公斤,钢质框架的重量约50公斤,需要用大比重的铅来增加重量。
    根据计算结果,铅的可灌注用量为250公斤,采购铅皮溶化后灌注。
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先将整卷的铅皮展开
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分割成铅条运到厂房内
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再分割成小块的铅板
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1000瓦电炉
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不锈钢茶缸作为熔铅的器皿
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用胶泥围在茶缸周边防止热量散失
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花费三天时间完成两面铅的浇铸
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现场
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工具
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烧断的炉丝
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最终剩下的就是这点铅灰
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树脂腻子找平
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四、龙骨表面包玻璃钢
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五、预埋螺栓的校正与截长
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小结:
    1. 尽管J24帆船的龙骨比较简单,但自己制作还是很费事的,有条件还是委托厂家铸造为好。
    2. 龙骨上的连接螺栓最好使用316不锈钢,网上可以买到相应材质的牙条,很方便。
    3. 为保证连接螺栓的强度,即使材质为非不锈钢,也应选用45号钢。毕竟龙骨是重要部件,且根部受到的应力较大,如果发生螺栓断裂导致龙骨脱落是很危险的。
    4. 龙骨内部不要有空腔,以免因渗水导致内部锈蚀。
    5. 填充和找平用的腻子要用树脂腻子,强度高、防水、膨胀系数与玻璃钢接近。
    6. 龙骨外层制作玻璃钢的玻璃布与船壳用的玻璃布相同,最终玻璃钢层的最小厚度不要低于5毫米。
    7. 铅最好是整体灌铸,小块浇铸冷却收缩后会出现松动。因铅的比重较大,使用大容器化铅1-2个人难以完成,解决办法是用螺栓将灌铸的铅固定。



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发表于 2018-11-30 17:39 | 显示全部楼层
建议龙骨先用钢板焊接一个箱型,然后往钢箱里面灌铅即可。粗糙一点就做矩形截面箱体,精细一点可以把钢板用卷板机卷出圆弧做双圆弧外鼓的截面。没卷板机就两侧做三折折边接近圆弧。然后整体流线型靠外面糊玻璃钢来实现。
 GR750船底龙骨(KEEL)的制作 填充区域看起来很大需要很多树脂。。实际填充没必要非得里面也填树脂,任何材料都行。比如木材,或者混凝土什么的廉价材料,只要最外面包层玻璃钢即可。

钢箱因为钢板在两侧,结构强度是远大于钢板在中间的。和船体的连接也可以考虑改为设置在船体上加几根钢制半肋骨,把钢箱直接焊接到半肋骨上而不是仅仅靠几根螺杆吊装。吊装的垂直强度是够了的,但侧向强度太弱,几次龙骨脱落的实例都是这个地方出问题。

原设计的龙骨是截尖三角形的,很明显体积中心偏上,并不利于让重心下移。顶部宽大看起来似乎连接强度会较高(金属船的话确实如此因为龙骨外壳是直接焊接到船体外壳上的),实际然并卵。因为这里的连接并不是靠这个宽的顶部整体和船体直接连接而只是靠内部几根螺杆吊着。

改进的设计是做成平行四边形,好处是容易加工,截面处处相同,空腔体积中心会在中部,重心比截尖三角形更靠下。
替换的原则是侧面积不变。也就是原先那个龙骨侧面积是多少,新的这个也一样。

底部可以再焊接块厚钢板增强压载,而且这块钢板除了能下移重心外,还能起到略微增强龙骨的水力效果(相当于增大龙骨侧面积,提升帆船的逆风可用最大角度)。然后连接部位填充树脂来光顺。
 GR750船底龙骨(KEEL)的制作
剖面形状一般用的都是NACA0009的样子。当然你改变厚度也是可以的,比如用NACA0012或者NACA0008,阻力都相差不大,区别只在于空腔体积变大还是变小。更精细一点用NACA64012之类的层流剖面,可以降低点阻力而且空腔容积更大,但一般手工制造条件下做了不会产生理论的降阻效果。省事点直接平板,阻力虽然会增加但实际上相差并不大。
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发表于 2018-11-30 17:56 来自手机 | 显示全部楼层
谢谢两位老师的分享,
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