• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      74 500 DWT特涂成品油/化學(xué)品船結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

      2014-08-17 03:01:02周柏利肖建華程志濤李清泉
      關(guān)鍵詞:縱骨油船貨艙

      周柏利, 肖建華, 程志濤, 李清泉, 王 柱

      (大連中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司,遼寧 大連 116113)

      74 500 DWT化學(xué)品船是運(yùn)載國際海事組織(International Maritime Organization, IMO)Ⅲ類化學(xué)品及成品油的新型化學(xué)品船,由江蘇某造船集團(tuán)建造,船東為挪威某化學(xué)品船公司,訂單中的兩條船已于2013年全部交付營(yíng)運(yùn),船東反饋其性能、營(yíng)運(yùn)經(jīng)濟(jì)效益良好。

      該型船入英國Lloyd’s Register船級(jí)社,船舶主尺度見表1。

      表1 船舶主尺度

      該型船的船籍符號(hào)為:

      +100A1, Double Hull Oil Tanker & Chemical Tanker, Ship Type III, CSR, ESP,

      ShipRight(CM, ACS(B)), *IWS, LI, DSPM4, +LMC, IGS, UMS

      With the descriptive notes:

      Pt. HT Steel, ShipRight (BWMP (S), SCM, SERS), ETA, COW, Green Passport

      1 船型、貨艙及其結(jié)構(gòu)布置型式

      1.1 船型定義

      根據(jù)《國際散裝危險(xiǎn)化學(xué)品船舶構(gòu)造和設(shè)備規(guī)則》(IBC CODE)16章第1節(jié),每個(gè)液貨艙的最大允許裝載量要求:Ⅰ型船舶載運(yùn)中任一液貨艙裝載的貨物量不得超過1 250 m3; Ⅱ型船舶載運(yùn)中任一液貨艙裝載的貨物量不得超過3 000 m3;Ⅲ型船舶載運(yùn)中任一液貨艙裝載的貨物量沒有要求。根據(jù)船東要求的載重及貨品清單,該船設(shè)計(jì)為Ⅲ類化學(xué)品及成品油船。

      1.2 貨艙及結(jié)構(gòu)布置型式

      貨物圍護(hù)系統(tǒng)分為獨(dú)立液貨艙、整體液貨艙、重力液貨艙、壓力液貨艙。重力液貨艙要求艙頂設(shè)計(jì)壓力為小于等于0.07 MPa, 艙的型式可以是獨(dú)立液貨艙,也可以是整體液貨艙;壓力液貨艙要求艙頂設(shè)計(jì)壓力為大于0.07 MPa, 艙的型式只能是獨(dú)立液貨艙。設(shè)計(jì)船型艙頂設(shè)計(jì)壓力為0.02 MPa,小于壓力液貨艙要求的臨界壓力0.07 MPa,而且貨物運(yùn)輸過程中無需進(jìn)行保溫和隔離處理,因此貨油艙設(shè)計(jì)為整體式液貨艙。

      考慮到所裝載化學(xué)品的危險(xiǎn)性,防止裝卸貨階段化學(xué)品殘留引起化學(xué)反應(yīng),再考慮73/78國際防止船舶造成污染公約(The International Convention for the Prevention of Pollution from Ships, 1973, as Modified by the Protocol of 1978, MARPOL73/78)附則要求,每一個(gè)艙對(duì)貨品掃艙殘存的X,Y,Z類污染貨品量(包括相關(guān)卸貨管系的殘存量)為75 L,為方便清艙和特涂,貨艙的結(jié)構(gòu)均采用外翻的型式,縱、橫艙壁均采用垂直槽加上、下凳的型式,以保證液貨艙的內(nèi)側(cè)平滑,從而滿足了相關(guān)規(guī)范、法規(guī)以及實(shí)際營(yíng)運(yùn)的要求,貨油艙結(jié)構(gòu)形成見圖1。

      圖1 舯橫剖面圖

      2 規(guī)范強(qiáng)度校核(船體梁法)

      規(guī)范強(qiáng)度校核分為船體梁彎曲、剪切、極限、疲勞強(qiáng)度,強(qiáng)度校核的依據(jù)為船舶結(jié)構(gòu)共同規(guī)范(Common Structural Rules, CSR)第7節(jié)“載荷”,驗(yàn)收準(zhǔn)則為CSR第8節(jié)“尺度需求”。

      該船的規(guī)范強(qiáng)度校核采用LR與ABS公司聯(lián)合開發(fā)的計(jì)算軟件CSR-STAGE 1,經(jīng)過不斷調(diào)整縱骨間距,在滿足船體梁總縱強(qiáng)度的前提下,取得最輕的空船鋼結(jié)構(gòu)重量。

      2.1 計(jì)算過程

      根據(jù)舯橫剖面圖、船體梁的主要參數(shù)以及總體分艙,建立規(guī)范強(qiáng)度校核的計(jì)算模型。

      根據(jù)該船的裝載手冊(cè),存在重密度為1.50 t/m3、裝載高度為70%艙高的工況,按照國際船級(jí)社協(xié)會(huì)(International Association of Classification Socities, IACS)規(guī)范要求,需換算到滿艙的效應(yīng)密度。

      根據(jù)國際船級(jí)社協(xié)會(huì)統(tǒng)一解釋CI-72,高密度液貨注入高度hHL不超過如下計(jì)算值:

      (1)

      式(1)中:htk為艙的高度;ρa(bǔ)ppd為注滿時(shí)最大貨物密度;ρHL為實(shí)際擬裝大比重貨物密度。

      由于1艙和7艙的型線往船舯收縮,故需特殊考慮。經(jīng)過計(jì)算,2~6艙的滿艙密度為1.05 t/m3, 1艙和7艙的滿艙密度為1.10 t/m3,均大于規(guī)范要求的最小值1.025 t/m3。因此,需根據(jù)貨物密度1.05 t/m3、1.10 t/m3分別校核船體梁強(qiáng)度。其校核計(jì)算模型見圖2。

      圖2 船體梁強(qiáng)度校核計(jì)算模型

      由圖2可以看出,邊壓載艙左右舷不連通,中壓載艙與底凳連通,縱向槽型艙壁將貨油艙分成左右2個(gè)艙,頂?shù)蕿榭张摗?/p>

      根據(jù)舯橫剖面屬性和計(jì)算結(jié)果,舯橫剖面在船底部和上甲板均采用AH32鋼,其剖面模數(shù)在甲板處有約14%的余量,在外底處有約47%的余量,完全滿足船體梁規(guī)范要求的總縱強(qiáng)度。

      3 有限元強(qiáng)度校核

      在利用船體梁法得到設(shè)計(jì)初期的舯橫剖面后,為使船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足IACS-CSR規(guī)范有限元強(qiáng)度要求,利用現(xiàn)階段應(yīng)用最廣泛的有限元直接分析法校核該船的屈服/屈曲/疲勞強(qiáng)度。有限元分析(Finite Element Analysis, FEA)的基礎(chǔ),是通過有限元軟件建立三維船體有限元模型,模擬出船體的各部分和構(gòu)件,可以精確到骨材、肘板、開孔等,詳細(xì)地描述出船體結(jié)構(gòu)的各細(xì)節(jié),然后利用有限元分析工具,對(duì)其進(jìn)行計(jì)算,分別得到不同部位的結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布,并以圖形的形式對(duì)板、筋的主要變化進(jìn)行顯示,非常有利于設(shè)計(jì)人員辨別結(jié)構(gòu)的可靠性。該船的有限元校核過程如下:

      1)模型范圍。按IACS-CSR油船規(guī)范附錄B中圖B.1.1要求選取船中艙,以及其相鄰的前后艙。

      2)模型邊界條件。按IACS-CSR油船規(guī)范附錄B中表B.2.9模型端部的邊界約束。

      3)計(jì)算工況。根據(jù)規(guī)范要求,在模型的基礎(chǔ)上扣除腐蝕余量,再按IACS-CSR油船規(guī)范附錄B中表B.2.4“道油密縱艙壁油船的有限元載荷工況”所列工況計(jì)算。

      4)施加初穩(wěn)性計(jì)算中得到的最危險(xiǎn)舯拱/舯垂彎矩和剪力。

      5)得到粗網(wǎng)格分析結(jié)果。

      6)屈曲強(qiáng)度校核。

      7)細(xì)網(wǎng)格校核。

      8)按規(guī)范要求校核下折角點(diǎn)疲勞強(qiáng)度。

      9)根據(jù)IACS-CSR油船規(guī)范第9節(jié)驗(yàn)收準(zhǔn)則,逐一比對(duì)結(jié)果。

      有限元計(jì)算模型見圖3。

      圖3 有限元計(jì)算模型

      根據(jù)IACS-CSR油船規(guī)范第9節(jié)(見表2)驗(yàn)收準(zhǔn)則,以及圖4~圖7的屈服強(qiáng)度計(jì)算云圖,航行工況/港口工況下三艙段各位置構(gòu)件的λy均小于規(guī)范要求值,滿足強(qiáng)度要求。

      表2 最大許用應(yīng)力

      圖4 航行工況外底板應(yīng)力云圖

      圖5 航行工況上甲板應(yīng)力云圖

      圖6 港口工況底部應(yīng)力云圖

      圖7 港口工況上甲板應(yīng)力云圖

      表3 最大許用屈曲利用因子

      圖8 航行工況上甲板屈曲云圖

      根據(jù)IACS-CSR油船規(guī)范第9節(jié)(見表3)驗(yàn)收準(zhǔn)則,以及圖8的屈曲強(qiáng)度計(jì)算云圖,航行工況/港口工況下三艙段各個(gè)位置的構(gòu)件η均小于規(guī)范要求值,滿足屈曲強(qiáng)度要求。

      根據(jù)目前IACS-CSR油船規(guī)范要求,僅僅底邊艙下折角點(diǎn)需要做疲勞分析,圖9即為有限元疲勞強(qiáng)度計(jì)算模型。經(jīng)過計(jì)算,得到圖10有限元疲勞強(qiáng)度計(jì)算云圖,從而得到下折角點(diǎn)的疲勞壽命為26.61年,大于規(guī)范要求的25.0年,滿足規(guī)范要求。

      圖9 疲勞強(qiáng)度計(jì)算模型

      圖10 疲勞強(qiáng)度計(jì)算云圖

      3.設(shè)計(jì)過程中采用的優(yōu)化分析

      1)設(shè)計(jì)初期階段——合理分艙

      根據(jù)該船的裝載貨品、船東要求的大致主尺度,合理布置貨油艙,貨艙區(qū)共有6個(gè)貨油艙及1個(gè)污油艙,通過不斷調(diào)整船舯0.4L區(qū)域的每個(gè)貨艙長(zhǎng)度來降低航行/靠港時(shí)舯拱/舯垂?fàn)顟B(tài)下的靜水彎矩和剪力,最終船舯每個(gè)貨艙長(zhǎng)度為27.2 m,其航行/靠港時(shí)舯拱/舯垂?fàn)顟B(tài)下的靜水彎矩和剪力見表4。

      表4 船體梁各工況最大靜水彎矩及剪力表

      2)舯橫剖面設(shè)計(jì)階段——合理的縱骨間距/跨距/焊接

      在舯橫剖面的設(shè)計(jì)過程中,在相同區(qū)域及縱向構(gòu)件材料均采用相同等級(jí)的鋼種、相同的剖面模數(shù)裕量和板厚裕量前提下,比較不同縱骨間距舯橫剖面的縱向構(gòu)件面積,即面積越小空船重量越輕。考慮到施工空間,選取3個(gè)縱骨間距800 mm,850 mm,900 mm計(jì)算后,縱骨間距采用800 mm,縱向構(gòu)件的面積最小,即4.192 m2;根據(jù)CSR油船規(guī)范疲勞要求,肋板采用挺筋縱骨連接形式,降低縱骨跨距,從而有效降低空船重量;根據(jù)CSR油船規(guī)范焊接要求,精確計(jì)算縱骨和主要支撐構(gòu)件的連接焊腳,從而有效減少結(jié)構(gòu)的焊接重量。

      3)詳細(xì)設(shè)計(jì)階段——合理的建造工藝

      (1)合理設(shè)計(jì)縱骨穿過強(qiáng)框架的節(jié)點(diǎn),盡可能減少補(bǔ)板、小肘板的數(shù)量,在滿足強(qiáng)度的前提下補(bǔ)板的形式盡量簡(jiǎn)單;

      (2)在不增加重量或增加不多的前提下,盡量減少板縫包括縱骨的數(shù)量,以及不同厚度的板之間、不同相鄰構(gòu)件之間的焊縫數(shù)量;

      (3)在不增加重量或重量增加不多的前提下,盡量減少不同板厚、板寬的材料規(guī)格以及型材和組合型材的規(guī)格,盡量少使用船廠難以定購的板厚規(guī)格、型材,以減少定貨時(shí)間和費(fèi)用;

      (4)在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度的前提下,于橫向框架結(jié)構(gòu)上開設(shè)足夠數(shù)量的減輕孔和工藝孔,方便工人施工和建造過程中的檢驗(yàn);

      (5)考慮吸口和壓載管系的布置,布置足夠的流水孔,保證滿載出港的工況雙艙底壓載水艙排盡;

      (6)考慮壓載艙內(nèi)和油艙內(nèi)縱向PMA通道的設(shè)置等。

      4 潛在的可優(yōu)化項(xiàng)

      1)由于化學(xué)品船甲板管系較多,韓國已采用甲板強(qiáng)橫梁每隔1個(gè)強(qiáng)肋位布置。 這樣,空船重量將減少,有利于甲板系泊布置,以及集管區(qū)的貨油管系布置。

      2)目前交付的船舶所使用的主機(jī)為5S60MC-C8.2-TII,隨著長(zhǎng)沖程的G型主機(jī)被大量應(yīng)用,可將MAN 5G60主機(jī)引用到該船,優(yōu)化機(jī)艙布置圖,從而使船舶營(yíng)運(yùn)的日油耗更低,船舶本身的經(jīng)濟(jì)性更好。

      5 結(jié) 語

      以74 500 DWT船型為例,簡(jiǎn)單介紹了化學(xué)品船的常規(guī)知識(shí)、結(jié)構(gòu)布置、結(jié)構(gòu)規(guī)范計(jì)算以及結(jié)構(gòu)有限元分析,為該型船設(shè)計(jì)者提供值得借鑒的建議。

      參考文獻(xiàn):

      [1] 李妃燕, 羅伯豪. 29 000DWT 化學(xué)品船結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J]. 廣船科技, 2005(4): 23-30.

      [2] 趙洪武, 吳小康. 37 300DWT 化學(xué)品船結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析[J]. 船舶設(shè)計(jì)通訊, 2005(6): 30-33.

      [3] DNV. Common Structural Rules for Double Hull Oil Tanker[R]. Olso, Det Norske Veritas, 2012.

      [4] LR. Rules and Regulations for the Classification of Ships[R]. London, Lloyd’s Register, 2013.

      猜你喜歡
      縱骨油船貨艙
      無頂?shù)什坌螜M艙壁附近甲板構(gòu)件布置及型式優(yōu)化
      船海工程(2021年5期)2021-10-25 08:50:34
      空中客車A330 飛機(jī)貨艙通風(fēng)系統(tǒng)
      5萬噸長(zhǎng)貨艙多用途船舶開發(fā)設(shè)計(jì)
      民用飛機(jī)貨艙煙霧探測(cè)系統(tǒng)研究
      民用飛機(jī)貨艙地板設(shè)計(jì)研究
      科技視界(2019年3期)2019-04-20 02:23:20
      MARIC揚(yáng)子型系列油船設(shè)計(jì)再結(jié)碩果
      船舶(2018年1期)2018-12-07 20:31:49
      超大型集裝箱船縱骨貫穿孔的形狀優(yōu)化
      江蘇船舶(2017年4期)2017-10-12 01:32:46
      一季度油船訂單量創(chuàng)2007年來新高
      承受擱置腳載荷的艦船甲板縱骨設(shè)計(jì)方法
      基于艙段模型的大開口甲板結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析與設(shè)計(jì)
      静安区| 石门县| 申扎县| 碌曲县| 西乌| 海伦市| 六安市| 绥化市| 桃江县| 牟定县| 彭山县| 惠东县| 连城县| 贵定县| 定日县| 桃江县| 丹棱县| 牙克石市| 昌黎县| 山阴县| 乐都县| 尼木县| 长宁区| 余庆县| 梁河县| 乌兰浩特市| 光泽县| 五原县| 唐河县| 淅川县| 望江县| 库伦旗| 重庆市| 三穗县| 汉中市| 霍山县| 天祝| 苍山县| 繁昌县| 东阿县| 沛县|