1 前言
當(dāng)船舶在錨地拋錨時(shí)，由于船舶自身的重量、裝載的貨物重量和風(fēng)、流的作用，錨鏈將承受巨大的拉力，僅僅靠錨機(jī)剎車帶剎緊后產(chǎn)生的剎車力是不夠的。如果這個(gè)巨大的拉力直接作用在錨機(jī)剎車帶上，勢(shì)必造成錨機(jī)剎車帶的不斷磨損，一旦錨機(jī)的剎車力不能承受這個(gè)巨大的拉力時(shí)，又會(huì)造成松錨、走錨、錨和錨鏈的丟失；如果錨機(jī)的剎車力始終能夠承受這個(gè)巨大的拉力，那么這個(gè)巨大的拉力就將作用在錨機(jī)的傳動(dòng)軸、錨機(jī)的機(jī)座上，就有可能造成錨機(jī)的傳動(dòng)軸、錨機(jī)機(jī)座的變形，嚴(yán)重時(shí)甚至造成錨機(jī)機(jī)座的拉裂、翻身。
為了能夠承受這個(gè)巨大拉力，錨鏈止鏈器本身（包括止動(dòng)塊、底座）一般都設(shè)計(jì)比較笨重、堅(jiān)固，止鏈器的底座一般也直接燒焊在船首主甲板強(qiáng)度比較堅(jiān)實(shí)的甲板橫墚或甲板縱骨上，有些船舶在設(shè)計(jì)中還對(duì)安裝止鏈器位置的主甲板進(jìn)行局部重型加強(qiáng)，其目的都是為了使船舶在拋錨時(shí)尤其是大風(fēng)浪中拋錨時(shí)，錨鏈能夠承受巨大的拉力。然而，船舶止鏈器在拉錨定位后與甲板下預(yù)設(shè)的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)不對(duì)位，須在后期進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整加強(qiáng)位置，由于空間狹小及高空作業(yè)而影響施工及生產(chǎn)進(jìn)度。本文以某30萬(wàn)噸VLCC原油船為例，以CSR規(guī)范為設(shè)計(jì)指導(dǎo)，改變慣有的對(duì)位加強(qiáng)形式，設(shè)計(jì)新型的井桁式止鏈器加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，變對(duì)位加強(qiáng)為區(qū)域加強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)止鏈器加強(qiáng)結(jié)構(gòu)全部在分段制作階段施工結(jié)束，避免后期的調(diào)整，降低施工難度，縮短建造周期。
2 止鏈器基座及其支撐結(jié)構(gòu)的有限元模型
本止鏈器及其附近的船體支撐結(jié)構(gòu)的材料均為A級(jí)鋼和AH32級(jí)鋼，其彈性模量為206GPa，泊松比為0.3，密度為7850kg/m3，極限強(qiáng)度為235MPa和315Mpa。
2.1 模型概述
系泊設(shè)備應(yīng)盡量布置在甲板結(jié)構(gòu)的橫梁和縱桁等強(qiáng)構(gòu)件上，以有效的分布系泊負(fù)荷。船體支撐結(jié)構(gòu)指的是那些與船舶舾裝件直接相連且用來分配作用在系泊設(shè)備上的力的船體結(jié)構(gòu)，如與之相連的橫梁、縱桁和艙壁等。
2.2 模型范圍
本報(bào)告結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的分析對(duì)象是船舶錨機(jī)下的船體結(jié)構(gòu)，屬于局部應(yīng)力分析問題。按照建立有限元模型的基本要求，模型的邊界取為強(qiáng)力構(gòu)件，具體范圍如下：
縱向：取FR99橫艙壁至FR102強(qiáng)橫梁以內(nèi)的艏樓甲板
橫向：取距中1700mm至距中12750mm強(qiáng)縱桁以內(nèi)的艏樓甲板
垂向：取艏樓甲板至主甲板以內(nèi)的艙壁及支撐結(jié)構(gòu)
圖1 整個(gè)模型網(wǎng)格劃分
2.3 網(wǎng)格的劃分
有限元模型中，甲板板、艙壁板、強(qiáng)橫梁、縱桁的腹板、肘板橫梁、骨材、扶強(qiáng)材、強(qiáng)橫梁與縱桁的面板全部采用shell單元模擬。
本報(bào)告重點(diǎn)分析的是止鏈器基座、相關(guān)甲板以及甲板下結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，而這部分加強(qiáng)結(jié)構(gòu)比較多，要想真實(shí)模擬構(gòu)件的準(zhǔn)確位置，因此該部分網(wǎng)格大小采用50×50mm的shell單元，以便算出較為合理的應(yīng)力結(jié)果。
2.4 有限元模型圖示
圖2 甲板下結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分
圖3 止鏈器基座網(wǎng)格劃分
3 載荷與邊界條件
3.1 載荷的確定與施加方法
本船的錨鏈規(guī)格為φ114，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T549-2008得到錨鏈的破斷負(fù)荷為8890KN。根據(jù)CCS規(guī)范要求，取破斷負(fù)荷的80%作為設(shè)計(jì)工況，方向?yàn)殄^鏈指向甲板平面上錨鏈管口中心，如圖4所示。
圖4 止鏈器的受力分析
本文分析的是止鏈器基座、相關(guān)甲板以及甲板下結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，因此并未建立止鏈器模型。而實(shí)際力的傳遞是由錨鏈傳到止鏈器，再傳到止鏈器基座，再傳到主船體，止鏈器是傳遞力的載體，只要將止鏈器基座上的受力點(diǎn)與錨鏈載荷施加點(diǎn)關(guān)聯(lián)上即可模擬比較真實(shí)的受力情況，故用MPC來模擬。
圖5 邊界條件
3.2 邊界條件的設(shè)定
由于此模型范圍已足夠大，即在載荷作用下，模型邊界所產(chǎn)生的應(yīng)力已足夠小，所以在此模型中與其他結(jié)構(gòu)相連接處的邊界都采用簡(jiǎn)支處理，即在邊界節(jié)點(diǎn)Ux、Uy和Uz都為0，Rx、Ry和Rz都為自由，如圖5所示。
4 許用衡準(zhǔn)
本船艏樓甲板采用普通A級(jí)鋼，其屈服極限σyd＝235Mpa，有限元模型重點(diǎn)分析部分的網(wǎng)格為50×50mm，故采用CSR許用應(yīng)力衡準(zhǔn)，不鄰近焊縫的單元局部合成應(yīng)力許用值大小應(yīng)為原標(biāo)準(zhǔn)的1.7倍，為399.5Mpa；鄰近焊縫的單元局部合成應(yīng)力許用值大小應(yīng)為原標(biāo)準(zhǔn)的1.5倍，為352.5Mpa。如果采用AH32級(jí)鋼，其屈服極限σyd＝315Mpa，CSR許用應(yīng)力衡準(zhǔn)在不鄰近焊縫處與鄰近焊縫處分別為512.18Mpa與451.9Mpa。
5 計(jì)算結(jié)果
計(jì)算結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件的應(yīng)力水平如表1所示，整個(gè)模型的合成應(yīng)力結(jié)果如圖6所示。
表1 構(gòu)件應(yīng)力水平
圖6 整個(gè)模型合成應(yīng)力結(jié)果
6 結(jié)論
通過對(duì)井桁式止鏈器加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的研究，所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)方案已國(guó)內(nèi)的先進(jìn)水平，該項(xiàng)目已經(jīng)通過DNV及CCS船級(jí)社審核，在T3000系列上成功地進(jìn)行了應(yīng)用，并得到船東的好評(píng)，其間解決的關(guān)鍵技術(shù)如下：
1.實(shí)現(xiàn)了止鏈器井桁式加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式；
2.實(shí)現(xiàn)了止鏈器甲板下加強(qiáng)在分段階段焊接，避免了止鏈器甲板下加強(qiáng)在分段階段釘焊、合攏階段焊接的情況；
3.簡(jiǎn)化了止鏈器及甲板下加強(qiáng)安裝、調(diào)整的工作難度，節(jié)省了施工時(shí)間。
核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處：拓步ERP資訊網(wǎng)http://www.ezxoed.cn/
本文標(biāo)題：非對(duì)位井桁式止鏈器加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究
本文網(wǎng)址：http://www.ezxoed.cn/html/solutions/14019313707.html
相關(guān)文章
