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试论散货船的结构设计特点及施工优化

时间:2016-12-13 09:30来源:www.zglwb.com 作者:祁迹 点击:
[摘 要]散货船是目前进出口贸易使用的最频繁的船型之一,这种船型主要负责一些散装货的运输,由于散装货缺少集装箱的保护和支撑,使得其运输的难度是比较大的,因此,散货船的运输压力也就随之增加。为了让散货船更好的发挥出优势,全面提升运输的能力,必须

  [摘 要]散货船是目前进出口贸易使用的最频繁的船型之一,这种船型主要负责一些散装货的运输,由于散装货缺少集装箱的保护和支撑,使得其运输的难度是比较大的,因此,散货船的运输压力也就随之增加。为了让散货船更好的发挥出优势,全面提升运输的能力,必须系统、全面、详细的进行散货船的结构设计,同时在施工阶段,要进行进一步的优化,使得散货船的建造结果符合实际的需要。本文主要介绍散货船的设计的特点,提出优化的方法,以期能够为我国的散货船建造工作提供帮助。 论文范文

  [关键词]散货船 结构优化 设计 特点 施工 

  散货船运输的货物主要是粮食、煤矿、水泥等没有经过包扎的货物,这些货物由于没有经过包扎,使得货物的整体性是比较差的,这样就会增加运输的难度,为此,就必须提升散货船的结构优势,用其结构的优势来解决散装货的运输难点。但是,散货船的设计和施工是存在较大的难度的,它比普通的运输船更加难以建造,它的施工工艺较为复杂、焊接的量比较大、在施工过程中,极易造成船体的变形,所以,使得建造过程充满了困难,文中提出的一些方法和建议能够对散货船的建造环节带来益处。 

  一、散货船结构设计的特点 

  1、货舱双层底结构 

  为了提升散货船的坚硬程度,必须使其货舱呈现双层底的结构特点,这样才能应对煤矿、水泥等质量较重的货物额压力,货舱的结构往往是纵骨架式,在底部设置了纵桁、纵骨、横向肋板。中桁材的主要作用是保持货舱的延伸,从船的开始端到船的最末端,要尽量的保持延伸,因此,造船厂的长度也要尽量的延长,保持其连续性,旁桁材需要在货舱区与的平行总体范围内应保持连续性,在货舱区与的首端只尾端应尽可能保持延伸。肋板和船底桁材的间距不仅受制于肋骨间距,而且有绝对值的要求。双层底中线处可设置箱形中桁材,由两道平行的水密侧板和内外底板、骨材、肋板组成。它是一个从防撞舱壁通向机舱前端壁的,沿船长方向布置的水密通道。在此通道内可集中布置管系,并且在通道的首尾及货舱横墩处布置水密人孔以方便人员进入检查维修[1]。 

  2、货舱边舱结构 

  为了提升散货船的底边舱和顶边舱的牢固程度,需要在这些部位使用三角箱形结构,同时还要配备牢固性较强的双层底结构和甲板结构,这样散货船的牢固程度就会有明显的增加。底边舱的设计环节中,要注重设计带有斜侧板、旁桁材、舭部外板及肋板的结构,其内部的结构也往往是纵骨架式,它的斜侧板与内底板之间的倾斜角一般控制在40-50度之间。横向强框架边缘的加强扁钢与纵骨之间一般应设置加强筋,以提高横向框架腹板的稳定性。 

  连接顶边舱和底边舱的结构为主肋骨,此处为单壳散货船货舱的高应力区域,在设计这个位置的结构时,要先使用疲劳强度检测装置进行校核,保证其质量,在施工环节中,可以优化结构的节点,从而使得船体的结构中受交变载荷作用的构件能够持续更长的时间,延长使用的寿命。在设计肘板的趾端时,要将其设计成软趾的样式,这样能够有效的减少应力集中的现象,能够减少部件的疲劳程度,进而减少船体出现损伤。在肘板的设计环节,要将其进行削斜,削斜的长度应≥2.5倍的面板宽度,面板的端部沿板厚方向也要进行削斜,以减少这个位置的受力。 

  二、屈服与屈曲的应力分析 

  散货船货舱段要求采用有限元整体分析,用于评估结构主要支撑构件的强度。根据各个装载工况的结果比较,船底外板由于中拱状态的影响,受到很大的压力,屈服强度的问题不大,但是货舱中部位置的板格会丧失稳定性,通过更换钢材的等级、增加的板的厚度或者增设横向的屈曲筋来增强板格的稳定性,由于受屈曲强度的影响,船底外板的厚度由货舱中部向前后两端呈现递减的趋势。双层底纵桁在靠近舱壁的位置由于剪切应力比较大,屈服和屈曲都达不到规定的要求。屈服强度位于舱壁附近问题较为恶劣,主导工况重压载舱为重压载工况,轻货舱和重货舱为隔舱装载工况,通常屈服强度能通过增加板厚或提高钢级来解决,但由于舱壁附近剪切应力非常大,仅提高局部板厚不能解决问题。屈曲强度重货舱和轻货舱都在最靠近舷侧的纵桁上有问题,主导工况重货舱为多港装载,轻货舱为隔舱装。由于此处的纵桁除了货物载荷以外还要承受底边舱斜板传递的载荷,故导致纵桁在货舱中部位置的部分板格失稳,需要增加板厚来满足屈曲要求,双层底肋板在满载装重货的情况下,由于货物载荷与海水载荷的共同作用,双层底肋板靠近两侧端部的剪力水平最高。货舱中部的双层底实肋板受到较大的剪力,屈服强度不满足要求,板厚变化趋势为由舷侧向船中逐步减少[2]。 

  三、散货船的结构设计特点及施工优化 

  1、变焊接为折角,简化施工工艺 

  在不改变船体的结构的前提下,可以将焊接改成折角,这样能够有效的减少施工的难度,提高施工的进度,而且焊接工艺容易导致船体的变形,在施工的过程中使用折角还能减少变形情况的发生。使用折角还会减少打磨的工作量,使得施工的进度大大加快。 

  2、扶强材端部连接形式优化 

  在舷侧肋板加强筋的设计环节中,一般会使用端部焊接的方式,这种方式在货舱首尾的结构建造中容易出现连接外底纵骨和内壳纵骨的加强筋在两端装配时角度不一致的状况,其中一端必须进行扭曲,在装配环节中,需要使用外力将加强筋的安装角度进行改变,这种操作的难度较大、效率非常低。在满足结构强度的情况下可以优化,两端不与扶强材固定,端部削斜的加强方式,此方式大大简化了装配的工艺。 

  3、内孔T型加强结构优化 

  在内孔加强的施工环节中,如果使用T型面板的方式,则施工的难度是比较大的,因此,这一环节也需要进行改造,面板因为需要进行曲加工,这样在内孔加工的过程中,施工的难度是比较大的,在装配环节中,曲加工的面板施工也比较困难,在内孔的连接部分容易出现间隙,这时就需要借助一定的外力减小间隙,增加闭合的程度,在不影响强度的前提下,在内孔的边缘进行加强,能够大大降低装配的难度,加强筋不用进行曲加工,直接装配烧焊就可以,这样大大的提高了建造的效率[3]。 

  4、机舱隔离舱顶板结构形式优化 

  以前的舱顶是纵壁连续的方式,这种方式的效率较低,而如果使用平台连续的方式,则能大大改善施工的环节,施工的姿势会更加的方便,提高施工人员的效率,这样焊接工作的质量就会得到保证,焊接的精度也会比之前有明显的提升,产生这种结果的主要原因就是机舱的分段一般以甲板当做底反造,将隔离舱顶板该为连续后,则连接顶板与强横梁之间的肘板可以和下面的油舱形成一个组立,在上胎架之前和油舱装配好,原来在狭小的空间内进行作业,现在变成了在敞开的环境中进行作业,施工的环境得到了极大的改善,施工人员的焊接姿势更加方便。 

  总结 

  总之,船舶的设计和施工过程是一个非常复杂的工作,在这过程中,需要设计人员的不断修改和研究,在施工环节中进行合理的优化,从而提高船舶的质量,一般情况下,船舶设计的好坏将会直接影响到它的质量和安全,对船舶的使用寿命影响巨大,一些合理的设计能够增加船体的强度,同时还能减少材料的使用,同时还能降低船体的重量,提高运输货物的重量,所以,设计环节的质量是至关重要的,造船企业应当重视船舶的设计和优化,提升自身的造船水平。 论文答辩

  参考文献 

  [1]杨永祥.散货船船体结构设计中应注意的几个问题[J].江苏船舶,2011,(5):10- 13. 

  [2]李小灵,陈 兵,朱丽萍,赵善能. 11.5 万 dwt 级散货船总体设计方案研究[J].江南舰船技术,2011,(6):15. 

  [3]卢 华. 基于共同结构规范的好望角型散货船设计[J].上海造船,2012, (3): 1-4. 


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