民用船舶减摇鳍规范适用性分析.pdf
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1、第 卷 第 期 年 月 船 海 工 程 .:./.民用船舶减摇鳍规范适用性分析于洋黄昊朱艳刘晓琼(中船邮轮科技发展有限公司上海)摘 要:针对目前缺少完全适用于民用船舶减摇鳍设计的规范标准造成设计时所选用的规范标准适用性不明确的问题通过梳理目前减摇鳍设计相关的常用民用、军用规范标准从布置、计算、性能特性等方面对比分析得出这些规范标准的相关差异据此提出这些规范标准对民用船舶的分析结论关键词:民用船舶减摇鳍规范标准中图分类号:.文献标志码:文章编号:()收稿日期:修回日期:第一作者:于洋()男硕士高级工程师研究方向:船舶舾装设计 常用减摇鳍设计规范标准.该标准属于中国军用规范全称为舰船减摇鳍装置通用
2、规范起草单位为中船 所及其军事代表室由中央军委装备发展部于 年 月发布用于替代 (已作废)规定了军用水面舰船减摇鳍的基本技术要求、质量保证、交货准备等适用于军用水面舰船减摇鳍的设计、制造、验收相对 增加了可靠性、维修性、测试性、保障性、环境适应性的内容质量一致性检验也由不分组修改为分为两组进行检验 是目前国内已经发布的有关减摇鳍设计内容较为详细的一个标准.该规范是英国劳氏船级社()制定的军船入级规范其中章节:“船舶控制系统”对军用水面舰船减摇鳍装置的布置、部件受力计算等技术要求做出了较为详细的规定是目前国外船级社已经发布的有关减摇鳍设计内容较为详细的一个规范.该标准由挪威船级社()于 年 月发
3、布全称为船舶减摇装置系统()该标准规定了减摇鳍的技术设计要求、认证要求、风险评估指南列举了减摇鳍关键部件、总结了各种机械故障失效情况、提出了对减摇鳍后续维护服务的建议 该标准为减摇鳍提供了统一要求以提高减摇鳍的质量和可靠性 对比分析.布置相关要求)布置减摇鳍时应使鳍轴轴线 与(鳍压力中心 和船重心 间的连线)的夹角不大于 沿船体纵向鳍的位置应在第 号至第 号理论站之间 鳍轴中心线距船首或船尾原则上应不小于三分之一船长若沿纵向布置两对鳍则前后鳍鳍轴中心距离一般不小于鳍叶平均弦长的十倍鳍横剖面中心线与设计航速下形成的船体流线一致时鳍位为零位)(后文统称为 )减摇鳍应布置在水密舱壁之间收放式减摇鳍的
4、所处的水密舱段的首尾水密舱壁距减摇鳍鳍轴中心线应不小于此长度(鳍轴末端至鳍叶末梢的长度)鳍箱拟定布置位置时应综合考虑其布置处所的水密舱段进水风险 风险分析应考虑减摇鳍所处水密舱段进水对该舱段其他重要设备产生的后果和对船舶安全造成的影响 如果分析结果显示不利状况发生概率较高则减摇鳍应布置于独立水密舱段且鳍箱应与最近的船体水密舱壁“距离合适”通过上述规范对比可以发现:年第 期于洋等:民用船舶减摇鳍规范适用性分析船海工程第 卷 对减摇鳍布置位置要求较为具体该规范对布置的要求旨在使减摇力臂最大化且尽可能减小鳍叶对航速的影响 对减摇鳍距其所处水密舱段首尾水密舱壁距离的要求旨在尽可能减少减摇鳍损坏时对该水
5、密舱段造成的影响该要求对船体舱段划分影响较大 仅对减摇鳍布置位置有概述性要求对设计人员的约束程度相对较低.鳍叶、鳍轴相关计算方法及要求):无具体要求)()鳍叶受力 建议鳍叶受力由减摇鳍设计方提供()鳍叶转矩 鳍正车工况下转矩可按下列公式确定 ()式中:为鳍叶受力为鳍轴中心线与鳍叶压力中心间水平距离鳍倒车工况下转矩可按下列公式确定 ()式中:为鳍叶受力为鳍轴中心线与鳍叶压力中心间水平距离()鳍叶弯矩对于鳍叶弯矩 可按下列公式确定()()()式中:为鳍叶受力为鳍叶相关尺寸见图()鳍轴直径(转鳍鳍柄处)该直径不应小于下列公式计算值()式中:为鳍叶扭矩 为材料系数()鳍轴直径(轴承处)该直径不应小于下
6、列公式计算值 ()()式中:为鳍轴直径(转鳍鳍柄处)为鳍叶弯矩为鳍叶扭矩()鳍轴等效应力 鳍轴既承受转矩叶承受弯矩其等效应力不应超过下列公式()式中:为材料系数鳍轴等效应力按下列公式计算()式中:为鳍轴弯曲应力见式()为鳍轴剪切应力见式()鳍轴弯曲应力按下列公式计算 ()式中为鳍叶弯矩为鳍轴直径(轴承处)鳍轴剪切应力按下列公式计算 ()式中为鳍叶扭矩为鳍轴直径(轴承处)()鳍叶板厚 鳍叶侧板板厚 应不小于下列公式计算值 .()式中:为鳍叶压强/见式()为材料系数 为鳍叶最大加强隔板间距 为鳍叶展弦比修正系数见式()(.)(如果 )()式中:为鳍叶展弦比如果 则 直接取值为 鳍叶压强 按下列公式
7、计算 ()式中:为船体最大吃水为鳍叶受力为鳍叶面积鳍叶导缘板厚应不小于鳍叶侧板板厚 的.倍鳍叶内部加强隔板板厚应不小于鳍叶侧板板厚 的.倍或 取二者中大值)鳍叶的屈服强度应不少于最大静载荷的.倍同时疲劳强度的安全系数应至少为.还应考虑水动力载荷变化引起的振动以及可能的共振效应通过上述规范对比可以发现:对减摇鳍该部分相关计算无任何要求 对减摇鳍鳍叶转矩、鳍叶板厚确定、鳍轴弯矩、鳍轴直径计算、鳍轴等效应力校核等都给出了计算校核公式这些计算公式与舵系计算公式较 年第 期于洋等:民用船舶减摇鳍规范适用性分析船海工程第 卷图 减摇鳍尺寸图为相似对设计人员有较大帮助但该规范依然没有提供减摇鳍鳍叶面积确定方
8、法及鳍叶受力计算公式建议由减摇鳍设计单位提供鳍叶受力 仅对鳍叶结构屈服强度等有概述性要求对设计人员的约束程度相对较低.减摇鳍结构与加强的尺寸、材质)减摇鳍中的焊接结构件(鳍、鳍箱)材质选用应符合中国船级社材料与焊接规范的规定鳍轴材质应符合.的要求)鳍叶的总体结构及材质应符合本规范对舵的要求减摇鳍设备本体和周围结构应得到充分的支撑和加强 当低碳钢结构有可能被循环弯曲应力降低疲劳寿命时其所受最大应力不超过 /在使用其他材料作为支撑加强结构时需特别考虑极限应力值减摇鳍通过插入外板的形式与舷侧船体外板开口焊接安装插入板的板厚至少要比船底外板板厚增加 插入板范围长度方向需超出外板开口的长度不少于鳍叶根部
9、弦长的 (其他方向为.)减摇鳍的鳍箱板厚度应不小于其附近船底外板规范板厚加 并按本规范相关章节要求加强)鳍箱:应视为船体结构和水密完整性的一部分 船级社对设计、材料、质量保证的要求应被执行设计鳍箱时应考虑减摇鳍鳍叶对鳍箱结构产生的载荷鳍叶伸缩机构 该机构部件尺寸应考虑由于磨损而增加的摩擦力、水动力载荷、鳍叶伸缩过程中的阻力所带来的影响 该机构的各部件的屈服强度应不少于最大静载荷的.倍同时疲劳强度的安全系数应至少为.该机构的支撑结构尺寸需同时考虑强度与挠曲鳍叶转鳍机构 该机构部件尺寸应考虑由于磨损而增加的摩擦力所带来的影响 该机构的各部件的屈服强度应不少于最大静载荷的.倍同时疲劳强度的安全系数应
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