集装箱船舱口盖结构强度计算分析.pdf
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1、第 卷 第 期 年 月 船 海 工 程 .:./.集装箱船舱口盖结构强度计算分析赵欣朱庭国高茜(上海外高桥造船有限公司上海)摘 要:针对集装箱船舱口盖的结构强度问题从规范计算和有限元直接计算两方面入手根据 和船级社规范结合营运装载特点应用露天载荷和集装箱载荷重点评估盖板结构的应力水平和屈曲安全因子计算结果表明舱口盖结构尺寸主要由混装集装箱载荷和 集装箱载荷工况决定局部板格屈曲结果不满足衡准要求提出的加强方案可有效提高舱口盖结构强度关键词:集装箱船舱口盖结构强度中图分类号:.文献标志码:文章编号:()收稿日期:修回日期:第一作者:赵欣()女硕士工程师研究方向:船体结构强度分析 集装箱舱口盖的结构
2、强度对于货运安全乃至海上人员安全都至关重要 集装箱船舱口盖一般采用吊离式舱口盖吊离式舱口盖借助于钢丝绳、套环、卸扣、眼板等索具由船上或岸上起重机吊离可放于船上或码头上 随着船舶的大型化和舱口盖功能的多样化舱口盖的结构强度问题越来越受到设计方、建造方及相关学者的重视 考虑以我司自主研发的 集装箱船为基础以中间典型货舱的舱口盖为对象从结构形式、规范计算和有限元直接计算三方面入手开展舱口盖结构强度计算分析根据盖板结构的应力水平和屈曲安全因子评估 、及混装三种装载情况下各工况对舱口盖结构强度的影响为后续自主研发设计提供技术支撑 舱口盖结构组成根据载荷和用途情况舱口盖结构类型一般分为:敞开式框架结构、半
3、箱体半敞开式结构和密闭箱体结构敞开式结构多用于载荷较小的集装箱船和散货船半箱体半敞开式结构多用于载荷较大的集装箱船密闭箱体结构多用于甲板载货的散货船、重吊船等舱口盖由盖板结构、止跳装置、支撑块、限位装置组成见图 盖板结构又分为顶板、端板、边板、主要支撑构件(纵桁和横梁)和加强骨材等图 舱口盖盖板结构组成为了限制航行过程中舱口盖和船体产生的垂向相对位移同时保证密性要求止跳装置必不可少 由于集装箱载荷是通过集装箱脚传递到舱口盖再经由支撑块传递到舱口围上因此支撑块通常设置在集装箱集装箱脚对应的舱口盖底板下缘限位装置主要分为定位销和横向限位装置两种 定位销可同时承受纵向和横向载荷一般布置在舱口盖艏端中
4、部根据截面形状的不同又可以分为圆形定位销和方形定位销 横向限位装置只能承受横向载荷一般布置在舱口盖艉端中部 规范计算根据 的规范要求舱口盖的规范计算载荷主要由垂向露天载荷 和水平露天载荷 组成 垂向露天载荷主要由规范船长和舱口盖纵向位置决定水平露天载荷则由规范船长、方形系数、舱口盖纵向位置及计算结构位置决定由于目标船型 规范船长大于 因此对于无保护的艏端板 /其余位置 /顶板规范要求的净板厚与垂向露天载荷、骨 年第 期赵欣等:集装箱船舱口盖结构强度计算分析船海工程第 卷材间距及材质属性有关同时板厚取值不能小于 前后端板和两侧边板的净板厚则与水平露天载荷、骨材间距及材质属性有关且板厚取值不能小于
5、 对于纵桁和横梁等主要支撑构件来说腹板净板厚仅与骨材间距有关且取值不能小于 通常在纵桁之间布置一定数量的加强骨材规范中应用垂向露天载荷从净剪切面积和净剖面模数两方面对骨材尺寸进行验证 有限元直接计算应用有限元软件建立典型货舱舱口盖的有限元模型见图 图 舱口盖有限元模型端板、边板及主要支撑构件腹板高度至少含有 个单元面板尽量用板单元表达 对于支撑块、限位装置和止跳装置的局部加强应在模型中进行简化模拟模型所有单元长宽比例不大于 对于所有计算工况模型结构尺寸应采用净尺寸一般来说腐蚀余量取值为.加载工况针对舱口盖结构进行有限元直接计算时主要采用垂向露天载荷和集装箱载荷 垂向露天载荷在规范计算时已经求得
6、结果集装箱载荷则需在考虑船舶纵摇、垂荡和横摇等运动状态时以集装箱堆垛最大设计堆重为基础进行计算集装箱船常规装载方式中舱口盖上方主要堆放 和 集装箱装载状态分为:装载、装载及混装装载 由于该船型应用 层绑扎桥结构因此混装装载时舱口盖最下方 层为 集装箱其余为 集装箱 种装载状态的堆垛最大设计堆重分别为:、和 )垂向工况 由纵摇和垂荡引起载荷作用于集装箱脚处垂向工况的集装箱载荷见表 .()()式中:为垂向加速度 为集装箱堆垛最大设计重量表 垂向工况的集装箱载荷位置 集装箱 集装箱 混装装载中间集装箱脚/端部集装箱脚/)横倾工况 由纵摇、垂荡和横摇引起载荷作用于集装箱脚处.()(.)().()(.)
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