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中小型LNG船体的结构强度分析

发布于:2016-02-29 20:31
强度分析

      为适应某些特定运输要求及市场需求,中小型LNG船应运而生,例如由挪威斯考根(Skaugen海运集团开发、订造的,用来从阿尔及利亚向地中海沿岸国家运输液化天然气的1万m3多用途LNG船就是其中的优秀代表。与传统大型LNG船相比,其结构设置和内部设备有着很大差别。此种船型一般采用C型独立液货舱装载液态货物,货舱卧式容器由与船体相连的固定鞍座和滑动鞍座支撑。在船舶飞行过程中鞍座将承受来自货舱容器和装载液货的重力及各个加速度方向的惯性力,此时鞍座应力状态复杂。为此根据中国船级社《散装运输液化气船舶构造与设备规范》(以下统称规范)要求,推导给出不同工况下鞍座承载区域所受径向力的分布函数,以便应用有限元直接计算法求出鞍座及附近船体准确的应力状态。这对强度分析设计和结构安全都是有意义的。
      货舱卧式容器采用2个鞍座支承,其中1个是固定鞍座,1个是滑动鞍座。之所以设置一个固定,一个滑动,是考虑装载低温货物时货舱容器由于热胀冷缩会产生变形。鞍座与容器间垫有硬木或层压木,鞍座对卧式容器的支承范围通常取圆周角1500,以保证在船舶横倾角达300时仍能对容器有效支承。鞍座结构主要包括鞍座腹板、鞍座面板、各种肘板和面板上键板等结构。由于固定支座需要承受纵向惯性力的作用,其面板上键板和肘板设置要比滑动鞍座强,且肘板的设置方式也有所区别。简要示意了两种鞍座的结构形式。鞍座主要起着支承货舱容器和防止容器转动及移动的作用。
      在静水情况下,鞍座承受重力,货罐和液货重力由层压木传递到鞍座面板;在垂荡情况下,鞍座承受重力及垂向惯性力,力由层压木传递到鞍座面板;在垂荡和横摇并存情况下,此时鞍座有支承和防止容器沿船舶横摇方向发生周向转动的作用,横摇产生的横向惯性力和垂荡产生的垂向惯性力合成后由层压木传递到受力侧的鞍座面板,而横摇产生的周向惯性力将由设置在位于鞍座面板中心的止移结构承受;船舶纵摇时,鞍座起支承作用的同时,还要防止容器沿船纵向移动,主要由固定鞍座上的键板来实现。
      一般情况下,为计算液货舱结构和鞍座构件之间的的相互作用,准确预报各种载荷作用下的结构响应,在结构模型中应包含液货舱结构和支承构件,从而组成完整的液货舱+船体的舱段模型。另一方面规范也允许使用简化的鞍座构件+相邻船体结构的局部结构模型。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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