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大型汽车滚装船结构设计及强度分析

发布于:2016-03-13 18:27
强度分析

      汽车滚装船具有方便、快捷、运输量大、装载灵活等特点,需求量在不断扩大。滚装船结构不同于常规船型,为了使汽车和叉车能畅通无阻,甲板一般都是贯通整个船长,并且尽量少设置横舱壁,因横舱壁上开有较大的门孔,致使横舱壁的强度大大削弱,使船体容易发生扭曲变形。甲板强横梁、纵析的构件尺寸常受到货舱空间最大度宽、高度及许用变形等因素限制,为减少强横梁、纵彬的跨距,通常在货舱内设置一、二排支柱,承受来自各层甲板的集中载荷。此外甲板层数多,型深高,干舷也高。当滚装船受到波浪的作用而产生横摇,左右舷水压不对称产生较大的横向弯矩,以及所装载的汽车的重量和因横摇而产生的作用在汽车上的惯性力反过来作用在甲板上,这是一种非对称载荷,在剪切效应的作用下,汽车滚装船的横向强框架会发生倾斜,由于横向强框架倾斜所引起的裂纹可以在汽车滚装船的强横梁、强肋骨甚至半横舱壁的开口角隅处找到。
      大型汽车滚装船船尾扁平,尾部甲板上设有很重的跳板,容易引起船尾和机舱区域的局部振动。基于上述特点,滚装船总体布置决定了船体结构设计的特殊性,进行全船结构强度分析是很重要的。本研究以某型汽车滚装船为依托,分析了它的结构设计特点,并应用有限元分析方法,对全船结构强度进行了详细的计算、分析和评估,对了解、掌握该船型的结构受力特点、优化其结构设计以及对该船型日后的营运、维护均有一定的参考价值。
      汽车滚装船设有9层永久性甲板,三层活动甲板。根据滚装船总纵强度的特点,主要是中拱问题,中剖面最大中拱静水弯矩可能比同样主尺度常规船型中剖面静水弯矩高出40%甚至更多,因此甲板、底部均采用纵骨架结构形式,如图所示。该船在货舱区域Fr54和Fr154处的干舷甲板下设有两道横舱壁,干舷甲板以上整个货舱区域均不能设置横舱壁,舟合体的横向强度主要靠横向强框架和横向风管围壁结构来支撑。当船舶发生横倾时,由于左、右舷水压不对称产生较大的横向弯矩,横向强框架靠近般部附近的区域属于高应力区,故在此砒部附近做成边舱结构形式,以增加抗弯刚度和抗剪刚度。
      舷侧在2/3层甲板以下部分采用双壳结构形式,除了横向强度较好外,还可以提供较好的通风围井。根据货舱的宽度、跳板设置、汽车通道要求等具体情况可设一排或两排支柱来减少纵向衔材和强横梁的跨距。滚装船中拱弯矩较大,主要是因为滚装船航速高、方型系数小,水线下首尾线型尖瘦,并有较宽的车辆甲板和较大的上层建筑,货舱区域延伸至尾部,因此浮力大部分集中在船肿部附近,跳板等设备的质量集中在船的两端,尤其是尾部设置跳板的船型,为保证跳板的正常工作,需要大量的首、尾压载水来调整全船的纵倾。在设计初期,船中部的静水弯矩是未知的但又是决定结构设计的关键参数,因此预估船中部的静水弯矩是非常必要的。


                                                                                  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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