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4350吨级多用途集装箱船结构特点

时间:2017-8-18 8:52:00 来源:本网

  新型船舶bookmark0 4350吨级多用途集装箱船结构特点邵汉东(舟山扬帆船舶设计研究所)提要本文阐述了出口德国的4350吨级多用途集装箱船船体结构主要基本特征,重点介绍了货舱内底板重货加强强度校核和E3级冰区加强在本船船体结构设计中的应用。

  主题词多用船集装箱船船体结构强度1前言本船是在传统的多用途散货船基础上,为提高船舶承运小批量多品种货物的能力,提高船舶竞争力和经济性而发展的一种新船型。由于有较好的经济性,特别受欧洲船东的青睐本文在中国船舶及海洋工程研究院和舟山扬帆船舶设计研究所为德国INTEACORAL海运公司设计的4350吨级多用途集装箱船基础上,着重描述该船结构设计中的有关问题2船舶概况21主要用途本船为无限航区,主要用来装载散装货物、谷物木材、集装箱纤维素、建筑配件卷筒纸、铁块、卷筒钢板及MOReg.542/1-2规定的危险货物等22基本特征本船为钢质全焊接单机单桨襟翼舵、方艉、球鼻艏、艏柱前倾,GL-53级冰区加强具有艏侧推装置、折角梁拱、长平行中体的艉机型船舶货舱区域为大开口、双底双壳结构;双壳结构既用来抗扭又用来压载;内底重货加强;分设两道谷物活动舱壁,以减少装载谷物等货物时自由液面对稳性的不利。

  机舱区域平台以下设置边油舱,全船各油舱压载重量设计吃水时4350t结构吃水时集装箱数服务航速12 3船体结构31结构简况本船采用混合骨架结构。除机舱、艏部及中部平台以下的舷侧为横骨架式外,其他如底部抗扭箱部位及货舱纵舱壁为纵骨架式结构货舱长637m,占船长的665%货舱宽度129m,开口宽度与船宽之比为08063符合规范对大开口船的要求,见同时,舱口围板很高,在船中心线处为2V与货舱区连续,并计入总纵强度中,提高了舱口围板材料的利用。为方便施工,采用了破冰船才有的艏柱形式,前缘厚板为50< 100mm舯剖面构件尺寸由POSEDON软件核定除横舱壁、艏艉部及冰区加强等构件需人工计算外,其余都可由POSEIDON完成,使有关计算大为简化而且准硫32货舱双层底重货加强在货舱内底,除有抓斗加强,以及内底板架满足17tm2均布载荷外,应船东要求,每块肋板还需满足每卷重45t的卷筒钢板引起的30t/m线载荷。由于这种重货加强的特殊性,GL还未有明确的规范计算公式供计算各构件尺寸,因而只能采用直接计算方法来校核它的强度。为了简化计算,在建立力学模型时,作了两点假设(见):肋板两端被固定在纵向舱壁上;纵向构件对肋板的支撑,由于跨距大,与肋板相比,其作用可忽略不计。

  最大的中垂弯曲状态时设计载荷:p肋板最大弯矩:肋板最大剪切力:肋板需要的剖面模数及剖面积分别为:本船实取肋板厚度ti= 1Qnm,其实际剖面模数及剖面面积分别为:10mm货舱肋板能够承受45t的卷筒钢板的强度要求需要指出的是,上述计算是针对船梁的中垂状态,仅满足这一状态的要求是不够的,按照GL要求,尚应考虑船梁中拱而舱内无货(空舱)状态33E3级冰区加强在GL规范中,按北波罗的海冰区状况,确定冰级为E1~E4该规范对结构、对机械推进装置、舵和操舵装置、涂料等方面都作了较详细的约定。E3级冰区加强是一种较高级别的全船性的仅次于E4的加强这种加强不但使结构设计复杂了许多,而且对建造工艺也提出了更高要求为了减轻结构重量,合理地确定冰带线和选择适当的骨架形式就显得特别重要。

  本船的冰带范围以轻载水线BWL(由艏艉最小吃水确定的水线)31m,与满载水线LWL(由艏垂线、船舯船艉处最大吃水确定的水线)5 1m进行设计,其抗冰肋骨的垂向范围,艏舯、艉区均在LWL以上1cm;BWL以下艏舯区为1 3m,艉区为10m在抗冰肋骨垂向范围,还需设置中间肋骨,该肋骨间距在中部为035m,艏艉为030m此外,艏柱处的水平加强筋/肘板间距为0 33m,将艏柱板控制在20mm,改善了施工工艺。支持冰带水平桁材平台以及强肋骨,E3的要求很高,尺寸都较大因此,水平桁材平台设置的位置要进行优化,恰到好处,以尽可能减轻冰带区船体的重量。所以,压载吃水要大,越大,冰带范围就越小,冰带区的船体重量就越轻,这是设计者应斤斤追求的目标本船机舱布置紧凑,为满足设计要求,5050平台以下在F14~F21肋位之间舷侧区域设置边油舱边油舱的设置,破坏了构成E3冰区的结构加强完整性,加了结构的复杂程度,而且边油舱本身也受到E 3冰区、施工工艺、燃油舱容的制约。规范对边油舱只需要解决防止燃油凝固的措施即可,但本船船东强烈要求,采用钢板强制隔离在机舱区域最小冰级吃水以上的燃油舱内设置了隔离舱,兼顾舱容综合考虑结构与施工工艺的矛盾,在计算机上进行虚拟仿真设计,对其节点形式板架连接方式进行工艺评定,在优化中寻找相对的合理与精简实船建造证明,建造的过程比较顺利,设计的结果还是比较满意的。

  4船体振动预报本船采用迁移矩阵法对船体总振动进行了计算,结果如下表船体总振动计算结果(Hz)垂向水平二节点三节点四节点五节点二节点三节点四节点压载到港满载出港同时,还采用有限元对甲板室的振动响应进行了预报,甲板室顶的最大纵向振动速率是385mm /s远低于ISO 6954指导文件的规定。

  32型柴油机作主机,最大输出功率为2880kW(600i.min时),配409可调桨,叶频192Hz可见其避开了船体各阶固有频率,因此可以预见本船不会有共振发生。

  5总结本船除没设置克令吊外,它的结构和布置上己具有散货船的所有特点,而且船东更加注重对船舶个性化的选择据初步统计,至目前为止,该船型在我国己有16艘的订单,如能在破舱稳性上进一步完善的话,这种船将更加受到运输界的欢迎和满足他们的需要。

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  13主尺度和主要技术参数2垂线间长96

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