分體式挖泥船結構設計探討

2017-05-11 07:27:37黃麗

珠江水運 2017年8期

黃麗

摘要：在船舶的使用中，會出現很多制約方面的問題。本船舶的形式超出規范要求，文章將在滿足船舶使用環境的情況下，船舶設計中遇到的問題及計算方法作一簡要介紹，以便對其他類似的船舶設計有所幫助。

關鍵詞：挖泥船結構強度圖紙設計

隨著珠江經濟帶的開發，西江流域的河流、庫區急需一批挖泥船進行河道疏浚。但部分流域水庫由于船閘航道條件限制，主尺度大一些的挖泥船僅從水路到達不了施工現場，船東提出設計主體的挖泥船，通過陸路運輸等方式，到達現場后再組裝合并后施工。根據船東要求，需設計一艘B級航區，主船體由四個等分片體的挖泥船，主尺度為：總長28米、型寬9米、型深2米，（每個片體14m×4.5m×2m），由四個片體以及甲板室挖泥機定位樁組合而成，如圖1，圖2。

由于該船的結構型式超出了《鋼質內河船舶建造規范》（2016）的要求，其總縱強度、局部強度均有較大的改變，四個片體如何有效連接，并保證其強度、剛度滿足使用要求，成為設計的關鍵。經與武漢河規所以及審圖部門溝通，采取直接計算法的方式，對其結構強度進行校核。

1.計算依據

本次設計的分體式挖泥船航行于珠江水系B級航區的非自行挖泥船，為Ⅲ類工程船。船舶結構按照《鋼質內河船舶建造規范》（2016），船舶作業部分主要是由放置于尾部主甲板#0—#10凹槽的挖泥機完成水下挖泥作業。依據《鋼質內河船舶建造規范》（2016）10.1.2.2節要求：挖泥船、起重船的船體可采用符合以下規定的組合式浮箱結構，各箱體結構應以組裝完整后的狀態進行結構強度計算。依據《鋼質內河船舶建造規范》（2016）10.2.4節要求：單桿重量大于15t的Ⅲ類工程船和船長大于等于40m的Ⅰ、Ⅱ類工程船除應滿足本節10.2.2.1/10.2.3.1的要求外，尚應按本篇2.2.4/2.2.5進行規定進行下述工況的總縱彎曲強度、局部強度和屈曲強度的校核。對Ⅲ類工程船的作業工況，其波浪載荷均按本篇2.2.4對B級航區的規定個計算。下面以總布置圖、基本結構圖、典型橫剖面圖、典型橫艙壁圖、型線圖等為依據進行建模計算，計算工況依據穩性計算書及裝載計算書。

2.計算工況

根據穩性計算書，具體計算工況如表2-1。

3.各工況波面形狀

依據規范1.9.5.10節要求，整船模型計算，設計波為等效余弦波，波長等于船長，波高he按下式計算：

則本計算he= 0 . 6×（8 .13 4 -13.23×0.997+5.887×0.997×0.997）×（192.9×28/2-5.332×28×9/2-33.0 9×2 8+12 65 0.6）×10 -4×（0.953+0.7）=1.08m

確定波高后，依據規范要求計算工況中拱和中垂狀態下的波面形狀。

4.船體結構模型

（1）模型范圍是采用全船模型進行計算分析。本船為四個箱體通過螺栓聯接通構成一個整體。建模時，將四個箱體分別建立，實船上四個箱體之間在相臨艙壁處處于貼合狀態，但有限元計算時，為防止相臨艙壁節點重合而發生聯接，在建模時，需要將相臨箱體之間設置50mm間隙，該間隙并不影響計算精度，將兩箱分隔。四個箱體之間通過螺栓連接裝置聯接。

中拱工況：由于中拱變形時，相鄰兩個箱體的橫艙壁處的船底會相互接觸，在模型中將2個箱體船底節點建立一對一剛性mpc連接，發揮接觸的作用。

中垂工況：由于中垂變形時，相鄰箱體的橫艙壁處的甲板相互接觸，在模型中將2個箱體甲板節點建立一對一剛性mpc連接，發揮接觸的作用。