液壓艙口蓋改裝關鍵技術研究

劉玉春 姚強 張志俠

摘 要：由于結構不連續和受到多種載荷作用，艙口蓋成為甲板結構安全問題頻發之處，因此在艙口蓋改裝時應重點關注艙口蓋的結構設計與強度校核。本文以某航標船的液壓艙口蓋改裝為案例，著重研究了艙口蓋改裝涉及到的若干關鍵技術，包括改裝后的空船重量重心調整、艙口蓋結構設計與強度校核。應用有限元法，分析艙口蓋結構在相應載荷工況下的應力、變形以及屈曲強度。

關鍵詞：液壓艙口蓋;重心調整;結構設計;強度校核

中圖分類號：U672.6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）06-0091-02

0 引言

艙口蓋是船舶甲板結構中的重要組成部分，也是結構安全問題頻發之處。一方面，艙口蓋的設置使連續的甲板出現局部大開口，形成結構上的不連續，易產生應力集中和過度變形現象[1-2];另一方面，有些艙口蓋上還需要堆放貨物，貨物靜壓力和船舶運動引起的動載使得艙口蓋的應力集中和變形程度進一步擴大[3]。因此艙口蓋的結構設計與強度校核，是船體設計與改裝工程中的重點研究內容。

本文以某航標船的艙口蓋改裝為案例。該船原主甲板的艙口蓋為凸出主甲板放置，不便于上方堆放貨物，且后期使用不夠便利。因此，將原艙口蓋取消，并割除原始的艙口圍及四周圍板，在被割除的艙口蓋處，增加一個平齊于主甲板的液壓艙口蓋（如圖1所示），此艙口蓋上方貨物載荷為5t。在該船艙口蓋改裝工藝中，涉及到多項關鍵技術[4]，主要涵蓋：

（1）艙口蓋改裝后的，空船重量和重心位置調整計算;（2）艙口蓋結構設計，包括：材料選擇，頂板凈厚度，扶強材剖面凈尺寸;（3）艙口蓋結構強度校核，包括：載荷工況，應力校核，變形校核，屈曲強度校核。

本文將針對各項關鍵技術，結合本案例，逐項進行理論分析和計算。

1 空船重量和重心位置調整

在該船的艙口蓋改裝設計中，切除原有的艙口蓋（重量6t，重心位置13.2，0，6.3），新增一個液壓式艙口蓋（重量6.5t，重心位置13.2，0，6），切除和新增的艙口蓋重量和重心位置均不同，導致空船的重量和重心位置都會發生改變。因此在改裝設計階段，應計算艙口蓋改裝后的空船重量和重心位置，檢驗原船的完整穩性計算書是否仍然適用。具體計算過程見表1所示。

接下來計算改裝前后空船重量和重心位置的改變量，根據計算結果可知：空船重量改變量僅為0.029%，重心縱向位置改變量僅為0.016%，此變化均在規范允許范圍以內[5]，因此本船改裝后可以繼續沿用原有的完整穩性計算書。

4 結語

本文以某航標船的液壓艙口蓋改裝為案例，研究了在改裝中的若干關鍵技術，包括：改裝后空船重量重心調整、液壓艙口蓋的結構設計、艙口蓋結構強度校核等。通過本文的研究，得到了如下結論：

（1）艙口蓋改裝前后，空船重量和重心位置都可能發生變化，需詳細計算改裝前后的空船重量和重心位置偏差值，通過偏差值大小來判斷是否可以沿用原完整穩性計算書。（2）在艙口蓋結構設計中，應重點考慮艙口蓋頂板的凈厚度，以及各扶強材的凈剖面模數（強弱扶強材的剖面模數應分別計算），它們應滿足CCS《國內航行海船建造規范》中的要求。（3）艙口蓋結構強度校核宜采用有限元法計算。載荷工況主要考慮垂向露天設計載荷與貨物均布載荷（考慮運動影響）。根據CCS《國內航行海船建造規范》中的要求，對艙口蓋在載荷工況下的應力、變形和屈曲強度，都應進行校核計算，驗證是否滿足許用應力、變形衡準與屈曲因子的規范要求。

參考文獻

[1] 張玉蓮.考慮腐蝕影響與屈曲強度的液壓折疊式艙口蓋結構優化[J].船舶力學，2009，13（5）：757-760.

[2] 余龍，顧敏童，夏利娟，等.8530TEU集裝箱船艙口蓋局部結構疲勞分析[J].江蘇科技大學學報（自然科學版），2008，22（1）：7-9.

[3] 張玉蓮，陳勝，鄭雄勝.液壓艙口蓋甲板支撐結構的優化設計研究[J].應用力學學報，2008，25（2）：305-307.

[4] 徐雙喜，張浩，張潤華，等.艙口蓋強度計算方法[J].船舶工程，2018，40（6）：12-16.

[5] 中國船級社.國內航行海船建造規范[S].北京：人民交通出版社，2015.

[6] 李輝程.船舶艙口蓋強度有限元分析方法與設計優化[J].造船技術，2015（6）：58-63.

[7] 董明海，陳倩倩，趙漢星，等.中小型集裝箱船艙口圍板應力與變形控制方法[J].船海工程，2015，44（1）：29-32.

[8] 劉正亮，商明星，祖家俊.多用途船二甲板艙口蓋的設計及建造工藝[J].廣東造船，2018（3）：52-55.