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試論散貨船的結構設計特點及施工優化

時間:2016-12-13 09:30來源:www.ywngxq.tw 作者:祁跡 點擊:
[摘 要]散貨船是目前進出口貿易使用的最頻繁的船型之一,這種船型主要負責一些散裝貨的運輸,由于散裝貨缺少集裝箱的保護和支撐,使得其運輸的難度是比較大的,因此,散貨船的運輸壓力也就隨之增加。為了讓散貨船更好的發揮出優勢,全面提升運輸的能力,必須

  [摘 要]散貨船是目前進出口貿易使用的最頻繁的船型之一,這種船型主要負責一些散裝貨的運輸,由于散裝貨缺少集裝箱的保護和支撐,使得其運輸的難度是比較大的,因此,散貨船的運輸壓力也就隨之增加。為了讓散貨船更好的發揮出優勢,全面提升運輸的能力,必須系統、全面、詳細的進行散貨船的結構設計,同時在施工階段,要進行進一步的優化,使得散貨船的建造結果符合實際的需要。本文主要介紹散貨船的設計的特點,提出優化的方法,以期能夠為我國的散貨船建造工作提供幫助。 論文范文

  [關鍵詞]散貨船 結構優化 設計 特點 施工 

  散貨船運輸的貨物主要是糧食、煤礦、水泥等沒有經過包扎的貨物,這些貨物由于沒有經過包扎,使得貨物的整體性是比較差的,這樣就會增加運輸的難度,為此,就必須提升散貨船的結構優勢,用其結構的優勢來解決散裝貨的運輸難點。但是,散貨船的設計和施工是存在較大的難度的,它比普通的運輸船更加難以建造,它的施工工藝較為復雜、焊接的量比較大、在施工過程中,極易造成船體的變形,所以,使得建造過程充滿了困難,文中提出的一些方法和建議能夠對散貨船的建造環節帶來益處。 

  一、散貨船結構設計的特點 

  1、貨艙雙層底結構 

  為了提升散貨船的堅硬程度,必須使其貨艙呈現雙層底的結構特點,這樣才能應對煤礦、水泥等質量較重的貨物額壓力,貨艙的結構往往是縱骨架式,在底部設置了縱桁、縱骨、橫向肋板。中桁材的主要作用是保持貨艙的延伸,從船的開始端到船的最末端,要盡量的保持延伸,因此,造船廠的長度也要盡量的延長,保持其連續性,旁桁材需要在貨艙區與的平行總體范圍內應保持連續性,在貨艙區與的首端只尾端應盡可能保持延伸。肋板和船底桁材的間距不僅受制于肋骨間距,而且有絕對值的要求。雙層底中線處可設置箱形中桁材,由兩道平行的水密側板和內外底板、骨材、肋板組成。它是一個從防撞艙壁通向機艙前端壁的,沿船長方向布置的水密通道。在此通道內可集中布置管系,并且在通道的首尾及貨艙橫墩處布置水密人孔以方便人員進入檢查維修[1]。 

  2、貨艙邊艙結構 

  為了提升散貨船的底邊艙和頂邊艙的牢固程度,需要在這些部位使用三角箱形結構,同時還要配備牢固性較強的雙層底結構和甲板結構,這樣散貨船的牢固程度就會有明顯的增加。底邊艙的設計環節中,要注重設計帶有斜側板、旁桁材、舭部外板及肋板的結構,其內部的結構也往往是縱骨架式,它的斜側板與內底板之間的傾斜角一般控制在40-50度之間。橫向強框架邊緣的加強扁鋼與縱骨之間一般應設置加強筋,以提高橫向框架腹板的穩定性。 

  連接頂邊艙和底邊艙的結構為主肋骨,此處為單殼散貨船貨艙的高應力區域,在設計這個位置的結構時,要先使用疲勞強度檢測裝置進行校核,保證其質量,在施工環節中,可以優化結構的節點,從而使得船體的結構中受交變載荷作用的構件能夠持續更長的時間,延長使用的壽命。在設計肘板的趾端時,要將其設計成軟趾的樣式,這樣能夠有效的減少應力集中的現象,能夠減少部件的疲勞程度,進而減少船體出現損傷。在肘板的設計環節,要將其進行削斜,削斜的長度應≥2.5倍的面板寬度,面板的端部沿板厚方向也要進行削斜,以減少這個位置的受力。 

  二、屈服與屈曲的應力分析 

  散貨船貨艙段要求采用有限元整體分析,用于評估結構主要支撐構件的強度。根據各個裝載工況的結果比較,船底外板由于中拱狀態的影響,受到很大的壓力,屈服強度的問題不大,但是貨艙中部位置的板格會喪失穩定性,通過更換鋼材的等級、增加的板的厚度或者增設橫向的屈曲筋來增強板格的穩定性,由于受屈曲強度的影響,船底外板的厚度由貨艙中部向前后兩端呈現遞減的趨勢。雙層底縱桁在靠近艙壁的位置由于剪切應力比較大,屈服和屈曲都達不到規定的要求。屈服強度位于艙壁附近問題較為惡劣,主導工況重壓載艙為重壓載工況,輕貨艙和重貨艙為隔艙裝載工況,通常屈服強度能通過增加板厚或提高鋼級來解決,但由于艙壁附近剪切應力非常大,僅提高局部板厚不能解決問題。屈曲強度重貨艙和輕貨艙都在最靠近舷側的縱桁上有問題,主導工況重貨艙為多港裝載,輕貨艙為隔艙裝。由于此處的縱桁除了貨物載荷以外還要承受底邊艙斜板傳遞的載荷,故導致縱桁在貨艙中部位置的部分板格失穩,需要增加板厚來滿足屈曲要求,雙層底肋板在滿載裝重貨的情況下,由于貨物載荷與海水載荷的共同作用,雙層底肋板靠近兩側端部的剪力水平最高。貨艙中部的雙層底實肋板受到較大的剪力,屈服強度不滿足要求,板厚變化趨勢為由舷側向船中逐步減少[2]。 

  三、散貨船的結構設計特點及施工優化 

  1、變焊接為折角,簡化施工工藝 

  在不改變船體的結構的前提下,可以將焊接改成折角,這樣能夠有效的減少施工的難度,提高施工的進度,而且焊接工藝容易導致船體的變形,在施工的過程中使用折角還能減少變形情況的發生。使用折角還會減少打磨的工作量,使得施工的進度大大加快。 

  2、扶強材端部連接形式優化 

  在舷側肋板加強筋的設計環節中,一般會使用端部焊接的方式,這種方式在貨艙首尾的結構建造中容易出現連接外底縱骨和內殼縱骨的加強筋在兩端裝配時角度不一致的狀況,其中一端必須進行扭曲,在裝配環節中,需要使用外力將加強筋的安裝角度進行改變,這種操作的難度較大、效率非常低。在滿足結構強度的情況下可以優化,兩端不與扶強材固定,端部削斜的加強方式,此方式大大簡化了裝配的工藝。 

  3、內孔T型加強結構優化 

  在內孔加強的施工環節中,如果使用T型面板的方式,則施工的難度是比較大的,因此,這一環節也需要進行改造,面板因為需要進行曲加工,這樣在內孔加工的過程中,施工的難度是比較大的,在裝配環節中,曲加工的面板施工也比較困難,在內孔的連接部分容易出現間隙,這時就需要借助一定的外力減小間隙,增加閉合的程度,在不影響強度的前提下,在內孔的邊緣進行加強,能夠大大降低裝配的難度,加強筋不用進行曲加工,直接裝配燒焊就可以,這樣大大的提高了建造的效率[3]。 

  4、機艙隔離艙頂板結構形式優化 

  以前的艙頂是縱壁連續的方式,這種方式的效率較低,而如果使用平臺連續的方式,則能大大改善施工的環節,施工的姿勢會更加的方便,提高施工人員的效率,這樣焊接工作的質量就會得到保證,焊接的精度也會比之前有明顯的提升,產生這種結果的主要原因就是機艙的分段一般以甲板當做底反造,將隔離艙頂板該為連續后,則連接頂板與強橫梁之間的肘板可以和下面的油艙形成一個組立,在上胎架之前和油艙裝配好,原來在狹小的空間內進行作業,現在變成了在敞開的環境中進行作業,施工的環境得到了極大的改善,施工人員的焊接姿勢更加方便。 

  總結 

  總之,船舶的設計和施工過程是一個非常復雜的工作,在這過程中,需要設計人員的不斷修改和研究,在施工環節中進行合理的優化,從而提高船舶的質量,一般情況下,船舶設計的好壞將會直接影響到它的質量和安全,對船舶的使用壽命影響巨大,一些合理的設計能夠增加船體的強度,同時還能減少材料的使用,同時還能降低船體的重量,提高運輸貨物的重量,所以,設計環節的質量是至關重要的,造船企業應當重視船舶的設計和優化,提升自身的造船水平。 論文答辯

  參考文獻 

  [1]楊永祥.散貨船船體結構設計中應注意的幾個問題[J].江蘇船舶,2011,(5):10- 13. 

  [2]李小靈,陳 兵,朱麗萍,趙善能. 11.5 萬 dwt 級散貨船總體設計方案研究[J].江南艦船技術,2011,(6):15. 

  [3]盧 華. 基于共同結構規范的好望角型散貨船設計[J].上海造船,2012, (3): 1-4. 


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