大型抓斗式挖泥船起重机基座支撑结构强度及建造要点分析-论文.pdf

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1、第43卷第4期船海工程Vo1．43No．42014年8月SHIP&OCEANENGINEERINGAug．2014DOI：10．3963／j．issn．1671-7953．2014．04．014大型抓斗式挖泥船起重机基座支撑结构强度及建造要点分析黄志远(中国船级社福州分社，福州350008)摘要：针对现场T程技术条件对抓斗式挖泥船起重机基座支撑结构的结构强度的高要求，以60m抓斗式挖泥船中700t起重机为例，运用有限元软件对其基座支撑结构进行有限元分析，对该结构设计、制造、检验中的相关问题结合有限元分析

2、结果进行讨论，总结出该结构的设计、制造、检验要点，提出相关建议。关键词：抓斗式；挖泥船；有限元；支撑结构；检验中图分类号：U674．31文献标志码：A文章编号：1671-7953(2014)04-0065-05大型抓斗式挖泥船兼具航道疏浚、沉船打捞的起重机基座支撑构件的结构强度满足工程需和海上设施起重等多方面功能，很好地迎合了市要，成为迫在眉睫的课题。场需求。目前国内抓斗式挖泥船主要朝大型化和1起重机基座支撑结构强度分析远海作业两方面发展¨，其配备的抓斗机从早期的0．5m发展到现在的60m，作业深度从早

3、期1．1工程概况的30m发展到现在的300m。随着抓斗容积、重目前国内抓斗容积最大的的抓斗式挖泥船量以及吊臂长度的增加，抓斗式挖泥船在作业时，(见图1)。主尺度为：船长121m、型宽32m、型其起重机基座支撑结构做为连接主船体和起重机深6．3m、吃水3．6m。基本结构形式：单底双壳，的主要受力构件承受了巨大的弯矩J，特别是在隧道艉机型，双桨，双舵，双机，钢质全焊接结构甲波浪载荷和起重作业载荷的共同作用下，该结构板船。起重机布置：首升高甲板的上方设置1台所受载荷具有瞬时载荷大和载荷交变频繁的特700t抓斗

4、式起重机(抓斗容积60m，吊臂长度为点，往往存在局部构件应力集中情况。因此如何48m)，主甲板上设置1台200t的抓斗式起重机在复杂的现场工程技术要求下，使抓斗式挖泥船(抓斗容积：12m。，吊臂长度30m)。图160m抓斗式挖泥船侧视图1．2有限元模型收稿日期：2014—01—03700t抓斗式起重机旋转中心位于Fr．172，采修回日期：2014一Ol一24用MSC．PATRAN软件建立起重机基座舱段模第一作者简介：黄志远(1983一)，男，硕士，l丁程师研究方向：船舶与海洋结构物设计制造型，坐标系为：

5、右手直角坐标系，轴指向船长方E-mail：huangzy@ccs．org．en向，Y轴指向船宽方向，z轴指向高度方向，坐标原65第4期船海工程第43卷点取在舯纵剖面，Fr．130的甲板处。单元布置：荷水平分力。甲板板，基座面板及起重机筒壁采用板单元；甲板组合载荷可用下述方式表示：[(1)+(2)+及基座的主要支撑构件(强横梁，局部短纵桁，短(3)+(4)]×作业系数．。横桁)腹板采用四节点的板壳单元模拟，面板采工况2。起重机工作于有风状态，组合载荷用梁单元模拟。次要构件的腹板也采用板单元，按工况1所示的

6、组合载荷加上最不利的风载荷。面板采用梁单元，基座底板支撑构件采用偏心梁工况3。起重机处于放置状态，取下述各载单元进行模拟。纵向单元的大小按一个理论肋骨荷的组合：船舶倾斜、船舶运动所产生的力和风的问距(600mm)布置；沿船宽方向在每根纵骨间布作用力。置1个单元；主要构件沿腹板高度方向布置3个工况4。起重机试验负荷：起重机自重及其单元。模型长度方向为取Fr．130～船艏；宽度方由船舶倾斜(横倾与纵倾)产生的自重载荷水平向为左右舷内壳之间；高度方向：外底板至起重机分力，起重机进行试验时的试验负荷。底。整体舱

7、段模型见图2，筒体结构局部放大图由于该起重机主甲板结构前后不对称，所以见同3。工况1、2和4又都包含吊臂与船长方向夹角分别为0。、45。、90。、135。及180。的5种小工况。考虑起重机放置及船舶运动的影响，所以该起重机的工况3包含2种小工况：①垂直于甲板的加速度为±1．0g，前后方向平行于甲板的加速度为±0．5g，静横倾30。，风速55m／s，作用于前后方向；②垂直于甲板的加速度为±1．0g，横向平行于甲板的加速度为±0．5g；静横倾3O。，风速为55m／s，作用于横向。图2起重机基座模型整体图1．

8、4许用应力及计算结果根据《船舶与海上设施起重设备规范》要求，各种工况下，构件的计算应力应不大于其许用应力值。其中，构件的许用应力值为材料的屈服强度除以规范中的相应安全系数，见表l。表1安全系数图3简体结构局部1．3计算工况及载荷根据中国船级社《船舶与海上设施起重设备由于该船起重机基座支撑结构采用CCSB与CCSAH36级钢，其屈服强度分别为235MPa和规范》要求，起重机基座强度计算考虑4种工况所产生的组合载荷。355MPa，故许用应力为表