大型散货船槽形舱壁设计研究

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1、大型散货船槽形舱壁设计研究陈富斌张伟上海外高桥造船有限公司研发设计所【摘要】木文将基于散货船共同结构规范（以下简称散货船CSR）,以SWS现行设计的186KBC为对彖船，应用相应的规范计算软件，并结合生产实践，分析探讨货舱槽型舱壁的精益设计的关键和方法。【关键词】槽形舱壁、下座墩、结构重量1前言n前，低迷的国际航运与船舶业未见复苏迹象，整个造船业都处于订单骤减、利润大幅下滑其至负利润的境地。上海外高桥造船有限公司（以下简称SWS）也面临着前所未有的严峻形势。降本増效成为SWS当前生产经营工作的重屮之重。槽形舱樂是大型

2、散货船主船体结构的重耍纽成部分。SWS设计的散货船，具货舱槽形舱壁约占结构重量的10%。以206KDWTBC为例,结构重量约26000吨，槽形舱壁的结构重量每优化5%,则可节省130吨的钢材。此外，在SWS生产实践中，槽形舱壁存在较多问题，例如垂直边板与内底板的疲劳裂纹，槽形冷弯加工过程屮水平板缝的横向裂纹等问题。对给定的目标船186KDWTBC,在前期的方案设计与详细设计过程屮，在保证舱壁结构强度的前提•如何合理地设计槽形舱榷的结构形式及尺度，从而得到结构重量更轻、施工难度更小的方案，这无疑对降低槽形舱壁的建造成本

3、，捉高牛产效率有看非帘实用的意义。2槽形舱壁的类型、载荷分析2.1槽型舱壁的类型帘见的槽形舱壁有三角形槽条、梯形槽条、矩形槽条等。根据槽条的方向可将槽形舱壁分为水平槽形舱壁和垂直槽形舱樂。槽条的结构形式通常可分为两种：（1）整体式：槽形舱樂翼板与腹板采用等厚度，翼板与腹板连接折角处采川冷弯成型；（2）组合式：槽条翼板与腹板可采川不等厚度，翼板与腹板连接处采川角接焊型式。SWS设计的散货船的槽形舱壁均为梯形剖面的整体式垂向槽形舱壁。整个舱壁分为下座墩、垂向槽形、上座墩。其中，垂向槽形由两道水平板缝分为下部槽形、中部槽形

4、和上部槽形三个部分。本文将重点研究梯形剖面整体式垂向槽形舱樂的特性及其精益设计。2.2载荷分析与强度要求垂向槽形舱壁承受的载荷有：1）干散货引起的侧向压力及剪切载荷；2）海水引起的侧向压力及剪切载荷；3）进水工况下，舷外海水压力及剪切载荷；相应的，垂向杷条的强度和稳定性要求如下：杷条梁的抗弯能力，槽条梁腹板的抗剪切能力，杷i条翼板和腹板的屈曲能力。3槽条的尺度要素设计优化3.1槽条尺度要素及强度衡准杷条的尺度要素如图1所示：sc图（1）其中：a——翼板宽度；d——杷

5、形深度；（1）——杷i形夹角，（1755°;tw—

6、—腹板厚度；tf——翼板厚度;Sc——杷（形宽度；c——腹板宽度。不难得出，c=J（Sc—a）?+d?,tg（1）=d/（Sc~a）o因此，作者将a、d、Sc、t作为杷I形的四个基本尺度要素。散货船槽形舱壁的尺度要求与强度衡准比较繁杂，不同工况下的衡准公式也有差别。対于该目标船，经计算得出，满足弯曲能力和板格厚度要求的t值定能满足剪切和屈曲能力要求。因此，决定舱壁板厚t的主要因素有两个：1）横向承载板格的净板厚要求:完整工况下,槽条梁净板厚公式:t>15.8*Ca*Cr*sPs+PwAp*Ry进水工况F，槽条梁净板厚

7、公式：t>14.9*s其中,S为基本板格的宽度，对于整体型槽条,s=max(a,c)2）抗弯能力要求:进水工况下，槽条的抗弯能力应满足以下要求:0.5Wle+Wm>1000M0.95Re其屮：M——槽条弯矩；Wle——槽条卜•端的净剖面模数；Wm——槽条跨距中点的净剖面模数，而M.Wle和加的值与槽条的尺度要索a、d、Sc、t相关。3.2尺度要素的选定槽条尺度要素的设计基本步骤如F：1）对a、d、Sc,初选一组人值（方案1）和一组小值（方案2）,分别应用于典型水密舱壁与深舱舱壁，求得t。在此，以206KDWTBC和8

8、2KDWTBC的槽条尺度要素分別选定为大值方案和小值方案。2)对以上两方案的结果进行分析、判定优化组合的方向。3)选収合适的组合方案，以舱壁最小结构重量为主要标准，刈比择优。各组合方案及结果如下:对典型水密舱壁：舱壁类型尺度要素方案1方案2方案3方案4方案5方案6方案7方案8方案9方案10典型水密舱壁a(him)1250100012801220120012001150115011001050d(mii)125095012001200120011801150110011001050Sc(mm)1625132017401

9、657162016001591152915001450tl(um)21.52222.522.52120.520.52121.521.519.520.520.52019.51919.519.519.520t3(»m)1617.51716.516.51616.516.516.516.5Wact/Wreq102%101%102%102%109%103