用于应急拖带的巴拿马导缆孔选型问题研究.pdf

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1、第４４卷第６期船海工程Ｖｏｌ．４４Ｎｏ．６２０１５年１２月ＳＨＩＰ＆ＯＣＥＡＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＤｅｃ．２０１５ＤＯＩ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１-７９５３．２０１５．０６．０１１用于应急拖带的巴拿马导缆孔选型问题研究倪伟平，翟帅帅（上海船舶研究设计院，上海２０１２０３）摘要：针对应急拖带模式下的巴拿马导缆孔受力及其强度问题，从拖带模式和拖索角度入手设定导缆孔负载工况，借助有限元法，以导缆孔规格、孔体厚度、肘板数量为变量对导缆孔进行结构强度分析，同时考虑拖行限速的影响，根据应力分析为导缆孔的选型提供建议。关键词：应急拖带，巴拿马导缆孔，强度校核，有限元法，拖行限速要求中图分类

2、号：Ｕ６６４．４文献标志码：Ａ文章编号：１６７１-７９５３（２０１５）０６-００４５-０５［１］［５-６］随着应急拖带功能被广泛应用于散货船，角度如图１所示。水平作用于导缆孔的拖索，船舶在设计之初需考虑设置应急拖带设备，包括其水平夹角可根据拖带模式确定，这里假定在拖索、系泊属具等。３０°～９０°之间。根据散货船共同规范要求，船舶配备的拖索［２］力要远大于其系泊索作用力，用于应急拖带的导缆孔将直接承受拖索的巨大负荷，导缆孔的选择至关重要。目前国内最为广泛的导缆孔标准是（ＧＢ１１５８６－８９）枟巴拿马运河导缆孔枠，但该标准没有［３］给出相关导缆孔的安全载荷，这为应急拖带导缆孔的选型带来困难。对于

3、上述用于应急拖带的图1导缆孔受力示意导缆孔，船级社大多要求船舶设计者提供导缆孔拖索作用于导缆孔时，与导缆孔孔体表面圆强度计算报告。很多船东担心现有规格的导缆孔弧段产生接触，从而产生压力，见图２。假定该压不能够满足应急拖带的要求，而提出增大导缆孔力沿拖索直径在接触面上均匀分布，接触面长度规格的要求，其尺寸规格往往超出国标范围。可依照拖索角度确定。用于应急拖带的导缆孔选型问题颇为突出，但其归根结底是导缆孔在拖索作用时的强度问题。１．拖索作用力分析［４］根据应急拖带样本，应急拖带基本模式为拖索一端与拖轮或者拖带船舶连接，另一端通过位于被拖带船舶上的导缆孔系于带缆桩或者系泊绞车之上。导缆孔受拖索作用

4、，包括水平作用和垂向作用。垂向作用分为向上和向下两种情况，其作用图2拖索作用力示意收稿日期：２０１５－０６－２３拖索通常作用于导缆孔的中部，而导缆孔中修回日期：２０１５－０７－１４第一作者简介：倪伟平（１９８１－），男，硕士，工程师部通常设有水平和向下支撑肘板。实际拖带过程研究方向：船舶舾装属具结构分析与优化中，拖索未必严格按照上述要求作用在有肘板支E-mail：ｓｄ２＠ｓｄａｒｉ．ｃｏｍ．ｃｎ撑的部位，而是有一定的偏移量，其极限状态是拖４５２０１５年船海工程倪伟平，等：用于应急拖带的巴拿马导缆孔选型问题研究第６期第４４卷索刚好作用于支撑肘板中间部位。此外，由于导２应急拖带作用下巴拿马运河导

5、缆缆孔在支撑肘板之间的部分相对薄弱，导缆孔在孔强度分析制作之初可根据实际需要增加支撑肘板。以设置２组肘板和４组肘板舷墙式导缆孔为例，可获得３根据散货船共同规范要求，散货船要求配备组典型工况，如图３。第一组工况包括工况１－１、的拖索力最大可达１４７１ｋＮ，拖索不考虑动态系工况２－１及工况３－１；第二组工况包括工况１－数，假定拖索钢丝绳直径范围为５０～６０ｍｍ之２、工况２－２及工况３－２；第三组工况包括工况１间，选取国标中ＢＣ４５０和ＢＣ５００两型巴拿马运河－２′、工况２－２′及工况３－２′。导缆孔，由此获得以下数据，见表１。［７］借助有限元法进行强度分析，其衡准为导缆孔在拖索作用时应力不超过材

6、料的屈服极限，导缆孔材料屈服极限为２３０ＭＰａ。2．1第一组工况强度计算结果分析当拖索作用于肘板支撑的部位时，其应力最大点出现在肘板处，孔体表面应力相对较小，具体见表２。ＢＣ５００型巴拿马运河导缆孔有限元模型图3导缆孔受力工况分析及水平载荷下的典型应力云图，见图４。表1导缆孔压力载荷计算规格基本尺寸／ｍｍ拖索角度／（°）合成力／ｋＮ接触长度／ｍｍ拖索直径／ｍｍ计算压力／ＭＰａ水平４５２７１８４３０５０１２６．４４５０×２６０向下６０２５４８４２０５０１２１．３ＢＣ４５０孔体厚度向下１２０１４７１２３０５０１２７．９３８向上１３５１１２６１８０５０１２５．１水平４５２７１８４２０５０１２９．４

7、５００×２６０向下６０２５４８４２０５０１２１．３ＢＣ５００孔体厚度向下１２０１４７１２３０５０１２７．９４０向上１３５１１２６１８０５０１２１．０水平３０２８４２４６０５０１２３．５５００×２６０水平４５２７１８４２０５０１２９．４ＢＣ５００孔体厚度水平６０２５４８３８０５０１３４．１４０水平７５２３３４３３０５０１４１．１水平９０２０８０２８０５０１４８．５表2第一组工况强度计算结果孔体厚度肘板拖索角度合