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《大连理工大学》 2010年
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中小型LNG船C型独立液货舱支座设计研究

杨青松  
【摘要】: 中小型LNG船是新近几年提出的LNG船新概念,与传统大型LNG船相比,其内部设备和结构设置均有很大差别。对于大型LNG运输船的设计、研究和制造已经较为成熟,然而对于中小型LNG船除了挪威斯考根集团开发并着手制造MINI-LNG系列船外,其它国家尚未有相关设计研发制造的报道。国内对此类船型的开发更是处于起步阶段。此类船舶采用C型独立液货舱系统,货舱区域的容器支座结构设计是货舱区域结构设计关键。本文主要解决中小型LNG船C型独立液货舱支座结构设计中的以下问题: 支座位置选择及支座结构计算。中小型LNG船卧式容器的支座位置直接关系到容器的各向应力水平,本文给出支座位置确定的两个条件,即:1)所选支座位置上,容器应力均匀,且各项应力不超过材料许用应力;2)所选的支座位置应该处于船舶的强框架肋位。在无专门针对该船型支座设计规范的情况下,研究并合理借鉴现有的钢质海船入级规范,应用于中小型LNG船支座区域的结构计算,得出支座初步结构方案。 支座结构有限元强度计算。中小型LNG船在海上航行时,支座受动、静载荷的综合作用,支座的应力分布复杂。本文详细介绍了中小型LNG船C型独立液货舱支座的结构组成及其承载作用。结合中国船级社《散装运输液化气体船舶构造与设备规范》,推导出船舶在静水、仅垂荡、仅横摇以及垂荡和横摇并存状态下支座承载区域受力的分布函数。利用ANSYS软件,对一艘6400m3LNG船的固定支座结构进行有限元建模,针对不同工况,采用载荷叠加施加法和载荷独立施加法,施加规范要求的载荷,得出结构应力分布,找出危险工况及危险部位,并给出结构改进措施,为类似支座强度分析与结构设计提供一定参考。 支座结构低温材料布置。由于,中小型LNG船上贮存液货的容器处于低温状态且由与船体相连的支座支撑,这样支座就会形成温度梯度。这种温度梯度导致结构出现热应力,又会在低温部位影响材料的材料特性。认为具有C型独立液货舱的中小型LNG船支座处在低温液货、海水与空气三种流体介质中,通过船体与三种流体的对流换热和层压木及船体的热传导达到热平衡,提出简化有限元热分析模型的一些方法和对流载荷的施加位置,并给出具体实例,对6400m3LNG船艉罐固定支座进行有限元热分析,确定支座结构的温度场分布,结合材料的最低许用设计温度确定支座结构合理的材料分布。为解决支座结构在低温环境下材料分布问题做出了有益的尝试。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:U663.8

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