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内河散货船结构强度直接计算研究

张文耀  
【摘要】:由于内河船舶的吨位尺寸相对较小,一直以来内河散货船的结构评估往往以规范计算为主,对于超出规范的结构形式明确规定需用直接计算来完成。内河散货船多采用大舱口通舱型式的船型以提高码头的装卸效率。但一般认为随着船舶吨位和舱体长度的增加,大舱口通舱这种结构型式会对船体结构强度带来安全隐患。因此海船规范中明确规定单个货舱的长度不得超过30m;而内河规范2012修改通报中也增加“……大舱口船,其载货区域的总长应不小于船长的0.65倍且至少分为2个相互独立的货舱,每个货舱的长度应不大于45m。”的规定。 本文以一艘内河干散货船为研究对象,依据内河规范对单个货舱开口长度的规定,设立货舱中部的横舱壁;建立目标船1(货舱中部设立一道横舱壁)与目标船2(大通舱)的全船结构三维有限元模型;选取17种计算工况;依据货物不同的堆放形式合理的施加载荷,以基于等效设计波高的规则余弦波为舷外波浪条件;选取简支边界条件对全船进行了有限元直接计算分析,评估了两目标船船体主要构件的屈服强度与主要板格的屈曲强度。并在各个计算工况下,比较分析(有无货舱中部横舱壁)两种结构形式货舱区主要构件屈服强度与屈曲强度的计算结果,研究在大通舱中部增设一道横舱壁对船体结构变形和应力(强度)的影响。 本文对比分析了该散货船通舱型式(不设立货舱中部横舱壁)与实船型式(设立货舱中部横舱壁)的船体结构强度,主要得到如下两点结论: 1.内河大开口通舱型式的散货船在其单个货舱开口长度超出规范要求时,于货舱中部设立横舱壁对货舱区船体结构的屈服强度产生不利的影响,对货舱区内舷和内底的船体板格的屈曲强度有利,但对货舱区其余主要船体板格屈曲强度并无有利影响。 2.内河大开口通舱型式的散货船设在货舱中部的横舱壁与货舱的连接处出现较大应力集中。 本文通过探索大开口通舱型式船型的强度特点,为该类散货船强度的合理评估提供借鉴,为此类船型的开发与发展提拱经验,并对内河规范的完善与修改提供依据和参考。


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