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三体船

高速三体船结构设计

发布时间:2021-09-13 04:59

  

三体船高速三体船结构设计

高速三体船徐的结构设计[摘要][摘要]根据三体船船型特点,进行了全船范围的结构设计,确定了关键部件的布置形式和结构尺寸以及主体与板的连接形式。通过计算方法设计了三体船的典型断面结构,并通过规范校核验证了结构的合理性。最终形成一套较为完整的三体船设计方案和结构评估方法。【期刊名称】船舶【年(卷)、期】2013(000)006【总页数】3【关键词】【关键词】高速三体船;结构设计;纵向强度检查;桥梁强度校核0引言三体船是一种利用三块平行板产生的波浪干扰来减小波浪阻力的高性能船型。鉴于三体船独特的船体结构,其结构载荷和强度特性与单体船和双体船不同。国内对强度评估和结构设计的研究与国际上对水力的研究还有一定的差距。因此,本文将探索高速三体船结构设计的一些方法。1高速三体船结构设计流程1.1高速三体船结构设计方法研究船体结构设计的重点是在充分发挥材料作用的同时,使用最小的结构质量,同时保证船体必要的稳定性和强度。结构设计通常是在设计规范已经明确,总图和线图已经初步完成的前提下,确定结构框架形式、构件尺寸和连接方式。对于特殊船舶,可以用直接有限元法计算异常布置的创新船舶。对于军用船舶来说,设计水平高,结构质量控制严格,结构设计的合理性更加突出。基于以上两点考虑,三体船的结构设计采用直接计算法[2]。在对现有的船舶强度和疲劳评估方法进行验证后,可以得出结论,将它们用于三体船强度评估和疲劳评估是可行的。设计过程是:通过直接有限元计算方法,利用规范中的工况对全船模型施加载荷,计算出全船在相应工况下的应力分布,然后用规范方法校核关键部件的屈服和屈曲,评估疲劳寿命;对比规范中的相关标准,对结构进行了修改和优化。为了使整艘船的应力分布合理,避免局部区域应力过度集中或最大应力小于规定值,我们在“设计-校核-改进”的循环后力求结构优化。1.2主体典型截面设计在初步确定并论证全船结构形式后,采用有限元直接计算方法对主体典型截面进行设计。具体思路是:首先,给定上甲板和外底板等效厚度的初始值δ0和δ1,乘以一定的比例系数,得到其他纵向连续构件的等效厚度;然后根据桥面许用应力计算截面模量,得到δ0和δ1的值。然后根据船底合成应力的许用应力,对船舶纵向连续构件进行二次设计计算,通过插值得到最终的δ0和δ1以及中性轴的高度。最后得到典型截面上其他构件的等效厚度。钢筋的设计一方面要满足规范中对钢筋尺寸和间距的要求,另一方面要保证板在最大荷载下的稳定性。每个零件的实际板厚可以通过从等效厚度中扣除相应的加强材料厚度来获得。典型截面的设计尺寸见图1。1.3经过水动力性能分析和线型优化,主体与薄板之间的线型连接成功获得了三体船水下部分的线型值[3-4]。出于结构考虑,采用连接桥结构来连接主体和薄板部分。对于现有三体船船体,船体线m)水线以下的部分,延伸至湿甲板高度(12.936米);最初,主甲板和湿甲板之间的距离为2m;;根据规范中的典型断面和美军建造的LCS三体船[5]典型断面形式的解释,初步拟定了主体与薄板的连接形式,将主体与薄板的剖面线连接起来,通过插值生成新的值点。线主体与板体的连接桥结构三体船主体与板体的连接是通过连接桥实现的。对于三体船,横向弯矩和纵向扭矩是重要的载荷。因此,主体和薄板之间的连接部分是横向骨架的形式,隔板穿过主体和薄板。两块贯穿式舱壁之间设有坚固的框架,保证强度要求。接头处采用弧形过渡平台结构,减少应力集中,连接桥靠近主体一侧增加箱梁结构。连接形式如图3和图4所示。1.5连接桥总纵向强度和强度规范的验证三体船由一个主体和两个对称件组成,其主体比普通船舶更长更窄,长宽比在12-18之间。因此,三体船结构设计是否可行,首先取决于其总纵向强度是否满足要求。三体船的纵向载荷由波浪弯矩和静水弯矩组成,在初步设计过程中静水弯矩取波浪弯矩的一半。同时,没有考虑两侧板和连接桥对纵向抗弯强度的贡献。由于其特殊的结构特点,连接桥结构能否满足强度要求也非常重要。根据劳埃德船级社三体船规范[6],总纵浪弯矩、分离弯矩和横向扭矩按中拱和中垂条件计算。在初步确定主要尺寸、舱壁数量、肋间距等必要数据的情况下,对总纵向强度和连接桥强度进行校核。在材料为普通钢(δyd=235 N/m2)的情况下,桥面和双底处的应力水平小于规范给出的允许值,连接桥使用高强钢(δyd=315 N/m2)后的应力水平满足规范要求。结论本文采用直接有限元法对高速三体船进行了初步的结构设计,给出了较为完整的设计方案。经规范校核,总纵向强度和连接桥强度均满足劳氏三体船规范的相关强度要求。本文中高速三体船的结构设计可以为后续的研究工作提供一定的依据。[参考文献] [1]朱东华,刘建华。引用该论文王志平,王志平,王志平.船舶,2010 (2): 30-33。[2]杨。船体强度和结构设计[M]。上海:上海交通大学出版社,1986。[3]路征,丛刚,王耀辉。邱忠辉,等.三体船对波浪的动力响应研究[J].船舶,2012 (6): 8-12。[5]澳大利亚气象学。[2013-0504].[6] LR。三体船分类规则。

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