40000DWT散货船锚机底座及支撑结构强度分析_吕厚波.docVIP

——————————————————————————————————————————————— 40000DWT散货船锚机底座及支撑结构强度分析_吕厚波 第31卷第1期2014年2月江苏船舶JIANGSUSHIPVol．31No．1Feb．2014 40000DWT散货船锚机底座及支撑结构强度分析 12 冉建华吕厚波， （1．盐城市地方海事局，上海201913）江苏盐城224003；2．上海江南长兴造船有限责任公司， 摘 要：锚机在外部缆绳拉力过大的情况下易引起锚机底座及船体支撑结构的强度破坏，影响船体结构能力。 以40000DWT散货船锚机底座为研究对象，采用MSC/PATＲAN和MSC/NASTＲAN有限元软件，建立有限元模型，考虑2种典型载荷工况：甲板上浪载荷以及45%锚机锚链破断强度，根据规范要求施加了相关边界条件，并依据规范许用应力衡准要求对计算结果进行了分析。计算结果表明，本船的锚机底座及船体支撑结构的有限元强度满足规范要求，本文的研究成果对同类船舶的锚机底座结构强度以及船体局部结构强度分析具有一定的借鉴意义。 关键词：锚装置；底痤；连接结构；结构强度中图分类号：U661．43 文献标识码：A 0引言 锚机是主要的船用锚系泊设备，其主要作用是 保持船位不变，船舶紧急制动，使船安全靠离码头。随着船舶吨位的增加，锚机所承受的载荷也越来越大，对其可靠性、安全性的要求也越来越高。锚机一般位于船舶艏楼甲板上，在工作环境中一般受到锚链的作用，且在船舶运营中承受较大的上浪载荷，这就要求锚机在甲板上的固定达到合理的结构强度。以前船体结构设计人员仅凭经验对其结构进行加强，随着国内CAE技术的发展，对船体局部结构乃至整船的强度校核成为可能。因此，必须对船体结 ［1］ 构锚机基座进行有限元分析计算。张建使用AN-SYS软件分析了锚机各部位应力和形变情况，锚机基座等局部结构的有限元直接计算能够取得满意的结果。本文以40000DWT散货船锚机基座为研究对象，采用大型有限元软件MSC．PATＲAN/NAS-TＲAN进行有限元计算分析，参照CCS（中国船级社）规范，研究了3种工况下锚机基座及其附属加强结构应力形变情况。 结构船舶，船体结构符合CCS的要求。船体结构采用混合结构形式，货舱区域的主甲板（开口线外）、双层底采用纵骨架结构，其余部位采用横骨架结构。全船设8道横向舱壁，其中货舱区域4道舱壁为垂直槽型舱壁，设顶凳及底凳，其余为平面舱壁。锚机起锚部分：锚链直径为Φ70mm（AM3），抛 额定起锚拉力为232．8kN，额定锚深度为82．5m， 起锚速度不小于9m/min，支持负载为1660kN。 图1～图2分别为本船的锚机示意图、锚机底座在甲板上的布置图。 图1锚机示意图 1主要尺度及其他参数 40000DWT散货船主要尺度：总长189．23m， 垂线间长180m，型宽30m，型深15．2m，设计吃水 10．8m。本船是按吃水10．8m设计的钢质全焊接 08-08收稿日期：2013-作者简介：吕厚波（1979－），主要从事船检工作；冉建华男，工程师，（1983－），从事船体结构设计工作。男，助理工程师， 图2 锚机布局图 2江苏船舶第31卷 2 2．1 有限元模型 结构模型 包括2种载荷，分为甲板上浪载荷（工况A）和45%的锚机锚链破断强度时载荷（工况B），其中上浪载荷分为舷内（工况A1）和舷外（工况A2）2个方向进行校核。 有限元模型的范围：锚机底座，艏楼甲板，其纵向范围Fr226至Fr240（方向指向船首）。艏楼甲板下横舱壁板、甲板纵桁、强横梁、普通横梁包括到模型中。有限元模型的单元类型：艏楼甲板、横纵舱壁板、锚机底座板等结构用壳单元模拟，甲板纵桁、强横梁、普通横梁等用梁单元模拟。有限元模型的材料参数：锚机底座、艏楼甲板结构采用的是普通 11 235钢，其弹性模量为2．06×10Pa，泊松比为0．3。X轴由尾部指向有限元模型坐标系为直角坐标系， Y轴由右舷指向左舷为正，Z轴垂向向上首部为正， 为正。有限元模型长度单位为mm，力的单位为N。 结构有限元模型如图3所示。 图4结构有限元模型边界条件 2．3．22．3．2．1 计算载荷 锚链破断载荷PX=Pcosβ PY=0 FZ=Wg+Psinβ kN；P式中：PX为垂直于轴线由船首向后方向的力，kN；β为锚链与水平面夹角，为锚链破