某大型巡逻船直升机库系留座拉力试验支撑结构有限元分析.docx

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某大型巡逻船直升机库系留座拉力试验支撑结构有限元分析

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谷维青朱石清李文治甘霖毛鹏

摘?要:本文介绍了在配备有直升机机库的船舶进行系留座拉力试验的方法,并通过某万吨巡逻船拉力试验实例,重点对试验中涉及的船体支撑结构受力情况进行有限元建模和分析,验证其可行性和安全性。

关键词:系留座;拉力试验;支撑结构;有限元方法

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Abstract:Themethodoftensiontestofthemooringbedontheshipequippedwithhelicopterhangarisintroduced,andthroughthetensiontestofa10000tmaritimepatrolvessel,thefiniteelementmodelingandanalysisoftheforcesituationofthehullsupportstructureinvolvedinthetestarecarriedouttoverifyitsfeasibilityandsafety

Keywords:Mooringbed;Tensiontest;Supportstructure;Finiteelementmethod

1前言

我司在建产品10000t大型海事巡逻船(见图1),是集海事巡航和救助功能于一体的深远海平台,设有直升机起降平台、机库和综合指挥室。在6级海况下直升机可以起降(具备夜间起降能力)且可以在起降平台系留,在9级海况下大型直升机可以在机库存放。

为了确保直升机保障系统的安全有效性,需要在船舶建造阶段对直升机保障系统进行试验,其中包括直升机系统系泊试验,而系留座的拉力试验是系泊试验的重要部分,是整个保障系统试验的基础。由于机库内空间的限制,在做拉力试验时需要借助机舱顶部横梁做支撑,为了确保试验中船体的安全性,需要对支撑结构受力进行有限元分析。本文以该大型海事巡逻船为例,介绍机库系留座的拉力试验及支撑结构的受力分析。

2系留座拉力试验简介

系留座拉力试验是为了检验直升机保障系统各部件安装的正确性、完整性和工作可靠性,验证其性能指标是否符合设计要求,为直升机甲板系留效用试验、直升机接地演示试验、直升机甲板系留冲洗及干燥试验等提供安全基础。

常规的系留座拉力试验包括:

2.1系留设备完整性和接口正确性检查

(1)检查系留座、系留索具、高位系留环的尺寸规格、数量等成套性,以及外观是否完整无缺损,将检验结果填入《系留設备试验记录表》(见表1):

(2)按照系留座布置图(见图2),检查:系留座数量、位置安装是否符合要求;系留座需焊接牢靠,安装后与甲板平齐;系留索具的两头应分别与直升机模型的系留环和船的系留座正确连接,且装、拆方便,并将检查结果填入《系留设备试验记录表》。

2.2系留座安装强度检查

(1)拉力机应处于良好工作状态,系留座与试验夹具连接固定可靠,系留座表面与拉力方向成一定夹角,使整套设施处于试验状态;

(2)测试人员就位,起动拉力机将试验负荷逐渐拉至最大使用载荷9.9t,保持5分钟;卸载后用千分尺测量系留座底面板上十字杆变形量,应不产生明显变形;检查系留座与船体间的焊缝是否产生裂纹,若符合要求可继续下一步加力试验,否则立即停止试验;

(3)将试件装好,重新起动拉力机将试件逐步拉至1.25倍最大使用载荷12.375t,保持5分钟;卸载后,测量系留座面板十字杆不应产生塑性变形,检查系留座与船体间的焊缝是否产生裂纹;

(4)将试验结果填入《系留设备试验记录表》。

2.3适用性检查

直升机模型(Z-9模型)在机库停放位置时,先粗调好系留索具,然后把系留索具一头与直升机模型上的系留环连接,另一头与船上的系留座连接;调节微调机构,使系留索拉紧,检查系留索具的适用性;对直升机模型上的每一系留环进行试验,对全套系留索具逐一检查其适用性和可靠性,将检验结果填入《系留设备试验记录表》。

3支撑结构受力分析

在机库进行系留座安装强度检验时,为了操作方便采用葫芦吊、测力机、索具连接机库顶部横梁及系留座来施加拉力(见图3)。随着抽选的系留座位置不同,系留座表面与拉力方向形成不同的α角,通过拉近葫芦吊保证施加给系留座的拉力大小达到要求的数值,保持一定时间后,检查系留座的系留性能及安装强度。

由于在机库做拉力试验时需要采用顶部横梁作为拉力支撑点,因此机库顶甲板局部会受到高强度的拉应力,在试验前需要对其受力进行分析,保证试验的安全性。根据试验的连接方式,可以得到横梁的受力图(见图4),横梁受拉力F的作用(F大小等于施加给系留座

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