浮船坞横向强度分析.pdf

第2 8 卷第2 期 2 0 1 1 年0 4 月 江苏船舶 J I A N G S US H I P V 0 1 2 8N O 2 A p r 2 0 1 1 浮船坞横向强度分析 王岩，张纹梅，李书丰 ( 江苏省船舶设计研究所有限公司，江苏镇江2 1 2 0 0 3 ) 摘要：以45 0 0t 级浮船坞为研究对象，结合其各部分结构形式，着重介绍了横向强度校核中校核部位的选取、 载荷的分析方法，为浮船坞横向强度的计算提供了依据。 关键词：浮船坞；横向强度；强度计算 中图分类号：U 6 6 1 4文献标识码：A 浮船坞是一种两侧有墙、前后端开敞的槽形平 底船，主要作为船舶维修的海上平台。由于其具有 机动性好、建造周期短、水位变化适应性强、不占土 地不占岸线、被修理船舶的灵活性强等优点而广泛 应用。浮船坞的坞墙和坞底通常采用箱形结构，沿 纵向和横向分隔成若干舱室，用来装载压载水，使船 坞沉浮。由于浮船坞工作过程中，横向结构受到的 载荷种类较多，除了浮船坞的自重外，还有进坞船的 最大重量、特定吃水下的外部静水压力、均布压载水 的内部静水压力以及结构内部的平衡力，因此对浮 船坞的横向强度应沿整个坞长范围内进行校核。 145 0 0t 级浮船坞概况 本浮船坞主船体为两头贯通的槽型箱体，由坞 底和2 道坞墙组成，设有浮箱甲板( 抬船甲板) 、安 全甲板和顶甲板。坞底主要用于布置压载水舱。坞 墙安全甲板以下主要为压载水舱和4 个干泵舱。安 全甲板以上布置船员生活舱室、配电间、工人休息间 等。顶甲板以上主要设有中央控制室和行走式起重 机等。其主要量度如下： 总长 1 3 0 2 0m 浮箱长 1 2 0 0 0in 坞墙长 1 2 0 0 0m 坞墙宽 3 6 0m 浮箱高( 龙骨墩妙内外坞墙处) 3 5 0m 3 3 0in 工作吃水 2 7 5m 最大沉深时吃水 l O 2 0m 龙骨墩高 1 2 0m 坞体型宽 3 0 6 0m 顶甲板距基线高 1 2 3 0m 收稿日期：2 0 1 0 1 2 2 0 作者简介：王岩( 1 9 8 2 一) ，男，助理工程师，主要从事船舶设计工作； 张纹梅( 1 9 8 4 一) ，女，助理工程师，主要从事船舶设计工作；李书丰 ( 1 9 8 1 一) ，男，助理工程师，主要从事船舶设计工作。 安全甲板距基线高 9 5 0m 肋骨间距060 m 本坞的结构形式为钢质整体式，坞体由左右2 道坞墙及1 只大浮箱所组成。浮箱内共设5 道纵舱 壁，其中中纵剖面处和坞墙内侧下部设为非水密、距 船中心线78 0 0m m 左右处设为水密。浮箱内设3 道水密横舱壁，8 道非水密横舱壁，6 道半舱壁，2 道 水密半舱壁。浮箱的结构采用横骨架式，浮箱中每 隔4 档肋位设置桁材，每隔19 5 0m m 设一纵向桁 材，并在距中心线39 0 0m m 处设2 道单向纵桁架。 坞墙设水平纵通的顶甲板和安全甲板，甲板结构为 纵骨架式。内、外坞墙为横骨架式，每隔4 档肋位设 置1 个强框架，其他肋位上设置肋骨。此外，内外坞 墙上还分别设有2 道水平桁材，且由水平横撑左右 相连。浮船坞横剖面示意图如图1 所示，图中尺寸 单位为m m 。 图1 浮坞横剖面示意图 2 横向强度分析与计算 基于本浮坞的结构，在此选取的校核部位有3 处，分别是浮坞中部、横向距坞中0 9m 处( 由于此 处浮箱甲板及坞底板板厚均减小) 、浮坞首尾端部。 而计算状态则选取在进坞船长中点与坞长中点处于 同一垂直线，且浮船坞的吃水与中龙骨墩高度正好 平齐时。 2 1 载荷分析 2 1 1 进坞船的重量 进坞船的重量分布情况，可假定为一等于船长 第2 期王岩等：浮船坞横向强度分析 9 的矩形上叠加一等长的抛物线，且抛物线部分面积 为矩形面积的一半。由此假定，可推导出单位长度 上进坞船舶的重量形的计算公式： W i= 1 1 6 7 s P L s 。 式中：职为进船坞重量，k N m ；s 为肋距，s = 0 6m ； P 为进船坞的设计举力，P = 4 41 2 9 9k N ；厶为8 0 的坞长，t = 9 6m 。 作用在船中处的一档肋位上的进坞船重量： 形= 3 2 1 8 7k N 。 2 1 2 浮坞自重 浮坞估算重量T = 40 5 0t ，将其按a ：b = 1 ： 0 9 7 87 的比例分配到抬船体区域和坞墙区域，可得 每档肋位上单位宽度的抬船体区域和坞墙区域自重 如下： 船体2r 。点砾1 。詈g 式中：船体为抬船体自重，k N m ；B 抬船体为抬船体宽 度，B 抬船体= 2 3 4m m ；L 为船长，= 1 2 0m ；g 为重力 加速度，g = 9 8 0 66 5m s 2 。 w 盔船体= 4 2 8 9k N m 墙2r 。点。瓦1 。詈g 式中：墙为坞墙自重，k N m ；曰坞墙为坞墙宽度，曰 = 3 6I n o 墙= 1 3 6 4 2k N m 2 1 3 坞外水压力 龙骨墩处浮箱高3 5m ，内外坞墙处高3 3m ， 龙骨墩高1 2m 。根据计算状态，此时坞外吃水为 4 7m 。可得浮箱和坞墙处坞外单位长度水压力分 别为： B = 碣咿 式中：d 为平均深度，d 坞墙= 4 7m ，d 抬船体= 3 4m ；p 为液体密度，P = l0 0 0k g m 3 。 B 坞墙= 2 7 6 5 5k N m 曰抬船体= 2 0 0 0 6k N m 2 1 4 坞内水压力 坞内水压力主要是由内部压载水所产生的，当 浮船坞吃水4 7in 进坞船正好全部抬出水面时，坞 内剩余压载水高度可根据压载舱布置情况和平衡条 件计算得出为1 5 6 25m 。故可得坞内每档肋位单 位长度水压力肜匿载水为： 载水= g o g s 式中：h 为剩余压载水深度，h = 1 5 6 25m 。 畦载水= 9 1 9 4k N m 2 1 5 结构内部平衡力 根据重力与浮力平衡的原则，将其加在坞墙内 外侧壁处，并取为相等而求得。 2 2 浮坞横向强度 2 2 1 受力分析 根据上述的载荷情况，可知浮箱和坞墙所受的 均布载荷分别为： q 坞墒= 曰坞墙一_ 墙一w k 载水= 4 8 1 9k N m g 抬船体= B 抬船体一_ 船体一w k 载水= 6 5 2 3k N m 此时，可加在坞墙内外侧壁处，并取为相等的结 构内部平衡力尺为： R = ( 形一q 坞墙3 6 2 一g 抬船体2 3 4 ) 4 = 3 3 6 3 4k N 则浮坞中部、距坞中0 9m 处的受力分析模型 如图2 所示，在这些力作用下产生的单个肋位上剪 力、弯矩如图3 所示。 H 虹山 掣 ajE 船争0 五 il 一一 昌I = 辟 图2 浮坞受力分析模型 2 2 2 坞中部、距坞中0 9m 处横向强度 由图3 可知，坞中部结构船中所受的弯矩最大， 距坞中0 9m 处( 向左舷延伸) 结构距坞中0 9m 所受的弯矩最大。经校核，船体结构在该剖面处的 应力在许用应力范围内。 浮坞的首尾两端，由于不受进坞船重量的作用， 船中部仅承受龙