（船舶与海洋工程专业论文）92500吨散货船水平船台下水技术研究.pdf

大连理工大学专业学位硕士学位论文 摘要 进入新世纪，世界经济高速增长，运能的增加，导致全球造船业的兴旺发展，我国 船舶工业也因此步入快速发展期。相对于新建造船坞、倾斜式船台而言，“平地造船” 法是一种在平台上建造，借助浮船坞或驳船下水的一项造船新技术。这项技术最大的优 点是，基建投入小、生产成本低、效率高、船型适应性广、能有效克服船台、船坞的瓶 颈效应。 本文主要以9 2 5 0 0 吨散货船为母船，阐述了下水工艺方案的整体设计。包括下水重 量的计算及在箱型梁上的重量分布曲线，牵引力的计算，浮船坞及海底座底墩的布置， 牵引眼板的强度校核及整个下水拖移过程。母船的拖移过程共分为三个阶段，第一阶段 由静止到开始运动，第二阶段由运动初始位置拖移到码头前沿，第三阶段由码头前沿拖 移到浮船坞上的指定位置。然后进行适当封固，将下水浮船坞拖移到深水区域，漂浮下 水船舶，完成下水过程。 采用本文所设计的水平拖移下水工艺，下水安全可靠。特别是将此种下水方式应用 在重量约1 5 0 0 0 吨下水船舶上，在国内尚属首创，具有创时代的意义。 关键词：平地造船；浮船坞；下水工艺 9 2 5 0 0 吨散货船水平船台下水技术研究 r e s e a r c ho i ll a u n c h i n gt e c h n i q u eo f 9 2 5 0 0 tb u l kc a r r i e rf r o m h o r i z o n t a lb u i l d i n gb e r t h a b s tr a c t w i t ht h ei n c r e a s eo fe c o n o m i e sa n dt r a n s p o r tc a p a c i t ya l lo v e rt h ew o r l d ，t h es h i p b u i l d i n gh a sb e e nw i d e l yd e v e l o p e da n dt h es h i p p i n gi n d u s t r ye n t e r st h ep e r i o do fr a p i d e x p a n s i o n c o m p a r e dw i t hn e ws h i p y a r da n ds l i p w a y , “s h i pb u i l d i n go nf l a tg r o u n d i sa n e w s h i p p i n gt e c h n i q u e ，i nw h i c ht h es h i pi s b u i l to nf l a t l a n da n dt h e nl a u n c h e sb yf l o a t i n g s h i p y a r da n db a r g e t h ea d v a n t a g e so ft h i st e c h n i q u ea r ea sf o l l o w ：s m a l li n p u to fc a p i t a l c o n s t r u c t i o n , l o wc o s to fp r o d u c t i o n , h i g he f f i c i e n c y , w i d ea d a p t a t i o no fs h i pt y p ea n da n a b i l i t yo fo v e r c o m i n gt h eb o t t l e n e c ke f f e c to fs h i p y a r d t h i sp a p e rt a k e s9 2 5 0 0 tb u l kc a r g os h i pf o re x a m p l ea n dd e s c r i b e st h e 雷o b a ld e s i g no f l a u n c h i n gt e c h n o l o g i e a lp r o g r a m , w h i c hi n c l u d e st h ec a l c u l a t i o no fl a u n c h i n gw e i g h t , d i s t r i b u t i o nc u r v e so fw e i g h to nb o xb e a m ，t h ec a l c u l a t i o no ft r a c t i o n , l o c a t i o no ff l o a t i n g s h i p y a r da n df o u n d a t i o no nt h es e ab o t t o ma n dt h es t r e n g t hc h e c ko fw h o l ep r o c e s so f l a u n c h i n g t h ew h o l ep r o c e s so fl a u n c h i n gc a ni n c l u d et h r e ep h a s e s ，t h ef i r s ts t a g ei sf r o m s t a t i cs t a t et oi n i t i a lm o v e m e n t , a n dt h e nt h es e c o n ds t a g ei sn o tt e r m i n a t e du n t i ls h i pi st o w e d t ot h ef r o n to fs h i p y a r d ，a n dt h et l l i r dp h a s ei st h a tt h es h i pi sd r a g g e df r o mt h e f r o n tt ot h e p r e s c r i b e dp o s i t i o no fs h i p y a r d t h e nt h es h i pi ss e a l e da n dt h ef l o a t i n gs h i p y a r di st o w e d t o d e e p w a t e rz o n e f i n a l l y , t h es h i pf l o a t sa n dt h el a u n c h i n gp r o c e s si sc o m p l e t e d f r o mt h er e s e a r c h ，t h ec o n c l u s i o ni sm a d et h a tt h el a u n c h i n gt e c h n i q u eo ft h i sp a p e ri s a v a i l a b l ea n df e a s i b l e e s p e c i a l l y , t h i sp a p e ri st h ei n i t i a la p p l i c a t i o no ft h i sm e t h o do nt h e 15 0 0 0 tl a u n c h i n gs h i ph o m ea n dh a st h ee p o c h - m a k i n gs e n s e k e yw o r d s ：t h ef l a tg r o u n ds h i p b u i l d i n g ；f l o a t i n gd o c k ；t h el a u n c h i n gt e c h n o l o g y i i 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 作者签名： 大连理工大学硕士研究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用 规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论 文。 作者签名： 至盏 导师签名： 大连理工大学专业学位硕士学位论文 1 绪论 1 1论文的背景、目的及主要研究工作 1 1 1 论文背景 进入新世纪，世界经济高速增长，运能的增加，导致全球造船业的兴旺发展，我国 船舶工业也因此步入快速发展期。从2 0 0 0 年到2 0 0 7 年的8 年间，我国造船产量年均增 长2 8 ，2 0 0 7 年达到1 6 0 0 多万载重吨，占世界造船份额的1 7 ，连续1 1 年列世界第 三。在此过程中，韩国、日本、中国已无可争辩地成为世界造船三强，但三国之间的竞 争也愈演愈烈。在这场角逐中，韩国造船业通过技术创新，不断提升产业竞争力，一跃 成为世界第一造船大国；而日本造船业在产品结构失衡和经营失误等诸多因素作用下， 占世晃造船市场的份额有所下降，但实力仍然强劲；尽管我国造船产量已多年位居世界 第三，但与韩日相比差距很大。 当前我国船舶工业正面临良好的发展机遇，国际船舶市场正处于新一轮发展高峰， 中国经济和对外贸易快速发展，对船舶的需求持续增长，国家加快推进海洋开发战略， 海洋工程装备需求也将大幅增长。在这种背景下，国家加大了船舶工业的扶持力度，连 续批准了长兴、龙穴、海西湾等大型造船基地的建设项目。沿海地区的地方政府，也以 拉动地方经济为目的，大力扶持地方造船工业的发展，这有力地促进了我国造船产能的 提升。但是，我们应该看到，为我国多年稳居世界造船产量第三做出贡献的，除了已投 产的造船基地外，绝大多数是传统的老企业。这些企业在现有的技术和场地条件下，已 经尽其所能了，进一步挖掘老企业的产能、提高生成效率，将关系到我国各大船厂能否 按时顺利完成已签到2 0 1 3 年的订单，并且继续我国占世界造船份额的关键。 经验告诉我们，产能提高可通过两种途径实现，一种是兴建造船基地，第二种是提 高造船效率。其中，第二种途径更适合我国国情。造船效率的提高有赖于新技术、新工 艺的实施。随着市场需求的增长，世界主要造船国家均出现船位紧张、建造能力不足的 情况。为了抓住难得的市场机遇，快速提高造船产量，以韩国为代表的一些造船企业开 发出了几种新的造船技术。这些技术在缩短造船周期、提高生产效率，以及提高造船产 量方面发挥了重要的作用。其中之一，就是本课题研究的对象一平地造船( 关键) 技术。 有资料显示，自1 9 9 0 年以来，韩国的产出增长几乎全部来自生产效率的提高，而不是 建设新船厂或船坞。平地造船技术的应用，使韩国造船厂的产出获得了极大的提高。2 0 0 1 年 2 0 0 7 年，韩国造船工业在没有兴建一座大型船坞的情况下，主要依靠新技术、新工 9 2 5 0 0 吨散货船水平船台下水技术研究 艺，使造船产量在7 年内增长了6 6 7 ( 以修正总吨计) ，年均增长率高达1 3 6 ，生 产吨位提高到1 7 工时修正总吨。 “平地造船”法是一种在平台上建造，借助浮船坞或驳船下水的一项造船新技术 1 。 这项技术最大的优点是，基建投入小、生产成本低、效率高、船型适应性广、能有效克 服船台、船坞的瓶颈效应。这项新技术的研发和应用，不仅改变了传统的造船理念，还 能在扩大产能、提高经济效益上发挥巨大作用。这项新技术不仅适用于老企业技术改造， 同样适用于新建船厂。因此，这项技术在我国具有广阔的发展空间。它的应用，将为我 国成为世界造船大国起到积极的推动作用。这项技术研究成功后，能成为我所一项具有 自主知识产权的专利技术。这项技术可以有偿转让给船厂，也可转化到我所的船厂规划 或船厂改造项目中去。 1 1 2 论文目的 随着造船市场的衡求前景，中小型造船企业发展势头迅猛。船台建造的投资额占船 厂建设投资比例相当高，尤其每个船台配备专用的船舶下水装置，其费用就会增加。而 平地造船就省掉了建造船坞及一些船台带来的经济负担。而平地造船下水方式之一就是 水平船台拖移下水，使用拖移下水工艺，可以多船台共用一套下水设备，大大的节约了 船厂基本投资，也缩短了船厂建设周则。 1 2 相关下水方式的研究状况 船舶下水分为重力式下水、漂浮式下水和水平船台拖移式下水【2 1 。重力式下水适合 绝大多数船舶，重力式下水又分纵向涂油滑道下水、纵向钢珠滑道下水这两种，这也是 主要的重力式下水方式。漂浮式下水适合超大型船舶。水平船台拖移式下水主要适合中 小型船舶。 1 2 1重力式下水 下面介绍一下重力式下水的两种方式。 1 、纵向涂油滑道下水 这种方式是船台和滑道一体的下水设施，其历史悠久，经久耐用。下水操作时先用 一定厚度的油脂浇涂在滑道上以减少摩擦力，这种 油脂以前多采用牛油，现在多使用不同比例的石蜡、硬脂酸和松香调制而成。然后 将龙骨墩、边墩和支撑全部拆除，使船舶重量移到滑道和滑板上，再松开止滑装置，船 舶便和支架、滑板等一起沿滑道滑入水中，同时依靠自身浮力漂浮在水面上，从而完成 船舶下水。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 这种下水方式适用于不同下水重量和船型的船舶，具有设备简单、建造费用少和维 护管理方便的优点。但也存在较大的缺点，比如： ( 1 ) 下水工艺复杂； ( 2 ) 浇注的油脂受环境温度影响较大，会污染水域； ( 3 ) 船舶尾浮时会产生很大的首端压力，一些装有球鼻艏和艏声呐罩的船舶为此不 得不加强球首或暂不装待下水后再入坞安装； ( 4 ) 船舶在水中的冲程较大，一般要求水域宽度有待下水船舶总长的数倍长度，必 要时还要在待下水船舶上设置锚装置或转向装置，利用拖锚或全浮后转向的方式来控制 下水冲程。 2 、纵向钢珠滑道下水 这种方式是用一定直径的钢珠代替油脂充当减摩装置，使原来的滑动摩擦变为滚动 摩擦，降低滑板和滑道之间的摩擦阻力，钢珠可以重复使用，经济性较好。 钢珠滑道下水装置主要由高强度钢珠、保距器和轨板组成。保距器每平方米装有1 2 个钢珠。木质的滑板和滑道上各有一层钢制轨板以防被钢珠压坏，在滑道末端设有钢珠 网袋以承接落下的钢珠和保距器。这种下水方式使用启动快，滑道坡度小，滑板和滑道 的宽度也较小，钢珠可以回收复用，其下水装置安装费用和使用费用都比油脂滑道低。 而且不受气候影响，下水计算比较准确。但初始投资大、滑板比较笨重、振动大。 1 2 2 漂浮式下水 漂浮式下水是一种将水用水泵或自流方式注入建造船舶的大坑里依靠船舶自身的 浮力将船浮起的下水方式。最常见的是造船坞下水。漂浮式下水使用的船坞分两种，即 造船坞和修船坞，区别在于造船坞比较宽浅而修船坞比较深。 造船坞是用来建造船舶和船舶下水的水工建筑物，有单门的，双门的和母子坞等多 种形式，基本结构是由坞底板、坞墙、坞门和泵房等组成。坞门本身具有压载水舱和进 排水系统，安装到位后将水压入坞门水舱内，坞门会下沉就位，就在坞外海水的压力下 紧紧压在坞门口，再将坞内的水抽干就可以在坞内造船了。 船舶建造完成后，通过进排水系统将坞外水域的水引入坞内，船舶依靠浮力起浮， 待坞内水面和坞外一致时就可以排出坞门内的压载水起浮坞门并脱开坞门，然后将船舶 用拖船拖出船坞，坞门复位进入下一轮造船。 造船坞下水是一种简便易行的下水方式，其安全性、工艺简单性比较好。可以有效 地克服倾斜船台头部标高太大的缺点，减低吊机起吊高度，还可以避免重力式下水所要 9 2 5 0 0 吨散货船水平船台下水技术研究 求的水域宽度，可以引入机械化施工手段。因此，尽管造船坞造船方式初始投资较大， 但是仍是建造v l c c 的唯一手段。 1 2 3 水平船台拖移下水 水平船台拖移下水 3 】是一种新型的下水方式，在近几年开始应用。 与船台船坞造船相比，它的主要优点：是基础设施投资少，对场地设备要求低，只 要配备足够的卷扬机及相应长度的钢丝绳，即可满足牵引要求。水下采用浮船坞承接， 浮船坞需要具有足够的总纵强度，抬船能力，调载系统应满足漂浮要求，对于从修船向 造船转型的企业，对修船坞加以适当的改造可以满足此项要求。另一个优点是如果船台 满足强度要求，可以直接打载，牵引及水下部分同步改造，不影响生产进度。 其主要原理为：船舶在船台合拢结束后，计算其下水时的重量，绘制响应的重力分 布曲线，选取合适数量的箱型梁，合理优化箱型梁上的载荷分布，保证受力在总纵强度 范围内，箱型梁载荷不超载。在箱型梁与固定滑道之间选取合适的滑动摩擦介质，现主 要采用的是高分子材料n g e ，其主要特点是在重载低速的情况下使用，抗压能力强， 摩擦系数小，根据组合摩擦系数，确定安全拖移产品需要的牵引拉力。计算船舶产品的 浮态，根据浮船坞允许的最大倾角，对船舶适当调载，满足出坞要求。 主牵引点设置在船体外板结构较强的位置及浮船坞或下水驳船主甲板上，根据计算 分析的结果焊接牵引眼板及采取适当的加强形式，在码头前沿焊接钢丝绳转向眼板，布 置钢丝绳及滑轮组的走线方式及走线股数，保证满足牵引要求。 根据下水产品的总长及下水重量，以及浮船坞或下水驳船的型深、潮高情况确定采 用漂浮式或者座底式下水。 产品安全拖移到浮船坞或者下水驳船上后，计算好下水产品的浮态，选择在深水区 域放漂。 1 3 本文主要研究工作 本文主要围绕船舶水平船台下水工艺流程展开研究，主要分为5 部分。分别介绍了 下水工艺的几种方式及其应用情况，描述了水平船台拖移下水的主要工艺技术参数，采 用此种下水方式前的必要准备，方案的实际应用，最后对此种下水工艺进行总结。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 2 船舶下水工艺的主要技术参数 9 2 5 0 0 吨散货船是我司为v r o o nd r yc a r g ob v 公司建造的系列船，与2 0 0 6 年签定的合同，计划交船期为2 0 1 0 年初，入l r 船级，载重量约为9 2 5 0 0 吨，主机一台， 服务航速：1 4 5 节。 2 1 下水产品( 9 2 5 0 0 吨散货船) 的技术参数 干舷船长：2 2 2 2 3 m 两柱间长：2 2 2 m 型深：2 0 7 m 型宽：3 8 m 设计吃水：1 2 5 m 结构吃水：1 4 9 m 下水重量：约1 5 0 0 0 t ( 包括脚手架重量约1 2 0 0 吨) 调载前的艏吃水：0 5 8 m 调载前的艉吃水：4 4 5 m 调载后的艏吃水：1 8 4 m 调载后的艉吃水：3 8 2 m 2 21 5 万吨浮船坞的技术参数 总长：2 4 2 4 3 m 外宽：5 8 5 m 内净宽：4 8 3 m 顶甲板高：2 0 2 0 m 浮箱甲板高：中边6 5 5 m 压载舱：2 4 个 压载泵：2 0 个( 1 1 0 0 m 3 h ) + 4 个( 1 3 0 0 m 3 h )( 理论排量) 2 3 摩擦介质( 特氟龙) 的技术参数 表2 1 摩擦介质的技术参数表 t a b 2 1t e c h n i c a lp a r a m e t e r so f f i i c t i o nm e d i u m 9 2 5 0 0 吨散货船水平船台下水技术研究 抗压强度 5 0 0 t m ? 摩擦系数 静摩擦系数o 0 3 对不锈钢 ( 润滑下) 动摩擦系数0 0 2 冲击强度 8 0r n 2 拉伸强度 3 0m p a 邵氏d 硬度 6 0 度 压缩弹性模量 3 4 5 【p a 老化寿命( 常温) 3 0年 适合环境温度一5 d 一1 0 0 2 4 箱型梁的技术参数 长度：8 米 宽度：1 2 米 高度：0 6 5 米 图2 19 2 5 0 0 吨散货船总布置图 f i g 2 1g e n e r a ll a y o u to f9 2 5 0 0 tb u l kc a r g os h i p 一7 9 2 5 0 0 吨散货船水平船台下水技术研究 图2 21 5 万吨浮船坞浮箱甲板平面图 f i g 2 2d e c kp l a no f b u o y a n c yt a n ko f15 0 ，0 0 0 tf l o a t i n gd o c k 一8 一 大连理工大学专业学位硕士学位论文 图2 3 箱型梁及摩擦介质( 特氟龙) 结构图 f i g 2 3s t r u c t u r a ld r a w i n go f b o xb e a ma n df r i c t i o nm e d i u m ( t e f l o n ) 一9 9 2 5 0 0 吨散货船水平船台下水技术研究 3 船舶下水前的准备计算 3 1 箱型梁载荷分布计算 下水产品的重量主要包括结构、舾装、管系、设备等，还包括必要的工装重量。 表3 1 空船重量统计表 t a b 3 1s t a t i s t i c a lt a b l eo fl i g h tw e i g h t 空船重量计算 重量g ( t )x g ( m ) 1船体重量1 2 7 3 21 0 4 1 0 2机装重量6 3 02 3 7 3舾装重量4 1 01 】o 3 4电装重量7 58 0 5上层建筑 3 7 42 6 1 5 6机舱棚1 3 51 5 0 8 7脚手架等工装1 2 0 0111 8下水时船体重量1 5 5 5 69 8 7 8 分布曲线( 方型图) 如下： 大连理工大学专业学位硕士学位论文 图3 1 下水产品重力分布曲线及箱型梁载荷分布图 f i g 3 1l o a dd i s t r i b u t i o no fg r a v i t yo nl a u n c h i n gp r o d u c t i o na n db o xb e a m 9 2 5 0 0 吨散货船水平船台下水技术研究 3 2 牵引力计算 水平船台拖移下水采用的摩擦介质是m g e 高分子材料( 特氟龙) ，此种材料主要 应用在低速重载的工况，在试验室做摩擦试验的静摩擦系数为0 0 0 5 1 ，考虑到现场实际 使用条件与试验室差别大，在实船应用前重新做了一次试验，结果静摩擦系数为0 0 5 。 根据此摩擦系数o 0 5 及下水产品的重量约1 5 0 0 0 吨，所需牵引力为： 1 5 0 0 0 吨0 0 5 ：7 5 0 吨【4 】 3 3 浮船坞强度计算 1 5 万吨浮船坞是按修船坞设计的，现改变使用功能做为下水承接坞，强度及功能需 要重新校核论证，论证如下： “远洋1 号”浮船坞经改装后用作造船下水坞，可为我公司万吨船台建造的船舶下 水之用。 3 3 1 “远洋1 号 浮船坞的主尺度 总长2 5 1 4 6 m ( 首平台拆除) 浮箱长 2 4 2 4 6 m 坞墙长 2 2 9 9 8 m 外宽 5 8 5 m 内宽4 8 5 m 内净宽4 8 3 m 浮箱甲板高 6 0 5 5 m ( 中边) 最大沉深 1 4 5 m ，一 ； 。= 1 ( 二 1厂纱 ， 7 。 3 o “。 、 一。 、 f ，j - i ， i n 一一：f ( n ! 一：一e n “j 。 图3 2 浮箱横剖面简图 f i g 3 2d i a g r a mo f t r a n s v e r s es e c t i o no ff l o a t i n gb o x 大连理工大学专业学位硕士学位论文 3 3 2 万吨船台的支墩布置 万吨船台设计为二通道下水，其支墩布置如图3 3 图3 3 万吨船台支墩布置图 f i g 3 3l a y - o u td r a w i n go f b u t t r e s so f1 0 ，0 0 0 tb e r t h 3 3 3 代表下水产品 根据“远洋 坞的尺寸和船台通道布置，确定下水产品为： l 、a f i a m a x 船型 d e a d w e i g h t ( 载重吨) - 9 6 0 0 0 吨 l p p 一2 3 0 m b不大于4 2 m d 2 1 5 m t1 2 1 4 m 空船重量 2 0 0 0 0 t 下水重量 18 0 0 0 t 2 、p a n a m a x 船型 载重吨d w 7 0 0 0 t l p p - 、- , 2 2 0 m b3 2 2 m d1 8 m t1 2 8 m 下水重量 1 3 0 0 0 t 3 、万吨船台1 号通道，可下水船的最大船宽 - 一6 0 m ，此时应利用下水驳( 1 0 5 x 6 3 m ) 分成总段下水，再在3 0 万吨浮坞内合拢。 9 2 5 0 0 吨散货船水平船台下水技术研究 3 3 4 浮坞座墩工况 1 、本坞座墩后，将进水阀和分配阀始终打开，令各压载舱的水面随外界海面一起 涨落，此时可视为浮力与压载水的重量相抵消。本坞自重 1 4 5 0 0 t ，由4 条支墩承担。 当下水船舶从岸上移入浮坞时，不对压载水舱作任何调整，即本坞的自重加上下水产品 的重量将全部由4 条支墩承受，因此移船上坞的作业简单、安全。 2 、支墩标高和最大允许下水船舶的吃水 位。 i l 、下水船 图3 4 浮箱甲板高度相对事宰船台的位置 f i g 3 4l o c a t i o no fd e c ko ff l o a t i n gb o xc o r r e s p o n d i n gt ob e r t h 从图3 4 可见支墩顶面的标高为一1 3 m 下水船舶船底距浮箱甲板的高度为1 8 m 下水船舶的最大允许吃水为： 最大允许吃水d = 最大沉深浮箱高一船底距浮箱甲板高间隙x 2 ( 坞与坞坑，坞与船) = 1 4 。5 - 6 + 1 8 0 5 * 2 = 5 7 m 3 、出运水位 所谓出运水位【5 】，是指该水位时，载有1 8 0 0 0 t 下水产品的浮坞可以脱离支墩区的水 出运状态的排水量： a = 坞自重+ 下水产品重+ 剩余水和调节水 = 14 5 0 0 + 18 0 0 0 + 6 0 0 0 = 3 8 5 0 0 此时浮坞的吃水t = 3 0 m 大连理工大学专业学位硕士学位论文 故出运水位为： 1 3 + 3 o + o 5 ( 间隙) = 2 2 m 即，载1 8 0 0 0 t 下水船舶产品，浮坞的吃水为3 0 m ，当出运水位为+ 2 2 m 时，4 条支 墩顶面以上的水深为3 5 m ，坞底高于支墩顶面0 5 m ，可由拖轮将其拖离支墩区域。 在浮坞空载状态其排水量为： a = 1 4 5 0 0 + 6 0 0 0 = 2 0 5 0 0 t 故空载进入支墩区的水位为： 1 3 + 1 7 6 + 0 5 - + 1 2 6 m 3 3 5 支墩的负荷分配 支墩负荷分配由计算确定，取浮箱二只水舱按板架进行计算【6 】，如图3 5 所示。 1 、万吨 内坞墙 水密纵壁 非水密 拳本密 ，纵桁 非术密 ，纵壁 图3 5 板架示意图 f i g 3 5s c h e m a t i cd i a g r a mo fg r i l l a g e 内坞增 水密纵璧 支墩中j c 非水密 敏佑 牛 一 支墩中呓 非水密锻壁 中鲰璧 图3 6 板架示意图 f i g 3 6s c h e m a t i cd i a g r a mo fg r i l l a g e 9 2 5 0 0h 屯散货船水平船台下水技术研究 1 ) 空坞状态 如图3 7 在水密舱壁距中19 m 处的支墩反力值为2 2 7 t ，在非水密舱壁距中1 9 m 处 的支墩反力之为1 7 8 t ，支墩中心( 距中6 6 2 5 m ) 在非水密横上的反力约1 5 t 可忽略不计 bt ，7 刊一) | 一n 、f 。一一，7 + ， 一 图3 7 外负荷在船台分布 f i g 3 7e x t e r i o rl o a dd i s t r i b u t i o no nb e r t h 非水密横壁在距中1 9 m 处的弯矩值为6 5 0 t m ；相应弯曲应力为6 5 0 t m 1 5 0 4 9 9 c m ， = 4 3 5 k g c l t l 3 ；水密横壁在距中19 m 处弯矩值为8 6 0 t m ： 舷侧挠度5 m m ，中心挠度1 0 m m ，其弯曲应力值约为8 6 0 1 5 = 5 7 3 k g c m 3 ； 2 ) 载船工况 如图3 8 在水密横壁距舯1 9 m 处支墩反力为2 2 0 t ，非水密横壁距舯1 9 m 处支墩反 力为1 6 8 t ，横壁在支墩中心( 距舯6 6 2 5 m ) 3 b 的支墩反力约为2 8 5 t 。 一广一一一l 卜=o 1 - 一一一f l 一。一1 - l 、一f = = 牟 图3 8 外负荷在船台分布 f i g 3 8e x t e r i o rl o a dd i s t r i b u t i o n0 1 1b e r t h 匕 大连理工大学专业学位硕士学位论文 横壁最大弯矩在距中1 9 m 处约为8 6 0 t m ，横壁在支墩处( 距舯6 6 2 5 m ) 弯矩约为 2 6 0 t m ，横壁在纵桁处( 距舯6 2 5 m ) 弯矩约为l o o t m ；其应力均在许用应力之下( 最大 8 6 0 0 0 0 0 0 应力值为1 5 0 4 9 9 = 5 7 0 k g c m 3 ) 。 最大挠度发生在舷侧为5 m m ，中心处挠度值为1 o m m 。 3 3 6 纵桁强度计算 距中6 2 5 m 处甲板和坞底的纵桁强度计算： 最大负荷取18 0 0 0 2 - - 2 4 2 1 4 6 = 5 4 2 9 自重8 9 0 0 2 2 4 2 4 = 4 6 t m ( 甲板) 压载水重6 0 0 0 2 2 4 2 2 = 6 2 t m ( 船底) 经计算，纵桁支座弯矩： 甲板1 0 8 t m 底部1 0 7 t m 跨中 5 3 t m 纵桁距支座2 5 m 处弯矩： 甲板7 6 t n l 底部 7 3 5 t m 跨中 5 4 t m j - - 8 0 0 x 1 4 甲板和底部纵桁最小模数w = 6 7 3 3 c m 3 3 0 0 x 1 8 7 6 0 0 0 0 0 甲板纵桁应力= 6 7 3 3 = 11 2 8 k g c m 3 7 3 5 0 0 0 0 底板纵桁应力= 6 7 3 3 = 10 9 2 k g e m 3 3 3 7 浮船坞加强工程 1 、距舯6 2 5 m 处甲板和底部加设：上8 0 0 x 1 4 3 0 0 x 1 8 纵桁； 2 、隔档肋骨在原有肋骨的基础上加设：上6 2 0 x 1 4 2 5 0 x 1 8 横桁；见图3 9 3 、在1 9 2 5 m 和2 4 2 5 m 纵壁和非水密横壁( 包括水密横壁) 交界处的外板下，加 设座墩垫； 4 、在主甲板( 浮箱甲板) 上设两组长2 4 2 m 的高8 0 0 m m 的滑道座； 9 2 5 0 0 吨散货船水平船台下水技术研究 5 、在每一非水密和水密的横向隔壁上增设： i2 5 0 x 2 0 5 0 0 x 2 0 2 5 0 x 2 0 支柱。 ar _ l6 2 0 * 14 2 5 0 + 8 盎一a ff f ffrfff f )_ l1 ，o 一2 0 , - , r , o t ：o j ， ，i ，l【ll llli 1 iiiu 图3 9 修改后浮箱横剖面简图 f i g 3 9s k e t c ho f m o d i f i e dt l - a l l s v e r s es e c t i o no ff l o a t i n gb o x 3 3 8 “远洋1 号”浮船坞改造工程量清单 1 、距舯6 2 5 m 纵桁上8 0 0 x 1 4 3 0 0 x 1 8x 2 4 2x2x2 ( 8 7 9 2 + 4 2 3 9 ) 2 4 2 4 = 1 2 6 1 4 t 小计1 2 6 t 2 、加强横梁和底梁 上6 2 0 x 1 4 2 5 0 x 1 8 * 2 5 mx2x2x5 1x2 ( 6 8 + 3 5 3 1x 2 5 r nx4 0 8 = 1 0 5 t 小i 十1 0 5 t 3 、底部墩( 图3 1 0 ) f 0 5 l x l 5 + 0 5 1 x 1 6 ) x i 1 4 1 9 2 5 m 处【6 1 8 x 1 5 x 1 6 j x 5 2x2 = 5 3 5 t 一1 8 撇( 1 5 + 1 触6 】x5 2x2 = 6 2 2 t 2 4 2 5 m 处b 5 1 8 x 1 5 x 1 6 1 x5 2x 2 拍础小计1 2 0 t 图3 1 0 底部墩改造图 f i g 3 1 0m o d i f i c a t i o no f b o t t o m b l n 打e 豁 4 、甲板滑道( 图3 1 1 ) ( 1 ) 15 0 0 x s 16 x 2 4 2 x 2 = 9 2 t ( 2 ) 8 0 0 x 6 1 4 x 3 x 2 4 2 x 2 ；1 0 8 t ( 3 ) 2 0 0 0 x 8 小计2 3 6 t 图3 1 1 甲板滑道改造图 f i g 3 1 1m o d i f i c a t i 。no fd e c k s l i d e w a y 5 、舱壁支柱( 5 0 0 + 5 0 0 ) x 5 2 0 x 4 4 m x5 2x2 = 7 2 t 小计7 2 t 1 9 9 2 5 0 0 吨散货船水平船台下水技术研究 总计6 5 8 t 6 5 8x ( 1 + 5 ) = 7 0 0 t 用钢总量钢结构费用约7 0 0 万元。 3 4 眼板强度校核 计算按照a p ir p2 a 和a i s cw s dc o d e s 规范的要求进行。 3 4 1 计算依据 s c 4 4 3 9 ( z s ) 1 1 2 0 2 0 4底边舱及双层底结构图 s c 4 4 3 9 1 l o 0 6外板展开图 s c 4 4 3 9 ( z s ) 1 11 0 2 0 5 顶边舱及舷侧结构图 3 4 2 概述 拖带力是在船舶下水阶段因拖带作用在结构上的力【7 1 。这样的力的大小应通过对在 拖带期间作用到结构上的、以及由结构本身的作用而产生的静力和动力的考虑来确定。 作用在拖带点和其他结构件上的拖带力应包括水平和垂直两个分量。 为了补偿可能发生在拖带点上的任何侧向荷载，除了根据平衡的拖带条件计算的静 力荷载的水平和垂直分量外，在设计拖带点和支撑结构构件的连接时，还应加上与静拖 索荷载同时作用的大小为5 的静拖索荷载的铅垂力【8 】，且垂直作用于拖带点的销孔中 心【9 1 。 3 4 3 动力荷载系数 对于绞缆机，或者是被拖带的结构位于浮船坞上的拖带，设计拖带力的确定应考虑 由于船只运动产生的冲击【1 们。 对于在开敞暴露海域( 即海上) 进行的拖带，在设计拖带点和形成与拖带点相连的 节点并将拖拽力传递到结构内部的其他内部构件时，应使用最小为2 0 的荷载系数计算 静荷载。对于所有其他的传递拖带力的结构构件，应使用1 3 5 的最小荷载系数进行设计。 对于其他的海上位置( 如遮蔽海域) ，荷载系数的选择应符合预计的现场情况。但 对于上述两种情况，荷载系数分别不能小于1 5 和1 1 5 。 3 4 4 眼板强度校核 l 、设计载槲1 1 1 每根拖缆承受的最大拖力为：p t = 2 5 0 x 9 8 1 = 2 4 5 2 5k n 2 、眼板尺寸和材料( 图3 1 2 ) 大连理工大学专业学位硕士学位论文 2 5 0 u , e i 很板详图 材质：d h 3 6 ( 数控下料) 图3 1 22 5 0 吨眼板详图 f i g 3 1 2d e t a i l e dd r a w i n go f 2 5 0 te y ep l a t e 销直径：约1 8 0 1 t l l n 孔直径：2 0 0r a i n 眼板材料：e h 3 6 ( 屈服强度f y = 3 5 5 k n c r n 2 ) 眼板板厚：6 51 t l n 3 、眼板强度校核【1 2 】 1 ) 眼板b e a rs t r e s s 校核( e y ep o r t i o n ) 眼板的b e a rs t r e s s 为： f p = 2 4 5 2 5 ( 1 8 0 ( 6 5 + 3 0 2 ) ) = 1 0 7 3k n c n n 2 3 1 9 5l o n c m 2 许用b e a r i n gs t r e s s ：f p = 0 9 f y = 0 9 3 5 5 = 3 1 9 5k n c m 2 审 f p 结论：b e a rs t r e s s 强度校核满足规范要求 2 ) 眼板剪力校核( e y ep o r t i o n ) 有效剪力面积为： a s = ( ( 3 0 0 1 0 0 ) 6 5 + 2 ( 2 0 0 1 0 0 ) 3 0 = 1 9 0 0 c m 2 眼板剪应力： f v = 2 4 5 2 5 1 9 0 0 = 1 2 9 k n c m 2 1 4 2k n c m 2 许用剪应力为： 一2 1 9 2 5 0 0 吨散货船水平船台下水技术研究 f v = 0 4 f y = 0 4 3 5 5 = 1 4 2k n c m 2 f v f v 结论：剪应力强度校核满足规范要求 3 ) 眼板c o m p r e s s i o n 和弯曲应力校核( 图3 1 3 ) 誓校该 圈校核圈饺核圈梭棱 露 圈 - 7 z 、圈搜核 z 霾 图3 1 3 校核点的选择 ， f i g 3 1 3c h o i c eo f c h e e kb e n c h m a r k 选择眼板面积为： a = 1 2 0 0 7 o + 5 0 0 3 0 + 5 0 0 3 0 + o 0 3 0 2 = 1 1 4 0 0e m 2 眼板板平面内的弯曲惯性矩： i y y = 2 0 7 0 9 0 0c m 4 眼板板平面外的弯曲惯性矩： i z z = 6 5 2 4 6c r n 4 a 点应力计算： 平面内弯矩： 大连理工大学专业学位硕士学位论文 m y = 2 0 9 1 7 3 0 0 1 2 0 7 6 ( 1 2 0 0 2 - 3 0 o ) = 2 6 5 2 1 2 k n - c m f b y = 2 6 5 2 1x6 0 0 2 0 7 0 9 0 0 = 0 7 7k n e m 2 平面外弯矩： m z = 4 2 5 9 3 0 0 + 2 4 1 5 2 3 0 o o 0 5 = 1 6 3 9 9 0 斟- c l n f b z = 1 6 3 9 9 3 3 6 5 2 4 6 = 0 8 2 斟c m 2 t e n s i l es t r e s s ： f a = 1 2 0 7 6 1 0 8 0 0 = 1 1 2 斟e m 2 f a = 0 6 f y = 0 6 3 5 5 = 2 1 3 0l 洲c m 2 f a f a + f b v 0 6 6 f y + f b z 0 6 6 f y = 1 12 21 3 0 卜0 7 7 2 3 4 3 + o 8 2 2 3 4 3 = 0 1 2 1 oo k 结论：a 点校核满足规范要求。 b 点应力计算： 平面内弯矩： f b y = 2 6 5 2 1 6 3 0 2 0 7 0 9 0 0 = 0 8 1k n e m 2 平面外弯矩： f b z = 16 3 9 9 2 5 0 6 5 2 4 6 = 6 2 8k n c m 2 t e n s i l es t r e s s ： f a = 1 2 0 7 6 1 0 8 0 0 = 1 1 2k n e m 2 f a = 0 6 f y = 0 6x3 5 5 = 2 1 3 0k n c m 2 f a f a + f b y 0 6 6 f y + f b z 0 6 6 f y = 1 1 2 2 1 3 0 + 0 8 1 2 3 4 3 + 6 2 8 2 3 4 3 = 0 3 6 1 0 o k 结论：b 点校核满足规范要求。 c 点应力计算： 平面内弯矩： f b y = 2 6 5 21 3 0 2 0 7 0 9 0 0 = 0 0 4k n c m 2 平面外弯矩： f b z = 1 6 3 9 9 3 3 6 5 2 4 6 = 0 8 2 烈c m 2 t e n s i l es