某集散两用货船主机机舱区域局部强度分析
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第 １ ２卷第 １ 期 ２ ０ １ ３年 ３月
南 通 航运 职业 技 术 学 院 学 报
Ｊ Ｏ ＵＲ Ｎ Ａ Ｌ Ｏ Ｆ ＮＡ Ｎ Ｔ Ｏ ＮＧ ＶＯ Ｃ Ａ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ Ａ Ｌ＆Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ Ｉ Ｃ Ａ Ｌ Ｓ Ｈ Ｉ Ｐ Ｐ Ｉ Ｎ Ｇ Ｃ Ｏ Ｌ Ｌ Ｅ Ｇ Ｅ
要 求． 为 集散 两用 货 船 主机 机 舱 的 结 构 设计 及 优 化 提 供 了参考 。
关键词 ： 集散 两用 货 船 ； 主 机机 舱 ； 局部 强度 中图 分 类 号 ： Ｕ ６ ６ １ ． ４ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ６ ７ １ — ９ ８ ９ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ ３ ６ — ０ ４
分析 与研 究 。Ｉ ３ ］
１ 局 部 强度计 算
１ ． １ 有 限元 模 型
Fra Baidu bibliotek
根据“ 规范” 要求 ， 船体局部结构强度计算 以尾部 甲板 区域作为有限元计算模型 ， 并以船 ＃ ４ 和＃ １ ７ 两处
两 横舱 壁之 间的 构件为研 究 对象 。模型 中甲板 、 舷侧 、 船底 板 、 舱 壁 和平 台 甲板 等采用板 单元 ； 肋板 、 船 底龙 骨、 甲板 纵桁 、 甲板强 横 梁 、 平 台纵桁 、 舷 侧 纵桁 、 舷 侧 强肋 骨 、 舱壁 水平 桁 和舱 壁 垂直 桁等 强 构件 腹板 采 用 板单 元 ， 面板用 梁单 元模 拟 ， 同时考 虑偏 心的影 响 。 【 ４ Ｊ 网格大小 沿纵 向取 １ ／ ２肋 距 ， 横 向取 １ ， ２ 纵 骨 间距 。 对于
船底部位的一些不规则构件（ 如基座纵桁等） ， 建模时可以近似看成规则构件来建 。 有 限元模型有节点 ４ ２ ２ ４ 个， 单元 ５ ４ ２ ６ 个 。不同位置处的横剖面有限元模型如图 １ 所示 ， 艉部舱段有限元模型如图 ２ 所示。
１ ． ２ 边界 条件 边界条件根据“ 规范” 要求施加。圈 在一舷的横舱壁与船底交线的端部节点上和实肋板端部节点上施加
主尺 度包 括 ： 总长 ７ ４ ． ３ ０ ｍ， 设 计 水线 ７ ２ ． ８ ３ ｍ， 两 柱 问长 ７ １ ． ２ ０ ｍ， 型宽 １ ３ ． ２ ０ ｍ， 型深 ４ ． ０ ０ ｍ， 设 计 吃水 ３ ． ２ ０ ｍ， 肋
距０ ． ６ ０ ｍ 。 本船主体为钢质 电焊结构 ， 双层底 ， 双舷侧 ， 双甲板 ， 舷侧与首尾为横骨架式 ， 货舱双层底为纵骨架 形式 。 全船肋距为 ６ ０ ０ ｍ ｍ， 双层底高度 ７ ５ ０ ｉ ｆ ｌ ｍ， 底纵桁材七道 ， 二道舷侧纵舱壁 ， 舷侧采用普通肋骨 ， 首尾为 设二道舷侧纵桁 的， 货舱边甲板下设置抗扭箱结构 ， 货舱设置一道舷侧纵桁。船舶机舱区域承受的载荷种类 较多 ， 主要 包 括 ： 主机 及相 关 附件 重量 ； 外 部 水压 力 ； 端 面弯 矩 ， 由端 面 静水 弯矩 和 波浪 弯矩 叠加 而 成 ； 船 舶 横倾 时 ， 基座上 承受 由主 机所 引起 的倾 覆力 矩及 水平 力 ； 主机 运转 时产 生 的不 平衡 力 。所 以有 必要对 机舱 区
Ｖｏ １ ． １ ２ Ｎｏ ． １ Ｍａ ｒ ． ２ ０１ ３
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ １ —９ ８ ９ １ ． ２ ０ １ ３ ． ０ １ ． ０ １ １
某集散两用货船主机机舱 区域局部强度分析
任 刚
（ 安 徽 省 地 方 海 事局 船 舶 监 督 处 ，安徽 合 肥 ２ ３ ０ ０ １ １ ）
收 稿 日期 ： ２ ｏ １ ２ — １ １ － ２ ５
作者简介 ： 任刚（ １ ９ ５ ９ 一 ） ， 男， 山东平原人 ， 安徽省地方海事局船舶监督处高级工程师。
摘
要： 文 章 以 某 集散 两用 货 船 主 机 机 舱 区域 结构 作 为研 究 对 象 。 应 用 ＭＳ Ｃ ． Ｐ ａ ｔ ｒ ａ ｎ ／ Ｎ ａ ｓ ｔ ｒ ａ ｎ软 件 建 立 艉 部 主机 机 舱
结构 有 限元 模 型 ， 并 进 行 了主机 机 舱 区域 结 构局 部 强 度 计 算 与 分析 。 计 算 结 果表 明 ， 该 船 主 机 机舱 区域 结构 强 度 满足 规 范
域 的局部 强度进 行分 析研 究 ， 以加强 及优化 机舱 局部 区域结 构 。 『 ｌ １ ２ 】 因此 ， 本 文 以该 集散 两用货 船完 工 图纸 为 依据 ， 据 中 国船级 社 “ 钢 质 内河船 舶建 造 规 范 ” （ 以下简 称 “ 规 范” ） 要求 ， 对 该船 主 机机 舱 区域进 行 局部 强 度
０ 引 言
集散两用货船作为海上货物运输 的一种主要船型 ，由于其长大的甲板开 口备受学者和研究机构关注 。 目前 世界 上很 多 主要船 级社 为 了对集 散 两用 货船 甲板 大开 口强 度进 行合 理 的评定 ， 在其 各 自的规范 中都 给 出了相应的简化计算方法和强度衡准 ， 很多专家学者也进行 了一系列 的探索 ， 但是关于集散两用货船艉部 主机机舱区域结构局部强度的研究较少。某货船为一艘 ７ ３ ． ８ 米集散两用 内河集装箱货船 ， 以运输集装箱为 主， 兼运散货大宗物资（ 黄砂 ， 煤炭等 ） ， 适航于长江中下游区域 ， 稳性与结构强度按 Ａ级航区设计。 该货船的
南 通 航运 职业 技 术 学 院 学 报
Ｊ Ｏ ＵＲ Ｎ Ａ Ｌ Ｏ Ｆ ＮＡ Ｎ Ｔ Ｏ ＮＧ ＶＯ Ｃ Ａ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ Ａ Ｌ＆Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ Ｉ Ｃ Ａ Ｌ Ｓ Ｈ Ｉ Ｐ Ｐ Ｉ Ｎ Ｇ Ｃ Ｏ Ｌ Ｌ Ｅ Ｇ Ｅ
要 求． 为 集散 两用 货 船 主机 机 舱 的 结 构 设计 及 优 化 提 供 了参考 。
关键词 ： 集散 两用 货 船 ； 主 机机 舱 ； 局部 强度 中图 分 类 号 ： Ｕ ６ ６ １ ． ４ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ６ ７ １ — ９ ８ ９ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ ３ ６ — ０ ４
分析 与研 究 。Ｉ ３ ］
１ 局 部 强度计 算
１ ． １ 有 限元 模 型
Fra Baidu bibliotek
根据“ 规范” 要求 ， 船体局部结构强度计算 以尾部 甲板 区域作为有限元计算模型 ， 并以船 ＃ ４ 和＃ １ ７ 两处
两 横舱 壁之 间的 构件为研 究 对象 。模型 中甲板 、 舷侧 、 船底 板 、 舱 壁 和平 台 甲板 等采用板 单元 ； 肋板 、 船 底龙 骨、 甲板 纵桁 、 甲板强 横 梁 、 平 台纵桁 、 舷 侧 纵桁 、 舷 侧 强肋 骨 、 舱壁 水平 桁 和舱 壁 垂直 桁等 强 构件 腹板 采 用 板单 元 ， 面板用 梁单 元模 拟 ， 同时考 虑偏 心的影 响 。 【 ４ Ｊ 网格大小 沿纵 向取 １ ／ ２肋 距 ， 横 向取 １ ， ２ 纵 骨 间距 。 对于
船底部位的一些不规则构件（ 如基座纵桁等） ， 建模时可以近似看成规则构件来建 。 有 限元模型有节点 ４ ２ ２ ４ 个， 单元 ５ ４ ２ ６ 个 。不同位置处的横剖面有限元模型如图 １ 所示 ， 艉部舱段有限元模型如图 ２ 所示。
１ ． ２ 边界 条件 边界条件根据“ 规范” 要求施加。圈 在一舷的横舱壁与船底交线的端部节点上和实肋板端部节点上施加
主尺 度包 括 ： 总长 ７ ４ ． ３ ０ ｍ， 设 计 水线 ７ ２ ． ８ ３ ｍ， 两 柱 问长 ７ １ ． ２ ０ ｍ， 型宽 １ ３ ． ２ ０ ｍ， 型深 ４ ． ０ ０ ｍ， 设 计 吃水 ３ ． ２ ０ ｍ， 肋
距０ ． ６ ０ ｍ 。 本船主体为钢质 电焊结构 ， 双层底 ， 双舷侧 ， 双甲板 ， 舷侧与首尾为横骨架式 ， 货舱双层底为纵骨架 形式 。 全船肋距为 ６ ０ ０ ｍ ｍ， 双层底高度 ７ ５ ０ ｉ ｆ ｌ ｍ， 底纵桁材七道 ， 二道舷侧纵舱壁 ， 舷侧采用普通肋骨 ， 首尾为 设二道舷侧纵桁 的， 货舱边甲板下设置抗扭箱结构 ， 货舱设置一道舷侧纵桁。船舶机舱区域承受的载荷种类 较多 ， 主要 包 括 ： 主机 及相 关 附件 重量 ； 外 部 水压 力 ； 端 面弯 矩 ， 由端 面 静水 弯矩 和 波浪 弯矩 叠加 而 成 ； 船 舶 横倾 时 ， 基座上 承受 由主 机所 引起 的倾 覆力 矩及 水平 力 ； 主机 运转 时产 生 的不 平衡 力 。所 以有 必要对 机舱 区
Ｖｏ １ ． １ ２ Ｎｏ ． １ Ｍａ ｒ ． ２ ０１ ３
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ １ —９ ８ ９ １ ． ２ ０ １ ３ ． ０ １ ． ０ １ １
某集散两用货船主机机舱 区域局部强度分析
任 刚
（ 安 徽 省 地 方 海 事局 船 舶 监 督 处 ，安徽 合 肥 ２ ３ ０ ０ １ １ ）
收 稿 日期 ： ２ ｏ １ ２ — １ １ － ２ ５
作者简介 ： 任刚（ １ ９ ５ ９ 一 ） ， 男， 山东平原人 ， 安徽省地方海事局船舶监督处高级工程师。
摘
要： 文 章 以 某 集散 两用 货 船 主 机 机 舱 区域 结构 作 为研 究 对 象 。 应 用 ＭＳ Ｃ ． Ｐ ａ ｔ ｒ ａ ｎ ／ Ｎ ａ ｓ ｔ ｒ ａ ｎ软 件 建 立 艉 部 主机 机 舱
结构 有 限元 模 型 ， 并 进 行 了主机 机 舱 区域 结 构局 部 强 度 计 算 与 分析 。 计 算 结 果表 明 ， 该 船 主 机 机舱 区域 结构 强 度 满足 规 范
域 的局部 强度进 行分 析研 究 ， 以加强 及优化 机舱 局部 区域结 构 。 『 ｌ １ ２ 】 因此 ， 本 文 以该 集散 两用货 船完 工 图纸 为 依据 ， 据 中 国船级 社 “ 钢 质 内河船 舶建 造 规 范 ” （ 以下简 称 “ 规 范” ） 要求 ， 对 该船 主 机机 舱 区域进 行 局部 强 度
０ 引 言
集散两用货船作为海上货物运输 的一种主要船型 ，由于其长大的甲板开 口备受学者和研究机构关注 。 目前 世界 上很 多 主要船 级社 为 了对集 散 两用 货船 甲板 大开 口强 度进 行合 理 的评定 ， 在其 各 自的规范 中都 给 出了相应的简化计算方法和强度衡准 ， 很多专家学者也进行 了一系列 的探索 ， 但是关于集散两用货船艉部 主机机舱区域结构局部强度的研究较少。某货船为一艘 ７ ３ ． ８ 米集散两用 内河集装箱货船 ， 以运输集装箱为 主， 兼运散货大宗物资（ 黄砂 ， 煤炭等 ） ， 适航于长江中下游区域 ， 稳性与结构强度按 Ａ级航区设计。 该货船的