基于CSR7500散货船舱口盖结构有限元分析【文献综述】

文献综述船舶与海洋工程基于CSR7500散货船舱口盖结构有限元分析舱口盖（以下简称舱盖）是船舶上的重要组成部分之一。

舱盖是货舱甲板开口的关闭装置。

它肩负着密封舱口，保护货物和部分支撑平台的作用。

舱盖本体多为大型钢结构, 配备的附属装置为机械加工构件，驱动及操控方式多种多样。

舱盖的强度和密性，影响到船舶的安全性；舱盖的开关方式，影响到装卸货物的时间；舱盖本体、附件和驱动设备在船舶造价中占有相当比例，关系到船舶的经济性。

为此舱盖越来越被船级社、船东和船厂重视。

[1]在全球民船总量中，大主要船种为油船、散货船、杂货船与集装箱船。

除油船外，散货船、杂货船、集装箱船占全球民船载重总吨一半以上共约35000艘。

这些运输船上，货舱开口主要采用五大舱口盖形式，即单拉式、折叠式、吊离式、侧滚式和背载式。

我国近十年来，各大造船厂出口的200多艘货船舱口盖选型统计资料,也显示了这一特点。

下面对上述广泛使用的舱口盖作简要叙述。

[2]单拉式舱口盖这是最先发明的机械传动钢质舱口盖，多块盖板相互用链条连接，通过单根钢索由船上起货机直接拉动而闻名。

舱盖板开启过程中，先滚动，后翻转最终收藏于导板上。

而后发展成由长链或固定链传动，由电动或液压开舱机驱动。

曾广泛应用在中、小型船露天甲板上。

因其受负荷、舱口围高度、收藏地位长度限制，不适应现代船舶的专用化、多用途化及大型化。

欧洲已较少使用,东南亚使用率还较高。

折叠式舱盖这种舱口盖由于操作简便,3万吨级以下的杂货船、散货船、运木船、冷藏船及多用途货船的露天甲板与中间甲板都可采用。

按盖板连接块数多少,分单对折叠式与多对折叠式。

常用油缸驱动,也可用钢索操作。

按油缸安装在盖板内外的位置,分外置油缸与内置油缸折叠式。

外置油缸液压折叠式是目前最广泛使用的舱口盖。

吊离式舱口盖这是一种原理最简单的舱口盖。

借助于钢丝绳、套环、卸扣、眼板等索具,由船上或岸上起重机吊离,可放于船上或码头上。

在机械传动舱口盖普及之后,多数用作中间甲板舱口盖。

自全集装箱船问世以来,吊离式舱口盖发展迅速,舱盖板可借助集装箱吊架直接吊放 ,开启一块盖板如同吊离一只集装箱 ,十分简便。

在大型集装箱船上,该型式舱口盖,充分体现了现代货船舱口盖设计特点,应用了许多新技术。

背载式舱口盖这是装有轮子的低顶升盖板 ,可背载着装有举臂的高顶升盖板在舱口范围内外滚移,实现舱口局部开启或全部开启。

这种舱口盖，主要适用于货船开口较长或无处贮存盖板的多用途货船。

大型货船上这种舱口盖的盖板尺度可设计得很大，单块盖板重量超过100t，通常由长链传动。

驱动装置有电动和液压两种。

组合式舱口盖当货舱开口特别长时,一种型式舱口盖无法关闭整个开口,故采用两种形式 ,成为组合式舱盖。

通常舱口两端为单拉式或折叠式,少数盖板中间采用滚动式或吊离式。

[2]现代货船舱口盖功能及辅助装置不断发展现代舱口盖功能不仅是保证货舱的密性,而且还有许多用途。

杂货船、运木船、集装箱船舱口盖上可装载各种相应的甲板货；大型散货船的舱口盖 ,可作直升飞机平台；多用途货船二甲板舱盖板可用作谷物分隔舱壁；冷藏船舱口盖上还要布置小型香焦舱口盖；散货船舱口盖顶板上要设置谷物注入孔 ,端板上设置呼吸孔及盖子。

舱内载运危险品集装箱的舱口盖,底部要装喷淋装置,端部要设带百叶窗的通风孔及盖子。

运木船舱口盖要设置防护装置；运煤船舱口盖双壳结构要设置煤气排放栓；超长舱口中部盖板可特殊设计约束船体变形；集装箱船的舱盖四周必要时可设置外伸臂等等。

各种设施的不断发展 ,促进了舱口盖功能的增强。

[3]我国舱口盖现状：2009年5月20 日，23 万吨超大型矿砂船(VLOC)舱口盖在位于广东东莞市麻涌镇的东莞凯力船舶有限公司完工，这是华南地区船配企业制造的最大舱口盖，填补了华南船舶配套工业在该领域的空白。

[4]船舶舱口盖制造业是我国船舶配套业中国产化率较高的一个行业。

近年来，随着越来越多的造船企业向总装化发展，舱口盖制造逐渐从船企分离出来，这为我国舱口盖专业化制造水平的提高创造了条件。

企业增多但缺乏自主品牌随着船市的兴旺，舱口盖制造企业在全国各个船舶行业集聚地兴起，其业务量越来越大。

在上海，江南重工股份有限公司的舱口盖产量持续上升，去年达到了 2 万多吨。

在船舶工业发达的辽宁、浙江、山东、福建、广东等地，大大小小的舱口盖制造企业也不断涌现。

除了数量不断增多外，这些舱口盖制造企业的产量和产品质量也不断提高。

为了保持较强的竞争能力，蛟龙重工、虹波重工等一些较具规模的企业开始与拥有国际品牌的舱口盖专业公司合作，合作通常以专业公司为主导。

以蛟龙重工为例，该公司选择与全球最大的舱口盖专业公司——麦基嘉集团合作。

这意味着该公司只能制造由麦基嘉集团接单、设计的船舶舱口盖，制造完成后产品统一由麦基嘉集团贴牌、销售。

使得这些企业在获得品牌优势的同时，丧失了一定的主动权。

德瑞斯华海为我国企业赢得话语权德瑞斯华海公司目前该公司手持舱口盖订单1300 多船／套，订单总金额超过40 亿元。

目前，其舱口盖产品在中国市场的占有率超过50%。

这标志着TTS 华海公司已成为国内设计、制造船用舱口盖系统的领头羊。

TTS 华海公司成立于1998 年，由中国船舶工业集团公司旗下的华海船用货物通道设备公司与世界知名的设备设计制造商——TTS 集团各出资50%创立，专业从事船用舱口盖系统和船用货物通道设备的科研、设计、制造、安装和服务等。

10 年来，其母公司华海船用货物通道设备公司通过集成创新和对先进技术引进、消化、吸收、再创新，先后完成了国家级科研攻关项目“大型集装箱船舱口盖系统研究”，自行立项的“大开口背载式舱口盖系统设计和研究”、七○八研究所万箱级集装箱船开发项目的子课题“万箱级集装箱船舱口盖设计和研究”、上海外高桥造船公司“32 万吨超大型矿砂船设计建造技术开发”项目的子课题“舱口盖布置及控制技术研究”等，在一系列关键技术研发领域取得了突破，具备了设计、制造10000TEU 以上超大型集装箱船、30 万吨级以上大型矿砂船等超大型船舶舱口盖系统的能力，技术达到当代国际先进水平由于德瑞斯华海的中方合资方不仅掌握了舱口盖’的设计技术，而且建立了广阔的市场渠道，国外舱口盖专业公司独大的局面得到了改变，这为国内舱口盖制造企业赢得了宝贵的话语权。

[5]应尽快提升二级配套水平与国际先进水平相比，国内舱口盖制造业还有不小距离，更为严重的是国内舱口盖制造企业至今仍受制于国外专业公司。

对此，专家指出，国内企业应主动搭建自己的销售网络，建立自主销售渠道；同时应提高管理水平和生产效率，进一步缩短每吨加工工时，提高材料利用率。

此外，国内舱口盖制造业的二级配套率低也是一个问题。

目前国内制造的舱口盖。

除了本体钢结构和简单配套外，油缸、油马达、泵站等均由国外进口。

今后国内配套企业应考虑这些产品的国产化问题，为国内舱口盖制造业整体竞争力的增强提供支撑。

[3]散货船共同结构规范及应用中的注意事项1、规范对舱口盖的一般要求共同规范规定首先明确规范的选择，根据不同位置的舱口盖选用不同的规范。

舱口盖建造所需的材料应符合船级社的适用要求，除钢以外的材料的使用，由船级社通过审核查所采用尺度的衡准能否确保强度和刚度等同于钢质舱口盖的强度和刚度来逐例考虑。

在对板材选取时还应考虑腐蚀余量的大小，并满足规范对许用应力的规定。

[6]2、舱口盖的布置要求参照经修正的载重线公约，舱口围板在甲板之上的高度不得小于：600mm 在露天干舷甲板和后升高甲板和位于沿首柱前端至自龙骨顶部向上量至最小型深85%处水线，首垂线起0.25LLL 前方的露天上层建筑甲板处；450 mm 位于沿首柱前端至自龙骨顶部向上量至最小型深85%处水线，首垂线起0.25LLL 后方，且在干舷甲板以上至少一个标准上层建筑高度的露天上层建筑甲板；和位于沿首柱前端至自龙骨顶部向上量至最小型深85%处水线，首垂线起0.25LLL前方，且在干舷甲板以上至少两个标准上层建筑高度的露天上层建筑甲板。

舱口盖：露天甲板上的舱口盖应为风雨密，封闭式上层建筑中的舱口盖不必风雨密，然而，压载水舱、燃油舱或其他液舱处的舱口盖应为水密。

舱口盖的普通扶强材和主要支撑构件应尽实际可能在舱口盖的宽度和长度范围内连续，如不可行，则不得使用削斜的端部连接，而应采用适当布置以确保足够的承载能力。

与普通扶强材方向平行的主要支撑构件的间距不得大于主要支撑构件跨距的1/3。

若横向未支撑跨距大于3 m，主要支撑构件面板的宽度不得小于深度的40%。

与折边连接的防倾肘板与面板连接可作为主要支撑构件的横向支撑。

面板外伸应不超过面板总厚度的15 倍。

应设有有效的保持装置以防止舱口盖在盖上货物（如有）施加的纵向和横向力的作用下平移。

这些保持装置应位于舱口围板边肘板处，舱口盖各支承表面的宽度应至少为65 mm。

[7]舱口围板：围板、扶强材和肘板应能经受固定和移动舱口盖所需的夹紧装置和操纵设备处的局部力以及舱口盖上堆放的货物造成的局部力。

应特别注意前舱口的前横向围板的强度和该围板上的舱口盖关闭装置的尺度。

纵向围板应至少延伸至甲板梁的下边缘；如果它们不是连续甲板纵桁的一部分，纵向围板应在开口末端外延伸至少2 个肋骨间距。

强肋骨或相似结构应设在与横向围板成一直线的甲板之下。

横向围板应在甲板之下延伸并与强肋骨连接。

[7]小舱口：如果位于位置1，小舱口围板的高度不得小于600 mm，如果位于位置2，小舱口围板的高度不得小于450 mm。

如果关闭装置是由衬垫和活节螺栓作风雨密紧闭的铰链钢盖，围板的高度可减小或围板可整个取消。

小舱口盖的强度应等于主舱口所要求的强度且小舱口盖应为钢质风雨密，一般设有铰链。

固定装置和舱口盖边缘的加强应得使在任何海况下均能保持风雨密。

每边应至少设有一个固定装置。

圆孔铰链视为等同于固定装置。

露天甲板上的货舱通道应设有水密金属舱口盖，除非这些通道受到封闭式上层建筑的保护。

这同样适用于首楼甲板上通过围阱直接通往干货货舱的通道。

隔离舱和压载舱的通道应为人孔，其水密盖用间距足够紧密的螺栓固定。

特殊设计的舱口由船级社逐例考虑。

[7]3、载荷模型作用于舱口盖上的侧向压力和力时，当两个或更多板格通过铰链连接时，每个单独的板格应分开考虑。

在任何情况下，位于露天甲板上的舱口盖应考虑海水压力。

另外，当舱口盖拟承载均匀货物、特殊货物或集装箱时，压力和力应与海水压力分开考虑。

另外还需注意海水压力、压载水引起的内部压力、均匀货物引起的压力、特殊货物引起的压力或力、集装箱引起的力等。

[8]载荷点的选取：露天甲板上舱口盖的波浪侧压视为作用于每个舱口盖的波浪侧向压力应在位于下列位置的点计算：纵向，在舱口盖长度中点；横向，在船舶对称纵向平面上；垂向，在舱口围板的顶端。