VLCC中货舱无横撑强框架结构优化研究

发布时间：2020-09-25 21:04

　　 VLCC是超大型油轮(Very Large Crude Carrier)的英文简称,其载重量一般在30万吨以上,相当于200万桶原油的装运量。在当代船舶工业中,VLCC、超大型集装箱船(ULCS)和液化天然气船(LNG)的建造是衡量一个国家船舶制造水平和能力的重要标准。近年来,为了提高市场竞争力,在当前恶劣的市场环境下占有一席之地,各大设计单位、船厂纷纷对VLCC船舶进行了结构优化研究。优化的主要方向集中在环保、节能、建造工艺等方面。目前日韩相继提出了VLCC强框架无横撑设计,除了最艉强框架和制荡舱壁,其余六个强框架结构均取消横撑。该结构在建造工艺、节约人力成本、节约建造时间等方面具有很强的优势。本文提出了一种无横撑结构的VLCC中货舱横框架结构,并根据该优化方案开展了研究。主要研究内容如下:第一,分析了船舶力系传递方式,重点介绍了船舶力系的四级传递以及力学模型,提出了船舶结构优化的理论基础。第二,提出了VLCC中间货仓无横撑强框架结构的方案,并进行了理论分析。通过增加垂直桁腹板高度,增加甲板横梁高度,增加连接肘板尺寸等方式,消除取消横撑结构后对结构力学性能的影响。第三,根据力学分析内容,提出了八种无横撑结构的优化方案,并进行规范计算。通过计算结果,分析对比各方案的优劣,得到最优化方案。第四,对优化方案进行屈服强度、屈曲强度、局部细化网格计算,并改善结构细节,得到最终满足强度要求的强框架结构。采用无横撑结构的VLCC在施工、成本控制方面有着天然的优势,大大降低了设备使用成本、人力成本和船坞使用时间。该优化设计对VLCC设计、建造具有很强的指导作用。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U663
【部分图文】：

横框架,横撑

各大船东出于成本的考虑，纷纷将目光投向了燃油消耗较低保船舶。另一方面，在国际海事组织（IMO）的主导下，各种限制船舶废强制性国际公约密集出台，并陆续生效。这些都迫使国内造船企业不断研新设备，推动绿色船舶的发展。这给建造 VLCC 的企业在设备配套更新、和新船型开发等方面提出了巨大挑战。横撑结构设计研究背景及其意义前，国内 VLCC 设计设计形式均为有横撑结构，主要有两种形式：横撑布舱（如图 1.1）和横撑结构布置在中货舱（如图 1.2）。两种形式布置各有目前 VLCC 均采用横撑布置在中货舱形式。近几年来，日韩相继提出了 VL无横撑设计，除了最艉强框架和制荡舱壁，其余六个强框架结构均取消横撑厂已经率先将该设计形式应用于 VLCC 的建造。设计可以降低人工焊接工作量，较少高空焊接潜在风险，减少吊机运行时间段合拢难度并可以提高船舱利用率。近年来，VLCC 强框架无横撑结构研为了热门研究方向。

横框架

图 1.2VLCC 典型横框架Fig. 1.2Typical frame of VLCC本研究旨在 VLCC 的无横撑中货舱结构研究。VLCC 的横撑结构，虽然有利结构布置，但是其在建造过程中，焊接工作量大，需要高空吊装作业，施工难度很大程度上影响了船舶施工的工期。在结构布置中，减少或取消横撑结构可以大改善这些方面的问题，缩短建造周期，节约建造成本，提高市场竞争力。1.4 本文主要内容VLCC 从诞生到现在，其结构形式一直在不断地研究中改进，目前 VLCC 的构布置形式已经趋于稳定。在此形式下，能够提出更合理的结构形式便可以在当激励的市场竞争形式下占有一席之地。本文旨在满足结构规范、疲劳、屈曲等条下，提出一种更容易建造的无横撑中货舱形式。本文主要研究内容有以下几个方1）根据 DNV 规范以及力学理论，分析船舶力系传递方式，为结构优化提供论研究基础。2）设计一种中间货舱无横撑结构的 VLCC 典型横剖面结构，提出方案并进

板架结构,力系

VLCC 中货舱无横撑强框架结构优化研究结构力系传递分析船舶结构设计中，船体总纵强度和局部强度设计是整个船舶设计最重要的，而基于不同结构的力系传递，则是整个船舶强度设计的基础。本章以船关规范及力学原理为指导，进行船舶整体及主要结构的力系传递分析，并主要设计公式进行推导，从理论基础上充分理解船舶与海洋平台的结构布。个船舶结构均由一个个典型板架结构组成，板架结构主要形式，如图 2.1

【参考文献】