65m吸沙工程船结构设计【文献综述】.doc

1、毕业论文文献综述油气储运工程65m 吸沙工程船结构设计据有关资料统计，我国平均每年有 114 亿吨泥沙淤积于江河水库、湖泊，沽水季节阻塞航道，涨水季节使行洪不畅，一遇洪水则泛滥成灾，严重威胁人民群众生命财产安全，制约了我国国民经济健康发展。且随着国家大型工程、高速公路、城市建设及民用建筑稳步发展，作为建材黄砂，年需求量达数亿吨之多，加上黄砂年出口量也在 3 亿吨以上，供不应求 1。吸沙工程船因其成本低、效率高已成 为 采 沙 行 业 的 主 力 船 之 一 ， 有 着 很 高 的 研 究 价 值 。吸沙工程船， 沙 石 采 掘 工 具 。 与传统采沙船相比，具有自 动 化 程 度 高 、成本低

2、、工作效率高的优点 2。且多航行于江河湖泊，对航道疏浚、黄砂开采、填海造陆等领域起了非常重要的作用 3。现有的采沙船由于结构不合理造成船舶损坏情况严重，许多采沙船往往都是使用不到一年就进行大的维修，平时也经常要停产进行小的补修。这样不仅增加了运营成本，也极大影响了采沙效率。此外，船检部门对此类船舶的检验与管理也存在很大的难度。采沙船的结构设计研究供船东和船厂选择使用是有具体实际意义的，对同类的其他工程船舶的设计建造也有重要的参考价值。同时，采沙船的结构设计研究对船检部门的发证管理也有参考依据 4。近 年 来 ， 工 程 船 的 应 用 越 来 越 广 ， 各 种 用 于 水 上 施 工 的 工

3、 程 船 舶 快 速 发 展 。例 如 ： 用 于 航 道 疏 通 和 采 砂 的 吸 砂 船 、 挖 泥 船 ， 架 设 桥 梁 时 用 于 运 输 和 安 装 桥梁 构 件 的 双 体 起 重 船 ， 用 于 内 河 及 沿 海 抛 填 土 石 方 的 特 种 双 体 抛 石 船 ， 用 于 水上 定 位 的 导 向 船 ， 以 及 用 于 桥 墩 围 堰 制 作 和 安 装 的 双 体 工 程 船 等 等 5-7。工 程 类 船 舶 作 为 一 种 高 附 加 值 的 船 舶 ， 其 结 构 强 度 问 题 已 成 为 专 家 学 者 的研 究 热 点 ， 并 早 在 20 世 纪 初

4、就 已 形 成 了 船 体 强 度 理 论 ， 并 在 此 后 的 几 十 年 间获 得 很 大 进 展 。 其 内 容 包 括 分 析 外 力 ， 研 究 结 构 应 力 和 破 损 模 式 ， 制 定 强 度 衡量 标 准 ， 提 出 校 核 计 算 方 法 等 。国 内 学 者 做 了 不 少 有 关 工 程 船 的 强 度 研 究 并 取 得 了 一 些 可 喜 的 成 绩 ， 如 谢云平高级工程师对南京长江三桥导向船的强度分析，通过强度理论的分析和计算，对工程船艏艉两端横向联结梁局部强度给予加强，从而保证了施工精度和进度 8。武汉理工大学蔡忠云，吴卫国等人把现役驳船改造为双体抛石工程

5、船的结构设计，对双体船在工作状态下的受力状况进行了归纳，并对归纳的外力工况分别进行结构应力计算和分析，得到了双体船的危险应力部位。并根据结构受力特点，介绍了将现役驳船改造为双体工程船的连接桥设计方法和原驳船的结构改造及加强方案 9。近 年 来 随 着 计 算 机 的 发 展 ， 船 体 结 构 强 度 分 析 有 了 革 命 性 的 突 破 ： 船 体 局部 结 构 甚 至 整 艘 船 划 分 为 有 限 单 元 来 进 行 分 析 ， 详 尽 表 述 船 体 结 构 的 微 观 细 节 ，真 实 的 表 达 各 个 构 件 间 的 协 调 关 系 与 变 化 ， 通 过 软 件 的 分 析

6、求 解 ， 求 出 各 个 关心 构 件 。如武汉理工大学交通学院的严仁军等人对双体抛石工程船结构进行有限元分析，不仅给出了双体工程船的总体应力和变形分布规律，还对连接桥和驳船体相连接部位的局部应力分布和应力集中进行了分析 10。国内也有学者专门针对吸沙工程船进行的船舶强度分析，如武汉理工大学的研究生鄢慧敏等人对千岛湖上的双体采砂船进行的研究，基于有限元理论对一艘45米的双体采砂船进行结构强度的直接计算，根据计算结果分析了该船各主要构件的应力分布情况，重点讨论了连接桥上应力分布的规律。针对连接桥和门型架结构上的应力分布特点，对连接桥和门型架结构进行改型设计，给出改型的方案。最后，基于大型有限元

7、软件ANSYS 的优化设计技术，对改型后采砂船的门型架结构进行优化设计，通过计算分析，提出了门型架结构的最优设计方案 11。还如武汉理工大学李培勇等人对目前钱江水系采砂的双体工程船中的典型船进行结构有限元分析计算，根据计算结果分析其应力分布，特别是连接桥的应力分布状况，提出改型方案，并将改型前后连接桥结构强度的计算结果进行比较，证明改型方案的合理性 12。各国的船舶入级与建造规范是建立在以往船舶设计、建造和营运实践的经验总结基础上，随着造船实践经验的不断积累和对船体强度理论研究的日益深入而不断修改更新制定出来的。由于船体结构及船体承受外力的复杂性，要把船舶各部分的结构全部用结构力学的方法计算出

8、来将相当费力费时，也是不现实的，就算计算机技术发展到如今这样的水平，在船舶设计中的应用已相当普遍的情况下，采用有限元计算法也不可能将全船所有的结构全部设计计算出来，有些局部结构仍须辅以手工作图计算。目前国内设计单位进行的船舶结构仍以规范设计法为主导，对于一般的民用船舶结构设计更是如此。吸沙船的结构可分为两个主要部分：一是船舶的主体结构，二是沙舱的结构。船舶主体结构与一般干货船无异，而沙舱的结构除应满足载货甲板的要求外，还要满足工程船建造规范对泥舱强度的要求。船体的总纵强度计算，则可分两种情况分别对待：一种情况是沙舱和船舶主体为有效连接，则沙舱的纵向构件可计入船舶的总纵强度，另一种情况是沙舱不与

9、船体有效连接，此时沙舱纵向构件不能计入船舶的总纵强度。工程专用设备强度：与一般干货船比较，增加了工程设备，它们的部强度是不可忽视的。吸沙工程船作为工程船的一种，有着广阔的前景，但目前对吸沙船的结构设计方面的研究还比较少，参考国内学者对工程类船舶的研究，课 题 的 主 要 工 作 ：据 中 国 船 级 社 钢质内河船舶入级与建造规范 2006 的 有 关 规 定 ， 对 吸 沙 工 程船 部 分 结 构 进 行 强 度 校 核 。 按 照 中 国 船 级 社 的 规 范 中 的 规 定 ， 对 部 分 构 件 进 行校 核 计 算 ， 对 构 件 强 度 做 出 评 估 是 否 达 到 中 国

10、船 级 社 规 范 的 要 求 13。规范设计法就是具体参照船舶入级与建造规范中的各项条款选取结构尺寸， 因各项条款和具体公式中，已包含了人们对船体结构及船体受力复杂性的总体认识和经验，故相应对某一具体的船舶结构而言，可能其设计选取出的结构尺寸偏大(或偏小) 。规范设计法的计算比较简单、直观。按中国船级社颁布的钢质内河船舶入级与建造规范 2006中表明：对于船长大于 60m 或主尺度比超规范的船、以及具有特殊用途或特殊结构型式或承受特殊载荷的船，规范规定其相关的船体结构尺寸应由直接计算加以确定。目前，世界上发达国家均在加快工船舶结构的设计开发。我国虽然起步稍晚，但与世界上工程船的研究水平差距并

11、不大。而且，我国对具有优良工作性能的工程船的需求也在不断增强。因此，顺应新船型技术的发展趋势，在跟踪和继承的基础上提高和创新，尽快在工程船结构分析设计技术方面加大研究力度，对于缩短我国在结构设计方面与国外的技术差距具有重要意义。参考文献1.徐云标.射流式吸砂工程船原理及应用J工艺技术,2003(218):29-302.金伯平.浅析吸砂工程船J.船舶工业技术经济信息,2003(217):20-223.倪国.50m 内河清淤吸沙船 J.江苏船舶,2004(11) :15-164.黄婉玲.关于内河自吸自卸沙船设计和检验的几个问题J广东造船,2002(2):23-255.林滨.对工程船成为新增长点的几

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