劉新

摘 要：海上油田守護(hù)供應(yīng)船等小型船舶的功能多，設(shè)備多，人員多，以及人們和規(guī)范對生活舒適性的要求越來越高，挖掘并有效利用船上可利用的空間越發(fā)顯得重要，成了此類船舶的設(shè)計(jì)重點(diǎn)，利用成熟的有限元分析軟件可預(yù)先分析和判斷各種設(shè)想的方案是否合理可行。

關(guān)鍵詞：節(jié)點(diǎn)形式；有限元分析；應(yīng)力

一、問題的提出

在船舶設(shè)計(jì)中，下圖1是個(gè)常用的節(jié)點(diǎn)，這種節(jié)點(diǎn)從受力分析來講，能將其所受之力有效地進(jìn)行傳遞，是個(gè)典型節(jié)點(diǎn)形式。很多設(shè)計(jì)者在上建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，也常常將采取此類節(jié)點(diǎn)，但這種節(jié)點(diǎn)在設(shè)備和艙室內(nèi)裝布置時(shí)常帶來設(shè)備擺放受限，艙室空間減少（全部封裝的情況下），外部凸出內(nèi)裝板邊緣，不美觀（未全部封裝的情況，雖然節(jié)省了空間），也給船員的工作生活帶來不便。

我們以圖1為例，該節(jié)點(diǎn)外壁扶墻材與在第一首樓處連接的肘板，因頂上有強(qiáng)梁、管道及電纜等所向下的空間常超過肘板向下的長度，在裝潢時(shí)常被裝潢板包在里面，即使不能被包在里面也不影響艙室空間。而與主甲板連接的肘板因甲板敷料較薄，一般內(nèi)裝施工時(shí)保溫層和裝潢板厚度之和在80mm左右，保溫層通常為50mm及內(nèi)裝板板厚通常只有25mm，所有這些導(dǎo)致三角板露在地面和裝潢板的外面，影響艙室美觀、設(shè)備擺放、妨礙人員通行。

二、問題的解決方法

我們需要找到一種能克服上述弊端的即不影響艙室布置，又能滿足結(jié)構(gòu)受力要求的節(jié)點(diǎn)來解決此類問題。

如圖2所示節(jié)點(diǎn)可以克服上述缺點(diǎn)。

圖2 新的艙室扶強(qiáng)材節(jié)點(diǎn)

現(xiàn)我們以某工作船為例，通過如下建模分析計(jì)算，對圖1和圖2的節(jié)點(diǎn)形式進(jìn)行受力分析比較：

（一）計(jì)算用肘板節(jié)點(diǎn)和剖面圖：

典型剖面圖

（二）有限元模型：（運(yùn)用有限元軟件FEMAP計(jì)算）

1、坐標(biāo)系選擇

X -----船長

Y -----船寬

Z -----高度

2、單位

長度：mm

力：N

3、模型材料參數(shù)（如表1所示）

（三）數(shù)值計(jì)算受力結(jié)果分析

1、最大應(yīng)力的計(jì)算和分析

模型中各結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力值如表2所示：

2、受力結(jié)果分析

由數(shù)值計(jì)算結(jié)果得出，典型節(jié)點(diǎn)一模型最大應(yīng)力值為65.1MPa，強(qiáng)度儲(chǔ)備系數(shù)A為3.50；典型節(jié)點(diǎn)二模型最大應(yīng)力值為65.4MPa，強(qiáng)度儲(chǔ)備系數(shù)A為3.59為。故兩種節(jié)點(diǎn)形式結(jié)構(gòu)強(qiáng)度相差很小，可用典型節(jié)點(diǎn)二代替典型節(jié)點(diǎn)一。

三、具體例證

我們以三用工作船為例來說明圖2的節(jié)點(diǎn)形式替代圖1典型節(jié)點(diǎn)形式所帶來的方便，如圖3：

1、在布置二氧化碳間時(shí)，因二氧化碳瓶組是整體，如改成圖2的節(jié)點(diǎn)形式，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，將二氧化碳瓶組靠舷外放，室內(nèi)的操作空間將有很大的改善，便于人員對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)和操作。

2、干衣房本來空間就小，選用圖2節(jié)點(diǎn)形式后使得其空間有所改善。

3、備員7人間，衛(wèi)生單元的布置可盡量靠舷側(cè)，可節(jié)約空間擴(kuò)大了此艙室的可使用面積，改善了人員居住的舒適性。

四、結(jié)論

小型船舶上層建筑的主甲板層可使用圖2的節(jié)點(diǎn)形式替代圖1的典型節(jié)點(diǎn)形式，此方案是可行和更好的選擇。

（作者單位：中海油田服務(wù)股份有限公司）