劉玉春 姚強(qiáng) 張志俠

摘 要：由于結(jié)構(gòu)不連續(xù)和受到多種載荷作用，艙口蓋成為甲板結(jié)構(gòu)安全問題頻發(fā)之處，因此在艙口蓋改裝時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注艙口蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核。本文以某航標(biāo)船的液壓艙口蓋改裝為案例，著重研究了艙口蓋改裝涉及到的若干關(guān)鍵技術(shù)，包括改裝后的空船重量重心調(diào)整、艙口蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核。應(yīng)用有限元法，分析艙口蓋結(jié)構(gòu)在相應(yīng)載荷工況下的應(yīng)力、變形以及屈曲強(qiáng)度。

關(guān)鍵詞：液壓艙口蓋;重心調(diào)整;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);強(qiáng)度校核

中圖分類號(hào)：U672.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）06-0091-02

0 引言

艙口蓋是船舶甲板結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，也是結(jié)構(gòu)安全問題頻發(fā)之處。一方面，艙口蓋的設(shè)置使連續(xù)的甲板出現(xiàn)局部大開口，形成結(jié)構(gòu)上的不連續(xù)，易產(chǎn)生應(yīng)力集中和過度變形現(xiàn)象[1-2];另一方面，有些艙口蓋上還需要堆放貨物，貨物靜壓力和船舶運(yùn)動(dòng)引起的動(dòng)載使得艙口蓋的應(yīng)力集中和變形程度進(jìn)一步擴(kuò)大[3]。因此艙口蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核，是船體設(shè)計(jì)與改裝工程中的重點(diǎn)研究內(nèi)容。

本文以某航標(biāo)船的艙口蓋改裝為案例。該船原主甲板的艙口蓋為凸出主甲板放置，不便于上方堆放貨物，且后期使用不夠便利。因此，將原艙口蓋取消，并割除原始的艙口圍及四周圍板，在被割除的艙口蓋處，增加一個(gè)平齊于主甲板的液壓艙口蓋（如圖1所示），此艙口蓋上方貨物載荷為5t。在該船艙口蓋改裝工藝中，涉及到多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)[4]，主要涵蓋：

（1）艙口蓋改裝后的，空船重量和重心位置調(diào)整計(jì)算;（2）艙口蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括：材料選擇，頂板凈厚度，扶強(qiáng)材剖面凈尺寸;（3）艙口蓋結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核，包括：載荷工況，應(yīng)力校核，變形校核，屈曲強(qiáng)度校核。

本文將針對(duì)各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，結(jié)合本案例，逐項(xiàng)進(jìn)行理論分析和計(jì)算。

1 空船重量和重心位置調(diào)整

在該船的艙口蓋改裝設(shè)計(jì)中，切除原有的艙口蓋（重量6t，重心位置13.2，0，6.3），新增一個(gè)液壓式艙口蓋（重量6.5t，重心位置13.2，0，6），切除和新增的艙口蓋重量和重心位置均不同，導(dǎo)致空船的重量和重心位置都會(huì)發(fā)生改變。因此在改裝設(shè)計(jì)階段，應(yīng)計(jì)算艙口蓋改裝后的空船重量和重心位置，檢驗(yàn)原船的完整穩(wěn)性計(jì)算書是否仍然適用。具體計(jì)算過程見表1所示。

接下來計(jì)算改裝前后空船重量和重心位置的改變量，根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知：空船重量改變量僅為0.029%，重心縱向位置改變量僅為0.016%，此變化均在規(guī)范允許范圍以內(nèi)[5]，因此本船改裝后可以繼續(xù)沿用原有的完整穩(wěn)性計(jì)算書。

4 結(jié)語

本文以某航標(biāo)船的液壓艙口蓋改裝為案例，研究了在改裝中的若干關(guān)鍵技術(shù)，包括：改裝后空船重量重心調(diào)整、液壓艙口蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、艙口蓋結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核等。通過本文的研究，得到了如下結(jié)論：

（1）艙口蓋改裝前后，空船重量和重心位置都可能發(fā)生變化，需詳細(xì)計(jì)算改裝前后的空船重量和重心位置偏差值，通過偏差值大小來判斷是否可以沿用原完整穩(wěn)性計(jì)算書。（2）在艙口蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)重點(diǎn)考慮艙口蓋頂板的凈厚度，以及各扶強(qiáng)材的凈剖面模數(shù)（強(qiáng)弱扶強(qiáng)材的剖面模數(shù)應(yīng)分別計(jì)算），它們應(yīng)滿足CCS《國內(nèi)航行海船建造規(guī)范》中的要求。（3）艙口蓋結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核宜采用有限元法計(jì)算。載荷工況主要考慮垂向露天設(shè)計(jì)載荷與貨物均布載荷（考慮運(yùn)動(dòng)影響）。根據(jù)CCS《國內(nèi)航行海船建造規(guī)范》中的要求，對(duì)艙口蓋在載荷工況下的應(yīng)力、變形和屈曲強(qiáng)度，都應(yīng)進(jìn)行校核計(jì)算，驗(yàn)證是否滿足許用應(yīng)力、變形衡準(zhǔn)與屈曲因子的規(guī)范要求。

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