CN104765911A - 一种货舱甲板装载优化方法 - Google Patents

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孟勋
孟成君
何建军
张华�
钱旗
黄春艳
吴婷婷
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Abstract

本发明公开了一种货舱甲板装载优化方法，通过对46000DWT散货船舱进行有限元分析和船舶稳性计算得出，通过在原有的基础上改变舷侧甲板平均板厚度，中间甲板平均板厚度、第一、第二和第五货舱舱盖面积大小从而对货舱甲板装载量进行优化。本发明在保证现有船体结构设计的基础上，确认船舶甲板装货重量；保证船舶稳性的基础上，确定甲板装货高度。本发明最大限度提高船舶载货量，其关键在于甲板装货后的船体结构有限元计算及船舶稳性的计算。通过有限元计算和船舶稳性计算，最大限度增加甲板载货，使营运船舶载货量增加约11000吨。

Description

一种货舱甲板装载优化方法
技术领域
本发明涉及船舶装载领域，特别是一种货舱甲板装载优化方法。
背景技术
随着航运成本的日益增加，船东希望每次航运时船舶可以装载更多货物。如何提高现有营运船舶的载货量成为新的研究方向。目前营运的散货船，在设计时多数未考虑甲板装载。因此，货舱甲板装载的研发，将有效提高船舶载货量。货舱甲板装载的研发目的是提高现有营运船舶的载货量，降低船舶营运成本，增加船舶航运经济效益。货舱甲板装载研发的目标是在不改变现有船体结构设计的基础上，提高船舶的载货量。此方案研究成功，将使目前营运散货船受益。船东可以采用此方案，有效提高船舶运营的经济效益。上海船舶研究设计院的罗伟等人研究了46000DWT内贸散货船舱段结构强度的有限元计算，货舱段有限元模型包括船中第四货舱区的1/2个货舱+第三货舱区的整个货舱+第二货舱区的1/2个货舱。该船计算中不能满足屈服要求的实肋板，采用提高钢级和部分加厚的方法予以加强。对于不满足屈服强度要求的舱口间甲板、横横舱壁附近的顶边舱斜板和顶边舱强框架采取加筋的方式来提高板格的稳定性。在不影响船舶其他性能的情况下，46000DWT散货船比母型船增加了装载量 1000t。詹明珠等人研究了30000 DWT散货船货舱段结构强度有限元计算，采用MSC Patran 建模、 LR 的 ShipRight SDA 加载及后处理、 MSCNastran 计算的流程，分别对第 3 货舱(重货舱兼重压载舱)和第 4 货舱轻货自由进行了屈服、屈曲和疲劳强度分析 评估。广船国际技术中心的谢东维等人研究了82000DWT散货船货舱区结构有限元分析，根据 CSR对有限元分析各步骤的具体要求，采用 DNV 船级社的有限元分析软件，对82000 DWT巴拿马型散货船货舱区典型舱室的结构进行了有限元计算，并以此为基础对结构的屈服、屈曲以及疲劳强度进行了评估。
发明内容
发明目的：针对上述缺陷，本发明所要解决的第一个技术问题是提供了一种货舱甲板装载优化方法，通过有限元计算和船舶稳性计算，最大限度增加甲板载货，使营运船舶载货量增加约 11000 吨。
技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：本发明提供了一种货舱甲板装载优化方法，通过对46000DWT散货船舱进行有限元分析和船舶稳性计算得出，通过在原有的基础上改变舷侧甲板平均板厚度，中间甲板平均板厚度、第一、第二和第五货舱舱盖面积大小从而对货舱甲板装载量进行优化。
进一步地，将舷侧甲板平均板厚度设计22mm，中间甲板平均板厚设计为16mm ，第一货舱舱盖面积设计为20.26 *17.33m2，第二和第五货舱舱盖面积设计为21.52*19.12 m2。
进一步地，通过有限元分析，得出有限元模型纵向范围覆盖5个货舱和7个横舱壁。
进一步地，通过对46000DWT散货船舱段的强力甲板进行灵敏度分析，选取适合的厚度参数作为响应面函数的自变量，然后根据有限元软件计算得出最大相当应力后，应用响应面法的均匀设计试验方法得出该舱段强力甲板最大应力与结构厚度的响应面函数，从而对甲板厚度进行优化。
进一步地，所述优化后的甲板厚度为15mm、17mm、19mm。
进一步地，所述货舱甲板装载量通过实测六面吃水计算船舶实际排水量及装货量
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下的特色及优点：本发明在保证现有船体结构设计的基础上，确认船舶甲板装货重量；保证船舶稳性的基础上，确定甲板装货高度。本发明最大限度提高船舶载货量，其关键在于甲板装货后的船体结构有限元计算及船舶稳性的计算。通过有限元计算和船舶稳性计算，最大限度增加甲板载货，使营运船舶载货量增加约 11000 吨。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明进一步说明，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。
实施例1：
一种货舱甲板装载优化方法，通过对46000DWT散货船舱进行有限元分析和船舶稳性计算得出，通过在原有的基础上改变舷侧甲板平均板厚度，中间甲板平均板厚度、第一、第二和第五货舱舱盖面积大小从而对货舱甲板装载量进行优化。将舷侧甲板平均板厚度设计22mm，中间甲板平均板厚设计为16mm ，第一货舱舱盖面积设计为20.26 *17.33m2，第二和第五货舱舱盖面积设计为21.52*19.12 m2。通过有限元计算和船舶稳性计算，最大限度增加甲板载货，使营运船舶载货量增加11000 吨。
实施例2：
一种货舱甲板装载优化方法，通过对46000DWT散货船舱进行有限元分析和船舶稳性计算得出，通过在原有的基础上改变舷侧甲板平均板厚度，中间甲板平均板厚度、第一、第二和第五货舱舱盖面积大小从而对货舱甲板装载量进行优化。将舷侧甲板平均板厚度设计22mm，中间甲板平均板厚设计为16mm ，第一货舱舱盖面积设计为20.26 *17.33m2，第二和第五货舱舱盖面积设计为21.52*19.12 m2。通过有限元分析，得出有限元模型纵向范围覆盖5个货舱和7个横舱壁。通过有限元计算和船舶稳性计算，最大限度增加甲板载货，使营运船舶载货量增加12000 吨。
实施例3：
一种货舱甲板装载优化方法，通过对46000DWT散货船舱进行有限元分析和船舶稳性计算得出，通过在原有的基础上改变舷侧甲板平均板厚度，中间甲板平均板厚度、第一、第二和第五货舱舱盖面积大小从而对货舱甲板装载量进行优化。将舷侧甲板平均板厚度设计22mm，中间甲板平均板厚设计为16mm ，第一货舱舱盖面积设计为20.26 *17.33m2，第二和第五货舱舱盖面积设计为21.52*19.12 m2。通过有限元分析，得出有限元模型纵向范围覆盖5个货舱和7个横舱壁。通过对46000DWT散货船舱段的强力甲板进行灵敏度分析，选取适合的厚度参数作为响应面函数的自变量，然后根据有限元软件计算得出最大相当应力后，应用响应面法的均匀设计试验方法得出该舱段强力甲板最大应力与结构厚度的响应面函数，从而对甲板厚度进行优化。优化后的甲板厚度为15mm、17mm、19mm。通过有限元计算和船舶稳性计算，最大限度增加甲板载货，使营运船舶载货量增加15000 吨。
上述仅为本发明优选的实施例，并不限制于本发明。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施例来举例说明。而由此方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种货舱甲板装载优化方法，其特征在于，通过对46000DWT散货船舱进行有限元分析和船舶稳性计算得出，通过在原有的基础上改变舷侧甲板平均板厚度，中间甲板平均板厚度、第一、第二和第五货舱舱盖面积大小从而对货舱甲板装载量进行优化。
2.根据权利要求1所述的一种货舱甲板装载优化方法，其特征在于，通过有限元分析，得出有限元模型纵向范围覆盖5个货舱和7个横舱壁。
3.根据权利要求1所述的一种货舱甲板装载优化方法，其特征在于，将舷侧甲板平均板厚度设计22mm，中间甲板平均板厚设计为16mm ，第一货舱舱盖面积设计为20.26 *17.33m2，第二和第五货舱舱盖面积设计为21.52*19.12 m2。
4.根据权利要求1所述的一种货舱甲板装载优化方法，其特征在于，通过对46000DWT散货船舱段的强力甲板进行灵敏度分析，选取适合的厚度参数作为响应面函数的自变量，然后根据有限元软件计算得出最大相当应力后，应用响应面法的均匀设计试验方法得出该舱段强力甲板最大应力与结构厚度的响应面函数，从而对甲板厚度进行优化。
5.根据权利要求4所述的一种货舱甲板装载优化方法，其特征在于，所述优化后的甲板厚度为15mm、17mm、19mm。
6.根据权利要求1所述的一种货舱甲板装载优化方法，特征在于，所述货舱甲板装载量通过实测六面吃水计算船舶实际排水量及装货量。
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