CN110748702B - 一种船舶管路系统的加强结构布置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种船舶管路系统的加强结构布置方法，包括以下步骤：步骤S100、根据管路系统中的各个受力节点建立有限元模型；步骤S200、根据有限元模型分析管路系统的各个位置的受力状况，得到管路受力形式，并在所有的管路受力形式中确定出管路系统在运行时的管路主要受力形式；步骤S300、根据管路主要受力形式得到管路系统中的管路主要受力位置，在管路系统中安装止动码，将止动码分别与管支架和管路系统连接，并将相邻的两个止动码之间的距离控制在20‑25m，止动码包括第一止动码和第二止动码，第一止动码安装在管路主要受力位置上，第二止动码安装在管路系统中除管路主要受力位置以外的位置。其可增强止动码的有效性，降低管路系统的安装成本，及提高船舶的美观性。

Description

一种船舶管路系统的加强结构布置方法

技术领域

本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及一种船舶管路系统的加强结构布置方法。

背景技术

根据船舶建造规范及经验，货油船的货油管系统在建造完成之前需要对货油管系统内部进行压力测试。一般地，在进行压力测试时，货油管系统内部的压强是设计的1.5倍，为了避免货油管与船体结构的热胀冷缩不一致而导致货油管被损坏，一般在货油管每隔25m左右需要设置一个伸缩接头，由于压力测试时货油管端部是使用密封件(例如法兰盲板)封堵的，货油管内部的压力会通过货油管管壁传递到不能受力的伸缩接头，因此需要在货油管上设置止动码，止动码与货油管的管支架连接连接，将止动码和管支架共同作为管路系统的加强结构，通过止动码和管支架将压力转移动船体结构上，以减少伸缩接头的伸缩量。但是现有技术中，货油管系统中的止动码均是根据设计人员的经验或船东的主观想法进行布置的，此种布置方法使得止动码的有效性差、成本高，并严重影响船舶美观性。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种船舶管路系统的加强结构布置方法，其可增强止动码的有效性，降低管路系统的安装成本，以及提高船舶的美观性。

为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种船舶管路系统的加强结构布置方法，包括以下步骤：

步骤S100、根据管路系统中的各个受力节点建立有限元模型；

步骤S200、根据所述有限元模型分析所述管路系统的各个位置的受力状况，得到管路受力形式，并在所有的所述管路受力形式中确定出所述管路系统在运行时的管路主要受力形式；

步骤S300、根据所述管路主要受力形式得到所述管路系统中的管路主要受力位置，在所述管路系统中安装止动码，将所述止动码分别与管支架和所述管路系统连接，并将相邻的两个所述止动码之间的距离控制在20-25m，所述止动码包括第一止动码和第二止动码，所述第一止动码安装在所述管路主要受力位置上，所述第二止动码安装在所述管路系统中除所述管路主要受力位置以外的位置。

作为所述的船舶管路系统的加强结构布置方法的一种优选的技术方案，将所述止动码分别与所述管支架和所述管路系统焊接。

作为所述的船舶管路系统的加强结构布置方法的一种优选的技术方案，在所述步骤S300中，将所述第一止动码的一端与所述管支架连接，另一端朝向该管支架靠近所述伸缩接头的方向延伸。

作为所述的船舶管路系统的加强结构布置方法的一种优选的技术方案，所述步骤S300中，在所述管支架与所述第一止动码连接的位置设置加强结构。

作为所述的船舶管路系统的加强结构布置方法的一种优选的技术方案，所述管支架具有两个间隔分布的支架单体，两个所述支架单体包括横梁和支撑脚，所述横梁设置在所述支撑脚的顶部，所述支撑脚的底部与船体连接，所述横梁分别沿着所述管路系统的径向方向延伸，且所述管路系统分别抵接在所述横梁的顶部，所述止动码连接在所述横梁上，在两个相邻的所述横梁之间设置纵梁，将所述纵梁作为所述加强结构，所述止动码安装在所述纵梁与所述横梁连接的位置，且所述管路系统抵接在所述纵梁上。

作为所述的船舶管路系统的加强结构布置方法的一种优选的技术方案，所述管支架具有至少三个间隔分布的支架单体，各个所述支架单体均包括横梁和支撑脚，所述横梁设置在所述支撑脚的顶部，所述支撑脚的底部与船体连接，所述横梁分别沿着所述管路系统的径向方向延伸，且所述管路系统分别抵接在所述横梁的顶部，所述止动码连接在所述横梁上，提供至少两个纵梁，至少两个所述纵梁作为所述加强结构，每两个相邻的所述横梁之间设置有一个所述纵梁，相邻的两个所述纵梁间隔分布，所述止动码设置在其中一个所述纵梁与所述横梁连接的位置。

作为所述的船舶管路系统的加强结构布置方法的一种优选的技术方案，所述纵梁为方管。

作为所述的船舶管路系统的加强结构布置方法的一种优选的技术方案，所述纵梁的规格小于所述横梁的规格。

作为所述的船舶管路系统的加强结构布置方法的一种优选的技术方案，步骤S400、对所述管支架和所述止动码的受力情况和形变进行检查，若所述管支架和所述止动码的形变量符合不符合要求，则调整所述止动码的位置或增加所述管支架的数量。

本发明的有益效果为：通过建立有限元模型，综合考虑止动码的受力情况，为后续止动码的布置提供清晰的思路以及理论支撑，可以针对管路系统上的受力形式合理的布置止动码，提高止动码的有效性，避免了现有技术中凭借检验布置止动码而导致管路系统的加强结构局部强度不足或者整体强度过剩，可以避免在管路系统中的布置多余的管路系统上，可以减少所述止动码布置的数量以及提高船舶的美观性。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为实施例所述第一止动码与管支架和管系统的连接示意图。

图2为实施例所述止动码在所述管路系统上的分布图。

图3为一实施例的管支架和纵梁的组装结构示意图。

图4为另一实施例的管支架和纵梁的组装结构示意图。

图中：

1、管路系统；2、管支架；21、横梁；22、支撑脚；23、连接臂；3、法兰盲板；4、第一止动码；5、伸缩接头；6、第二止动码；7、纵梁。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1至4所示，本发明提供一种船舶管路系统的加强结构布置方法，包括以下步骤：

步骤S100、根据管路系统1中的各个受力节点建立有限元模型。

步骤S200、根据所述有限元模型分析所述管路系统1的各个位置的受力状况，得到管路受力形式，并在所有的所述管路受力形式中确定出所述管路系统1在运行时的管路主要受力形式。

步骤S300、根据所述管路主要受力形式得到所述管路系统1中的管路主要受力位置，在所述管路系统1中安装止动码，将所述止动码分别与管支架2和所述管路系统1连接，并将相邻的两个所述止动码之间的距离控制在20-25m，所述止动码包括第一止动码4和第二止动码6，所述第一止动码4安装在所述管路主要受力位置上，所述第二止动码6安装在所述管路系统1中除所述管路主要受力位置以外的位置。

各个连接点包括管路系统1在建造、运行、维修等过程中可能存在受力节点，以保证所建立的有限元模型能够全面和准确。在分析过程中，可以发现管路系统1受力主要形式有以下三种，第一种：在进行压力试验时(包括在建造和维修过程中所进行的压力试验)，在管路系统1内部产生的冲击力；第二种：管路系统1在运行过程中所产生的压力(包括管路系统1运行过程中管路系统1内部的液体与管壁摩擦所产生的力以及风浪对管路系统1所作用的力)；第三种：由热胀冷缩而引起管路系统1内部的液体相对于管路系统1位移所产生的摩擦力。进行压力试验时，管路系统1内部的压力是其正常运行是的1.5倍，因此，可以确定管路系统1在进行压力试验过程中内部冲击力是主要受力形式。由于在进行压力测试时，管路系统1的端部需要使用密封件(例如法兰盲板3)，管路系统1内部的冲击力对管路系统1端部的法兰盲板3进行挤压，使得管路系统1中的受力由靠近法兰盲板3位置至远离法兰盲板3的位置逐渐减小，因此可以确定在法兰盲板3到最靠近其伸缩接头5之间的位置为所述管路主要受力位置，在管路主要受力位置安装第一止动码4。止动码分别连接管支架2和管路系统1的底部，止动码对管路系统1起到一定的支撑作用，通过止动码将管路系统1所受到的大部分的力转移到管支架2上，进而减轻距离法兰盲板3最近的伸缩接头5所承受的力，很大程度降低该伸缩接头5的被损坏的风险，并且可以缩小管支架2的规格，可以减少船舶的制造材料以及减轻船舶舾装件的重量。通过建立有限元模型，综合考虑止动码的受力情况，为后续止动码的布置提供清晰的思路以及理论支撑，可以针对管路系统1上的受力形式合理的布置止动码，提高止动码的有效性，避免了现有技术中凭借检验布置止动码而导致管路系统的加强结构局部强度不足或者整体强度过剩，可以避免在管路系统1中的布置多余的管路系统1上，可以减少所述止动码布置的数量以及提高船舶的美观性。

本实施例中，将所述止动码分别与所述管支架2和所述管路系统1焊接，以保证止动码与管路系统1和管路系统1之间的牢固连接。

所述步骤S300中，将所述第一止动码4的一端与所述管支架2连接，另一端朝向该管支架2靠近所述伸缩接头5的方向延伸。由于管路系统1越靠近法兰盲板3的位置所受到的力越大。在本实施例中，止动码与管路系统1通过焊接连接，第一止动码4设置在管支架2位于伸缩接头5的一侧，减小法兰盲板3对第一止动码4的拉力，避免第一止动码4与管路系统1之间的焊接处由于存在焊接材料或焊接缝等问题而导致止动码损坏的可能性。

在管路系统1在进行压力试验时，为了防止由于管支架2的规格过小而导致管支架2和第一止动码4发生形变的可能性，所述步骤S300中还可以在所述管支架2与所述第一止动码4连接的位置设置加强结构，以增强管支架2和第一止动码4支架的整体结构强度。

一实施例中，所述管支架2具有两个间隔分布的支架单体，所述支架单体包括横梁21和支撑脚22，所述横梁21设置在所述支撑脚22的顶部，所述支撑脚22的底部与船体连接，所述横梁21分别沿着所述管路系统1的径向方向延伸，且所述管路系统1分别抵接在所述横梁21的顶部，所述止动码连接在所述横梁21上，在两个相邻横梁21之间设置纵梁7，将所述纵梁7作为所述加强结构，所述止动码安装在所述纵梁7与所述横梁21连接的位置，且所述管路系统1抵接在所述纵梁7上。其中，管支架2还包括有连接臂23，所述连接臂23的一端管路系统1连接，另一端支撑脚22的非端部位置连接。本实施例中，主要是针对具有两个管支架2具有两个支架单体的情形而设计。压力试验时所产生的冲击力对管支架2造成的应力和变形量较大，通过纵梁7连接两个横梁21，一方面，增强了管支架2的整体结构，保持两个支架单体之间的受力平衡，另一方面，通过将纵梁7与管路系统1抵接，增加管支架2与管路系统1的接触面积，有效了减小了管路系统1对管支架2所作用的压强。

另一实施例中，所述管支架2具有至少三个间隔分布的支架单体，各个所述支架单体均包括横梁21和支撑脚22，所述横梁21设置在所述支撑脚22的顶部，所述支撑脚22的底部与船体连接，所述横梁21分别延伸所述管路系统1的径向方向延伸，且所述管路系统1分别抵接在所述横梁21的顶部，所述止动码连接在所述横梁21上，提供至少两个纵梁7，至少两个所述纵梁7作为所述加强结构，每两个相邻的所述横梁21之间设置有一个所述纵梁7，相邻的两个所述纵梁7间隔分布，所述止动码设置在其中一个所述纵梁7与所述横梁21连接的位置。本实施例，主要针对具有三个或三个以上的支架单体情形设计，在本实施例中管支架2的规格可以设计得较小，但是需要使用至少两个纵梁7对管支架2进行加强。

在本实施例中，所述纵梁7和横梁21均为方管，使用方管作为纵梁7使得横梁21的上表面具有较大面积与管路系统1抵接，且有利于将管路系统1定位在纵梁7上。

优选地，所述纵梁的规格小于所述横梁的规格。本实施例中，所述纵梁7的规格为100mm×100mm，横梁的规格可以为110mm×110mm，采用此种规格的纵梁7，可以避免管路系统1的作用力大量集中在管支架2上，进而可以降低管支架2传递至止动码的作用力。在另外的实施例中，所述纵梁和所述横梁也可以设置其他的规格，只要是纵梁的规格略小于横梁的规格均可。

在具体地安装时，所述第一止动码4和所述第二止动码6的一端与管路系统1连接，另一端分别连接对应的管支架2的横梁21。

本实施例中，在步骤S400、对所述管支架2和所述止动码的受力情况和形变进行检查，若所述管支架2和所述止动码的形变量不符合要求，则调整所述止动码的位置。在对管路系统1进行压力实验时，止动码越靠近密封件法兰盲板3的一端所受管路系统1的作用力越大，因此，在实际的施工过程中，如果发现管支架2和止动码变形超出了正常范围内，应及时地将管支架2或止动码朝向远离法兰盲板3的方向移动一定的距离，以降低管支架2和止动码的形变量。在另外的实施例中，也可以通过增加管支架2或纵梁7的数量，通过更多数量的管支架2和止动码承受管路系统1的作用力，也可以降低管支架2和止动码的形变量。

需要说明的是，本发明所述的管路系统1的加强结构布置方法适用于所有类型的管路系统1，尤其适用于货油管的加强结构布置。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种船舶管路系统的加强结构布置方法，其特征在于,包括以下步骤：

步骤S100、根据管路系统中的各个受力节点建立有限元模型；

步骤S200、根据所述有限元模型分析所述管路系统的各个位置的受力状况，得到管路受力形式，并在所有的所述管路受力形式中确定出所述管路系统在运行时的管路主要受力形式；

步骤S300、根据所述管路主要受力形式得到所述管路系统中的管路主要受力位置，在所述管路系统中安装止动码，将所述止动码分别与管支架和所述管路系统连接，并将相邻的两个所述止动码之间的距离控制在20-25m，所述止动码包括第一止动码和第二止动码，所述第一止动码安装在所述管路主要受力位置上，所述第二止动码安装在所述管路系统中除所述管路主要受力位置以外的位置。

2.根据权利要求1所述的船舶管路系统的加强结构布置方法，其特征在于，将所述止动码分别与所述管支架和所述管路系统焊接。

3.根据权利要求1所述的船舶管路系统的加强结构布置方法，其特征在于，所述管路系统包括伸缩接头，在所述步骤S300中，将所述第一止动码的一端与所述管支架连接，另一端朝向该管支架靠近所述伸缩接头的方向延伸。

4.根据权利要求1所述的船舶管路系统的加强结构布置方法，其特征在于，所述步骤S300中，在所述管支架与所述第一止动码连接的位置设置加强结构。

5.根据权利要求4所述的船舶管路系统的加强结构布置方法，其特征在于，所述管支架具有两个间隔分布的支架单体，两个所述支架单体包括横梁和支撑脚，所述横梁设置在所述支撑脚的顶部，所述支撑脚的底部与船体连接，所述横梁分别沿着所述管路系统的径向方向延伸，且所述管路系统分别抵接在所述横梁的顶部，所述止动码连接在所述横梁上，在两个相邻的所述横梁之间设置纵梁，将所述纵梁作为所述加强结构，所述止动码安装在所述纵梁与所述横梁连接的位置，且所述管路系统抵接在所述纵梁上。

6.根据权利要求4所述的船舶管路系统的加强结构布置方法，其特征在于，所述管支架具有至少三个间隔分布的支架单体，各个所述支架单体均包括横梁和支撑脚，所述横梁设置在所述支撑脚的顶部，所述支撑脚的底部与船体连接，所述横梁分别沿着所述管路系统的径向方向延伸，且所述管路系统分别抵接在所述横梁的顶部，所述止动码连接在所述横梁上，提供至少两个纵梁，至少两个所述纵梁作为所述加强结构，每两个相邻的所述横梁之间设置有一个所述纵梁，相邻的两个所述纵梁间隔分布，所述止动码设置在其中一个所述纵梁与所述横梁连接的位置。

7.根据权利要求5或6所述的船舶管路系统的加强结构布置方法，其特征在于，所述纵梁为方管。

8.根据权利要求7所述的船舶管路系统的加强结构布置方法，其特征在于，所述纵梁的规格小于所述横梁的规格。

9.根据权利要求1所述的船舶管路系统的加强结构布置方法，其特征在于，步骤S400、对所述管支架和所述止动码的受力情况和形变进行检查，若所述管支架和所述止动码的形变量不符合要求，则调整所述止动码的位置或增加所述管支架的数量。

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