CN113978646A - 一种用于船舶无隔舱u型不锈钢总段吊装加强方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于船舶无隔舱U型不锈钢总段吊装方法，该U型不锈钢总段为由三个平直分段组合而成的三面体，该三面体分段分别为甲板分段、左纵舱壁分段和右纵舱壁分段，相互平行的左纵舱壁分段和右纵舱壁分段分别通过底部的定位端固定在甲板分段上，形成为一面为开口的U型总段，所述U型不锈钢总段的总重量为180吨‑200吨，其特征在于，该方法利用有限元软件模拟计算后设置加强形式和吊环位置，再进行U型不锈钢总段的实际吊装。本发明方法不仅解决了不锈钢U型不锈钢总段吊装变形问题，同时也提高了吊装效率。
Description
技术领域
本发明涉及船舶建造技术领域，特别是涉及一种用于船舶无隔舱U型不锈钢总段吊装加强方法。
背景技术
目前绝大多数先进化学品船均采用双相不锈钢作为液货仓使用材料，其优秀的强度和抗腐蚀性能可以满足货物运输种类的灵活选择。但是双相不锈钢材质的焊接是产品建造过程中的一大难题，尤其是仰焊更是很难保证焊缝内部质量。
为了提高化学品船建造效率，通常其液货仓会采用两个总隔舱分段、一个横隔舱分段和一个加强分段总组成一个U型不锈钢总段的形式，同时为提高焊接质量和效率，总段采取反态总组，即翻转180度，甲板朝下进行。
但由于化学品船设计时液货仓有大有小，分段划分很难保证每个甲板分段长度内都有一个横隔舱，因此经常会出现由两个总隔舱、一个甲板组成的U型不锈钢总段，此类总段由于缺少横向隔舱，其强度会大幅减弱，难以进行常规形式的吊装。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种用于船舶无隔舱U型不锈钢总段吊装加强方法本发明的方法解决了U型不锈钢总段对变形控制要求高，结构形式极为软弱，吊装总段难度的问题。
为了达到上述发明目的，本发明专利提供的技术方案如下：
一种用于船舶无隔舱U型不锈钢总段的吊装方法，该U型不锈钢总段为由三个平直分段组合而成的三面体，该三面体分段分别为甲板分段、左纵舱壁分段和右纵舱壁分段，相互平行的左纵舱壁分段和右纵舱壁分段分别通过底部的定位端固定在甲板分段上，形成为一面为开口的U型总段，所述U型不锈钢总段的总重量为180吨-200吨，其特征在于，该方法利用有限元软件模拟计算后设置加强形式和吊环位置，再进行U型不锈钢总段的实际吊装，该方法包括如下具体步骤：
S1，将所述的甲板分段作为基面进行平面摆放，在吊装所述的左纵隔舱分段和右纵舱壁分段到甲板分段上固定，固定后形成无隔舱U型不锈钢总段；
S2，使用有限元软件MSC.PATRON进行U型不锈钢总段建模，建模时采用板壳单元和梁单元结合形式进行，对吊环位置进行位移平动约束，对U型不锈钢总段施加垂直向下的惯性力，进行U型不锈钢总段应力和应变分析，以确定加强管柱的安装位置和吊环的安装位置；
S3，依照所述U型不锈钢总段的总重量，在所述甲板分段的一侧设置8个30吨主钩吊环作为重载钩，该主钩吊环纵向布置甲板分段底部且与左纵舱壁分段上的实肋板对应的位置，该主钩吊环横向设置在与总隔舱对齐的边纵桁处，所述的总隔舱在U型不锈钢总段吊装前已在主船体上搭载完成；
S3，在所述右纵舱壁分段的自由端设置4个30吨副钩吊环作为翻身钩，每个副钩吊环均靠近所述右纵舱壁分段上的纵桁与肋板的接缝处；
S4，因在U型不锈钢总段吊装时穿过所述主钩吊环的钢丝绳会碰到甲板分段的边缘，对甲板分段形成向上的压力，需要设置多个斜向管柱作为加强来抵消该外加的压力；
S5，因所述U型不锈钢总段在翻身到90°时，所述右纵隔舱分段的自由端受重力影响会产生变形，在所述U型不锈钢总段的开口部位，左纵舱壁分段和右纵舱壁分段的自由端之间设置有加强管柱增加其刚性；
S6，通过吊车吊拉穿过主钩吊环上的钢丝绳，使得所述U型不锈钢总段吊拉上升，在反态升高过程中，最大应力发生在所述主钩吊环上钢丝绳与甲板分段边缘的触碰位置，该位置通过有限元软件MSC.PATRON模拟大小为48.6Mpa，经斜向管柱支撑后的许用应力为235mpa，满足强度要求，最大模拟变形为6.14mm，满足变形量要求；
S7，所述的U型不锈钢总段吊拉后进行90°翻身操作，在所述U型不锈钢总段翻身90°过程中，最大应力发生在作为翻身吊环的副钩吊环位置，该位置通过有限元软件MSC.PATRON模拟大小为30.4Mpa，经所述加强管柱加强后的许用应力为235mpa，满足强度要求，最大模拟变形为7.66mm，满足变形量要求；
S8，所述U型不锈钢总段翻身90°后下落，下落到安装位置进行安装以完成所述U型不锈钢总段在主船体上的搭载操作。
在所述的S1步骤中，所述的左纵隔舱分段和右纵舱壁分段分别通过定位端垂直固定在所述的甲板分段上，在所述的左纵隔舱分段和右纵舱壁分段的自由端出形成一个开口的三面体，所述三面体作为U型不锈钢总段吊装到船体上时需要减小以确保垂直度和水平度。
在所述的S2步骤中，在对所述U型不锈钢总段进行建模时，以所述的左纵隔舱分段和右纵舱壁分段作为板壳单元，以加强管柱作为梁单元。
在所述的S4步骤中，所述斜向管柱通过腹板焊接连接，一端固定在所述甲板分段的上部，另一端固定在所述左纵舱壁上靠近定位端的位置，所述斜向管柱的数量与主钩吊环的数量相同，所述斜向管柱的位置与主钩吊环的位置相对。
在所述的S4步骤中，进一步地，所述的斜向管柱选用管径为100mm，壁厚为10mm的管柱加强来抵消该外力。
在所述的S5步骤中，所述的加强管柱设有三根，分别位于左纵舱壁分段和右纵舱壁分段的自由端的中部和两侧位置，通过所述的加强管柱搭设在三面体的开口部位。
在所述的S5步骤中，进一步地，所述的加强管柱选用三根直径为300mm，壁厚为15mm的管柱来增加其刚性。
基于上述技术方案，本发明的用于船舶无隔舱U型不锈钢总段的吊装方法经过实践应用取得了如下有益效果：
1.本发明作为一种用于船舶无隔舱U型不锈钢总段吊装加强方法，该方法根据工艺要求设置合理的设置吊环位置和加强形式，之后利用有限元计算模拟吊装工况，论证和优化加强形式，最终形成科学有效的总段吊装加强方法，不仅解决了不锈钢U型不锈钢总段吊装变形问题，同时也提高了吊装效率。
2.本发明的吊装方法操作简单，控制吊装变形有效，成本节约，效率高，解决了U型不锈钢总段对变形控制要求高，结构形式极为软弱，吊装总段难度的问题，同时缩短船舶建造周期，提高船舶建造效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明一种用于船舶无隔舱U型不锈钢总段的吊装方法中U型不锈钢总段吊环加强图。
图2是本发明一种用于船舶无隔舱U型不锈钢总段的吊装方法中U型不锈钢总段吊装反态升高示意图。
图3是本发明一种用于船舶无隔舱U型不锈钢总段的吊装方法中U型不锈钢总段吊装翻身90°示意图。
图4本发明一种用于船舶无隔舱U型不锈钢总段的吊装方法中U型总段吊装反态升高时应力云图。
图5本发明一种用于船舶无隔舱U型不锈钢总段的吊装方法中U型总段吊装反态升高时变形图。
图6本发明一种用于船舶无隔舱U型不锈钢总段的吊装方法中U型总段吊装翻身90°应力云图。
图7是本发明一种用于船舶无隔舱U型不锈钢总段的吊装方法中U型不锈钢总段吊装翻身90°变形图。
具体实施方式
下面我们结合附图和具体的实施例来对本发明用于船舶无隔舱U型不锈钢总段吊装加强方法做进一步的详细阐述，以求更为清楚明了地理解本发明的结构组成和安装方式，但不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明涉及到一种用于船舶无隔舱U型不锈钢总段的吊装方法，其中的U型不锈钢总段如图1所示，由图可知，U型不锈钢总段为由三个平直分段组合而成的三面体，该三面体分段分别为甲板分段1、左纵舱壁分段2和右纵舱壁分段3，相互平行的左纵舱壁分段2和右纵舱壁分段3分别通过底部的定位端固定在甲板分段1上，形成为一面为开口的U型总段，所述U型不锈钢总段的总重量为180吨-200吨。该方法利用有限元计算模拟吊装工况，再合理地设置吊环位置和加强形式，最终完成U型不锈钢总段的加强吊装操作。
在本发明的一种用于船舶无隔舱U型不锈钢总段的吊装方法中，其实现步骤具体包括有：
S1，将所述的甲板分段1作为基面进行平面摆放，在吊装所述的左纵隔舱分段2和右纵舱壁分段3到甲板分段1上固定，固定后形成无隔舱U型不锈钢总段，安装完成后如图1所示。所述的左纵隔舱分段2和右纵舱壁分段3分别通过定位端垂直固定在所述的甲板分段1上，在所述的左纵隔舱分段2和右纵舱壁分段3的自由端出形成一个开口的三面体，所述三面体作为U型不锈钢总段吊装到船体上时需要减小以确保垂直度和水平度。
S2，使用有限元软件MSC.PATRON进行U型不锈钢总段建模，建模时采用板壳单元和梁单元结合形式进行，在对所述U型不锈钢总段进行建模时，以所述的左纵隔舱分段2和右纵舱壁分段3作为板壳单元，以加强管柱作为梁单元，对吊环位置进行位移平动约束，对U型不锈钢总段施加垂直向下的惯性力，进行U型不锈钢总段应力和应变分析，以确定加强管柱的安装位置和吊环的安装位置，建模后模拟过程如图4、图5、图6和图7所示。在图4中，有限元软件MSC.PATRON模拟出U型不锈钢总段在吊装反态升高时，基于主钩吊环4和副钩吊环5的位置设计，左纵舱壁分段2的应力集中在下部，右纵舱壁分段3的深色区域即应力集中在中上部，而甲板分段1上的深色区域即应力集中在靠近左纵舱壁分段2的位置处。如图5所示，从吊装反态升高时U型不锈钢总段的变形角度来看，变形的最大部位即深色区域处于右纵舱壁分段3的中上部位置，变形的最大部位即深色区域在左纵舱壁分段2的中部位置，甲板分段1的变形的最大部位即深色区域主要为靠近右纵舱壁分段3的部位。在图6中，U型不锈钢总段在90°翻身后存在管柱支撑状态下，应力的最大部位即深色区域处于右纵舱壁分段3的中部区域，左纵舱壁分段2上应力的最大部位即深色区域处于下部靠近甲板分段1的区域，而甲板分段1上应力的最大部位即深色区域处于中部靠下更接近右纵舱壁分段3的区域，应力的大小体现在变形量方面如图7所示，对于90°翻身后的U型不锈钢总段的变形量而言，在通过吊钩布置方式和管柱加强后，其变形最大部位即深色区域为右纵舱壁分段3的中部和上部区域，更靠近其自由端。而甲板分段1上变形最大部位及深色区域为中部靠下的条形区域，完全符合吊装受力和变形的要求。
S3，依照所述U型不锈钢总段的总重量，在所述甲板分段的一侧设置8个30吨主钩吊环作为重载钩，该主钩吊环纵向布置甲板分段底部且与左纵舱壁分段上的实肋板对应的位置，该主钩吊环横向设置在与总隔舱对齐的边纵桁处，所述的总隔舱在U型不锈钢总段吊装前已在主船体上搭载完成，主钩吊环的安装位置如图1、图2和图3所示。
S3，在所述右纵舱壁分段的自由端设置4个30吨副钩吊环作为翻身钩，每个副钩吊环均靠近所述右纵舱壁分段上的纵桁与肋板的接缝处，副钩吊环的安装位置如图1、图2和图3所示。
S4，因在U型不锈钢总段吊装时穿过所述主钩吊环的钢丝绳会碰到甲板分段的边缘，对甲板分段形成向上的压力，需要设置多个斜向管柱作为加强来抵消该外加的压力，所述斜向管柱通过腹板焊接连接，一端固定在所述甲板分段的上部，另一端固定在所述左纵舱壁上靠近定位端的位置，所述斜向管柱的数量与主钩吊环的数量相同，所述斜向管柱的位置与主钩吊环的位置相对。作为实践应用，所述的斜向管柱选用管径为100mm，壁厚为10mm的管柱加强来抵消该外力。斜向管柱的安装位置如图1、图2和图3所示。
S5，因所述U型不锈钢总段在翻身到90°时，所述右纵隔舱分段的自由端受重力影响会产生变形，在所述U型不锈钢总段的开口部位，左纵舱壁分段和右纵舱壁分段的自由端之间设置有加强管柱增加其刚性，所述的加强管柱设有三根，分别位于左纵舱壁分段和右纵舱壁分段的自由端的中部和两侧位置，通过所述的加强管柱搭设在三面体的开口部位。在实践应用时，所述的加强管柱选用三根直径为300mm，壁厚为15mm的管柱来增加其刚性。
S6，通过吊车吊拉穿过主钩吊环上的钢丝绳，使得所述U型不锈钢总段吊拉上升，在反态升高过程中，最大应力发生在所述主钩吊环上钢丝绳与甲板分段边缘的触碰位置，该位置通过有限元软件MSC.PATRON模拟大小为48.6Mpa，经斜向管柱支撑后的许用应力为235mpa，满足强度要求，最大模拟变形为6.14mm，满足变形量要求，如图7所示。
S7，所述的U型不锈钢总段吊拉后进行90°翻身操作，在所述U型不锈钢总段翻身90°过程中，最大应力发生在作为翻身吊环的副钩吊环位置，该位置通过有限元软件MSC.PATRON模拟大小为30.4Mpa，经所述加强管柱加强后的许用应力为235mpa，满足强度要求，最大模拟变形为7.66mm，满足变形量要求，如图5和图6所示。
S8，所述U型不锈钢总段翻身90°后下落，下落到安装位置进行安装以完成所述U型不锈钢总段在主船体上的搭载操作。
本发明提供了一种用于船舶无隔舱U型不锈钢总段吊装加强方法，解决了U型不锈钢总段对变形控制要求高，结构形式极为软弱，吊装总段难度的问题。一种用于船舶无隔舱U型不锈钢总段吊装加强方法，本发明方法根据工艺要求设置合理的设置吊环位置和加强形式，之后利用有限元计算模拟吊装工况，论证和优化加强形式，最终形成科学有效的总段吊装加强方法，不仅解决了不锈钢U型不锈钢总段吊装变形问题，同时也提高了吊装效率。
Claims (7)
1.一种用于船舶无隔舱U型不锈钢总段的吊装方法，该U型不锈钢总段为由三个平直分段组合而成的三面体，该三面体分段分别为甲板分段、左纵舱壁分段和右纵舱壁分段，相互平行的左纵舱壁分段和右纵舱壁分段分别通过底部的定位端固定在甲板分段上，形成为一面为开口的U型总段，所述U型不锈钢总段的总重量为180吨-200吨，其特征在于，该方法利用有限元软件模拟计算后设置加强形式和吊环位置，再进行U型不锈钢总段的实际吊装，该方法包括如下具体步骤：
S1，将所述的甲板分段作为基面进行平面摆放，在吊装所述的左纵隔舱分段和右纵舱壁分段到甲板分段上固定，固定后形成无隔舱U型不锈钢总段；
S2，使用有限元软件MSC.PATRON进行U型不锈钢总段建模，建模时采用板壳单元和梁单元结合形式进行，对吊环位置进行位移平动约束，对U型不锈钢总段施加垂直向下的惯性力，进行U型不锈钢总段应力和应变分析，以确定加强管柱的安装位置和吊环的安装位置；
S3，依照所述U型不锈钢总段的总重量，在所述甲板分段的一侧设置8个30吨主钩吊环作为重载钩，该主钩吊环纵向布置甲板分段底部且与左纵舱壁分段上的实肋板对应的位置，该主钩吊环横向设置在与总隔舱对齐的边纵桁处，所述的总隔舱在U型不锈钢总段吊装前已在主船体上搭载完成；
S3，在所述右纵舱壁分段的自由端设置4个30吨副钩吊环作为翻身钩，每个副钩吊环均靠近所述右纵舱壁分段上的纵桁与肋板的接缝处；
S4，因在U型不锈钢总段吊装时穿过所述主钩吊环的钢丝绳会碰到甲板分段的边缘，对甲板分段形成向上的压力，需要设置多个斜向管柱作为加强来抵消该外加的压力；
S5，因所述U型不锈钢总段在翻身到90°时，所述右纵隔舱分段的自由端受重力影响会产生变形，在所述U型不锈钢总段的开口部位，左纵舱壁分段和右纵舱壁分段的自由端之间设置有加强管柱增加其刚性；
S6，通过吊车吊拉穿过主钩吊环上的钢丝绳，使得所述U型不锈钢总段吊拉上升，在反态升高过程中，最大应力发生在所述主钩吊环上钢丝绳与甲板分段边缘的触碰位置，该位置通过有限元软件MSC.PATRON模拟大小为48.6Mpa，经斜向管柱支撑后的许用应力为235mpa，满足强度要求，最大模拟变形为6.14mm，满足变形量要求；
S7，所述的U型不锈钢总段吊拉后进行90°翻身操作，在所述U型不锈钢总段翻身90°过程中，最大应力发生在作为翻身吊环的副钩吊环位置，该位置通过有限元软件MSC.PATRON模拟大小为30.4Mpa，经所述加强管柱加强后的许用应力为235mpa，满足强度要求，最大模拟变形为7.66mm，满足变形量要求；
S8，所述U型不锈钢总段翻身90°后下落，下落到安装位置进行安装以完成所述U型不锈钢总段在主船体上的搭载操作。
2.根据权利要求1所述的一种用于船舶无隔舱U型不锈钢总段的吊装方法，其特征在于，在所述的S1步骤中，所述的左纵隔舱分段和右纵舱壁分段分别通过定位端垂直固定在所述的甲板分段上，在所述的左纵隔舱分段和右纵舱壁分段的自由端出形成一个开口的三面体，所述三面体作为U型不锈钢总段吊装到船体上时需要减小以确保垂直度和水平度。
3.根据权利要求1所述的一种用于船舶无隔舱U型不锈钢总段的吊装方法，其特征在于，在所述的S2步骤中，在对所述U型不锈钢总段进行建模时，以所述的左纵隔舱分段和右纵舱壁分段作为板壳单元，以加强管柱作为梁单元。
4.根据权利要求1所述的一种用于船舶无隔舱U型不锈钢总段的吊装方法，其特征在于，在所述的S4步骤中，所述斜向管柱通过腹板焊接连接，一端固定在所述甲板分段的上部，另一端固定在所述左纵舱壁上靠近定位端的位置，所述斜向管柱的数量与主钩吊环的数量相同，所述斜向管柱的位置与主钩吊环的位置相对。
5.根据权利要求4所述的一种用于船舶无隔舱U型不锈钢总段的吊装方法，其特征在于，所述的斜向管柱选用管径为100mm，壁厚为10mm的管柱加强来抵消该外力。
6.根据权利要求1所述的一种用于船舶无隔舱U型不锈钢总段的吊装方法，其特征在于，在所述的S5步骤中，所述的加强管柱设有三根，分别位于左纵舱壁分段和右纵舱壁分段的自由端的中部和两侧位置，通过所述的加强管柱搭设在三面体的开口部位。
7.根据权利要求6所述的一种用于船舶无隔舱U型不锈钢总段的吊装方法，其特征在于，所述的加强管柱选用三根直径为300mm，壁厚为15mm的管柱来增加其刚性。
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| CN113978646B (zh) | 2023-11-07 |
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