CN116605372A - 一种船舶建造的坞墩布置评估方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种船舶建造的坞墩布置评估方法及系统，所述方法包括：获取船舶类型，根据船舶类型确定坞墩的类型。根据坞墩的类型确定每个坞墩的承载力。将船舶分为多个区域，分别获取每个区域的总重量，并确定每个区域内坞墩的布置方式及布置列数。确定每个区域内不同坞墩形式的预定计算比例，基于预定计算比例确定每个坞墩的预定受力。将每个坞墩的预定受力与坞墩的承载力进行比对。在预定受力小于等于坞墩的承载力时，完成坞墩布置。本申请能够对船坞建造时坞墩的预设方案进行评估，以确定预设方案可行并快速固化方案，本申请替代了有限元计算过程，节约了工作量，提高船舶建造效率。本申请能满足成本控制、节省设计周期的要求。

Description

一种船舶建造的坞墩布置评估方法及系统

技术领域

本申请涉及船舶建造技术领域，具体而言，涉及一种船舶建造的坞墩布置评估方法及系统。

背景技术

目前船舶领域几大主力船型包括：散货船、油轮、集装箱船、液化气船、滚装船等，船厂会根据各自的硬件设施，比如场地大小、建造工法、焊接设备、起运能力等情况来决定船体分段大/中/小组立的建造方法、船坞搭载方式。

但船体搭载成型往往是在船坞内进行，且搭载时均以坞墩作为建造时的承载体。坞墩和船体互相关联且相互支承。坞墩不仅要承受船舶空船重量，还要承担船坞阶段密性试验/起浮/出坞配载压舱水等各种额外重量。因此如坞墩位置分布不当容易造成受力不均，从而造成坞墩受损、船体分段定位偏移，从而影响造船精度；以及船体外板变形、结构受损，进而导致船舶需二次进坞更换受损部位等情况。

现有技术中，通过有限元计算的方法来分析坞墩与外板之间互相的承载情况，以保证船体结构安全、优化坞墩布置。但是有限元计算从建立模型到受力分析会大量消耗人力、物力，由于船舶建造周期的限制，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种船舶建造的坞墩布置评估方法及系统，其能够对坞墩布置的预设方案进行快速计算分析，以确定预设方案可行并快速固化方案。

第一方面，提供了一种船舶建造的坞墩布置评估方法，包括以下步骤：

S1、获取船舶类型，根据船舶类型确定坞墩的类型。

S2、根据坞墩的类型确定每个坞墩的承载力。

S3、将船舶分为多个区域，分别获取每个区域的总重量，并确定每个区域内坞墩的布置方式及布置列数。

S4、确定每个区域内不同坞墩形式的预定计算比例，基于预定计算比例确定每个坞墩的预定受力。分别将每个坞墩的预定受力与坞墩的承载力进行比对。在预定受力小于等于坞墩的承载力时，完成坞墩布置。

S5、在预定受力大于坞墩的承载力时，对坞墩的布置进行调整，直至预定受力小于等于坞墩的承载力。

在一种可实施的方式中，所述坞墩的类型至少包括：

第一坞墩，所述第一坞墩至少包括设于底部的钢筋水泥墩以及设于顶部的木材垫层、楔子及塑料薄膜，所述第一坞墩用于船舶货舱底部线型较为平直的区域；

第二坞墩，所述第二坞墩至少包括设于底部的钢筋水泥墩以及设于顶部的钢墩、工程塑料及塑料薄膜，所述第二坞墩用于船舶艉部、机舱或者船舶艏部区域，布置于隔舱壁或者纵舱壁底部。

在一种可实施的方式中，在进行坞墩的预定受力与承载力比对时，需将坞墩的承载力设置25％-35％的余度。

在一种可实施的方式中，在步骤S3中，将船舶分为多个区域至少包括以下内容：船舶至少包括艏部区域、机舱、货舱、艉部区域以及上建。

在一种可实施的方式中，坞墩的布置形式至少包括：单列中墩分布、多列中墩分布以及多列边墩分布。

在一种可实施的方式中，在步骤S4中，在确定每个坞墩的预定受力之前，根据船体结构形式、分段或者总段划分情况、船位布置等输入条件，获取坞墩布置方式以及各个区域的墩位形式及数量。

在一种可实施的方式中，在步骤S4中，基于所述预定计算比例确定每个坞墩的预定受力至少包括以下内容：

坞墩的预定受力计算公式为：

Ln＝Y％×W÷N

式中：

Ln：表示序号为n的坞墩的预定受力；

Y：表示所计算墩列的预定计算比例；

W：表示该区域的集中载荷；

N：表示区域内所布的坞墩数量总和。

在一种可实施的方式中，在所述预定受力大于坞墩的承载力时，对坞墩的布置进行调整，直至所述预定受力小于等于坞墩的承载力。

根据本申请的第二方面，还提供了一种船舶建造的坞墩布置评估系统，包括存储器及处理器，所述存储器存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一方面提供的船舶建造的坞墩布置评估方法。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

在本申请的技术方案中，能够对船坞建造时坞墩的预设方案进行评估，并进行预处理，以确定预设方案可行并快速固化方案，在确保安全余度的前提下，使坞墩的预设方案满足实际生产需要，替代了有限元计算过程，节约了工作量，提高船舶建造效率。本申请能满足成本控制、节省设计周期的要求。

附图说明

图1是本发明实施例的船舶建造的坞墩布置评估方法的流程图。

图2是本发明实施例的船舶建造的坞墩布置评估方法中，第一坞墩的结构示意图。

图3是本发明实施例的船舶建造的坞墩布置评估方法中，第二坞墩的结构示意图。

图4是本发明实施例的船舶建造的坞墩布置评估方法中，船舶艏部的区域划分示意图。

图5是本发明实施例的船舶建造的坞墩布置评估方法中，船舶艉部的区域划分示意图。

图6是本发明实施例的船舶建造的坞墩布置评估方法中，船舶艏部的坞墩的布置形式示意图。

图7是本发明实施例的船舶建造的坞墩布置评估方法中，船舶艉部的坞墩的布置形式示意图。

图8是本发明实施例的船舶建造的坞墩布置评估方法中，散货船或者液气船的平底区域的坞墩布置形式示意图。

图9是本发明实施例的船舶建造的坞墩布置评估方法中，滚装船的平底区域的坞墩布置形式示意图。

图10是本发明实施例的船舶建造的坞墩布置评估方法中，集装箱船的平底区域的坞墩布置形式示意图。

图11是本发明实施例的船舶建造的坞墩布置评估方法中，集装箱船的第4～6环段区域的坞墩布置形式示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、第一坞墩；2、水泥墩；3、钢墩；4、第二坞墩；5、艏部区域；6、机舱区域；7、货舱区域；8、艉部区域；9、上建区域。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

根据本申请的第一方面，参见图1，首先提供一种船舶建造的坞墩布置评估方法，包括以下步骤：

S1、获取船舶类型，根据船舶类型确定坞墩的类型。

S2、根据坞墩的类型确定每个坞墩的承载力。

在一种可实施的方式中，坞墩的类型至少包括：

第一坞墩1，如图2所示，第一坞墩1至少包括设于底部的钢筋水泥墩2以及设于顶部的木材垫层、楔子及塑料薄膜。第一坞墩1用于船舶货舱底部线型较为平直的区域。

第二坞墩4，如图3所示，第二坞墩4至少包括设于底部的钢筋水泥墩2以及设于顶部的钢墩3、工程塑料及塑料薄膜。第二坞墩4用于船舶艉部、机舱或者船舶艏部区域5，布置于隔舱壁或者纵舱壁底部，以减少船舶搭载时船体的沉降量，保证建造精度。

在一种可实施的方式中，确定每个坞墩的承载力至少包括以下内容：

钢筋水泥墩2由钢筋、水泥浇筑而成。经理化试验后得出：采用油压机加载200吨压力为其本体破坏性节点。因此，钢筋水泥墩2的承载力为200吨。钢墩3通过钢板拼焊制作。经理化试验后得出：采用油压机加载150吨压力为其结构破坏性节点。因此，钢墩3的承载力为150吨。垫木、楔木或者工程塑料的安全载荷及受压后变形量以选取木材的泊松比而定。

在一种可实施的方式中，在进行坞墩的预定受力与承载力比对时，需将坞墩的承载力设置25％-35％的余度。

优选的，将坞墩的承载力设置30％的余度。考虑实际施工过程中的安全问题，避免将承载力用至极限。

S3、将船舶分为多个区域，分别获取每个区域的总重量，并确定每个区域内坞墩的布置方式及布置列数。

在一种可实施的方式中，如图4和图5所示，将船舶分为多个区域至少包括以下内容：船舶至少包括艏部区域5、机舱区域6、货舱区域7、艉部区域8以及上建区域9。其中，根据不同船型、分段及总段划分方式，货舱区域7还可以拆分成不同区域总组成的N个环段、巨型总段甚至是半船，以满足船坞快速搭载的需求。

需要说明的是，坞墩的布置形式至少包括：单列中墩分布、多列中墩分布以及多列边墩分布。

具体的，如图6和图7所示，单列中墩分布用于艏部区域5或者艉部区域8，在中纵底下发生线型突变时使用。如图8至图10所示，多列中墩分布以及多列边墩分布用于机舱或者货舱的线型较为平直的区域。

在一种可实施的方式中，在步骤S3中，获取每个区域的总重量至少包括：

针对不同船型，坞墩所在的纵列位置不同，其承受的荷载比例也不同。根据步骤S3中船舶区域划分形式、分段或者总段划分图及搭载顺序，以及船舶全船重量或者重心汇总表，获取预定单位长度或者预定范围内的区域总重，区域总重为预定单位长度或者预定范围内的区域集中载荷，具体包括船体空船重量、各种工装等附加物及密性/出坞配载压舱水的总重量作用于该范围内的所有坞墩上的压载力。

需要说明的是，考虑到分配于中纵坞墩上的载荷有不均衡性、不确定性及线型的特殊性，通常中墩取实际载荷的1.5倍进行计算。

S4、确定每个区域内不同坞墩形式的预定计算比例，基于预定计算比例确定每个坞墩的预定受力。分别将每个坞墩的预定受力与坞墩的承载力进行比对。在预定受力小于等于坞墩的承载力时，完成坞墩布置。

具体的，多种不同民用主力船型的每列墩位的受力分配比例如下：

在船舶为散货船或者液汽船时，船舶货舱区域7外底板线型变化较为平坦，实肋板或者各纵桁分布比较规律，同一区域内的板厚区间较为接近，故区域内的重量分布比较均衡未产生突兀的阶差，因此各列墩位的受力接近等分。如图8所示，本实施例中涉及的散货船或者液气船中，船舶中心线的两侧分别设置6列边墩，从船舶中心线往舷侧依次包括第一边墩、第二边墩、第三边墩、第四边墩、第五边墩以及第六边墩。其中，第一边墩、第二边墩、第三边墩、第四边墩的受力分配比例为25％，第五边墩以及第六边墩的受力分配比例为30％。第一边墩、第二边墩、第三边墩、第四边墩、第五边墩以及第六边墩均为第一坞墩1。

在船舶为滚装船时，此类船舶外底板线型形式：除中纵K行板为平直板架，其余区域外板以设定的某一斜率上翘，平顺与舭部转圆板光顺连接，因此造成近中区域的各列墩位的受力逐渐增大，尤其是中纵桁材底下的墩列承担区域内的大部分载荷。如图9所示，本实施例涉及的滚装船中，包括一列中墩、左右两侧分别设置2列边墩，具体的，靠近船舶中心线的为第一边墩，远离船舶中心线的为第二边墩，其中，中墩的受力分配比例为80％、第一边墩的受力分配比例为40％、第二边墩的受力分配比例为30％。中墩、第一边墩、第二边墩均为第一坞墩1。

在船舶为集装箱船或者双壳油轮时，此类船舶货舱区域7外底板线型尽管较为平坦，实肋板或者纵桁分布也比较规律，同一区域内的板厚较为接近，同一区域内的重量分布也未产生突兀的阶差，但由于其舷侧部分存在双壳结构并且其所用的板厚较厚，尤其是集装箱船抗扭箱区域的舷顶列板、舱口围顶板等处所取的板厚尤为厚实，造成此类船舶的舷侧区域重量通常大于近中区域。因此船舶舷侧部分的多列墩位的受力通常大于近中区域。如图10所示，在船舶中心线的底部设置一列中墩，从船舶中心线往舷侧依次包括第一边墩、第二边墩、第三边墩、第四边墩、第五边墩。中墩的受力分配比例为40％、第一边墩的受力分配比例为25％、第二边墩的受力分配比例为25％、第三边墩的受力分配比例为30％、第四边墩的受力分配比例为40％、第五边墩的受力分配比例为50％。中墩、第一边墩、第二边墩、第三边墩、第四边墩的坞墩形式均为第一坞墩1，第五边墩的坞墩形式为第二坞墩4。

在一种可实施的方式中，确定每个坞墩的预定受力之前，可根据船体结构形式、分段或者总段划分情况、船位布置等输入条件，获取坞墩布置方式以及各个区域的墩位形式及数量，以评估计算每个坞墩的预定受力。

在一种可实施的方式中，在步骤S4中，基于预定计算比例确定每个坞墩的预定受力至少包括以下内容：

坞墩的预定受力计算公式为：

Ln＝Y％×W÷N

式中：

Ln：表示序号为n的坞墩的预定受力。其中n＝0、1、2…。

Y：表示所计算墩列的预定计算比例。

W：表示该区域的集中载荷。

N：表示区域内所布的坞墩数量总和。

具体的，集装箱的船舷侧有板厚较厚的抗扭箱及舱口围，其重量分布、集中载荷受力比例分配如图10和图11所示。本实施例中，以集装箱船的第4～6环段区域集中载荷及坞墩受力分布比例为例进行评估。如图10所示，在船舶中心线的底部设置一列中墩，从船舶中心线往舷侧依次包括第一边墩、第二边墩、第三边墩、第四边墩、第五边墩。中墩的受力分配比例为40％、第一边墩的受力分配比例为25％、第二边墩的受力分配比例为25％、第三边墩的受力分配比例为30％、第四边墩的受力分配比例为40％、第五边墩的受力分配比例为50％。中墩、第一边墩、第二边墩、第三边墩、第四边墩的坞墩形式均为第一坞墩1，第五边墩的坞墩形式为第二坞墩4。

已知该区域总重量W＝3550吨。已知此区域船宽方向共分布1列中墩。左、右两舷侧各5列边墩。其中，中墩数量为12，第一边墩的数量为10×2＝20，第二边墩的数量为12×2＝24，第三边墩的数量为12×2＝24，第四边墩的数量为12×2＝24，第五边墩的数量为12×2＝24。

不同序号坞墩的预定受力计算如下：

L0＝40％×W÷12＝3550×0.4÷12≈118。

L1＝25％×W÷20＝3550×0.25÷20≈44。

L2＝25％×W÷24＝3550×0.25÷24≈37。

L3＝30％×W÷24＝3550×0.3÷24≈44。

L4＝40％×W÷24＝3550×0.4÷24≈59。

L5＝50％×W÷24＝3550×0.5÷24≈74。

中墩、第一边墩、第二边墩、第三边墩、第四边墩的预定受力均小于第一坞墩1的承载力。第五边墩预定受力小于第二坞墩4的承载力。因此，该集装箱船的第4～6环段区域的坞墩布置满足要求。

S5、在预定受力大于坞墩的承载力时，对坞墩的布置进行调整，直至预定受力小于等于坞墩的承载力。

需要说明的是，在步骤S5中，若某个区域的坞墩预定受力大于承载力时，容易发生船体变形，须对此区域内的坞墩布置进行调整。

在一种可实施的方式中，调整方式至少包括：增加墩位附近区域的纵向或者横向的坞墩数量、更换墩位类型。

在一种可实施的方式中，在增加坞墩数量后，评估结果仍不满足要求，至少包括以下内容：基于有限元计算分析，对船体外板板厚进行加厚、改变船体内部纵构件或者横构件的布置或者进行局部加强。

根据本申请的第二方面，还提供了一种船舶建造的坞墩布置评估系统，包括存储器及处理器，所述存储器存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一方面提供的船舶建造的坞墩布置评估方法。

综上所述，本申请提供的船舶建造的坞墩布置评估方法及系统，能够对船坞建造时坞墩的预设方案进行评估，并进行预处理，以确定预设方案可行并快速固化方案，在确保安全余度的前提下，使坞墩的预设方案满足实际生产需要，替代了有限元计算过程，节约了工作量，提高船舶建造效率。本申请能满足成本控制、节省设计周期的要求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种船舶建造的坞墩布置评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取船舶类型，根据所述船舶类型确定坞墩的类型；

S2、根据坞墩的类型确定每个坞墩的承载力；

S3、将船舶分为多个区域，分别获取每个区域的总重量，并确定每个区域内坞墩的布置方式及布置列数；

S4、确定每个区域内不同坞墩形式的预定计算比例，基于所述预定计算比例确定每个坞墩的预定受力；分别将每个坞墩的所述预定受力与坞墩的承载力进行比对；在所述预定受力小于等于坞墩的承载力时，完成坞墩布置；

S5、在所述预定受力大于坞墩的承载力时，对坞墩的布置进行调整，直至所述预定受力小于等于坞墩的承载力。

2.根据权利要求1所述的船舶建造的坞墩布置评估方法，其特征在于，所述坞墩的类型至少包括：

第一坞墩，所述第一坞墩至少包括设于底部的钢筋水泥墩以及设于顶部的木材垫层、楔子及塑料薄膜，所述第一坞墩用于船舶货舱底部线型较为平直的区域；

第二坞墩，所述第二坞墩至少包括设于底部的钢筋水泥墩以及设于顶部的钢墩、工程塑料及塑料薄膜，所述第二坞墩用于船舶艉部、机舱或者船舶艏部区域，布置于隔舱壁或者纵舱壁底部。

3.根据权利要求1所述的船舶建造的坞墩布置评估方法，其特征在于，在进行坞墩的预定受力与承载力比对时，需将坞墩的承载力设置25％-35％的余度。

4.根据权利要求1所述的船舶建造的坞墩布置评估方法，其特征在于，在步骤S3中，将船舶分为多个区域至少包括以下内容：船舶至少包括艏部区域、机舱、货舱、艉部区域以及上建。

5.根据权利要求1所述的船舶建造的坞墩布置评估方法，其特征在于，坞墩的布置形式至少包括：单列中墩分布、多列中墩分布以及多列边墩分布。

6.根据权利要求1所述的船舶建造的坞墩布置评估方法，其特征在于，在步骤S4中，在确定每个坞墩的预定受力之前，根据船体结构形式、分段或者总段划分情况、船位布置等输入条件，获取坞墩布置方式以及各个区域的墩位形式及数量。

7.根据权利要求1所述的船舶建造的坞墩布置评估方法，其特征在于，在步骤S4中，基于所述预定计算比例确定每个坞墩的预定受力至少包括以下内容：

坞墩的预定受力计算公式为：

Ln＝Y％×W÷N

式中：

Ln：表示序号为n的坞墩的预定受力；

Y：表示所计算墩列的预定计算比例；

W：表示该区域的集中载荷；

N：表示区域内所布的坞墩数量总和。

8.根据权利要求1所述的船舶建造的坞墩布置评估方法，其特征在于，在所述预定受力大于坞墩的承载力时，对坞墩的布置进行调整，直至所述预定受力小于等于坞墩的承载力。

9.一种船舶建造的坞墩布置评估系统，其特征在于，包括存储器及处理器，所述存储器存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的船舶建造的坞墩布置评估方法。