1600m车道客流船减摇鳍及其周围结构设计.docx

1600m车道客流船减摇鳍及其周围结构设计1600m车道客滚船减摇鳍及其周围结构设计周志伟(I船围际船舶设益司提要:简介7作者杏1600Il1.车道客滚船减摇鳍结构设计中的思路,步骤及解决的t.-I题,对一般减摇鳍设提供一些建议关键词:减摇鳍结构设计客滚船我公司承造的1600m乍道客滚船是艘高技术含量的现代化船舶.该船设置的一对减摇鳍.就是技术含量颇高的装置之一.在本船的设计之初,我们对该装置还比较陌生,只知道以前在军舰曾经安装过减摇鳍,但是知之甚少通过1600m车道客滚船的设计.本人对减摇鳍与其周围结构的设计有了一定的体会,现记录供同行参考1认识减摇鳍船舶的减摇装置,通常以减少横摇为的.有舭龙骨,减摇水舱,减摇陀螺,减摇鳍等多种形式.其中减摇鳍以其良好的减摇效果,一般设置在稳性要求较高的中高速船舶上.如高级游船,客船,军舰等所谓减摇鳍装置,是指船舶在海上航行或作业时,靠伸出船体两侧的鳍,产生扶正横摇力矩及侧向力,抵消部分的波浪扰动力和力矩,随时有效地减少船舶的横摇运动的一种装置.减摇鳍有固定式减摇鳍和收放式减摇鳍两种.而从鳍的形状来看.有机翼型,鱼尾型等.应根据实际情况选择1600/11车道客滚船选用的是收放式,鱼尾型的减摇鳍.船舶安装了减摇鳍装置,可提高船舶在波浪中的航行性能,保障船舶能在恶劣的海况下航行.从而保证船上人员的舒适和有效广船科技001年第2卅总第72期1作;防止货物碰撞受损,翻侧;保证船上设备,仪器,武器等的精确度;保证直升飞机的正常起降等.传统上列船舶横向运动的控制是采用一对或多对减摇鳍,而对船舶的首摇则采用舵来控制,但是减摇鳍的作用会产生首摇.而舵的作用会产生横摇,因此现在有一种较额的减摇技术称舵鳍联合减摇技术.总之,减摇鳍装置是一套较为复杂的装置,除了要考虑船舶性能,波浪方面的理论.还要考虑机械,自动控制,结构强度等诸多方向的问题.因此.减摇鳍装置一般是由专,lL的广家设计及制造,而船厂负责向厂家提供减摇鳍装置设计所必要的资料信息以及将减摇鳍装置安装上船.l60011l车道客滚船减摇鳍主要参数:型号Neptune200每舷个数1鳍面积5.45m鳍臂长3.30m鳍弦长1.65m展弦比2.0鳍工作角21.5.鳍静止角25液压马达功率30kW(20ff)在航速V=28.5kn时的特性:每鳍升力5464kN力臂15.25113减摇力矩16670kNm减摇效果90%2减摇鳍结构设计的思路经过与减摇鳍装置设计及制造的厂家19协商,厂家将把减摇鳍装置打包供应船厂.在结构方面,厂家供应包括Cruxbox结构,Finbox结构及减摇鳍单元处的部分船体外板减摇鳍单元的结构,通过单元上的加强框架和连带的部分外板与船体结构及外板连接,连接处由主船体预留余量,以保证减摇鳍单元能按设计要求准确地安装.3设计中结构方面要解决的问题基于上述的设计思路,我们在减摇鳍结构设计中要关注以下几个主要问题:(1)结构设计能否保证原船体结构应有的强度?(2)连接结构与船体结构是否对应合理?(3)结构设计是否影响到船舶的性能?(4)单元周围的施工是否方便?(5)安装方法及焊接工艺能否保证减摇鳍原设计的精度,使其达到应有的减摇效果?(6)结构是否重量最轻?4应提供给厂家船体结构方面的信息减摇鳍单元的结构是作为船体结构的一部分来设计的,需要根据船体结构的有关资料信息进行设计,才能与船体结构协调.为了配合减摇鳍厂家的设计,船厂应向厂家提供以下资料信息:(1)已光顺后的实际肋骨线型及型值;(2)包含排板板缝,板厚实际信息的外板展开图;(3)船体结构的理论线(这一点很重要,关系到减摇鳍结构与船体结构的连接能否对应);(4)未考虑减摇鳍装置之前相关部分的船体结构图(应包含结构大小,规格的信息).5结构设计中的问题及对策16OOm车道客滚船船体结构设计是委托丹麦KEH公司设计的,而减摇鳍装置是委托英国BrownBn)ther&Colad.厂家设计并制造的.虽然如此,我公司还是不能高枕无忧.因为设计公司只负责船体结构的设计.而厂家似乎对船体结构的考虑也不是十分精心,唯有靠我们在中间进行协调图l为设计公司基础设计提供的在减摇鳍处船体结构典型横剖面.图2为厂家初步设计提供的减摇鳍Cruxbox处的横剖面.从图2可见,由于Cruxbox的底板与船体结构内底板之间的空间较为狭窄,为了方便施工,厂家将Cruxbox下方的船体结构内底板取消了.扁:图1碱摇鳍处船悻结构典型横剖面图2初步设计播鲭cruIbox处的横剞面接到厂家的初步设计图后,我们认为这样设计是有问题的.第一,从结构方面来讲,对原船体结构改动太大,影响我们已经完成和正在进行的图纸设计,对计划进展不利;第二,底舱的舱容因此改动而减少太多,对船舶性能可能会有影响;第三,也是最主要1600m车道客菠船藏播奠厦其周眉结构设计的一点,此处靠近船中,取消了内底板使该处变成了单底结构,不能满足规范有关双层底的要求,也不能满足规范关于客船的内底不能低于图3所示A点水平面的要求.经过研究,我们提出了新的方案,如图4所示,即将Cruxbox下方的内底板向下倾斜.这样设计的合理性在于:(1)解决了Cruxbox与船体结构内底板之问因空间较为狭窄而造成的施工难题;(2)满足了规范的要求;(3)结构修改量少,对我们的进度有利;(4)对底舱的舱容影响小,虽然有一点减少,但是影响甚微.此方案提出后,厂家及设计公司都接受了.同时,船级社及船东也认可了我们的方案一图3客船的内底不能低fA点水平面图4修改后Cmxbox处的横剖面6减摇鳍结构的一些主要特征如图5所示,减播鳍单元的结构由部分船体外板及Cruxbox结构和Finbox结构组广船科技2001年第2期总第72期成.由于Cruxbox为主要受力箱体,所以Cruxbox的前,后端由强结构与船体连接,以防止变形.影响减播鳍的效率.Cruxbox顶板与底板较厚(t=50mm或60ram),船体肋骨及肘板与之直接连接,见图4.Finbox顶板与底板较薄(t=15mm),船体结构不与之直接焊接,而是与已连带在Finbox上的加强框连接,使焊接点远离箱体,防止焊接引起箱体变形.见图6.加西蛄帕拈睁帅9l9293CamFbox图5磕摇簧单元结构的组成图6Finbox的与船体结掏连接7施工工艺减摇鳍的安装主要应做好单元定位及焊接变形控制两方面的工作.虽然厂家有一些关于安装定位以及焊接顺序方面的指导性建议,但是,在现场施工中,还是应该根据船厂的实际情况来实施.(下转第l3页)21焊专用药芯焊丝,低飞溅,低烟尘,高熔敷率和耐车间底漆的药芯焊丝,以及高强钢,不锈钢,耐热钢各系列药芯焊丝.(5)加速FCB单面埋弧自动焊专用焊接材料的研制,早日实现国产化,降低生产成本.(6)加强焊接专业人才的培养,提高焊工队伍素质.近年来,由于船舶科技人才的流失和高龄专业人员退休,专业技术人员比例呈下降趋势.熟练焊工越来越少.因此,要注重专业人才的培训,包括设计,工艺,管理,维修和操作人员的培训,特别是高级焊工的培养,才能适应21世纪造船焊接技术的发展的需要.(7)为适应建造高新船型(如化学品船,LPG船,LNG船,VLCC船,豪华客轮等特种船型和海洋工程)开发的需要,积极开展建造这些产品关键材料和焊接工艺技术的研究,如双相不锈钢,低温钢,高强度钢,不锈钢的窄间隙TIG焊,铝合金摩擦搅拌焊接:亡艺技术等课题的研究.(8)探索研究焊接机器人在造船中的应用.国外先进造船企业经过几十年的焊接机械化,自动化的发展,在9O年代已进人了造船焊接机器人实用化的新时代,并将进一步向完全自动化,无人化目标发展我国一些院校对焊接机器人也已研究多年,但进展缓慢,应密切结合船厂实际,研究开发可搬式小型机器人,并与船厂CAD/CAM系统相连接,解决应用中的软件,硬件与实用化问题,使科研成果早日转化为生产力5结语2l世纪我国造船业面临各种新的挑战,国际市场竞争更加激烈,国防建设任务繁重.同时,企业深化改革也给造船焊接带来了空前发展的新机遇,在现代企业改革的新形势下,对造船焊接技术的发展提出更高,更迫切的要求.我们坚信随着造船模式转换进程的加速推进,造船企业和高等院校,研究机构以及焊接设备,焊接材料制造单位紧密合作,我国造船焊接的机械化,自动化必将推向新的高度,为实现本世纪跨人世界造船强国的宏伟目标而努力.参考文献I应潮龙,周国胜实用高教焊接技术M】北京:国防T址出敝杜.19952现代造船模式研究课题组理代造船模式研究报告【R】中国船舶工业总甚可19993成.造船焊接机械化自动化浅析【J】.船舶高教焊接,1998.9(so】4中国船舶工业高教焊接技术指导组.日车株式会杜棹户制钢所日车造船焊接的现状【R】20005陈家车近年来我国造船焊接技术与日,韩之间的对照J】焊接信息,1999(76TakedaY.KawanoT,TakedaH,etalRECENTDEVELOPMENTOFNEWMECHANIZATION,AUTOMATIONANDROROTIZATIONOFWELDINGOPERATIONSINTHEJAPANESESHIPYARD【D】.1994RW/IIs7藩接施工委员会酉浦宪尔,造船藩接造船溶接,简易自动机适用干教果【J】溶接技术.1993(218林田正,造船溶接机械化,口水-y化【J】.溶接技术.199IlJ2J(收穑日期:200103221(上接第21页)本文只是l600I/1车道客滚船减摇鳍及其周围结构设计的一点心得,作者认为:减摇鳍的结梅设计,关键是在订货时就要与厂家做好沟通,及时地向厂家提供必要的资料信息并认真地审查厂家给船厂的工厂认可图,并结合安装工艺对结构细节进行周密的(广船科技2001年第2期总第72期考虑参考文献l刊维亭,张球,张继先船舶航态最优控制器的世计华东船舶工业学院,1999,13f5)2LRRulesandRLrCI舳sl6clon0fSh20007收穑日期:20010426l3