请扫描 微信公众号 官方微博

您的位置是 > 首页 > 新技术 > 如何通过优化槽形横舱壁设计提升船舶绩效

如何通过优化槽形横舱壁设计提升船舶绩效

新闻来源:中国船检    浏览量:688 侯现果 2018-08-13
        在对XX船厂53000载重吨Ⅱ类化学品/成品油船1#船进行现场检验过程中,我发现有如下几个问题:空船质量较重,有必要进一步优化;横舱壁需要对加强筋进行焊接,增加焊接、探伤工序,现场检验人员还需要对焊接质量进行检查,延缓了工作进度;在进行涂装作业过程中,因加强筋的存在,不便于涂装作业;船东认为1#横舱壁设计不利于将来洗舱。
        于是,我将此次发现的问题反馈给船东。船东考虑到,船舶有9道横舱壁,减重可以从横舱壁入手,同意对2#船做试验,但同时又面临三个新的问题:一是采用槽型舱壁还是波形舱壁,船研所是否有能力完成槽型舱壁设计?二是中国船级社(CCS)对此次改动能否予以认可?三是此次改动产生的费用船厂是否愿意承担?
        针对此三项问题,我们进行与相关各方进行了充分沟通,并得到了肯定答复。达到共识后,接下来经过研究,我们主要从以下四个方面进行了改进。
        一是槽形舱壁的设计参数。如图1所示,槽形舱壁的形状和尺寸由以下参数来确定。基本参数:槽形深度d_cg,槽形面板宽度b_f,槽形间距S_cg。由这三个基本参数可以求得其他描述槽形尺寸的参数:槽形角φ、槽形腹板宽度b_w、槽形腹板在槽形面板所在面内的投影长度d_pr和一个单元槽条的全宽T。
        二是优化目标的设定。槽形舱壁的重量是成本的主要影响因素,优化设计的关键是有效控制和减轻槽形舱壁的重量,实现成本最低的目标。
        槽形舱壁的重量与板厚和槽条的展开长度密切相关,板厚薄而展开长度短的槽形舱壁重量就轻。板厚与展开长度又都取决于所选取的槽形参数,但是槽形参数在板厚和展开长度两方面对重量的影响趋势并不一致。如增大槽形深度d_cg(连带的槽形角φ、面板宽度b_f、腹板宽度b_w、腹板投影长度d_pr、槽条的全宽T中的若干个参数必然发生变化)会产生增大剖面模数减小板厚的趋势和增加展开长度的趋势,很难直观看出对重量的影响。这是槽形参数方案选取需要进行对比和论证的根本原因。
        53000载重吨Ⅱ类化学品/成品油船的槽型舱壁优化设计分为两个阶段:首先,在舯横剖面未完全固定的初步研究中,以单位宽度下的舱壁的平均截面积作为优化目标,进行对比论证,得到可以用于指导设计和优化方向的一般性结论。而在舯横剖面完全确定以后,就可以把边界处面板宽度不一致的影响也考虑进去,以整个舱壁每米高度的重量作为优化目标,进行对比论证,得到适用本船的优化设计结果。
        三是初步优化方案。初步研究基于结构力学的理论公式(非规范公式)编制计算表格。载荷仅考虑预设货品密度为1.53t/m3的液货在计算点处产生的液体静压力。计算公式仅考虑屈服强度(包括整体弯曲强度和局部弯曲强度)的影响。结构材料均采用屈服极限为315N/mm2的高强度钢。腐蚀余量取2.5mm。
        对宽度b_f、腹板宽度b_w、槽形深度d_cg三个参数在500mm到1500mm范围内分别按照50mm步长取值组合,共得到4850种可行的组合方案。
        分别计算各组合方案中单元槽条需要的板厚、槽形角和槽条的展开长等,进一步得到各组合方案的单位宽度截面积。对比分析后得到以下一般性结论:
        ①板宽度和腹板宽度接近时趋于单位宽度的截面积最小。
        ②槽形角φ在45至70度之间趋于单位宽度的截面积最小。
        四是53000载重吨Ⅱ类化学品/成品油船槽型舱壁优化设计方案的确定。类似船型目前流行的槽形舱壁设计方案中,槽条面板(或腹板)宽度一般介于1000mm到1200mm之间,槽形角一般介于65度到80度之间。
        参考以上流行设计方案和初步优化得到的一般性结论,结合舯横剖面设计,按照CSR规范的结构布置要求,我们制定了5个槽形舱壁对比设计方案见表1。考虑到初步优化方案中没有考虑槽条面板屈曲的影响,所以在本次优化的对比方案中把槽条腹板宽度设计得比面板宽度略大了一些。
        针对以上5个设计方案,分别进行了规范计算,得到槽条板的计算厚度,并进一步得到整个舱壁每米高度的重量,见表2。
        可见,采用方案1的设计在满足规范要求的条件下,重量和成本最优。将此5个方案送审CCS,通过计算,均满足CSR规范(2012)要求,在重量和成本最优的基础上考虑到与纵向槽型舱壁设计相协调一致,进行了细微调整,最终设计方案如图2所示。
        这个方案得到了船东的高度认可,而且使船东获得了不错的经济效益和社会效益。经济效益方面,通过对比,采用槽型舱壁的2#船总重量比1#船重量减轻684吨,降低原材料成本300多万元;2#船横舱壁无加强筋,减少了焊接、探伤、检验程序,加快了建造进度,无形中为船厂节省大量成本;2#船横舱壁无加强筋,涂装效率大为提高,相比1#船,油漆用量减少12%,为船厂节省大量成本;此次技术创新,作为技术积累,船厂将来承揽新船时作为技术卖点,可以签约到更高的合同金额;对于船东,船体自身重量的减轻预示着可以承载更多的货物,在2#船整个生命周期内,将给船东带来丰厚的利润。社会效益,通过此次创新,船厂通过宣传,提高了在造船界的知名度;对于船东,在没有增加成本的前提下,提高了货物的装载量,新船型获得了船东的好评,进一步赢得了船东的信赖与忠诚。
上一篇:定价权之惑:“谁”涨船高?下一篇:“大洋一号”船抵达西北太平洋作业区