组合式绞吸挖泥船结构强度分析

摘要

我国水域广阔,江河湖库纵横,拥有丰富的水利资源,基于港口航道治理、水利设施维护、矿砂开采等事业,疏浚业已成为中国经济建设的重要行业。挖泥船是使用相当广泛的一类工程船舶,是疏浚设备中最重要的一种。挖泥船不仅涉及防洪抢险、航道整治,还在农田水利、港口建设、海底管线敷设、开沟回填、深海取砂、地质采矿、水域环保以及海防建设等众多领域发挥重要作用。　　近几年,国内外的各家研究机构开发设计了许多大型新式的绞吸式挖泥船,在其设计开发上取得了一定的成果。而内陆单个水域水深小,工程量不大,大型挖泥船尺度大,运输困难,小型挖泥船更适合。本文所研究的组合式绞吸挖泥船不同于以往的挖泥船,为便于运输,将其设计成多个单元箱体,其构成的主船体采用一种新式的快速插销形式连接,相比于以往的连接方式,这种连接形式更加方便,可以大大节约拼接箱体所需的时间及人力。为保障组合式挖泥船的总体强度与连接装置强度,具体开展工作如下:　　(1)对绞吸式挖泥船的主要构件及其工作过程进行了分析,并比较了多种连接方式的优缺点。　　(2)运用MSC PATRAN软件建立了50.4m组合式绞吸式挖泥船的全船有限元模型,选择了合适的方式来模拟箱体间的连接件。　　(3)根据规范及绞吸式挖泥船的实际工作状态,确定计算工况及载荷,依靠有限元求解器MSC NASTRAN,对12种计算工况下的模型进行有限元直接计算。　　(4)对50.4m绞吸式挖泥船的总纵强度及各连接构件强度进行了分析。　　结果表明,本船结构与连接装置设计较为合理,在各种计算工况下,总体强度与连接装置强度均满足《钢质内河船舶建造规范》(2014)要求,且中拱状态较中垂状态应力小。研究结果为此类组合式绞吸挖泥船结构设计与连接方式提供参考。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1课题背景和研究意义

1．2国内疏浚业

1．3挖泥船分类

1．4绞吸式挖泥船发展趋势

1．5本文研究内容

第二章组合式绞吸挖泥船基本情况介绍

2．1组合式绞吸挖泥船基本参数

2．1．1主尺度

2．1．2总布置

2．2组合式绞吸挖泥船主要设备

2．2．1挖泥装置

2．2．2排泥系统

2．2．3定位装置

2．2．4辅助装置

2．3组合式绞吸挖泥连接件设计

2．4组合式绞吸挖泥工作方式

2．5本章小结

第三章组合式绞吸挖泥船计算模型

3．1 MSC．Patran／Nastran软件介绍

3．2 全船结构有限元模型

3．2．1主船体模型

3．2．2连接装置模型

3．2．3其他部位模型

3．3本章小结

第四章计算工况与载荷

4．1计算工况

4．2绞刀切削力计算

4．3舷外水压计算

4．4结构重量

4．5其他载荷

4．5本章小结

第五章船体结构强度评估

5．1船体结构强度理论

5．2应力取值

5．2．1应力取值方法

5．2．2许用应力

5．3计算结果及分析

5．3．1平放悬吊工况

5．3．2 15m挖深工况

5．3．3 30m挖深工况

5．3．4工况结果比较分析

5．4本章小结

6．1总结

6．2展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文及研究成果