[发明专利]基于耦合工况的集装箱船三舱段有限元分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及集装箱船三舱段有限元分析方法，更具体的说，涉及针对油舱设置在货舱间的中型集装箱船，在其三舱段有限元分析过程中，工况设计的改进。本发明只用于燃油舱分别布置在货舱的横舱壁间的中小型集装箱船。

背景技术

为减少自由液面对船舶稳性的影响，中小型集装箱船由于机舱空间有限，通常不再布置单独的燃油舱，而将燃油舱分别布置在货舱的横舱壁间，如图1所示。在常规的集装箱有限元分析中，货舱和油舱通常是分开来校核的。通常货舱三舱段有限元分析中有7个典型工况，油舱分析有3个典型工况。由于燃油舱布置在货舱横舱壁间，即燃油舱结构就是货舱结构的一部分。如果仍按照传统做法分开来校核两个部分，则无法将燃油舱和货舱载荷的相互耦合作用对结构的影响计入校核范围，分别设置的工况无法涵盖船舶运营中所有的典型危险工况，结构可能会偏于危险。

此外，有限元分析方法为本领域现有技术的公知方法，如文献《集装箱船舶货舱区结构设计和强度评估研究》(作者姜桥等，《海洋工程》，日期：2009-08-15)，公开了相关的有限元分析方法，本发明的具体分析方法可以选用如文献以及其他现有技术的有限元分析方法。本发明的改进在于工况的选择。

发明内容

本发明针对上述问题，在常规的货舱区分析工况设置的基础上加入燃油舱载荷的成分，重新设计一套融合燃油舱典型工况的货舱区三舱段有限元分析的工况组。本发明能提供较为全面的合并燃油舱的货舱区三舱段有限元分析工况设置的方法，得到船级社的认可，有效保证了有限元强度评估的可靠性，减少了机械性组合的工况数量，提高了工作效率。本发明只用于燃油舱分别布置在货舱的横舱壁间的中小型集装箱船。

为了达到上述目的，本发明一种基于耦合工况的集装箱船三舱段有限元分析方法，包括工况分类和工况有限元分析的两个步骤。本发明的改进在于，针对燃油舱分别布置在货舱的横舱壁间的中小型集装箱船(合并燃油舱的货舱区三舱段)，所述工况分类步骤如下：

LC1a中拱正浮工况：船舶正浮于水面，吃水为结构吃水叠加波峰高度；燃油舱间的货舱一个bay范围内的舱内及舱口盖以上为空,无集装箱载荷；其他所有bay(包括舱内及舱口盖以上)装满最大装箱重量的40尺集装箱；空bay下对应的压载水舱装满压载水；货舱两端燃油舱装满燃油。

LC1b1中拱正浮工况：船舶正浮于水面，吃水为结构吃水叠加波峰高度；燃油舱间的货舱一个bay范围内的舱内为空,无集装箱载荷；其他所有bay(包括舱内及全部舱口盖以上)装满最大载重的40尺集装箱；无压载水；货舱两端燃油舱装满燃油。

LC1b2中拱正浮工况：船舶正浮于水面，吃水为结构吃水叠加波峰高度；燃油舱间的货舱一个bay范围内的舱内为空,无集装箱载荷；其他所有bay(包括舱内及全部舱口盖以上)装满最大载重的40尺集装箱；无压载水；货舱两端燃油舱左舱为空，右舱装满燃油。

LC1c中垂正浮工况：船舶正浮于水面，吃水为结构吃水叠加波谷高度；所有舱内及舱口盖以上装满最大装箱重量的20尺集装箱；无压载水；货舱两端燃油舱装满燃油。

LC2a中拱横倾工况：船舶横倾至最大角度，平均吃水等于结构吃水；最大横倾角为30°和2tan^-1(D-T_S)/B中的较小值；无波浪载荷；燃油舱间的货舱一个bay范围内的舱内及舱口盖以上为空,无集装箱载荷；其他所有bay(包括舱内及舱口盖以上)装满最大装箱重量的40尺集装箱；无压载水；货舱两端燃油舱装满燃油。

LC2b1中垂横倾工况：船舶横倾至最大角度，平均吃水等于结构吃水；最大横倾角为30°和2tan^-1(D-T_S)/B中的较小值；无波浪载荷；所有舱内及舱口盖以上装满最大装箱重量的20尺集装箱；；无压载水；货舱两端燃油舱装满燃油。

LC2b2中垂横倾工况；船舶横倾至最大角度，平均吃水等于结构吃水；最大横倾角为30°和2tan^-1(D-T_S)/B中的较小值；无波浪载荷；所有舱内及舱口盖以上装满最大装箱重量的20尺集装箱；无压载水；货舱两端燃油舱左舱为空，右舱装满燃油。

LC3纵倾工况：舶纵荡时，纵向加速度引起纵向载荷，，舱内装载最大装箱重量的40尺箱；舱口盖以上装载最大装箱重量的20尺箱；货舱两端燃油舱装满燃油。