[发明专利]一种港作拖轮艏部护舷及托架结构

说明书

本发明公开一种港作拖轮艏部护舷及托架结构，包括支撑橡胶护舷的托架圆弧板，托架圆弧板上端通过过渡圆钢与托架上面板连接，托架圆弧板下端通过过渡圆钢与托架下面板连接，托架上、下面板的另一侧为主船体；还包括连接托架上面板和托架下面板之间的隔板、隔板上与托架圆弧板连接的圆弧板支撑板，托架圆弧板在与水平夹角25～30度上是一与圆弧相切的直线，且在此处设置有加强材；隔板上开有减轻孔。本发明降低了船舶的维护成本；改进了船舶建造施工工艺、提高了生产效率，降低了造船成本。

技术领域

本发明涉及一种港作拖轮艏部护舷及托架结构。

背景技术

港口拖带作业作为船舶运输和港口生产相连接的一个纽带，在其中发挥着十分重要的作用。大多数进出港口的大型船舶是由拖轮协助完成靠泊、离泊、移泊的。因此拖轮拖带对保证船舶在港口的航行安全、船舶周转速度、港口作业效率、维护航行秩序以及保护港口水域环境都具有重要的意义。国内港口港作全回转拖轮在协靠大轮时主要是顶推作业形式，海面无浪涌时，拖轮顶推作业相对平稳。但在恶劣天气下作业时，拖轮与协靠大轮产生相对上下窜动。窜动的频率幅度与浪涌有关，浪涌大则拖轮窜动幅度大。顶推作业时的相对窜动会使托架由于挤压而脱焊，进而直接影响拖轮作业和橡胶靠把的使用寿命。因此，有必要计算存在浪涌时拖轮托架的受力状态，分析托架损坏原因。以降低船舶的维护成本；改进船舶建造施工工艺、提高生产效率，降低造船成本。

现有的托架艏部线型及隔板分布如图1所示。其截面剖视图如图2所示，托架由隔板1,板厚为8mm、减轻孔面板2,规格为10X100扁钢、托架上面板3,板厚为12mm、加强材4,板厚为12mm和过渡圆钢5,板厚为10mm等结构组成，由于制作工艺限制横撑板与圆弧托板无法焊接。

发明内容

本发明的目的是提出一种港作拖轮艏部护舷及托架结构，以解决现有的托架艏部线型及托架结构存在的问题。

下面通过计算存在浪涌时拖轮托架的受力状态，分析托架损坏原因。本计算基于有限元计算软件Femap&NX Nastran建立托架计算模型，托架采用Plate和Bar等单元进行仿真，对托架结构的受力进行计算及分析，根据计算结果对托架结构进行优化并验证优化方案的可行性。

1、建立拖轮艏部几何模型，如图3所示；

由于船体左右对称，为提高计算效率，因此建立了拖轮右舷一侧的模型。托架有限元模型使用Plate、Bar、Rigid以及Gap等类型的单元。

(1)Plate单元

船体如甲板、横舱壁、横向强框架等钢板而积尺寸远远大于厚度尺度，可简化为薄板结构，采用Plate单元；

(2)Bar单元

一些纵骨、桁材、扶强材的长度尺寸远远大于截而尺寸，可简化为杆梁结构，采用Bar单元。

(3)Rigid单元

刚体单元，模拟碰撞力传递到橡胶护舷上的过程。

(4)Gap单元

考虑到橡胶护舷受到挤压时变形与吸能的作用，在各隔板与Rigid单元间添加Gap单元模拟橡胶护舷的变形过程。

根据《中华人民共和国化工行业标准》中有关橡胶护舷的规范：

对于800X1000的橡胶护舷，当变形量达到50％时，其反力大小为237.4KN。变形量：Δ＝50％D＝400mm；

反力：F＝237.4KN＝237400N