[发明专利]利用集中力模拟集装箱载荷进行垂向静水剪力计算的方法

说明书

本发明涉及一种利用集中力模拟集装箱载荷进行垂向静水剪力计算的方法，将舱内集装箱载荷平均分布至前后的集装箱底座处；将舱盖及舱盖上集装箱载荷平均分布至前后的横向舱口围板处，实现集中力模拟集装箱载荷，从而在集装箱船装载计算时，获得合理的垂向静水剪力包络值。在集装箱船设计阶段，可快速确定涉及SWSF包络值的装载工况及包络结果，也能合理解释SWSF包络值确定的装载依据，具有较强的实用价值。

技术领域

本发明涉及一种集装箱船设计技术，特别涉及一种利用集中力模拟集装箱载荷进行垂向静水剪力计算的方法。

背景技术

船舶漂浮于静水中时，由于重力(包括船舶自身重量及装载重量)和浮力沿船长方向分布不均衡引起船体垂向弯曲变形，其横剖面内所产生的垂向剪力和弯矩，分别称为静水剪力(SWSF)和静水弯矩(SWBM)。

SOLAS和船级社规范中对集装箱船的静水剪力模拟没有明确的规定。通常，参照液货和散装货，集装箱船的装载手册计算中把集装箱重量模拟为箱形的均布载荷。NAPA默认的集装箱载荷计算采用均布力方法。NAPA中针对集装箱船有个专门的子模块，只需定义集装箱布置位置及重心，集装箱堆垛的排、列、层数，各装载工况下集装箱的尺寸、重量及数量，即可计算出相应工况下集装箱的载荷，并进一步计算得到船体梁静水载荷。

但这种模拟方式与集装箱的传力路径并不符合。事实上，舱内或甲板上的集装箱的重量直接通过底座(socket)传递；舱盖及舱盖上的集装箱重量多数通过横向舱口围板传递。因此，集装箱的重量传递多通过集中力载荷而非均布力载荷，两者产生的弯矩差异不大，但产生的局部剪力则差异较大。

发明内容

针对现有静水载荷计算中均布力模拟方式与集装箱的传力路径不符合，导致计算偏差的问题，提出了一种利用集中力模拟集装箱载荷进行垂向静水剪力计算的方法，实现集中力模拟，从而在集装箱船装载计算时，获得合理的垂向静水剪力包络值。

本发明的技术方案为：一种利用集中力模拟集装箱载荷进行垂向静水剪力计算的方法，在集装箱船设计软件中进行静水剪力计算中，采用集中力模拟集装箱载荷：将舱内集装箱载荷平均分布至前后的集装箱底座处；将舱盖及舱盖上集装箱载荷平均分布至前后的横向舱口围板处。

进一步，所述集中力模拟集装箱载荷具体包括如下步骤：

1)定义所有可能装载的集装箱位置和重心；

2)定义并命名集装箱堆垛的排、列和层数；

3)定义各装载工况下的集装箱布置，包括集装箱尺寸、重量及数量；

4)将每个舱盖上的集装箱定义为一个整体；

5)将舱内集装箱的重量，按每个堆垛分成前后2部分相等的重量，分别作用在前后的集装箱底座处；

6)将舱盖及舱盖上集装箱的重量，按每个舱盖分成前后2部分相等的重量，分别作用在前后的横向舱口围板处。

进一步，所述舱内集装箱，其载荷作用点与横舱壁上导轨的节点以及内底板上集装箱底座节点关联。

进一步，所述舱盖以及舱盖上的集装箱，其载荷作用点分别与舱口围结构上的支撑块、限位结构和主承力销节点关联。

本发明的有益效果在于：本发明利用集中力模拟集装箱载荷进行垂向静水剪力计算的方法，在集装箱船设计阶段，可快速确定涉及SWSF包络值的装载工况及包络结果，也能合理解释SWSF包络值确定的装载依据，具有较强的实用价值。

附图说明

图1为本发明集中力方式进行集装箱载荷模拟流程图；

图2为本发明实施例18000TEU集装箱船典型装载工况及装载示意图；

图3a为本发明LW工况下NAPA和Homer软件的SWBM计算分布对比图；