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倒T型坞门吊装设计及吊耳强度分析

发布于:2016-09-16 20:40
强度分析

      随着造船业和海工装备业的蓬勃发展,与造船相关的行业呈现出生机勃勃的繁荣景象,特别是沿江、沿海地区拥有得天独厚的地理优势。坞门是船厂船坞不可缺少的重要组成部分,对于沿江堤、海堤布置的坞门,还要求具有防洪、挡潮功能。坞门的结构形式有浮门式、横拉门式、人字门式、卧倒门式等,其中浮门式坞门又分为方箱式、比重计式、桶形式。方箱式浮门的外形全部是直线形,制作简便,环境适应性强,坞门厚度不占用船坞的有效长度,是目前大型船坞采用最为广泛的结构形式,下面对坞门吊装的吊耳进行详细的强度分析
      坞门具有大尺寸、大吨位、形状不规则等特点,给发货与运输提出了极大的挑战。目前坞门的发运方式主要有以下两种方式:①在工厂车间生产坞门分段,在船坞内合拢调试,然后用拖船水路运输运至使用区域;②在工厂车间生产坞门分段,在陆地合拢调试,然后吊装下水,使用拖船或者半潜船运至目的地。
      研究的坞门为南通中远重工有限企业承接、设计、制造与发运的国外订单,整个坞门为对称的两头端部方箱型、中间段倒T型结构。各个分段在工厂制造,受到制造方生产条件的制约,只能完成打砂油漆后发运至企业重载码头拼装合拢,设备调试合格后,从码头吊装通过水路由国内发运至海外目的地。
      该倒T型坞门,长度L= 86.20 m,宽度B=12008.20 mm,高度H=13.10 m,正常吃水深度极限高水位11.4 m、极限低水位8 m,波浪高度+3.20 m。
      坞门中段采用倒“T”形结构,两端为方箱型结构,坞门两端各有两个压载舱,中段分为四个压载舱,如图所示。坞门两端各分为三个水密舱,中间舱用于安装电气系统、两侧为压载舱。在主体高度上被上/中/下甲板和底板分为三层,由上至下,第一层布置通道、控制台及其他设备,第二层布置压载水舱,第三层布置泵阀设备及管路。
      倒T型坞门是在方箱型结构的基础上进行结构优化计算衍生出来的新结构形式,它充分考虑坞门的受力特性,重量约为方箱型坞门的60%,结构重量仅约1600 t。倒T型坞门设计在制造成本控制、缩短制造周期、安装、运输方面均具有着明显优势。
      倒T式坞门整体重量达1600 t,码头起重设备难以满足吊装要求,受到码头承载力的限制,也无法使用其它大型起吊设备在码头上吊装,只有大型浮吊船才能完成吊装任务。由于倒T式坞门的长度达到86.2 m,使用一艘浮吊将使吊装过程极其不稳定,故采用两艘2000 t起吊能力的浮吊船进行吊装作业。
      该产品运输可以选择直接将坞门放入长江中,将舱内注入适当量的压载水后,用拖船直接拖至目的地,也可以选择将坞门吊装在半潜船上后绑扎固定,运输至交货地点。考虑到整个运输路途比较遥远,在海上停留的时间很长及运输过程中其它不确定的因素,故选用半潜船直接运输。
      整个坞门的重量分布为两头重、中间轻,重心位于结构中下部。坞门的吊装设计了两个吊点,分别位于距离坞门端部1/6长度部位的顶部,吊点间距离为86.2X4/6=57.46 m,两艘浮吊同时分别起吊一个吊点。单个吊点起吊重量约为800 t。坞门结构均采用薄板设计,单点起吊800 t会在吊点附近产生极大的应力集中,导致薄板撕裂,坞门结构破坏。为了分散应力的集中,必须扩大起吊点的受力范围,将单个吊点分布4个分吊点,每个分吊点布置一只吊耳。吊装过程中使用线缆索具,使每只吊耳受力均等。每只吊耳受力降低至800/4=200 t。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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