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潜水支持船减压舱和船艏舷侧加强结构设计

更新时间:2009-03-28

0 引言

近年来,海上油气资源开发向更深海域发展,高规格的深水船舶需求日益增加。饱和潜水支持船作为海洋工程支持船舶中的高端装备,能够为潜水人员创造适宜的工作环境,使其在高压强条件下完成水下安装、检查和维修等作业。该船型广泛应用于海底施工作业、水下资源勘探、搜救作业等领域,具有广阔的市场前景。

饱和潜水系统由减压舱、氦氧混合气体储存罐、气体净化系统、潜水钟、潜水钟回收释放系统、生命支持系统、应急逃生系统、控制系统等组成。减压舱作为饱和潜水系统中的一个特殊设备,工作人员下潜工作前后均需在减压舱内加减压或等待下批工作安排。为了保证减压舱的正常使用,其下端的加强结构除必须满足规范强度要求外,还应满足额外的变形量要求。本文以设置单套潜水设备的船型二为例,选取减压舱下端的加强结构基于规范的要求和设备使用的要求对其设计进行阐述,船型一的双套潜水设备中的每套减压舱的加强结构设计与船型二同理。

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另外,基于DNA船级社对于潜水支持船艏舷侧结构的要求不同于CCS船级社和ABS船级社,本文选取入级DNV船级社的船型一作为研究对象,对其船首舷侧结构设计的不同要求进行阐述。

这样说也许你觉得刺耳,但我还是忍不住劝慰我们这代中年人,是时候主动更新认知、更新观念了。我们想固守的所谓“无私的爱”,其实是囿于旧观念而缺乏边界意识,是对孩子“核心家庭”的粗暴入侵。

1 两种船型的介绍

1.1 船型一

(1)主尺度:总长124 m,型宽24 m,设计吃水6.5 m,型深10.2 m。

(2)主要设备:设有2台艉部全回转推进器、2台艏部伸缩式推进器和2台艏部管道式侧推;1台主吊机、1台副吊机;固定式24人双钟300 m水深饱和潜水系统以及空气潜水作业系统。

科学的课程设置是提高教学质量的前提条件。现有的大学英语课程设置单一,有综合英语、听力和口语。综合英语每周一次,听力和口语隔周一次,全由一个老师负责。学生的学习受老师影响很大。学生逃课或上课不认真听讲情况时有发生,严重影响教学质量。本文以宁波诺丁汉大学英语课程成功的教学案例为例,对建立动态的大学从英语课程设置进行探索。

(3)结构形式:双底、双壳,两层连续甲板,船艏设有长艏楼和五层甲板室及一个直升机平台。

(4)入级船级社:CCS/DNV。

1.2 船型二

(1)主尺度:总长93.6 m,型宽23 m,设计吃水6.0 m,型深8.6 m。

经计算,σe=164.5 MPa,τ=94 MPa。

2.2.2 边界条件

(4)入级船级社:ABS。

2 减压舱基座及下端加强结构设计

船型一和船型二每套潜水设备各配有3个减压舱,减压舱之间通过连接管路连接。由于减压舱内部有一定的压强,为防止气体泄漏造成舱室内压强的变化,因而对连接管与设备的密封性要求比较高。基于减压舱之间对接精度要求高,且船体变形不能影响对接精度,因而对减压舱下的支撑结构提出了比较高的要求,以保证在航行过程中不论中拱状态或中垂状态下任意一个减压舱和邻近减压舱的下支撑结构之间的相对变形量最大不能超过1 mm。考虑到减压舱的上述要求,必须对该区域结构采取加强、加密处理措施,即在设备下方增加了强构件及支柱等主要支撑结构,并进行一系列的强度和变形分析来保证达到上述要求。

2.1 减压舱基座及下端加强结构强度分析

对减压舱基座及下端加强结构采用三维有限元模型进行强度分析时,为减小边界条件对模型计算结果的影响,所取边界距离评估目标保留一定的距离。模型纵向范围选取了减压室前后各半个舱室;横向范围选取了从左舷到右舷;垂向范围选取了船底到平台甲板以上约2 400 mm的范围(减压舱放置在平台甲板上)。模型中涵盖了该范围内的所有板、纵、横强框架、纵骨等构件。模型中网格大小约为1/2的骨材间距。模型中纵骨、强构件面板、支柱、扶强材采用梁单元,其余构件采用板单元。模型示意图如图1所示,减压舱与基座及下端加强结构连接示意图如图2所示。

葛根是苏伯维尔的君药,而葛根素则是葛根的有效成分,研究表明其具有解热〔4〕,镇痛〔5〕,抗菌、抗感染〔6〕,降血压〔7〕,降血糖、血脂〔8〕,抗氧化,抗肿瘤,解酒〔9〕等作用,与苏伯维尔的功能主治一致,所以本实验选择葛根素作为苏伯维尔水提工艺的含量测定指标。为考察提取情况,首先对葛根素含量进行考察,其次对浸膏得率进行考察,试验分析得出:葛根素含量比浸膏得率更好地反映药材的提取情况,故设计葛根素含量与浸膏得率的权重系数为8:2。为确保水提工艺的合理性,本实验进行了验证试验,结果表明,正交试验优选出的水提工艺合理可行。

  

图1 模型示意图

  

图2 减压舱与基座及下端加强结构连接示意图

2.1.1 模型载荷

根据ABS规范第5篇第5章,设计载荷应不小于下述值:

垂向载荷PV=0.102(x-L/70)W

式中:Y为材料屈服应力,普通钢取235 MPa。

式中:x为系数,实取x=15;L为结构船长,L=87.35 m;W为设备重量,W=2 551 N(选取最重的减压舱)。

经计算,PV=3 578 N,PL=PT=1 276 N。

2.1.2 边界条件

边界条件考虑了线位移约束<0,0,0>,角位移约束<0,0,0>。边界示意如图3所示。

  

图3 边界示意图

2.1.3 许用应力

板单元和梁单元相当应力σe=0.7Y,板单元剪应力τ=0.4Y

纵向载荷PL=横向载荷PT=0.5W

(2)主要设备:设有2台艉部全回转推进器、1台艏部折翼式推进器和2台艏部管道式侧推;1台主吊机、1台副吊机; 固定式12人单钟300 m水深饱和潜水系统以及空气潜水作业系统。

图书管理员是图书馆的重要组成部分,图书馆的任何发展都离不开图书管理员的工作支持,图书管理员日常的基本工作职责就是收集、整理、保存图书馆的书籍资料[9]。医院图书馆为更好的开展继续医学教育,图书管理员的工作职业也有了一定的改变,除了以前的单机式归纳整理书籍外,还需要对书籍资料的潜在价值进行开发利用,以便书籍资料能够及时被医务人员阅读、学习。随着当今社会的网络信息技术发达程度不断升高,大量信息充斥网络世界,图书管理员便需要从中收集有用的资料进行整理然后发挥其用途,这也是新时代管理员需要履行的职业责任[10]。

2.1.4 校核结果

板单元的相当应力最大值为47.5 MPa<σe ; 板单元剪应力最大值为25.4 MPa<τ;梁单元相当应力最大值为39.1 MPa<σe

2.2 减压舱基座及下端加强结构变形分析

减压舱基座及下端加强结构采用三维有限元模型对其变形进行分析。模型纵向范围选取了减压室前后各半个舱室;横向范围选取了从左舷到右舷;垂向范围选取了船底到主甲板。模型中涵盖了该范围内的所有板、纵横强框架、纵骨等构件。模型中网格大小约为1个骨材间距。模型中纵骨、强构件面板、支柱、扶强材采用梁单元,其余构件采用板单元。

选取了减压舱下每个鞍板与基座连接区域的中点位置作为考核点,分别命名为P1P2P3M1M2M3S1S2S3,考核点示意如图7所示。计算后考核点的绝对位移数值分别见表1和表2。

2.2.3 计算结果

舷外水压力考虑了船舶的结构吃水高度的舷外载荷,其示意图如图4所示。

  

图4 舷外载荷示意图

2.2.1.2 设备载荷

减压舱的重量分别为236、236、255 kN。模型加载中考虑了1.5倍的载荷系数,其示意图如图5所示。

  

图5 设备载荷示意图

2.2.1.3 重量分布

有限元模型中重量分布考虑了核算区域的所有设备、钢结构、舾装设备、压载水、油水等重量。

2.2.1.4 边界弯矩

考虑到船舶在航行过程中,船体产生的总纵弯曲对设备底座区域的变形量有一定的影响,模型中模拟了该区域许用的中拱和中垂合成弯矩。

(3)结构形式:双底、双壳,两层连续甲板,船艏设有长艏楼和三层甲板室及一个直升机平台。

用10倍物镜找到被检物像,调小聚光器虹彩光圈至可在视野中看到视场光阑的轮廓,再上下缓慢调整聚光器,这样会使视场光阑的影像变得清晰,如视场光阑不在场中央,利用聚光器外侧的两个调节钮进行调整,当亮光点被调至场中央后,再将其开大,即可进行观察[6]。

边界条件考虑了尾端线位移约束<0,0,0>,角位移约束<0,-,->;首端线位移约束<-,0,0>,角位移约束<0,-,0>。0表示约束,-代表放开(不约束)。其示意图如图6所示。

女秘书将刘丽芳领进彭伟民办公室,转身就出去了,出去时轻轻带上了门。彭伟民只瞟了刘丽芳一眼,目光迅速抽回电脑网页,态度十分冷淡。

  

图6 边界条件示意图

2.2.1.1 舷外水压力

2.2.1 模型载荷

但是这个服务不能被片面理解为是民俗学者最终可以代替民众在社会中说话,成为民众的代言人。特别是在当下城市化过程中,民众身份认同的交流实践方式发生了根本的不同于以往的变化和动态的创造,民俗学者对这样的变化和创造可以去研究,但不能代替民众自己去进行这种交流。当下,城乡各地居民都参与了不同于以往乡土社会的建构公共生活秩序和公共文化的活动,成为所谓“文化自觉”的根本表现。这是实践民俗学被推出的非常重要的时代性背景,也意味着民众作为生活实践中的主体,他们行动的身影和交流的话语将在民俗学研究中得到更为充分与鲜明的呈现。

  

图7 考核点示意图

从表1和表2可以看出,不论在中拱状态还是中垂状态,单个减压舱基座上表面与减压舱底座连接区域之间临近点的相对位移最大值为0.31 mm,小于变形量不能超过<1 mm要求。

表1 中拱状态下考核点的位移值 mm

  

中拱状态1绝对位移2绝对位移3绝对位移最大相对位移XP0.31500.30700.2880M0.38700.38400.3670S0.35900.35900.35900.0790YP0.09330.10600.1440M0.03880.04390.0535S0.03150.04240.06030.0905ZP9.94009.72009.4400M9.63009.5009.3300S9.64009.49009.25000.3100

表2 中垂状态下考核点的位移值 mm

  

中垂状态1绝对位移2绝对位移3绝对位移最大相对位移XP0.10300.08660.0847M0.13800.11700.1120S0.09490.09490.09480.0431YP0.02350.02960.0498M0.04160.03960.0375S0.07940.06430.03980.0378ZP6.83006.75006.6100M6.75006.73006.5800S6.85006.83006.79000.2100

3 船艏舷侧结构设计

考虑到不同船级社对船艏部舷侧结构的设计要求有所不同,比如挪威船级社(DNV)要求自艏垂线起向后0.1L(L指结构船长)之间与夏季载重线以上的区域要考虑波浪对艏部舷侧结构的砰击,需要对上述区域的构件进行加强,而中国船级社(CCS)和美国船级社(ABS)对潜水支持船的船艏舷侧结构没有上述要求。需要考核的砰击示意图如图8所示。基于上述的区别,本文按照DNV船级社的要求对该区域的舷侧外板的板厚要求进行计算与分析,以体现不同要求对应的不同取值。

3.1 艏部砰击压力的计算

按DNV规范第3篇第1章要求,对艏部砰击压力Ps1进行计算。

选取垂向范围:主甲板至第一甲板间;纵向范围:Fr154周边区域。

 

式中:C为系数,C=1.0;Cf为系数,Cf=0.71;β为水线和纵轴的夹角系数,β=0.7;V为航速,V=14.5 kn;

(5) 维修性.在桥架完全开启时,悬挂油缸通过液压控制回路即可卸载,此时即可对悬挂机构各组成零部件进行维修和更换.考虑到悬挂方案维修主要是对损坏零部件进行更换,故可用机械平均更换时间TB,单位min,评价此悬挂方案的维修方便性,即

L′为结构船长,L′=117.32 m。

经计算,Ps1=304.86 MPa。

3.2 外板厚度的核算

按DNV规范第3篇第1章要求,艏部受波浪砰击区域外板厚度t1不小于下式计算所得之值:

 

式中:ka为系数,ka=1;σf为材料屈服应力,σf=235 MPa;s为扶强材间距,s=0.748 m。

经计算,t1=11.79 mm。

2016年7月5日,在生命科学预印本网站(BioRxiv)上,包括多家著名期刊(Science、EMBO、eLife)在内的几大顶尖级学术出版机构与出版社(PLOS和Springer Nature)的主编及高层,提交了一篇关于系统分析各大期刊JIF的论文。该文揭示了JIF不能体现单篇论文的引用信息,同时呼吁期刊评价降低对JIF计算的痴迷和依赖程度,并强调引用分布曲线。英国皇家学会和欧洲分子生物学组织出版社出版的期刊,已经公布了引用分布(citation distribution)这个概念。《自然》杂志的一名发言人称,《自然》将会尽快更新其网站,以使其涵盖多种评价标准[8]。

3.3 船艏舷侧结构比较

按DNV、CCS和ABS规范要求的距艏垂线0.1 L区域构件示意图分别如图9、图10所示。

企业管理者的代理问题会衍生出低效率的资本配置,这表明只有当外部投资者能够监控分配决策时,企业管理者才能有效地配置资本。换句话说,企业管理者在面对更加警惕的治理时,往往会更有效地配置资本,并减少机会主义。然而有趣的是,在这种情况下,公司管理者可能会寻求限制投资者的监控,以阻止这种治理,最终导致资本配置效率低下。

通过图9、图10对比发现,按DNV规范计算的舷侧构件规格要大于按CCS和ABS规范计算的舷侧构件规格。

  

hd—夏季载重线到上甲板线之间的垂向距离;α1, α2—考核

面到夏季载重线和上甲板线的距离,如果α1, α2 差异比较大,还需要增加考核面;β—水线和纵轴的夹角。

张政涌这孩子刚入学时,外表看着很不舒服,浓绿的鼻涕流过“河”,汗渍渍的小脸抹得黑乎乎的,无论好好的衣服穿在他身上总是“衣冠不整”,我问他问题,他回答得不仅语无伦次,而且吐字也不清楚。

图8 需考核的砰击区域示意

  

图9 按DNV规范要求的距艏垂线0.1 L

 

区域的构件示意图(单位:mm)

  

图10 按CCS和ABS规范要求的距艏垂线0.1 L

 

区域的构件示意图(单位:mm)

4 结语

(1)进行潜水支持船减压舱加强结构设计时,应注意减压舱区域变形量的特殊要求,采用局部结构加强并结合三维有限元分析手段校核该区域的变形量,以满足设备的使用要求;为减压舱提供压缩空气的氦氧混合气体储存罐顶部构件选取时要考虑到空气罐顶部有连接管路,要预留一定的空间。

当地时间12月11日下午3点多,不列颠哥伦比亚省高等法院的法官宣布,准许华为公司首席财务官孟晚舟女士保释。孟晚舟女士获得保释后通过社交网络表示,“我以华为为傲,我以祖国为傲!”

(2)潜水支持船艏舷侧结构的设计应注意不同船级社对于该类型船艏舷侧结构的不同要求,要重点区分入级符号,便于对相对应的结构进行核查,同时设计时可以考虑减小艏部外飘的程度或加密骨架,以达到比较经济的目的。

参考文献

[1] 中国船级社.钢质海船入级规范[M].北京:人民交通出版社,2015.

[2] 中国造船工程学会,中国船舶工业集团公司,中国船舶重工集团公司.船舶设计实用手册[M].北京:国防工业出版社,2013.

 
董晨霞
《江苏船舶》 2018年第01期
《江苏船舶》2018年第01期文献

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