共同规范研究总结报告

广船国际股份有限公司1共同规范研究总结报告广船国际股份有限公司编制广船国际股份有限公司2技术性能指标..........................................................................................3一货舱区船体结构设计与优化研究.......................................................41）结构设计依据:..................................................................................42）JTP规范对结构设计的影响比较分析................................................53）货舱区船体结构舯剖面设计优化.....................................................114）中纵舱壁及横舱壁设计...................................................................13二货舱区船体结构有限元分析方法评估..............................................171）三维有限元模型的范围...................................................................172）边界条件........................................................................................213）装载工况和有限元计算工况............................................................234）应力衡准........................................................................................285）计算结果........................................................................................30三船体梁极限强度及屈曲强度评估.....................................................371）船体梁极限强度及评估...................................................................372）屈曲强度评估.................................................................................38四结论...............................................................................................411）确定了舯剖面的结构形式和构件布置..............................................412）研究确定纵、横舱壁结构形式和构件尺寸......................................423）应用有限元分析方法计算评估船体结构屈服和屈曲强度.................434）应用“一步法”计算校核船体梁极限强度......................................435）应用初步屈曲强度计算方法校核船体屈曲强度...............................43四疲劳评估与节点设计优化研究........................................................431）纵骨疲劳强度评估——名义应力法.................................................442）热点位置的疲劳强度评估——热点应力法......................................453）研究结论........................................................................................67五研究成果的应用情况.......................................................................681）应用前景........................................................................................682）取得的经济效益.............................................................................68广船国际股份有限公司3技术性能指标No技术项目技术参数指标1船型HandySizeTanker2总长Loa183.20m垂线间长LBP176.00m型宽B32.20m型深D18.20m3设计吃水Td11.00m结构吃水TS13.00m4设计载重量42,500T结构吃水载重量50,500T5货舱容积VC58,300m36货舱壁形式带下墩的纵/横槽形舱壁清洁舱型燃料油舱形式双壳服务航速VS14.8kn8锅炉1套,每套25t/h9废气锅炉1套,1.0t/h10柴油发电机组3套,每套约960kW11救生设备尾抛艇+救助艇广船国际股份有限公司4一货舱区船体结构设计与优化研究1）结构设计依据:根据以上船型主尺度参数、船体布置、和结构型式上的特点，按船级社协会(IACS)JTP共同规范（COMMONSTRUCTURALRULESFORDOUBLEHULLOILTANKERS）中对适用双壳油船船型的规范要求，本型HANDYSIZE型成品油船完全满足本规范的适用范围，见表1中所列出比较结果，所以在结构优化设计中应严格按JTP共同规范的要求进行结构形式研究、构件布置、结构强度校核、构件规格设计等。表1：成品油船满足JTP规范适用要求项目适用JTP规范要求成品油船比较结果船型参数Lpp(m)≥150满足Lpp/B5满足B/D2.5满足Cb0.7满足分舱布置双壳要求是满足双底是满足机舱和甲板室布置在货舱区后是满足布置内壳和一道中纵舱壁是满足船体构造船体为焊接形式是满足船体为板架构成是满足由横向舱壁、间隔强框架参与的纵向板架构成是满足船体结构布置双壳双底尺度满足法定要求（IMO&MARPOL）是满足单甲板结构是满足横纵舱壁位置满足法定要求（IMO&MARPOL）是满足广船国际股份有限公司52）JTP规范对结构设计的影响比较分析JTP规范对150m以上双壳油船的结构设计在结构腐蚀余量、计算载荷、计算载荷点选取、结构设计细节、强度评估衡准等方面的要求较以往的规范作出了重大的改变，对船体结构设计要求更加严格，其影响深远。在结构设计优化过程中，通过熟悉和应用JTP规范对货舱区的纵、横构件进行规范设计，并与应用以前规范设计出的船体结构进行比较，得出JTP规范主要在下面几个方面导致结构重量大大增加。a）合成计算载荷方面在结构设计衡准中设计载荷的计算较目前规范更加复杂，载荷分类被进一步的细化，见表2。在构件规范设计计算中应用的是在不同吃水下、不同装载状态下的合成载荷。表2：合成计算载荷的分类合成载荷载荷成分静载荷（S）静载荷+动载荷(S+D)破损载荷(A)冲击载荷(IMPACT)外载荷海水静载荷海水静载荷+波浪动载荷砰击载荷拍击载荷内载荷液货静载荷（所有液舱）液货静载荷+波浪诱导液舱内动载荷（所有液舱）平衡水线下的破损载荷水压试验载荷（所有液舱）置换法静载荷（压载舱）溢流法静载荷（压载舱）广船国际股份有限公司6由表2可知，合成载荷总体上分为静载荷、动载荷、晃荡载荷、冲击载荷和破损载荷，这几种载荷在构件计算中根据构件的所在部位按内、外不同载荷成分进行合成计算，并在对应力计算衡准中要计及垂直和水平静水、波浪合成弯矩、剪力的影响。另外计算动载荷要考虑船体运动六个自由度以及船体与波浪方向的横浪、斜浪、迎浪不同状态下引起的加速度变化，见表3。表3：货舱区的动载荷工况JTP规范的设计载荷要求大体上与DNV规范设计载荷的要求基本类似，但计算载荷的合成与计算过程更加复杂，繁琐，同时由于压载水置换法和溢流法的引入，使弯矩和剪力大大增加，载荷计算值中要考虑过压载荷，造成压载舱周围边界构件计算载荷较原来有所增大，导致结构构件的尺寸大大增加。b）结构腐蚀余量方面JTP规范要求的构件腐蚀余量较ABS、DNV等船级社目前规范的要求大广船国际股份有限公司7大增加，见表4中及图1中所示的对于货舱区船体构件JTP规范要求值与ABS、DNV以前规范要求值的比较图1：结构腐蚀余量的比较广船国际股份有限公司8表4：JTP规范与原来规范对于腐蚀余量要求的比较（货舱区）构件部位腐蚀余量值（mm）比较结果ABSDNVJTP主甲板在液货舱范围内1.01.04.0↑400%主甲板在压载舱范围内2.02.04.0↑200%压载舱内部构件在甲板下3.0m内2.03.04.0↑133%压载舱内部构件在甲板下3.0m外1.01.53.0↑200%液货舱内部构件在甲板下3.0m内1.52.04.0↑200%液货舱内部构件在甲板下3.0m外1.01.02.5↑250%舷顶列板2.02.03.5↑175%舷侧外板1.01.03.0↑300%内壳板与斜底板1.51.03.5↑233%内底板1.51.54.5↑300%外底板与舭部外板1.01.03.0↑300%由上表看出，对于结构构件腐蚀余量JTP要求较以往规范要求大大增加，增加幅度在100~400%之间，主甲板和内底板腐蚀余量增加值达到了3mm，这将造成船体构件的板厚大大增加，结构重量越来越大。c)结构计算的“净厚度”应用在上述计算载荷和结构腐蚀余量要求增加的情况下，JTP规范要求在船体结构强度计算校核中应用构件的“净厚度”，即要求用于强度计算的构件广船国际股份有限公司9尺寸是建造厚度扣除腐蚀余量后的净尺寸，如图2。图2：净厚度示意图根据校核不同的结构部位和不同的校核方法，规范对“净厚度”的定义不同。见表5中结构校核中“净厚度”的定义。表5:JTP规范对于强度校核净厚度要求不同校核方法构件类型净尺寸tnet最小板厚要求所有构件tgross-1.0xtcorr船体梁总纵强度所有参与总纵强度的纵向构件tgross-0.5xtcorr结构构件规范尺度校核板材和局部扶强构件tgross-1.0xtcorr主要支撑构件（强框架、纵桁等）tgross-0.5xtcorr船体梁极限强度所有参与总纵强度的纵向构件tgross-0.5xtcorr结构有限元分析所有构件tgross-0.5xtcorr结构疲劳强度评估参与船体梁应力计算构件tgross-0.25xtcorr参与局部应力计算构件tgross-0.5xtcorrtcorr_____腐蚀余量；tgross_____建造厚度广船国际股份有限公司10通过目标船的计算校核，JTP规范要求总纵强度校核应用净尺寸与以往规范要求完全不同，以往规范在总纵强度计算中应用构件的建造厚度，而JTP规范要求扣除0.5倍的腐蚀余量，这样导致应用原来规范校核出的船体梁剖面模数不满足JTP规范的总纵强度要求，结构构件的尺寸必然大大增加。d）结构疲劳寿命的改变JTP规范中有关船体结构疲劳年限和疲劳校核的外部波浪环境要求较以往规范有较大的改变，疲劳年限由20年改为25年。相比于以往的设