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汽車滾裝船具有方便、快捷、運(yùn)輸量大、裝載靈活等特點(diǎn)，需求量在不斷擴(kuò)大。滾裝船結(jié)構(gòu)不同于常規(guī)船型，為了使汽車和叉車能暢通無阻，甲板一般都是貫通整個船長，并且盡量少設(shè)置橫艙壁，因橫艙壁上開有較大的門孔，致使橫艙壁的強(qiáng)度大大削弱，使船體容易發(fā)生扭曲變形。甲板強(qiáng)橫梁、縱析的構(gòu)件尺寸常受到貨艙空間最大度寬、高度及許用變形等因素限制，為減少強(qiáng)橫梁、縱彬的跨距，通常在貨艙內(nèi)設(shè)置一、二排支柱，承受來自各層甲板的集中載荷。此外甲板層數(shù)多，型深高，干舷也高。當(dāng)滾裝船受到波浪的作用而產(chǎn)生橫搖，左右舷水壓不對稱產(chǎn)生較大的橫向彎矩，以及所裝載的汽車的重量和因橫搖而產(chǎn)生的作用在汽車上的慣性力反過來作用在甲板上，這是一種非對稱載荷，在剪切效應(yīng)的作用下，汽車滾裝船的橫向強(qiáng)框架會發(fā)生傾斜，由于橫向強(qiáng)框架傾斜所引起的裂紋可以在汽車滾裝船的強(qiáng)橫梁、強(qiáng)肋骨甚至半橫艙壁的開口角隅處找到。
大型汽車滾裝船船尾扁平，尾部甲板上設(shè)有很重的跳板，容易引起船尾和機(jī)艙區(qū)域的局部振動。基于上述特點(diǎn)，滾裝船總體布置決定了船體結(jié)構(gòu)設(shè)計的特殊性，進(jìn)行全船結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析是很重要的。本研究以某型汽車滾裝船為依托，分析了它的結(jié)構(gòu)設(shè)計特點(diǎn)，并應(yīng)用有限元分析方法，對全船結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行了詳細(xì)的計算、分析和評估，對了解、掌握該船型的結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)、優(yōu)化其結(jié)構(gòu)設(shè)計以及對該船型日后的營運(yùn)、維護(hù)均有一定的參考價值。
汽車滾裝船設(shè)有9層永久性甲板，三層活動甲板。根據(jù)滾裝船總縱強(qiáng)度的特點(diǎn)，主要是中拱問題，中剖面最大中拱靜水彎矩可能比同樣主尺度常規(guī)船型中剖面靜水彎矩高出40%甚至更多，因此甲板、底部均采用縱骨架結(jié)構(gòu)形式，如圖所示。該船在貨艙區(qū)域Fr54和Fr154處的干舷甲板下設(shè)有兩道橫艙壁，干舷甲板以上整個貨艙區(qū)域均不能設(shè)置橫艙壁，舟合體的橫向強(qiáng)度主要靠橫向強(qiáng)框架和橫向風(fēng)管圍壁結(jié)構(gòu)來支持。當(dāng)船舶發(fā)生橫傾時，由于左、右舷水壓不對稱產(chǎn)生較大的橫向彎矩，橫向強(qiáng)框架靠近般部附近的區(qū)域?qū)儆诟邞?yīng)力區(qū)，故在此砒部附近做成邊艙結(jié)構(gòu)形式，以增加抗彎剛度和抗剪剛度。
舷側(cè)在2/3層甲板以下部分采用雙殼結(jié)構(gòu)形式，除了橫向強(qiáng)度較好外，還可以提供較好的通風(fēng)圍井。根據(jù)貨艙的寬度、跳板設(shè)置、汽車通道要求等具體情況可設(shè)一排或兩排支柱來減少縱向銜材和強(qiáng)橫梁的跨距。滾裝船中拱彎矩較大，主要是因為滾裝船航速高、方型系數(shù)小，水線下首尾線型尖瘦，并有較寬的車輛甲板和較大的上層建筑，貨艙區(qū)域延伸至尾部，因此浮力大部分集中在船腫部附近，跳板等設(shè)備的質(zhì)量集中在船的兩端，尤其是尾部設(shè)置跳板的船型，為保證跳板的正常工作，需要大量的首、尾壓載水來調(diào)整全船的縱傾。在設(shè)計初期，船中部的靜水彎矩是未知的但又是決定結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)，因此預(yù)估船中部的靜水彎矩是非常必要的。
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