一种三用工作船尾滚筒设计方法技术

本发明专利技术公开了一种三用工作船尾滚筒设计方法，包括以下步骤：根据载荷、许用应力和假定的滚筒半径以及加强筋间距计算出滚筒外壳厚度；根据载荷和假定的滚筒半径计算出滚筒轴向加强筋尺寸；根据载荷和假定的滚筒半径计算出滚筒环向加强筋的尺寸；以滚筒半径和加强筋间距为变量，以滚筒重量为目标进行优化设计；根据优化结果确定最终滚筒设计方案。本发明专利技术具简单、有效、方法简单、提高作业效率、大大缩短了滚筒结构设计时间和有效控制滚筒重量的优点。

【技术实现步骤摘要】

： 本专利技术涉及船舶设计与建造领域，特别设计一种简化的三用工作船尾滚筒结构设 计方法。
技术介绍
： 三用工作船（anchor handling towing supply vessel，简称AHTS)是为海上石油 工程提供多种特点作业服务的深水作业三用型守护船，能为海上石油平台提供多种物资和 材料，能进行抛起锚作业及进行平台和大型船舶的拖运作业。 当三用工作船帮助其他船舶、海洋平台进行抛起锚作业时，缆绳或锚链需要通过 鲨鱼钳和尾滚筒进行导向。作业时，尾滚筒上会承受相应的载荷，因此对尾滚筒的结构有相 应的强度和刚度要求。尾滚筒结构设计具有强度要求高，结构非线性，缺少船级社强度计算 依据等特点。
技术实现思路
： 本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种简单、有效方法，大大缩短了 滚筒结构设计时间，有效控制滚筒重量。 本专利技术的目的通过以下技术方案来实现:，包括 以下步骤： 根据载荷、许用应力和假定的滚筒半径以及加强筋间距计算出滚筒外壳厚度； 根据载荷和假定的滚筒半径计算出滚筒轴向加强筋尺寸； 根据载荷和假定的滚筒半径计算出滚筒环向加强筋的尺寸； 根据滚筒外壳厚度、滚筒轴向加强筋、滚筒环向加强筋的尺寸设计出相应的滚筒。 重复以上步骤，以滚筒半径，加强筋间距为变量，以滚筒重量为目标，对滚筒进行 优化设计，根据优化结果选定设计方案。 根据滚筒外壳厚度、滚筒轴向加强筋、滚筒环向加强筋的尺寸。步骤1、计算出外壳板厚以及轴向加强筋间距： 根据大量的有限元计算结果，参考板条梁的有关计算公式，得出外壳中间层计算应力的经验公式， 对计算应力公式进行等式变换，得到外壳计算厚度公 ?. 注:具体过程见附录一。 步骤2、确定轴向加强筋的尺寸与间距无关，只跟自身板厚及高度相关： 根据大量的有限元计算结果，得到如下经验公式，式中，h对计算结果 的影响高于t，考虑到扁钢的剖面要求因此取1ι = 2(Η1^5,其中k为材料系数。则 以上公式可等效为 由此通过等式变换，得出加强筋的尺寸计算公式， 注:具体过程见附录二。 步骤3、确定环向加强筋尺寸与间距无关，只跟自身尺寸相关： 根据大量的有限元计算结果，得到以下经验公式， 上式中，h对计算结果的影响高于t，考虑到扁钢的剖面要求 因此取h 9 = 20tkQ·5,其中k为材料系数。则以上公式可等效为，由此通过等式变换，得出加强筋的尺寸计算公式（无面板）， 注:具体过程见附录三。 步骤4、根据以上公式，假定一组滚筒半径和加强筋间距数据给出相应滚筒的设计 重量； 步骤5、根据步骤4以滚筒半径，加强筋间距为变量，以滚筒重量为目标，对滚筒进 行优化设计，根据优化结果选定设计方案。 本专利技术的进一步改进在于： 1、提出一种简单易行的滚筒应力手算方法，解决尾滚筒设计对于有限元软件和有 限元计算人员的依赖。进而减少相应的设计时间，降低相应设计人员的工作能力要求，有效 控制设计成本； 2、得出滚筒设计各参数之间的相关性，通过有效的控制滚筒重量，节约建造成本；【具体实施方式】： 为了加深对本专利技术的理解，下面将结合实施例对本专利技术作进一步详述，该实施例 仅用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术保护范围的限定。 本专利技术的一种实施方式，包括以下步骤： 实施例1:对系柱拖力150吨的三用拖轮尾滚筒进行设计，主要参数，设计载荷350吨，尾滚筒 长度4000mm。根据
技术实现思路
步骤1，筒体外壳厚度计算公式如下，根据
技术实现思路
步骤2和步骤3,加强筋尺寸计算公式如下，其中=〇S/2,〇S为材料屈服强度。采用Excel表格编写上述计算公式，并以重量为评估目标可知，R越小总重量越轻， 但是加强筋高度越高，考虑到实际船上安装位置处线型以及滚筒建造方便，取R=l〇〇〇mm。 取材料为AH40，则，外壳板厚和轴向加强筋间距关系如下：加强筋的板厚与尚度关系如下： 因此选 h 选 410mm，t取25mm。 综合考虑壳体和加强筋总重量的关系， 考虑到加强筋间距不宜太大，因此最小等分数取8。根据上表可知，轴向加强筋数 量为8的时候重量较轻，因此选取轴向加强筋数量8的情况。 最终，尾滚筒构件尺寸如下：半径R= 1000mm;外壳厚度t = 46mm;轴向加强筋尺寸 为FB25x410,数量为8;环向加强筋尺寸T25*410+25*100,数量4(间距800mm)。用以上构件建立有限元模型计算，得到结果如下： 通过以上的算例表明，本专利技术简单易行、结果可靠。对比常规的滚筒设计流程，能 大大节省时间，控制成本。 申请人又一声明，本专利技术通过上述实施例来说明本专利技术的实现方法及装置结构， 但本专利技术并不局限于上述实施方式，即不意味着本专利技术必须依赖上述方法及结构才能实 施。所属
的技术人员应该明了，对本专利技术的任何改进，对本专利技术所选用实现方法等 效替换及步骤的添加、具体方式的选择等，均落在本专利技术的保护范围和公开的范围之内。 本专利技术并不限于上述实施方式，凡采用和本专利技术相似结构及其方法来实现本专利技术 目的的所有方式，均在本专利技术的保护范围之内。【主权项】1. 一种=用工作船尾滚筒设计方法，其特征在于:包括W下步骤： a、 根据载荷、许用应力和假定的滚筒半径W及加强筋间距计算出滚筒外壳厚度； b、 根据载荷和假定的滚筒半径计算出滚筒轴向加强筋尺寸； C、根据载荷和假定的滚筒半径计算出滚筒环向加强筋的尺寸； d、 根据滚筒外壳厚度、滚筒轴向加强筋、滚筒环向加强筋的尺寸设计出相应的滚筒。 e、 重复W上步骤，W滚筒半径，加强筋间距为变量，W滚筒重量为目标，对滚筒进行优 化设计，根据优化结果选定设计方案。2. 根据权利要求1所述一种=用工作船尾滚筒设计方法，其特征在于:所述滚筒外壳应 力计算公式为：所述滚筒外壳厚度的计算公式为：- . :， 所述滚筒轴向加强筋的尺寸计算公式为；（无面板），（面板取t*100)上式中，h对计算结果的影响高于t，扁钢的剖面要求 因此取11 = 20*4<^'5，其f 中k为材料系数，则W上公式等效为： （无面板），（面板取t*100);所述滚筒环向加强筋的计算公式为 其中：--许用应力，单位，Mpa;--线载荷密度，单位，N/mm; T一一设计载荷，单位，N; R--辕筒半径，单位，mm; t--构件厚度，单位，mm; 1--轴向加强筋间距，单位，mm; h--加强筋腹板局度，单位，mm。【专利摘要】本专利技术公开了，包括以下步骤：根据载荷、许用应力和假定的滚筒半径以及加强筋间距计算出滚筒外壳厚度；根据载荷和假定的滚筒半径计算出滚筒轴向加强筋尺寸；根据载荷和假定的滚筒半径计算出滚筒环向加强筋的尺寸；以滚筒半径和加强筋间距为变量，以滚筒重量为目标进行优化设计；根据优化结果确定最终滚筒设计方案。本专利技术具简单、有效、方法简单、提高作业效率、大大缩短了滚筒结构设计时间和有效控制滚筒重量的优点。【IPC分类】G06F17/50【公开号】CN105590000【申请号】CN201510982670【专利技术人】杨尚军 【申请人】南通润邦海洋工程装备有限公司【公开日】2016年5月18日【申请日】2015年12月24日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三用工作船尾滚筒设计方法，其特征在于：包括以下步骤：a、根据载荷、许用应力和假定的滚筒半径以及加强筋间距计算出滚筒外壳厚度；b、根据载荷和假定的滚筒半径计算出滚筒轴向加强筋尺寸；c、根据载荷和假定的滚筒半径计算出滚筒环向加强筋的尺寸；d、根据滚筒外壳厚度、滚筒轴向加强筋、滚筒环向加强筋的尺寸设计出相应的滚筒。e、重复以上步骤，以滚筒半径，加强筋间距为变量，以滚筒重量为目标，对滚筒进行优化设计，根据优化结果选定设计方案。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨尚军，
申请(专利权)人：南通润邦海洋工程装备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32