自升式风车安装船升降室与导向结构强度评估.pdf

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1、第４４卷第６期船海工程Ｖｏｌ．４４Ｎｏ．６２０１５年１２月ＳＨＩＰ＆ＯＣＥＡＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＤｅｃ．２０１５ＤＯＩ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１-７９５３．２０１５．０６．００１自升式风车安装船升降室与导向结构强度评估王永刚，刘仁昌，张利军，李连亮，王金峰，汪勇（中远船务工程集团有限公司，辽宁大连１１６６００）摘要：考虑到自升式风车安装船的升降室和导向结构在桩腿和主船体之间连接和传递载荷起关键作用，参考ＤＮＶ海工规范要求并结合有限元直接计算方法，使用Ｇｅｎｉｅ软件对兼做吊车基座的左后升降室和导向结构进行有限元建模和应力分析，采用工作应力法评估目标结构的强度，得出升降

2、室与导向结构基于强度设计的影响因素。关键词：自升式风车安装船；升降室；导向结构；吊车基座；工作应力法；强度评估中图分类号：Ｕ６７４．３文献标志码：Ａ文章编号：１６７１-７９５３（２０１５）０６-０００１-０５中远船务工程集团承接的近海风车安装船升降室是一箱形结构，顶部有两层甲板，液压主要用于海上风力发电机组的运输、安装和维护。顶升系统位于升降室内。每套液压顶升系统由４它是一款自升式船型结构物，集自升式平台和起个铰接梁和８组油缸组成。每个铰接梁通过１个重船的功能和特点于一身，４根圆筒形桩腿与４桩腿插销和２个对称的升降油缸插销分别与桩腿套插销式液压顶升系统相配合，通过升降室和上和油缸组下

3、端相连接，油缸上端再通过插销与位下导向结构与主船体相连接。配有９００ｔ起重能于升降室顶部的眼板相连接。利用油缸中活塞杆力的吊车，以环绕桩腿的方式布置在船尾左舷的的伸缩带动铰接梁上下运动，并利用桩腿插销固升降室上，使该升降室在传递桩腿和船体之间的定桩腿，从而实现主船体和桩腿的相互运动和定［２-３］相互作用力的同时，兼做主吊车的基座结构。与位。导向结构为圆环形板架结构形式，上下导［１］传统的自升式起重船布置相比，该布置可以有向间距１８．１ｍ，导向内径与桩腿外径有１０ｍｍ间效地提升甲板空间，减少单独做吊车基座的结构隙。系统布置见图１。重量，增大吊车在船外的起重范围和高度。同时也使升降室结构

4、承受更大的载荷和弯矩，因此需要校核其结构强度。１升降室与上下导向结构的特点近海风车安装船主参数见表１。表1近海风车安装船主参数ｍ型宽３９．２型深９．８设计吃水５．６桩腿直径４．７桩腿高度８１升降室长×宽×高８．４×８．４×１１．８收稿日期：２０１５－０６－０３修回日期：２０１５－０６－２９基金项目：工信部高技术船舶科研项目（工信部联装２０１１５３６号）第一作者简介：王永刚（１９８２－），男，学士，工程师研究方向：船舶与海洋工程结构E-mail：ｗａｎｇｙｏｎｇｇａｎｇ＠ｃｏｓｃｏ－ｓｈｉｐｙａｒｄ．ｃｏｍ图1升降室和上下导向结构布置１２０１５年船海工程王永刚，等：自升式风车安装船升降

5、室与导向结构强度评估第６期第４４卷结构之间的相互作用力。移航工况下风车安装船２载荷和分析工况的受力分析见图２。2．1载荷分析由桩腿和顶升系统传递给升降室和上下导向结构的作用力包括垂向力和水平力。垂向力由８个与液压油缸组相连接的眼板传入，并均匀地分配给各个眼板。上下导向结构只承受水平力，圆筒形桩腿与圆环形导向结构之间的载荷作用方式为轴承载荷，假定按正弦函数分布在导向沿压力方向的半圆周范围内。导向结构圆环形板的板厚较大，假定其承受所有水平力的４０％，剩余６０％由与导向结构相连接的支撑结构承受。在风车安装船升降室和上下导向结构的强度校核中，载荷主要有以下几种。FＴＳ，FＴＤ，FＷ－水平的静

6、载荷、惯性载荷和风载；１）自重。包括桩腿、空船重量及装载货物；FＬＳ，FＬＤ－垂向的静载荷和惯性载荷２）吊车载荷。风车安装船作业工况时吊起图2移航工况下桩腿受力分析的货物重量，只在作业工况中考虑；桩腿结构重量沿长度方向均匀分布，根据挪３）风载。移航时主要作用在桩腿和吊车；作威船级社海工规范推荐算法，距离旋转中心轴r业和自存时除作用在桩腿和吊车上以外，还作用处的惯性加速度为在风车安装船整体以及甲板上装载的货物上；a＝rε０（１）４）惯性力。移航时，主要针对桩腿、吊车和２π２液压顶升系统等的惯性力；作业和自存时，需要考ε０＝（）θ０（２）T虑风车安装船的固有周期与波浪载荷周期之间存式中：

7、ε０———最大角加速度；在动态放大效应。θ０———横摇振幅；５）桩靴提供的浮力，只在移航工况中考虑。Τ０———横摇固有周期。2．2分析工况桩腿上承受的作用力如下。［４］根据ＤＮＶ－ＯＳ－Ｃ２０１的规定，分别就移ａ）水平力。航、作业及自存３种设计工况对升降室和上下导静载荷FＴＳ＝MＬgｓｉｎθ０向结构进行强度校核，每个设计工况包含ａ）和作用点xｓ＝l（０．５＋b／l）ｂ）两种装载工况。其中：ａ）为功能载荷，ｂ）为组惯性载荷FＴＤ＝MＬε０l（０．５＋b／l）