大型邮轮特殊承载结构与连接方式设计文献综述
2020-04-23 19:38:00
近二十年来,我国船舶工业发生了翻天覆地的变化,造船技术水平不断上升,已成功设计和建造了除豪华邮轮以外所有类型的船舶。大型豪华邮轮被造船界誉为“皇冠上最耀眼的明珠”,在设计理念、建造工艺、项目运作和运营管理等方面与其他商用船舶存在着天壤之别。豪华邮轮的设计与建造并不是一个企业、一个领域的技术成果汇集,而是一个国家在一个时期综合科技水平和综合工业能力的集中体现,因此,其设计和建造难度可想而知。目前,世界上能够设计和建造豪华邮轮的国家仅有少数几个,主要分布在欧洲,其中意大利的芬坎蒂尼集团、德国的迈尔造船厂和法国的大西洋造船厂是全球最大的 3 家邮轮建造企业。纵观欧洲百年邮轮产业发展史,回顾日本在该领域的经验教训,可以预见,我国要实现邮轮本土制造的梦想,肯定会遇到许多困难。船体作为展示豪华邮轮风采的大舞台,其特殊的使用目的和苛刻的质量要求决定了其设计具有很大挑战性,因此研究设计中存在的难点并解决问题具有十分重要的意义。
不同类型的船舶,由于使用目的不同,结构形式有一定的差异。对于豪华邮轮这样特殊的船型,设计一般可分成 3 大部分:外形设计、船舶设计和内装设计。国外邮轮设计一般都由 3 家独立的设计公司相互协作完成整个设计工作。外形设计是至关重要的第 1 步,一艘优秀的邮轮必须具有新颖、靓丽并富有独具匠心的外形,它是总图设计的依据。总图详细反映了船舶的整体布置,表达了主船体和上层建筑的形式、内部舱室的位置和大小、舱内布置和配备、各部位通道的布置和走向等。结构设计就是在保证满足船级社入级规范要求的前提下,提出一个可以较好地实现总图所表达的船舶功能的详细结构方案。结构方案包括主要构件和次要构件的布置、 构件尺寸大小、 使用材料型号、结构连接形式及焊接要求等。如果有成熟的资料可以借鉴,设计人员可以开阔思路,得到启发,少走弯路。
在大型邮轮的设计与建造过程中,结构设计是一大难点。尤其是对于一些特殊结构的设计,如高大空间(影剧院、中庭)、扁平大空间(自助餐厅、舞厅)、挡烟垂壁和玻璃顶棚等,因为国内没有设计建造大型豪华邮轮的经验可借鉴,相关资料也是少之又少,所以邮轮特殊承载结构设计是有相当难度和重大意义。
对于特殊承载结构的设计,除其本身的结构形式的设计外,其与船体的连接处也是重点。即使结构本身的强度符合要求,若在连接处应力集中或设计不合理导致局部强度不达标,也一样存在巨大的安全隐患。因此,在关注邮轮特殊承载结构的同时,对结构节点或连接处连接方式关注并做出合理设计具有重要意义。本课题就是以大型邮轮为研究对象,通过研读邮轮图纸,认识了解并掌握其中的特殊承载结构,设计出典型特殊承载结构并对其连接处进行局部强度计算,设计合理可靠的连接方式,为推进大型邮轮的结构设计和建造做出微薄贡献。
{title}2. 研究的基本内容与方案
{title}2.1研究目标
充分查阅中外相关资料和书籍,深入调研,全面细致地读识大型邮轮图纸及相关设计规范标准,筛选邮轮典型承载结构,计算大型邮轮特殊承载结构强度,设计合理的结构连接方式,通过分析影响结构强度的相关因素,完善大型邮轮特殊承载结构与连接方式的设计。在特殊承载结构方向,我国建造大型邮轮提供参考。
2.2研究的基本内容
(1)搜集、阅读有关大型邮轮承载结构和强度分析的相关资料,初步设计大型邮轮典型承载结构,了解特殊承载结构的设计及强度计算分析方法。
(2)分析大型邮轮承载结构特点,确定结构强度计算荷载,开展特殊承载结构强度直接计算工作。
(3)掌握结构局部强度计算分析方法,按照相关规范和指南,并借助有限元分析软件,计算大型邮轮承载结构节点处的局部强度。
(4)分析影响大型邮轮承载结构强度的相关因素,给出大型邮轮承载结构与船体结构合理的连接方式。
2.3拟采用的技术方案及措施
2.3.1 大型邮轮特殊承载结构初步设计