陈倩,吴兆年,刘晓媛,吴贝尼

(中国船舶及海洋工程设计研究院,上海 200011)

MR(medium range)型成品油船载重量一般在2万～5万t[1]，为了洗舱方便，通常设置槽形舱壁，且甲板构件上翻。CSR-H规范规定[2]，对于型深大于16 m的船舶，承受液舱载荷的垂向槽形横舱壁，除了强制要求设置底凳外，对于顶凳设置无强制要求。在设计过程中，为了减轻空船重量、增大舱容、优化建造工艺，部分MR型油船的槽形舱壁会采用无顶凳设计。然而在设计及计算过程中发现，无顶凳槽形横舱壁前后一档强框范围内的甲板纵骨应力水平很高，存在结构安全隐患。

针对该问题，分析槽形横舱壁附近甲板纵骨的受力特点及影响甲板纵骨应力水平的因素；基于有限元的强度计算和结构优化设计，提出一种优化的甲板短纵桁布置方案，减小舱壁附近甲板纵骨应力；提出短纵桁端部与纵骨连接的优化型式，解决该处的疲劳问题。

1 无顶凳槽形横舱壁对甲板纵骨的影响

以具有无顶凳槽形横舱壁的MR油船为例，典型货舱及横舱壁结构型式见图1。

图1 MR油船典型货舱及横舱壁结构形式

1.1 理论分析

考察中货舱舱中位置的1根甲板纵骨的正应力情况，根据船体梁理论：

(1)

式中：σhg为甲板纵骨的总纵弯曲正应力，N/mm2；M为剖面弯矩，kN·m；ZD为甲板剖面模数，m3。甲板纵骨两端刚固且承受侧向均布载荷时，端部产生的应力为

(2)

式中：σp为侧向载荷产生的应力，N/mm2；p为骨材承受的侧向载荷，kN/m2；s为骨材间距，mm；lbdg为骨材跨距，m；Z为骨材的剖面模数，cm3。甲板纵骨承受总纵载荷和局部侧向载荷联合作用，其合成应力σtotal=σhg+σp=221+53=274 N/mm2。……