主甲板居住舱室扶墙材下端连接节点优化

刘新

摘 要：海上油田守护供应船等小型船舶的功能多，设备多，人员多，以及人们和规范对生活舒适性的要求越来越高，挖掘并有效利用船上可利用的空间越发显得重要，成了此类船舶的设计重点，利用成熟的有限元分析软件可预先分析和判断各种设想的方案是否合理可行。

关键词：节点形式；有限元分析；应力

一、问题的提出

在船舶设计中，下图1是个常用的节点，这种节点从受力分析来讲，能将其所受之力有效地进行传递，是个典型节点形式。很多设计者在上建结构设计时，也常常将采取此类节点，但这种节点在设备和舱室内装布置时常带来设备摆放受限，舱室空间减少（全部封装的情况下），外部凸出内装板边缘，不美观（未全部封装的情况，虽然节省了空间），也给船员的工作生活带来不便。

我们以图1为例，该节点外壁扶墙材与在第一首楼处连接的肘板，因顶上有强梁、管道及电缆等所向下的空间常超过肘板向下的长度，在装潢时常被装潢板包在里面，即使不能被包在里面也不影响舱室空间。而与主甲板连接的肘板因甲板敷料较薄，一般内装施工时保温层和装潢板厚度之和在80mm左右，保温层通常为50mm及内装板板厚通常只有25mm，所有这些导致三角板露在地面和装潢板的外面，影響舱室美观、设备摆放、妨碍人员通行。

二、问题的解决方法

我们需要找到一种能克服上述弊端的即不影响舱室布置，又能满足结构受力要求的节点来解决此类问题。

如图2所示节点可以克服上述缺点。

图2 新的舱室扶强材节点

现我们以某工作船为例，通过如下建模分析计算，对图1和图2的节点形式进行受力分析比较：

（一）计算用肘板节点和剖面图：

典型剖面图

（二）有限元模型：（运用有限元软件FEMAP计算）

1、坐标系选择

X -----船长

Y -----船宽

Z -----高度

2、单位

长度：mm

力：N

3、模型材料参数（如表1所示）

（三）数值计算受力结果分析

1、最大应力的计算和分析

模型中各结构最大应力值如表2所示：

2、受力结果分析

由数值计算结果得出，典型节点一模型最大应力值为65.1MPa，强度储备系数A为3.50；典型节点二模型最大应力值为65.4MPa，强度储备系数A为3.59为。故两种节点形式结构强度相差很小，可用典型节点二代替典型节点一。

三、具体例证

我们以三用工作船为例来说明图2的节点形式替代图1典型节点形式所带来的方便，如图3：

1、在布置二氧化碳间时，因二氧化碳瓶组是整体，如改成图2的节点形式，在现有基础上，将二氧化碳瓶组靠舷外放，室内的操作空间将有很大的改善，便于人员对设备进行维护保养和操作。

2、干衣房本来空间就小，选用图2节点形式后使得其空间有所改善。

3、备员7人间，卫生单元的布置可尽量靠舷侧，可节约空间扩大了此舱室的可使用面积，改善了人员居住的舒适性。

四、结论

小型船舶上层建筑的主甲板层可使用图2的节点形式替代图1的典型节点形式，此方案是可行和更好的选择。

（作者单位：中海油田服务股份有限公司）