1 前言
当船舶在锚地抛锚时，由于船舶自身的重量、装载的货物重量和风、流的作用，锚链将承受巨大的拉力，仅仅靠锚机刹车带刹紧后产生的刹车力是不够的。如果这个巨大的拉力直接作用在锚机刹车带上，势必造成锚机刹车带的不断磨损，一旦锚机的刹车力不能承受这个巨大的拉力时，又会造成松锚、走锚、锚和锚链的丢失；如果锚机的刹车力始终能够承受这个巨大的拉力，那么这个巨大的拉力就将作用在锚机的传动轴、锚机的机座上，就有可能造成锚机的传动轴、锚机机座的变形，严重时甚至造成锚机机座的拉裂、翻身。
为了能够承受这个巨大拉力，锚链止链器本身（包括止动块、底座）一般都设计比较笨重、坚固，止链器的底座一般也直接烧焊在船首主甲板强度比较坚实的甲板横墚或甲板纵骨上，有些船舶在设计中还对安装止链器位置的主甲板进行局部重型加强，其目的都是为了使船舶在抛锚时尤其是大风浪中抛锚时，锚链能够承受巨大的拉力。然而，船舶止链器在拉锚定位后与甲板下预设的加强结构不对位，须在后期进行现场调整加强位置，由于空间狭小及高空作业而影响施工及生产进度。本文以某30万吨VLCC原油船为例，以CSR规范为设计指导，改变惯有的对位加强形式，设计新型的井桁式止链器加强结构，变对位加强为区域加强，实现止链器加强结构全部在分段制作阶段施工结束，避免后期的调整，降低施工难度，缩短建造周期。
2 止链器基座及其支撑结构的有限元模型
本止链器及其附近的船体支撑结构的材料均为A级钢和AH32级钢，其弹性模量为206GPa，泊松比为0.3，密度为7850kg/m3，极限强度为235MPa和315Mpa。
2.1 模型概述
系泊设备应尽量布置在甲板结构的横梁和纵桁等强构件上，以有效的分布系泊负荷。船体支撑结构指的是那些与船舶舾装件直接相连且用来分配作用在系泊设备上的力的船体结构，如与之相连的横梁、纵桁和舱壁等。
2.2 模型范围
本报告结构强度的分析对象是船舶锚机下的船体结构，属于局部应力分析问题。按照建立有限元模型的基本要求，模型的边界取为强力构件，具体范围如下：
纵向：取FR99横舱壁至FR102强横梁以内的艏楼甲板
横向：取距中1700mm至距中12750mm强纵桁以内的艏楼甲板
垂向：取艏楼甲板至主甲板以内的舱壁及支撑结构
图1 整个模型网格划分
2.3 网格的划分
有限元模型中，甲板板、舱壁板、强横梁、纵桁的腹板、肘板横梁、骨材、扶强材、强横梁与纵桁的面板全部采用shell单元模拟。
本报告重点分析的是止链器基座、相关甲板以及甲板下结构强度，而这部分加强结构比较多，要想真实模拟构件的准确位置，因此该部分网格大小采用50×50mm的shell单元，以便算出较为合理的应力结果。
2.4 有限元模型图示
图2 甲板下结构网格划分
图3 止链器基座网格划分
3 载荷与边界条件
3.1 载荷的确定与施加方法
本船的锚链规格为φ114，查标准GB/T549-2008得到锚链的破断负荷为8890KN。根据CCS规范要求，取破断负荷的80%作为设计工况，方向为锚链指向甲板平面上锚链管口中心，如图4所示。
图4 止链器的受力分析
本文分析的是止链器基座、相关甲板以及甲板下结构强度，因此并未建立止链器模型。而实际力的传递是由锚链传到止链器，再传到止链器基座，再传到主船体，止链器是传递力的载体，只要将止链器基座上的受力点与锚链载荷施加点关联上即可模拟比较真实的受力情况，故用MPC来模拟。
图5 边界条件
3.2 边界条件的设定
由于此模型范围已足够大，即在载荷作用下，模型边界所产生的应力已足够小，所以在此模型中与其他结构相连接处的边界都采用简支处理，即在边界节点Ux、Uy和Uz都为0，Rx、Ry和Rz都为自由，如图5所示。
4 许用衡准
本船艏楼甲板采用普通A级钢，其屈服极限σyd＝235Mpa，有限元模型重点分析部分的网格为50×50mm，故采用CSR许用应力衡准，不邻近焊缝的单元局部合成应力许用值大小应为原标准的1.7倍，为399.5Mpa；邻近焊缝的单元局部合成应力许用值大小应为原标准的1.5倍，为352.5Mpa。如果采用AH32级钢，其屈服极限σyd＝315Mpa，CSR许用应力衡准在不邻近焊缝处与邻近焊缝处分别为512.18Mpa与451.9Mpa。
5 计算结果
计算结构中各构件的应力水平如表1所示，整个模型的合成应力结果如图6所示。
表1 构件应力水平
图6 整个模型合成应力结果
6 结论
通过对井桁式止链器加强结构的研究，所设计的结构方案已国内的先进水平，该项目已经通过DNV及CCS船级社审核，在T3000系列上成功地进行了应用，并得到船东的好评，其间解决的关键技术如下：
1.实现了止链器井桁式加强结构设计形式；
2.实现了止链器甲板下加强在分段阶段焊接，避免了止链器甲板下加强在分段阶段钉焊、合拢阶段焊接的情况；
3.简化了止链器及甲板下加强安装、调整的工作难度，节省了施工时间。
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本文标题：非对位井桁式止链器加强结构设计研究
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