超大型矿砂船典型节点优化设计研究

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25万t大型矿砂船建造关键技术

2020年第4期总第356期造船技术MARINE TECHNOLOGYNo.4Aug.,2020文章编号：1000-3878(2020)04-0048-0625万t大型矿砂船建造关键技术钱海炜1,钱娣2,曹越新彳(1.舟山长宏国际船舶修造有限公司，浙江舟山316052；2.上海船舶工艺研究所，上海200032；3.常石(上海)船舶设计有限公司秀山分公司，浙江舟山316261)摘要：25万t矿砂船的建造对于吊装、精度和焊接都有较高的要求。

对25万t大型矿砂船的建造进行研究，得到可应用于实际生产建造中的关键技术，达到提高建造质量、缩短建造时间、降低建造成本的目的，为建造相应的大型船舶提供技术经验。

关键词：大型矿砂船；吊装；焊接;精度控制中图分类号：U674.13文献标志码AKey Construction Technology of250000t Large Ore CarrierQIAN Haiwei1,QIAN Di2,CAO Yuexin3(1.Zhoushan Chang Hong International Shipyard Co.，Ltd.，Zhoushan316052,Zhejiang,China；2.Shanghai Shipbuilding Technology Research Institute,Shanghai200032，China；3.Xiushan Branch,Tsuneishi(Shanghai)Ship Design Co.，Ltd.，Zhoushan316261,Zhejiang,China)Abstract:The construction of250000t ore carrier has the higher requirements in the hoisting,precision and welding.Through the research on the construction of250000t large ore carrier,the key technologies that can be applied to the actual production and construction are obtained so as to improve the construction quality,to shorten the construction time,and to reduce the construction cost,which provides the technical experience for the construction of corresponding large ships.Key words:large ore carrier；hoisting；welding；precision control0引言随着船舶建造技术的逐步发展，特别是大型甚至超大型船舶的大规模建造，为提高船舶建造效率，提高各阶段设备、场地利用效率，造船工序提前使得分段划分、总段划分越来越趋向于大型化。

38.8万吨矿砂船结构强度计算和加强方案研究

3 实例分析 3.1 工程机械设备应用本公司金泰源煤矿（7# 煤 1.2m）薄煤层工作面采取条形结构，地质结构较为紧密，岩层种类以石灰岩为主。本次综采过程选用的采煤机械如下：采煤机选用 MG150/346-BWD 型双滚筒采煤机，滚筒截面深度 0.7m 左右；支护顶板原则 ZY3400/07/17 型掩护式液压支架；煤料运输选择 SGZ630/320 型刮板运输机，该套设备在本公司荡荡岭矿（7# 煤 1.2m）中使用。 3.2 技术分析回采工作采取人员三班轮换制度，其中两班进行煤层切割作业，一般进行设备检修。本次工程中采煤机的应为：每次循环过程由进行一次进刀、移动一次支架、推动一次刮板运输机组成，采用单一方向煤层切割方式，循环作业的作业面应保证为两个。本
次采煤作业的进刀方式采用一端斜切式进刀，进刀位置选在运输机一端处，随后开始向下切割煤层。
4 结束语采煤机械设备的科学选择与有效应用，对工程实践开展有着重要作用。在本文研究中以采煤机、刮板运输机为例，对设备的选型及设备要求等进行了详细分析。在今后的实践应用中，作业人员应按照不同采煤机械设备的要求害，使采煤工作给自然带来的伤害最小化，促进人类与自然的和谐共生。
参考文献院 [1]郑伟.薄煤层开采设备选型配套研究[J]. 煤炭工程，2010， 1（3）：4-6. [2]于书永.极薄煤层开采设备选型与回采工艺方案研究[J]. 煤炭科学技术，2012（s1）：28-30. [3]李勇，史钢德，纪华栋.薄煤层综采工作面设备选型配套研究[J].煤矿现代化，2014（5）：102-104. [4]李俊杰，高铁成，杨海河.薄煤层综采设备选型及工艺研究 [J].科学技术创新，2011（7）：44-45. [5]宋启，王沉，张村，等.薄煤层综采工作面设备智能选型研究与应用[J].煤矿机械，2015，36（7）：222-224. [6]谢波.复杂结构薄煤层高效综采设备选型配套研究与应用 [C]//山东煤炭学会 2011 年工作会议暨薄煤层开采学术论坛 .

浅谈23万吨超大型矿砂船设备选型设计

浅谈23万吨超大型矿砂船设备选型设计摘要：本文主要对某23万吨级超大型矿砂船主推进船舶动力装置主要设备的选型设计作出了详细的分析和计算，为该型船舶动力装置选型的详细设计提供了有力依据和参考。

关键词：矿砂船；主要动力设备；选型计算第1章设计已知条件1.1 船型：本船为超大型矿砂船，单机单桨尾机型、方尾、球鼻艏型船舶。

1.1船舶主要参数1.1.1船舶主尺度总长 324.99 m 两柱间长 314.60 m 船宽 52.50m设计吃水 18.10m 型深 24.30 m1.1.2 续航力和航速在设计吃水18.10m时服务航速15.0节，本船续航力为25000海里，航行时间为1666.666667小时，69.44天。

1.1.3 主机MAN B&W 6S80ME-C9.2Tire II 二冲程单作用可逆转十字头涡轮增压柴油机一台。

主机燃烧重油，粘度为380cSt/50?C1.1.4主发电机组发电机组功率约960kW（柴油机功率约1020 kW）三台航行时仅用一台发电柴油机燃烧重油，粘度为380cSt/50℃。

1.1.5组合锅炉一台燃油侧：2500kg/h×0.7MPa 废气侧：1800kg/h×0.7MPa锅炉燃烧重油，粘度为380cSt/50℃。

第2章燃油消耗量计算燃油消耗量是根据主机最大功率时的燃油消耗率、主机服务功率时的燃油消耗率、发电机组最大功率时的燃油消耗率以及燃油热值计算出的。

2.1燃油消耗量计算已知参数2.1.1 主机最大功率SMCR： 20540 kW×69.4 r/min2.1.2 燃油消耗率（SMCR）： 162.1 g/kW.h2.1.3 主机服务功率CSR： 18486 kW×71.3 r/min2.1.4 燃油消耗率（CSR）： 159.9 g/kW.h2.1.5 正常航行时发电柴油机功率： 1020 kW（负荷系数90%）2.1.6 发电机组功率： 960 kW4.1.7 燃油消耗率： 192 g/kW.h4.1.8 试验用燃油低热值： 42700 kJ/kg（10200 kcal/kg）4.1.9 380 cSt / 50℃燃油低热值： 40612 kJ/kg（9700 kcal/kg）4.1.10 燃料油的折算系数： 10200/9700=1.052.2每个航次耗油量为：（18486kW×0.1599kg/kW.h + 1020 kW×0.192kg/kW.h×90%）×1666.666667h×1.05×10-3=5739.9t第3章燃油舱舱容计算根据船舶每航次的燃油消耗量、燃油的比重就可以算出燃油舱的舱容，但是由于存在容积系数、储备系数和风浪系数等。

CCS:超大型矿砂船背后的坚强支撑

CCS：超大型矿砂船背后的坚强支撑胥苗苗【期刊名称】《中国船检》【年(卷),期】2019(000)006【总页数】5页(P20-24)【作者】胥苗苗【作者单位】【正文语种】中文作为船舶检验方，中国船级社（CCS）为推动我国超大型矿砂船高速发展提供了强大的技术支撑，发挥了不可替代的作用。

2019年5月31日，扬州中远海运重工有限公司新造的世界领先、全球最大的40万吨超大型矿砂船“远神海”号完成发证交船。

该船属于第二代矿砂船，增加了货物液化、航速双程优化等最新技术解决方案，配备LNG舱室满足LNG-Ready的要求，在绿色、环保、节能和安全性能方面更加突出，各项技术性均处于世界领先。

回顾近年中国大型矿砂船的建造发展历程,从23万吨矿砂船，到独立建造的30万吨系列矿砂船，再到如今的第二代超大型40万吨系列矿砂船的陆续交付，显示出了我国在超大型矿砂船方面卓越的综合实力。

作为船舶检验方，中国船级社（CCS）为推动我国超大型矿砂船高速发展提供了强大的技术支撑，发挥了不可替代的作用。

CCS级VLOC船队世界最大21世纪之前，国际上对矿砂的需求相对稳定，所以矿砂船的发展一直没有大的突破，数量也十分有限，20世纪80年代的矿砂船基本由日、韩船厂建造，其中最大的是1986年由韩国现代造船公司为挪威船东建造364767吨的“BERGE STAHL”号矿砂船，此船用于巴西PDM港和法国敦刻尔克港之间运输铁矿石。

而同期，中国没有建造过大型矿砂船，国内也一直没有开展大型矿砂船的研究工作，因此超大型矿砂船主要技术一直掌握在日、韩手中。

进入21世纪，中国经济迅速发展，对钢铁的需求不断增加，矿砂进口激增，再加上亚洲其他国家，如韩国、日本，对矿砂的进口需求也日益增加，因此亚洲市场对矿砂船的需求大量增加。

这就极大地刺激了超大型矿砂船的发展，订船数量明显增多，并且大型化的发展趋势十分明显。

自2003年起，中国已经成为世界最大的铁矿石进口国，铁矿石年进口量逐年快速攀升。

基于CSR-H规范的大型矿砂船艏货舱结构强度分析改进方法

基于CSR-H规范的大型矿砂船艏货舱结构强度分析改进方法杨奇;薛鸿祥;刘洋;蔡忠云;唐文勇【摘要】The direct strength analysis of VLCO foremost cargo hold was conducted according to CSR-H requirements.In some ballast conditions, local large deformation was found on bow upper deck and other bow structures, due to the vertical bending moment is too large in the CSR-H hull girder loads adjustment.Based on the cabin layout of VLOC, characteristics of external loads and principles of hull girder loads adjustment, the reason of the large deformation was analyzed.A modified method was proposed, which can effectively avoid distortions of the calculation results caused by local large deformation in the strength analysis.%基于CSR-H规范要求对大型矿砂船艏货舱结构进行有限元直接计算,实船分析发现,在某些压载工况条件下,按CSR-H要求进行剪力弯矩调整时,由于局部修正弯矩过大将造成船体艏部上甲板等结构局部大变形现象.结合大型矿砂船舱室布置、外载荷特点以及剪力弯矩调整计算原理,分析相关原因,提出改进方法,可有效避免矿砂船艏货舱强度分析中因局部结构大变形而造成计算结果失真的问题.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2017(046)002【总页数】5页(P12-16)【关键词】共同结构规范;大型矿砂船;艏货舱;结构强度分析;船体梁载荷【作者】杨奇;薛鸿祥;刘洋;蔡忠云;唐文勇【作者单位】上海交通大学海洋工程国家重点实验室,上海 200240;上海交通大学高新船舶与深海开发装备协同创新中心,上海 200240;上海交通大学海洋工程国家重点实验室,上海 200240;上海交通大学高新船舶与深海开发装备协同创新中心,上海 200240;上海交通大学海洋工程国家重点实验室,上海 200240;上海交通大学高新船舶与深海开发装备协同创新中心,上海 200240;中国船级社规范与技术中心,上海 200135;上海交通大学海洋工程国家重点实验室,上海 200240;上海交通大学高新船舶与深海开发装备协同创新中心,上海 200240【正文语种】中文【中图分类】U663.83;U661.43大型矿砂船(VLOC)是特殊的专用散装货船，在舱室布置与结构形式上与普通散货船有着较大的差异。

40万吨矿砂船全船和局部振动研究

连接以解决体单元板单元自由度不匹配的问题ｆ。ｊＪ
对于前面所述的细化区域网格大小采用纵骨间距 ×肋距，以期尽可能反映所有结构细节。对于货舱区和首部采用强框间距的网格尺寸，使之在不失精确度的前提下最大程度地节省计算机和人力成本。
４Ｏ万吨矿砂船全船和局部振动研究
张新伟，吴小康，陆利平
（上海船舶研究设计院，上海２０３００２）
摘
要
通过有限元法对一艘４０万吨矿砂船进行了全船和局部的振动性能预报。在预报过程中通过流固耦合方法添加附连水，用界面位移综合法进行局部模态分析，并用Ｈｏｄｎ法加载螺旋桨激励。计算中发现：因为主ｌｅ机未加横撑而引起的船体多处剧烈振动。最终提出了添加横撑的方案。该方案能使４０万吨矿砂船振动性能改良，满足ＩＯ９４准。Ｓ６５标
５２卷
第１（期总第１４期）９
中
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造
船
Ｖ＿５Ｎｏｌ（ｅｉｌ．９）ｏ２】ＳｒａＮｏ１４
Ｍａ．０ｌｒ２ｌ
２１年３月０１
ＳＰＨＩＢＵＩＤＩＧＬＮＯＦＣⅢ ＮＡ
文章编号：１０－８２（０）０．０６１００４８２１１１０２．３
精细计算该处的振动性能。考虑到作为震源的螺旋桨和主机发出的激励传递到两翼，要涵盖艉部，机
舱，上层建筑的几乎所有区域，本船型要求精细建模计算的范围是比较广的。由于本船吨位大，对强度要求非常高，全船大部分区域型材尺寸都很大。基于此，螺旋桨和主机作为常规振源，对本船大部分的结构影响是很有限的。大吨位船舶固有频率肯定非常低，而海浪的固有频率一般为０４０Ｈｚ．．，这样海浪的弹振和拍振对于本船型中部型材的疲劳寿命将会有非常大的影－５

CCS超大型矿砂船服务能力全面升级

CCS超大型矿砂船服务能力全面升级从23万吨、30万吨系列矿砂船，到全球首制船型25万吨系列矿砂船，再到如今的第二代超大型40万吨系列矿砂船，CCS积累了丰富的检验经验，在各类矿砂型船的新造船检验服务和技术能力都得到了巨大提升。

热点 Hot Issue2018年1月11日，由CCS提供入级服务的第二代超大型40万吨系列矿砂船（VLOC）的首制船 “远河海”轮在沪隆重举行交船仪式。

“远河海”轮是中远海运散货运输有限公司在上海外高桥造船有限公司建造的10艘系列船中的首制船，该船由我国自主设计，为巴西淡水河谷量身定制，具有经济、安全、环保、绿色、节能等特点，船型技术处于世界领先地位。

作为该船的审图和建造检验船级社，该船的成功交付标志着CCS服务超大型矿砂船的能力得到全面升级。

本刊记者胥苗苗图1 CCS高级屈曲分析软件COMPASS-ABA对大型矿砂船关键结构的屈曲评估实现船型全覆盖21世纪之前，国际上对矿砂的需求一直是稳定的，所以矿砂船的发展一直没有大的突破，数量也很有限，基本上是20世纪80年代由日、韩船厂建造。

而同期，中国没有建造过大型矿砂船，国内也一直没有开展大型矿砂船的研究工作，因此超大型矿砂船主要技术一直掌握在日、韩手中。

进入21世纪，伴随中国经济迅速发展，钢铁需求不断增加，矿砂进口激增，极大地刺激了超大型矿砂船的发展，订船数量明显增多，并且大型化的发展趋势十分明显。

我国的航运公司为了确保国家战略物资运输的主动权，也相继签订了一批超大型矿砂船建造合同，促进了超大型矿砂船的发展。

国内造船界在国家相关部门的支持下组织开展了一系列超大型矿砂船的研发工作，取得了明显成效。

中国超大型矿砂船船型的开发和建造，在技术上显著缩小了与日韩的差距，并一步步助推中国在超大型船舶技术方面走向世界前列。

自此，中国大型矿砂船进入了从自主设计、建造到运营的新时代。

据CCS 40万吨VLOC 总项目组副经理田兆波介绍，从最初的23万吨矿砂船，到中期的30万吨系列矿砂船，在这两个时期CCS 的检验服务以双重船级的形式为主，期间积累并自主开发建设了全面的技术服务体系。

230 000 DWT矿砂船总体设计浅谈

第l期(总第118期) 2008年6月船舶设计通讯J O U R N A L0F SH f P D E S I G NN O．1(Se^al N O．118)J une2008 230000D W T矿砂船总体设计浅谈陈刚[摘要]简要介绍230000D W T大型矿砂船总体性能方面的概况和设计特点。

[关键词】大型矿砂船；总体性能【中图分类号]U674．13+4．1[文献标识码]A[文章编号】100l一4624(2008)O l一00l O—04B r i ef I nt r oduct i on of G ener al D e si gn of230000D W T V L O CC hen G angA b st I’act：T hi s pap er bri e ny pr esent ed t he gener al des cr i pt i on and f色at uI．es of t he230000D19●rT V L O C．K e yw or dS：V LO C；gener a l pe南瑚a nc e0背景近几年来，中国铁矿石的消费持续增长，已接近全球总量的一半。

澳大利亚铁矿石．约占进口总量的40％。

在这一个背景下，中海发展股份有限公司货轮公司在广州中船龙穴造船有限公司订购8+2艘230000D W T矿砂船．主要服务航线是澳大利亚。

广州中船龙穴造船有限公司委托上海船舶研究设计院进行详细设计。

1主要尺度及参数对于超大型矿砂船来说．载重量越大经济性越好。

澳大利亚的铁矿多集中在西澳大利亚，那里有多个世界著名的铁矿石出口港．如黑德兰港(H edl and)、丹皮尔港(D am pi er)、澳尔科特港(W a l cot t)等。

这些港口的航道、码头、泊位对船舶尺度都有一定限制，且限制条件各不相同。

综合这些港口的条件来看，根据最小要求。

对矿砂船的尺度限制一般可以认为应满足下列条件：1)船舶总长不超过325m左右：2)船宽一般不超过55m；3)由水线到货舱盖顶的船舶空气吃水不超过20m：4)最浅的港口航道水深约15．35m，在选择船舶吃水时．利用了潮水高度并留有了最小富裕水深。

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关键词：细化网格；超大犁矿砂船；高应力区域；优化
中图分类号：Ｕ６４１７４４１
文献标识码：Ａ
文章编号：１０ —９２２１）１０２．４０５９６（０００ —０７０
ＡｂｔａｔｈｔｅｓｃｎｅｔａｅｅｉｎｎｔｏＶＬＯＣｓｉｓａｅａａｙｅｙｔｅｆｓｉｔｌｍｅｔｍｅｈｄｓｒｃ：Ｔｅｓｓｏｃｎｒｔｄｒｇｏｓｉｒｗｈｐｒｎｌｚｄｂｈｍｅｍｅｈｆｎｅｅｅｎｔｏｉ
和三角形单元的使用。当采用５ｍｍｘ００５ｍｍ网格时，
合形成的新兴技术，作为一项跨学科的数值模拟分
析技术，越来越受到科技界和工程界的重视。本文利用ＣＡＥ软件对船体结构细节进行了分析和评估，在经验的基础上通过比较计算，以可视化的手段更加方便快捷地实现节点的优化设计。
细化网格区域内的骨材应使用板单元建模。２）边界条件及载荷：可使用嵌入法或独立局部有限元模型法。使用独立局部有限元模型法时，从
舱段有限元模型中得到的节点位移应作为给定位
细化网格有限元分析要求
摘要：以两条超大型矿砂船为例，采用节点细化有限元分析方法，对一系列高应力区域进行研究。以双层底局部短纵桁与内底／外底纵骨连接处、槽型横舱壁与纵舱壁相交处、边舱平面横舱壁水甲桁趾部等位置为例，对应力集中节点的结构优化方案进行了比较计算，得到的结论对这些区域的节点设计具有一定指导意义。
共同结构规范对细化网格分析的要求归纳为：
为了保证经济性，其空船重量成为衡量结构设计成功与否的主要标杆，结构优化更是被广泛用于船体
结构设计的方方面面。
１）建模要求：据节点形式，网格尺寸可采用根
（ＥＦＭ）ＯｅｊｉｆｅｏｏｐｒａｇｒｅｉｅｂＲｍｎｉｄｎｌｓｖｒｌｏｔｏｅｈｒｏ￣ｌｏｒｇｔｄｎｎｏＲｍａｉｌｉｒｔｔｏｏｌｇｔｉａ，ｅｅａｉｓｆｏｉｎＤｃｒａｏｔｔｂｈｔｄｗｈｈｏｕｎｔｈＺｕｅ
５０ｍｍｘ５０１１、ｌ０ｍｍ￣１１１１１０００ｍｍ、２００ｍｍ￣２０ｍｍ。０
ＣＡＥ技术是计算机技术和工程分析技术相结
从细化网格到较粗网格的过渡应保持平稳。单元的长宽比应尽可能保持接近ｌ应避免网格密度的变化，
ａｘｍｐｅＴｅｃｍｐｒｔｖａｃｌｔｎｏｅｓｒｃｕｅｏｔｎｉａｌｎｔｈｓｅａｌｓｃｒｅｕＳｍｅｉｓｕｔｅｓｅａｌｓｈｏａａｉｅｃｌｕａｉｆｔｔｕｔｒｐｕｚｔｏｔｅｅｄｔｉｓｉａｒｄｏｔｏｎｔｃｉｏｈＯｉｒｖ
０前言
随着世界航运市场竞争的曰益激烈，船舶大型化已成为各主力船型的主要发展趋势。对于超大型
矿砂船（ｅｙＬｒｅｅＣｒｅ，ＶＯ和散货船，ＶｒａａｒｓＬＣ）ｇＯｒｉ
甲板纵骨与横舱壁垂直扶强材的肘板端部连接等。对于ＶＯＣ，纵舱壁与内底板相交处必须进行Ｌ网格细化；当舱段部位粗网格不能准确地模拟结构细节，并且超出粗网格筛选衡准（结果超出９％其０的许用应力），时则应采用细化刚格进行分析。ＡＣＩＳ
ｂｌｈａ ห้องสมุดไป่ตู้ ｔｏｇｔｄａｌｎｂｌｅｄａｄｏｅｊｉｔｏｅｈｒｏｍｌｉｅｔｈｉｅｓｅｌｏｇｔｄｎｌｅｔｋｎｕｋｅｄｗｉｌｎｉｉｌａｕｋａｎｏｎｆｈｏｉｎｒｒｈｔｅｓｄｈｌｌｎｉｉａａｅｈｕｎｐｈｎｔｚｇｄｗｉｕｒａ
ＳＡＮＧＨＨＰＵＬＩＨＡＩＩＢＩＤＮＧＳ
上海造船２１００年第１期（第８期）总１
船舶设计与研究
超大型矿砂船典型节点化设计研究优
林莉，王麒琳（中国船级社审图中心，上海２０３）０１５
ｃｎｌｓｏｓｒｒｗｎｏｃｕｉｎｅｄａａＫｅｒｓｒｆｅＭ；ｙｗｏｄ：ｅｎｄＦＥｉＶＬ０Ｃｔｅｓｃｎｅｔｔｄｒｇｏ；ｐｉｉａｉｎｓｓｏｃｎｒｅｅｉｎｏｔｚｔｒａｍｏ
船体结构细节连接有下列两类最基本的形式：类是结构几何连接突变处，如：ＶＯＬＣ的纵舱壁与内
移，施加到局部模型的对应边界节点上；细化区域