船舶上层建筑的整体吊装及有限元应用
船舶上层建筑完整性设计建造工艺

船舶上层建筑完整性设计建造工艺发布时间:2023-02-02T02:06:11.315Z 来源:《中国科技信息》2022年9月第18期作者:倪发[导读] 上层建筑是船舶上层连续甲板/干舷甲板以上部分的结构倪发江南造船(集团)有限责任公司摘要:上层建筑是船舶上层连续甲板/干舷甲板以上部分的结构,且由一舷伸至另一舷的或其侧壁板离舷侧外板向内部不大于4%船宽的围蔽建筑。
船舶上层建筑有着不同的长度、形式、层数和设置,主要取决于船舶的类型、主尺度,并与总体舱室布置、生活居住条件及航海性能密切相关。
上层建筑的完整性吊装对缩短造船周期、降低造船成本、改善施工作业环境,具有显著的成效,是现代造船模式以中间产品为导向、按区域组织生产的重要体现,是国内规模船厂重要的工艺之一,从一定程度上标志着船厂的整体造船技术水平。
基于此,本文章对船舶上层建筑完整性设计建造工艺进行探讨,以供相关从业人员参考。
关键词:船舶;上层建筑;完整性;设计;建造工艺引言上层建筑结构由薄的HV AC板组成,板厚5 ~ 8mm,加固程度较低,结构相对于主壳较薄,上层建筑中管道、电气、棒材、供暖、通风、空调等专业附件的焊接负荷较大,易于提供整体质量管理在上层建筑中的应用尤为重要。
通过全面质量管理,上层建筑的质量是可控的,生产周期是可控的,成本是可控的,客户满意度得到提高,市场和行业声誉得到提高。
一、问题的提出船舶上层是船员的生活和居住的地方。
所以上层建筑的外观设计、建造质量和船员的生活质量息息相关。
近几年,国际海事组织(IMO)关注着船员在船上的生活质量,所以对其居民区的建设质量越来越严格。
上建结构施工按施工顺序可分为船体施工、背景工程和室内工程。
船体施工为上部结构钢板和结构钢筋;背景工程是不易在表面显现出的部分,比如管道、电缆、保温材料、窗户等,这些都属于隐藏型或者是不易被发现且又不可或缺的建筑部分;室内工程是房间内天花板、地板材料和家具的建造等。
有限元分析在吊放装置设计中的应用

摘要:在某吊放装置的设计过程中,运用有限元分析软件ANSYS对装置结构进行优化设计,通过分析比较多个不同结构参数,使装置在满足使用强度要求的同时,降低装置重量,根据求解结果,对不影响结构强度的其它部位进行优化设计。
关键词:有限元分析结构优化
0引言
某吊放装置主要用于水下载体的水面静态吊放。为使装置的使用更加方便灵活,需尽量减小其重量,同时降低部分加工制造成本。通过使用ANSYS有限元软件分析装置的主要承载部件,对三组不同结构参数的解算结果进行比较,在满足装置使用强度要求的前提下,得到结构的最优设计。
1建立有限元模型
1.1选用的单元
shell63单元既具有弯曲能力又具有膜力,可以承受平面内载荷和法向载荷,具有应力刚化和大变形能力。选用shell63单元,可避免设定不同参数时重复建模和网格划分,提高前处理的效率;在求解不同结构参数有限元元满足此次对比、分析、设计需求。
根据装置的结构特点,承载的主要结构件是加强环,最大应力位于加强环内壁的中间位置,因此建立其几何模型时,对橡胶板安装孔、托板安装孔及其它非关键受力部位的细小特征进行简化处理,建立的有限元模型。
1.3载荷施加及边界条件
装置最大受力的工况是在空气中吊放水下载体产品的过程,此时的产品没有产生浮力,完全由装置承受其重力。由于装置的受力是左右对称的,因此只对其中一半进行分析即可。
根据以上分析,在装置的几何模型施加载荷及约束(此步骤也可在划分完网格时进行,由于本次分析不涉及重复建模,在几何模型和有限元模型上加载这两种方式其运算效率是相同的)。在水面吊放装置的吊点位置约束五个自由度,放开抱臂的旋转自由度;在抱臂下方的受力位置施加向下的载荷,载荷大小为约750kg。此时,还需约束受力点的水平自由度,防止分析过程中下方节点的水平位移太大溢出,导致运算失败。为能最大程度还原装置的实际受力及变形,在吊点和受力部位进行刚性区域操作,使受力主要集中在装置的加强环上,而不是均匀作用在加强环及它们之间的连接抱板上。同时,抱板和加强环的位移结果还能保持一致,符合实际的变形情况。
超大型油轮上建整体吊装工艺

超大型油轮上建整体吊装工艺作者:张玛高丽龚永林来源:《广东造船》2013年第05期摘要:本文以广州龙穴造船有限公司在建的32万载重吨VLCC为例,介绍超大型油轮上层建筑整体吊装工艺。
关键词:超大型油轮上层建筑;整体吊装工艺VLCC Superstructure Complete Assembly Lifting TechnicZhang Ma, Gao Li, Gong Yonglin( CSSC Guangzhou Longxue Shipbuilding Co.,Ltd. Guangzhou 511462 )Abstract: In this paper, taking Guangzhou Longxue Shipbuilding Co. Ltd. in 320000 DWT VLCC as the object, introduces the VLCC superstructure complete assembly lifting technic.Key words: Superstructure of VLCC; Lifting technic1 前言VLCC船作为远洋石油运输的战略性运输工具,是国家进口原油运输不可或缺的“助手”。
随着船舶主尺度的增加,VLCC的上层建筑尺寸和重量随之增大,其内部布置复杂程度亦随着增加。
上层建筑整体吊装,对缩短造船周期、降低劳动成本和提高生产效率具有十分重要的意义。
由于VLCC的上层建筑具有尺寸大、重量大和刚性弱的特点,因此有必要探讨上层建筑整体吊装工艺,保障整体吊装顺利进行。
本文以广州中船龙穴造船有限公司建造的32万吨VLCC原油轮为例,介绍超大型油轮上层建筑整体吊装工艺。
2 上层建筑概况上层建筑整体长17.1m(Fr34~Fr53)、宽60m(包括翼桥)、高22.15m,共有七层。
自上而下分别为:罗经甲板及其下围壁、驾驶甲板及其下围壁(包括翼桥及其支撑)、E甲板及其下围壁、D甲板及其下围壁、C甲板及其下围壁、B甲板及其下围壁、A甲板及其下围壁,如图1所示。
某型VLCC上层建筑吊装强度有限元分析

。
2
8
0
。 一 ~
9 5
[ ] 冯恩德 , 龙 飞. 舶设计原 [ 5 席 船 M . 连 : 大 大连 海 运 学 院 出 版
3 结 语
[ ] 周 萍. 6 正确 勘划 内河船 舶载 重线 [ _ 广西 交通科 技 ,9 8,3 J. I9 2
(】) 31—3 : 2.
产 安全 , 引起 船 东 、 运 公 司 、 检 及 海 事 管 理 部 应 航 船
门高度 重视 。
参 考 文献 :
[ ] 中 华 人 民共 和 国 海 事 局 . 内 航 行 海 船 法 定 检 验 技 术 规 ! 1 I ! J l
且 为 0 2m倍 数处 划 起 , 应 保 证 空 船 时 能 正 确 反 . 并
每个 吊码 及相 邻腹 板受 到 668k 4 . N的拉 力作 f { F, j
吊码 内孔 的 最 大应 力 为 2 1M a 出现 吊码 开 孔 7 P , 顶部 外边 沿局 部 ( 与钢 丝 绳接 触 拐 角 处 ) 人 j吊码 , :
图 5 吊装 时 位 移 云 图
材 料 的屈 服应 力 2 5MP , 于 吊码 材 料 ( 2 5 3 a 小 Q 3 )的 抗 拉强 度 ( 7 3 5~5 0MP ) 吊码 内孔 周大 部 分 0 a ; 域 的应力 为 1 0MP 左 右 , 于 吊码 材 料 的 服 应 3 a 小 力; 吊码 正 下方 的舱 壁延 伸 板 应力 为 12 MP , r 2 a 小
上层 建 筑 的整体 吊装 变 得 更 加 困难 , 此 在 吊装 前 因 有必 要对 上层 建 筑进行 系统 性 的分 析 。 目前 ,国 内
有限元模型 ( 含舾装 ) 不
某船吊架及其支撑结构的有限元分析

3 文提出的考虑离散变量的优化模式具有较 强的通用性 ,可以应用于工程实际结构优化设计 , 并且 能够扩展 去解 决结构 隔振和 晃荡 响应等对 船体 结构构成约束的优化问题 。
U SA .1 985. ,
[4] 马光文,王黎.遗传算法在桁架结陶优化设计中的应 用【J].工程力 学,1998. ,15(2):38-.44.
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关键词:吊架及加强;结构分析;风载荷;动载荷 中图分类号 :TH12;TB115 文献标志码 :A DOI:10.14141 ̄.31.1981.2016.01.003
FEM Analysis of Ship M PV Boom Rest and Supporting Structure
某船 吊架及其支撑结构 的有 限元分析
李巧彦
(中国船级社夫见 支术中心 ,上海 200135)
摘 要:在对某船 吊架及其支撑结构做强度分析时,不仅要考虑 吊架承受的作用在其上的静力 作用 ,同时要考虑波浪运动产生的动载荷,以及风载荷对结构加强产生的影响。此吊架及加强不仅 要满足常规船舶结构屈服 强度及极限强度的要求,同时要满足 MODU2012对结构强度的要求。对 于吊架及加强结构 的分析计算提供 了一种新的思路和方法。
沿海常规客船铝合金上建的有限元计算方法

沿海常规客船铝合金上建的有限元计算方法◎ 郭雷 武汉理工船舶股份有限公司摘 要:铝合金材料以良好的物理性能,在船舶领域已有广泛的应用,采用有限元计算方法可以减小铝合金构件尺寸,减轻重量,节约成本。
本文主要研究和探讨了沿海常规客船铝合金上建结构有限元计算方法的应用和发展。
关键词:沿海常规客船;铝合金上建结构;有限元计算方法和衡准1.前言铝合金具有较好的物理力学性能,易加工、强度高、重量轻、耐腐蚀性好、使用寿命长,同时绿色环保,可回收。
但是铝合金相对于钢材而言价格偏高,结合铝合金上述特点,对于追求经济性的商业客船来说,大多是上层建筑采用铝合金结构。
鉴于铝合金材料的高昂成本,从经济性角度考虑,希望能够在满足结构强度的前提下,尽量减少材料用量。
有限元仿真计算技术的成熟,使得结构轻量化设计有了技术支撑;同时船舶相关规范也在逐步完善,增加了有限元局部强度计算的方法和衡准,为设计人员提供了具体的依据和标准。
其中《海上高速船入级与建造规范》和《内河高速船入级与建造规范》最早对铝合金的有限元强度计算做了明确的规定,这为铝合金在高速船上的应用指明了方向,也加快了钢铝混合及全铝合金高速船的发展。
但相关规范一直没有明确沿海常规船舶的铝合金有限元计算方法。
2.沿海常规客船铝合金上建采用有限元计算的必要性沿海常规客船的用途一般都是交通运输或旅游观光,船东为了追求经济效益最大化,都会要求最大限度地增加出航时间。
因此船东在做设计任务时都提出最大的抗风等级需求(8级或9级),根据相关抗风等级核定办法,要达到8级或9级的抗风等级,沿海航区船舶的稳性需满足远海航区的稳性衡准要求,这就需要大幅提高船舶的稳性性能。
采用有限元仿真计算的方法确定沿海常规客船的铝合金上层建筑即可保证其强度、安全性,又能减小构件尺寸,减轻上层建筑重量,降低成本,降低整船的重心高度,提高船舶稳性性能。
3.沿海常规客船铝合金上建有限元计算方法的探索3.1材料及使用范围船舶设计及建造中应用校多的铝质材料是5083H321、5083H116普通铝板、6082T6系列的带筋板、带筋扣板及6082系列的型材(包括球扁铝、T型材、槽型材、方管等)。
船舶结构有限元建模与分析01
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三、有限元法分析概述
1、 应力分析和应力 ● 应力分析的应用
在袋上留有开口,则在切口处应力集中,口袋也容易撕开。 总之,象这样求应力集中的程度或求应力的值,这就是应力分析。
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三、有限元法分析概述
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三、有限元法分析概述
2、 屈曲分析和屈曲载荷 ?什么屈曲? 屈曲是由压缩应力产生的。我们对平常都能找得到的汽水铝罐上下进行 压缩看看会产生什么情况。 起先,铝罐还能抵抗一阵子, 再继续进行加大压力则罐的侧面开始凹陷下去,不一会儿就压坏了。 这也就是我们身边所见到的屈曲现象 。
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三、有限元法分析概述
有限元法已被应用于固体力学、流体力学、热传导、电磁学 、声学、生物力学等各个领域; 能求解由杆、梁、板、壳、块体等各类单元构成的弹性(线 性和非线性)、弹塑性或塑性问题(包括静力和动力问题) ; 能求解各类场分布问题(流体场、温度场、电磁场等的稳态 和瞬态问题); 还能求解水流管路、电路、润滑、噪声以及固体、流体、温 度等相互作用的问题。
三、有限元法分析概述
2、 屈曲分析和屈曲载荷 ● 屈曲模态
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三、有限元法分析概述
2、 屈曲分析和屈曲载荷 ● 屈曲和屈曲载荷的关系
上述的图中,哪个屈曲载荷最大?
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三、有限元法分析概述
2、 屈曲分析和屈曲载荷 ● 欧拉屈曲公式
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三、有限元法分析概述
2、 屈曲分析和屈曲载荷 ● 柱的屈曲
对于柱的屈曲,如果压缩应力越大或构件越长则越容易发生 。 柱构件的屈曲也即欧拉屈曲,从理论上可以推导它的屈曲载 荷和屈曲模态。
FPSO上层居住模块整体吊装强度计算研究
FPSO上层居住模块整体吊装强度计算研究周庆;龚伟兵;向小斌;徐辉【摘要】大型船舶上层建筑整体吊装是船舶建造中的一项先进工艺,但如何保证吊装工艺的安全性仍是一项技术难题.以某FPSO(浮式生产储油卸油装置)上层居住模块为例进行研究,采用有限元方法和结构强度相关理论,结合DNV规范对FPSO上层居住模块整体吊装强度进行分析.计算结果显示,吊装时高应力一般发生在吊点附近区域的强支撑构件上.该方法为吊装方案的可行性提供了依据,实际吊装过程验证了计算的准确性.【期刊名称】《江苏船舶》【年(卷),期】2016(033)002【总页数】4页(P8-11)【关键词】油船;上层建筑;整体吊装;强度计算;有限元法【作者】周庆;龚伟兵;向小斌;徐辉【作者单位】中远船务工程集团有限公司,辽宁大连116600;上海中远船务工程有限公司,上海200231;上海中远船务工程有限公司,上海200231;上海中远船务工程有限公司,上海200231【正文语种】中文【中图分类】U661.43船舶与海洋工程上层居住模块整体吊装是船舶建造中的一项先进技术,可有效缩短船台建造周期,降低造船成本,提高劳动生产效率。
随着预舾装程度的提高,上层居住模块甚至变成独立的海工产品,异地制造再运输组装。
但船舶大型化以及预舾装水平的提高使上层建筑整体分段的尺寸、重量越来越大,有时接近甚至超过千吨,而结构刚性则相对减小,这使得上层居住模块的整体吊装变得更加困难。
另外,即使结构强度满足吊装要求,吊装过程的局部变形也可能导致内舾装、管装、电装和重要设备的破坏,拖延交货时间,造成船厂重大经济和信誉损失。
为保证模块整体吊装作业安全,吊装方案的设计尤为重要,而设计合理的吊装方案关键在于上层建筑整体吊装强度分析的可靠性。
对于复杂的工程结构,包括船舶结构在内,使用经典的结构力学方法、弹性力学方法、板壳理论等只能进行一定的简化计算,更加精确的计算一般都是采用通用的、行之有效的有限单元法。
集装箱船上层建筑论文整体吊装强度论文
集装箱船上层建筑论文整体吊装强度论文【摘要】现如今,整体集装箱的上层建筑吊装方式有很多,具体因上层建筑的整体受力与起重机的位置、吊装高度等多种因素相关,只有在吊装前做好上层建筑的的受力分析与计算,选定合理有效的受力分配结构、吊装高度以及正确的吊点,才能保证船舶上层建筑整体吊装的安全性与稳定性。
近年来,船舶上层建筑的整体吊装工艺逐步被人们认可和接受,且被众多的船厂应用于现实生产中。
船舶上层建筑结构复杂,体积较大,分量较重,而且各项设备和仪器都已经安装完毕,所以整体吊装时候的安全性必须要严格考虑,同时选择良好的吊装工艺。
本文以特有的9400TEU集装箱船整体吊装为例进行研究。
1 上层建筑整体吊装简介9400TEU集装箱船的上层建筑共八层,分为15个分段,其体积大致为9m*48.2m*37.23m,如图所示。
集装箱船的上层建筑主要包括结构及舾装,其机构主要指的就是自身的船体,当然还要包括相关的焊材等等;舾装根据专业进行划分,主要包括管系、冷空通、电装、甲装、内装,此外还有涂装重量等等。
2 集装箱船上层建筑整体吊装时结构强度需要注意的问题集装箱船上层建筑整体具有独特的线形、开口结构,整体吊装时由于是两台600T龙门吊联合吊装,与以前的分开式吊装有一些不同。
因此,它的结构强度和吊装安全受力分析是非常值得我们关注的重要问题。
首先我们需要注意的是船舶上层建筑整体的载荷分布情况,重点关注上层建筑质量和甲板分段敷料,内舾装件,外甲板舾装件的重量。
其次,选取合适的整体吊装时的吊点、设计选择适宜的起吊高度;再者,要加强槽钢的承重能力,增加槽钢结构内力的传输渠道。
最后,充分考虑集装箱吊装时的重量优化因素,对结构薄弱处进行加强。
3 集装箱船上层建筑整体吊装时吊点的选择、优化与加强该集装箱船上层建筑的重量分布大致左右对称,其重心也在船体的中心线上,所以在初次尝试吊装时我们将吊点选定在船体左右两舷的外围壁处且两边对称,在左右两舷各选择8各吊点,结果在起吊时上层建筑的外围发生变形、脱节且整个上层建筑发生整体倾斜。
船体结构有限元分析专题
目录
• 船体结构有限元分析概述 • 船体结构的离散化 • 船体结构的网格生成 • 船体结构的边界条件和载荷处理 • 船体结构的刚度和强度分析 • 船体结构的振动和稳定性分析 • 船体结构有限元分析的软件和应用实例
01 船体结构有限元分析概述
船体结构有限元分析的定义
船体结构有限元分析是一种基于数学和物理原理的数值分析方 法,通过将船体结构离散化为有限个小的单元(或称为“有限 元”),并建立相应的数学模型,对船体结构的静态、动态特 性以及承受外载荷的能力进行分析和评估。
边界条件和载荷的准确性和可靠性
准确性
边界条件和载荷的准确性直接影响到有限元 分析结果的可靠性。为了获得准确的边界条 件和载荷,需要充分了解结构的实际工作状 态,并进行详细的实验测试和验证。
可靠性
在有限元分析中,可靠的边界条件和载荷处 理是获得可靠分析结果的前提。为了提高分 析的可靠性,可以采用多种边界条件和载荷 处理方法进行对比和分析,并对结果进行校 核和验证。
将几何模型离散化为有限 个小的单元,形成有限元 网格。根据船体结构的复 杂程度和精度要求,可以 选择不同的网格类型和大 小。
根据船体结构所使用的材 料特性,定义材料的弹性 模量、泊松比、密度等参 数。同时,还需定义边界 条件,如固定约束、载荷 条件等。
根据力学原理和有限元方 法,建立相应的数学模型 ,包括平衡方程、几何方 程和本构方程等。然后, 采用适当的数值求解方法 (如直接求解法、迭代法 等)求解这些方程。
船体结构有限元分析的未来发展
高性能计算的应用
随着计算能力的提升,未来将更 多地利用高性能计算资源进行大 规模、高精度的船体结构有限元
分析。
多物理场耦合分析
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The App l i c a t i o n o f FEM o n I n t e g r a l Ho i s i t i ng
o f t h e S h i p W h o l e S u p e r s t r u c t u r e
We i Xi a o — q i a n g ( C N O O C E n e r g y T e c h n o l o g y a n d S e r v i c e s P i p e E n g i n e e i r n g C o . T i a n j i n 3 0 0 4 5 0 , C h i n a )
船( 中海 油 能 源 发 展 有 限 公 司 管 道 工 程分 公 司 , 天津 3 0 0 4 5 0 )
[ 摘
要 ]介 绍 了 有 限 元 技 术 在某 工程 船 上 层 建 筑 整 体 吊装 实 践 中的 成 功 应 用 , 表 明 借 助 有 限 元 分 析技 术 可 以准 确 地 找 出上 层
l l 0 0 0 m 上层 建 筑 共分 五 层 , 依 次为 : A 甲板 、 甲板 、 C甲板 、 驾 驶 甲板 及罗 经 甲板 。上建 整 吊范
围包含 上述 5层 甲板 结构 及 围壁 。 上 层建 筑 主要参 数 :
高 了劳 动生产 率 , 降低 造船 成本 。
0 前 言
目前 , 造 船 企业普 遍 采用 分段 整体 吊装 工艺 , 上
层建 筑 整体 吊装 也被广 泛 采用 。上 层建 筑采 用整 体
吊装 可 以缩 短 造 船 周 期 1个 多 月 的 时 间 [ 1 ] , 大 大 提
1 上 层 建 筑 整 吊方 案 简 介
1 . 1 上 层建 筑整 吊范 围
s h i p w h o l e s u p e r s t r u c t u r e t o a n e n g i n e e i r n g v e s s e 1 . B y J F E M a n a l y s i s , t h e w e a k n e s s a r e a o f t h e s t uc r t u r e i n l i t f i n g
建 筑 整 体 吊装 中结 构 强 度 的 薄 弱 区 域 , 验 证 加 强 方 案 的合 理 性 、 安全性 , 为 制 定科 学 的 吊装 工 艺 提 供 技 术 支 持 。 同 时对 船 舶 建
造 中其 他 类 似 上 层 建 筑 整 体 或 超 大 型 分 段 的 吊装 均 具 有较 强 的指 导 和借 鉴 意 义 。 [ 关 键 词 ]船 舶 上 层 建 筑 ; 整 体 吊装 ; 有 限元 ; 强 度 分 析 [ 中 图分 类 号 ] U 6 6 1 . 4 2 [ 文献标志码 ] A [ 文章编 号] 1 0 0 1 — 4 6 2 4 ( 2 0 1 3 ) 增刊 2 - 0 0 3 9 — 0 4
c o n d i t i o n wa s i n d i c a t e d, t h e r e a s o n a b l e s t r e n g t h e n i n g me t h o d w a s v e i r ie f d, w h i c h g a v e t e c h n i c a l s u p p o  ̄t o s e t a s a f e l i t f i n g p l a n . T h e p a p e r c o u l d b e u s e d a s r e f e r e n c e a n d i n s t uc r t i o n f o r l i t f i n g s i mi l a r s u p e r s t uc r t u r e a n d l a r g e b l o c k s d u r i n g s h i p c o n s t uc r t i o n . Ke y wo r d s : s h i p s u p e r s t r u c t u r e ; i n t e g r a l h o s t i n g; F EM ; s t uc r t u r e a n a l y s i s
增刊 2 ( 总第 1 3 5期 )
2 0 1 3年 9月
船
舶
设
计
通
讯
E x t r a e d i t i o n 2 ( s e a l No . 1 3 5 )
S e p t e mbe r 2 01 3
J OURNAL OF S HI P DE S I GN
Ab s t r a c t : T h e p a p e r i n t r o d u c e d a s u c c e s s f u l a p p l i c a t i o n o f F E M a n a l y s i s o n a n o p e r a t i o n o f i n t e g r a l h o i s t i n g o f t h e