半潜式生活平台舷侧吊机附近人孔布置分析

朱晔

（南通中远海运船务工程有限公司，江苏 南通 226006）

某生活平台总长104.5米、主甲板宽65米，配有克令吊和升降阶梯等设备，配备6台全回转螺旋桨和世界领先的DP3动态定位系统，适合在英国北海、挪威北海恶劣海况区域工作，入级DNV船级社，满足500人同时居住。该平台下部是两个浮箱，两浮箱之间用四根支撑秆连接，形成浮箱整体。浮箱上部有四个方形支柱，每个支柱长宽都是13米，高度19.5米。上部是甲板包，甲板包上部是上层建筑，配有克令吊和升降阶梯等设备。

1 吊机附近人孔布置设计

1．1 人孔布置

由人孔布置图知道，为使得到较大的甲板使用面积，吊机布置在艉部FR0-1200肋位处，筒身从底部甲板延伸到主甲板，与底部甲板，中间甲板，主甲板连成一个整体。其中，一个人孔布置在吊机附近下甲板（LOWER DECK）甲板面，另外一个人孔布置在吊机附近的FRAM-1处，本文着重讨论FRAM-1处的人孔，并给予力的分析。

1．2 人孔布置的必要性

由于甲板包的特点，很多管子、电缆布置在底部甲板与下甲板之间，为了便于人员进出和作业，在底部甲板与下甲板之间的肋位与舱壁上布置人孔是非常必须的，而此小型吊机正好布置在FRAM-1肋位处，分析此处人孔附近的结构强度很有必要。

1．3 吊机详细情况

吊机及筒身上部由厂家提供，筒身下部由船厂制造，由于吊机布置在甲板包右舷舷侧外板处，为使吊机承受载荷得到有效的传递，在主甲板、中间甲板处在筒身内壁增加T形环与甲板加强连接，同时，在底部甲板筒身截断处增加一个半斜椭圆形封板封闭筒身，也使筒身承受载荷能有效地传递给下甲板，同时，在其他位置处也辅以不同的结构加强（肘板、T排、环板之类）见图1。

1．4 吊机附近FRAME-1结构

图2为FR-1结构图，肋板厚度为12mm，加强筋为FB100×10，端部削斜，人孔大小为800×600，阴影部分为吊机结构。

2 人孔结构有限元分析

2．1 船体结构建模

以向船艏的方向作为X轴正方向，以向左舷的方向作为Y轴正方向，向上的垂直方向则为Z轴正方向。以船体结构图和吊机详细设计图利用GENIE软件建模，以便SESAM软件分析其强度。

图1

图2

2．2 网格大小划分

此处甲板、舱壁和梁腹板由板单元构成，梁的加强筋和T排结构由梁单元构成。考虑到通过网格尺寸的收敛性分析，本文采用整体网格400x400mm进行分析，对FR-1结构肋板采用100×100mm进行分析。

2．3 有限元几何边界约束条件

吊机的反作用力按照DNV规则《起重设备认证标准》计算。这种情况下有两种载荷情况，载荷情况（起重机无风和有风工作)的反力如（表1）。

表1

吊机的支反力模型为地基顶部作为点荷载。选择八个方向作为吊机载荷方向。详细信息如图3所示。

其支反力结果如（图4、图5、图6）。

屈服检查如（图7、图8）。

图3

3 结语

图4 全局模型：_冯米斯应力分布图 (单位 ： 帕 )

图5 底部甲板 _冯米斯应力 分布图 (单位 ： 帕 )

图6 Transverse web frame #-1 _ 冯米斯应力分布图 (单位： 帕)

图7

图8

根据冯米斯应力进行了屈服检验。由于该船入挪威船级社，故依据DNV规范对结构进行强度校核。根据DNV规则“起重设备标准_2-22-2011”，允许应力可计算为保证的最小屈服应力除以1.5，因此，允许的Von-Mises应力为355/1.5=236.6MPa。横向网架#-1人孔处的最大冯米塞斯应力为119.72Mpa，远低于允许值，屈服强度满足规范要求。屈曲结果表明，该结构是合理的。通过以上GENIE软件建模和SESAM软件力的分析，满足规范要求，证明了详细结构设计的有效性，完全满足要求。