300t克令吊船台安装可行性分析

300t克令吊船台安装可行性分析

王小路

厦门船舶重工股份有限公司福建厦门321026

摘要：纵式船台具有一定的斜度（文中所述船台斜度为1/22），克令吊塔身重量143吨，克令吊塔身和基座通过螺栓连接，克令吊厂商对于塔身在倾斜式船台安装下水时的螺栓受力可能过大提出质疑，本文通过受力分析消除了厂商的疑虑，使塔身在船台阶段顺利安装，并通过后面的吊重实验验证了螺栓的可靠性。

关键词：克令吊；船台；螺栓；受力

300吨克令吊塔身无论是进港池使用龙门吊安装还是在码头使用浮吊安装，都存在较大的麻烦并降低了下水完整性，且造成不必要的浪费。现就船台使用龙门吊安装克令吊的可行性进行分析论证。

1力学分析

克令吊从船台安装开始到下水靠泊码头后共存在四种状态：①安装后的静止状态；②船舶下水时的匀加速状态；③下水过程中首部吃水后的减速状态；④船舶漂浮后的静止状态。

1）船台安装后的静止状态

图1.1静止状态塔身受力图

物体处于静止状态时受力为0。将塔身1看作一部分，基座和船舶看作一个整体2，静止时塔身1受平行于船台方向的力为（垂直于船台的力被基座承担，不予考虑计算）：

F1=Gsinθ=mgsinθ

m为塔身重量143t，g为重力加速度，取9.8m/s2，θ为船台角度：2.6°。

2）船舶下水开始时的匀加速运动

图1.2下水时匀加速运动塔身受力图

船舶匀加速下滑时，塔身1也随船舶匀加速下滑，此时塔身所受力F2为：

ma=mgsinθ-F2

F2=mgsinθ-ma

3）首部吃水后的减速运动

图1.3下水时减速运动塔身受力图

船舶下水到接触到水面开始，随着船身入水的体积的不断增大，到船舶下水一定距离后将由加速运动转变为减速运动，此时塔身受力情况复杂多变，取减速运动时的最大加速度进行分析（此时还未尾浮）[1]，其中最大加速度根据船厂下水计算使用的NAPA软件进行分析计算，塔身所受力为：

ma=F3-mgsinθ

F3=mgsinθ+ma

4）船舶自由漂浮和靠泊后的状态

图1.4下水后自由漂浮和静止时塔身受力图

自由漂浮和靠泊后为静止状态，此时塔身所受力为：

F4=mgsinβ

β为船舶下水后的纵倾角度，根据下水记录首尾吃水差2m，根据首位水线的直线距离，计算得出β=1.3°。

5）计算

根据以上4种情况综合分析，塔身受力最大值只可能发生第三种情况。加速度最大值出现在船舶下水行程177m时，此时还未尾浮，a=2.68[1]。计算得出：

F3=ma+mgsinθ=102*103N

6）分析

克令吊连接螺栓直径为60mm，螺栓孔直径63mm，正常状态时螺栓锁紧后依靠法兰端面的摩擦力就可以固定克令吊从而不使螺栓产生剪切力。摩擦力f为：

f=（mgcosθ+1944*103）*u=334*103N

1944*103N为螺栓的预紧力，u为摩擦系数，数值为0.1[2]。f>F3满足下水条件。

即使摩擦力不纳入考虑，螺栓的剪切力也能满足下水要求。塔身的受力与螺栓的受力大小相等，方向相反，如图1.5所示。许用剪切力[ζ]和许用拉力的关系为：

[ζ]=（0.6~0.8）[σ][3]

[σ]为许用拉力，螺栓预紧的拉伸力为1944KN，1944KN<[σ]，则许用剪切力[ζ]>0.6*1944KN>F3。满足下水要求。

图1.5螺栓受力示意图

2总结

本文通过分析克令吊安装完成到下水后的所有受力状态，分析出了连接螺栓可能受力最大的情况并进行了计算，计算结果表明螺栓的许用剪切力大于螺栓在下水过程中的最大受力，为类似的设备是否可以在船台安装提供了佐证。

参考文献：

[1]厦船设计部.300人居住驳船下水计算数据.2012.

[2]蒋峰等.机械工程手册.北京：机械工业出版社，1978.

[3]金蓉.工程力学.大连：大连海事大学出版社，2004.