专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
申请号 | CN202310771366.8 | 申请日 | 2023-06-27 |
公开(公告)号 | CN116729592A | 公开(公告)日 | 2023-09-12 |
申请人 | 中国船舶集团有限公司第七〇八研究所; | 申请人类型 | 企业 |
发明人 | 李小旭; 罗伯坤; 沈杰; 朱文博; 赵振振; 李慧斌; 张庆; 俞强; 林佰东; 阳恒; | 第一发明人 | 李小旭 |
权利人 | 中国船舶集团有限公司第七〇八研究所 | 权利人类型 | 企业 |
当前权利人 | 中国船舶集团有限公司第七〇八研究所 | 当前权利人类型 | 企业 |
省份 | 当前专利权人所在省份:上海市 | 城市 | 当前专利权人所在城市:上海市黄浦区 |
具体地址 | 当前专利权人所在详细地址:上海市黄浦区西藏南路1688号 | 邮编 | 当前专利权人邮编:200001 |
主IPC国际分类 | B63C1/08 | 所有IPC国际分类 | B63C1/08 ; B63C5/04 ; B63B81/00 |
专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
专利代理机构 | 上海申汇专利代理有限公司 | 专利代理人 | 翁若莹; 王晶; |
摘要 | 本 发明 涉及一种自动生成坞墩排布方案的方法,适用于有升降坞墩装置的干船坞,其步骤为:在计算控制单元输入外板线型、升降高度[H0]、坞墩压 力 [P]等参数,根据偏置半径R1、R2和肋骨、纵行和骨材交叉点坐标点为船 底板 可安全承受均布 载荷 划分档位等级;提取平船底和曲船底 支撑 点各分档 位置 升降坞墩空间坐标和数量;解析计算并输出各升降坞墩执行 船舶 落墩的伸出高度H;判断各升降坞墩高度是否在升降坞墩设计最大高度[H0]范围内,输出满足条件的升降坞墩编号、各编号对应的压力、各编号对应高度值。对预设好的控制单元,输入装载重量W和 指定 基准升降坞墩,即可自动生成坞墩方案和按令智能执行,提高了坞墩方案实施效率。 | ||
权利要求 | 1.一种自动生成坞墩排布方案的方法,适用于有升降坞墩装置的干船坞,其特征在于,其步骤为: |
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说明书全文 | 一种自动生成坞墩排布方案的方法技术领域背景技术[0002] 专业常识的,船舶建造修理过程中部分船舶需进干船坞进行作业,根据CB/T3673《船舶进出浮船坞坞技术要求》、CB/T 3677《船舶进出干船坞坞技术要求》等标准,船舶进坞前需准备坞墩布置图,制定符合进坞船舶的坞墩排布墩方案。 [0003] 广泛使用的用于船舶进坞坐墩的坞墩最底部有水泥墩或钢架组成钢性坞墩,钢性坞墩上层敷设若干层木材等相对软质中间层,再在软质中间层上放置适配船体外板曲面形状的弧形垫板。因船坞坞室是固定的,不同类型、不尺寸的船舶船体外板线形不同,船舶进坞前需要排干坞室内水进行排墩。为避免每次进坞外板在同一位置与坞墩接触,则需要至少两种不同的坞墩布置方案,以实现修补接触部位油漆。还有部分船舶因尾部线型相对变化大,坞墩不能提前布置,需在船舶进坞到位后再布置,且坞墩的高度是固定的,一旦船体干坞落墩以后,船体的高度、水平度、相对船坞坐标系即固定下来,若船体水平度等指标不满足施工要求,需再次起浮坐墩。 [0004] 专利公告号“CN 112606972 B”给出一种船用可移式自动升降柔性坞墩单元,通过调节横向铁轨及柔性坞墩单元的位置、强力弹簧自动伸缩、活动支撑托板自动旋转及对压铁托架增加重物实现船舶进坞及不同坐墩方案切换,无需人工添加木质垫板等调整,从而提高工作效率,节省船厂经费,节省资源浪费。与本发明相比,需排干坞室积水才能进行排墩方案的实施,且排墩方案仍然为传统坞墩方案,无法实现在坞室有水的情况下排墩和随船体相对位置变化自动生成排墩方案,对不同排水量船舶无法自动校核坞墩支撑力的可靠性。 [0005] 专利公告号“CN 113998075 A”给出一种基于液压自动控制的新型通用坞墩,采用中边墩分离式结构,模块化、结构化设计,可方便地调整姿态、以适应不同的船型曲线。与本发明相比,需排干坞室积水才能进行排墩方案的实施,且排墩方案仍然为传统坞墩方案,无法实现在坞室有水的情况下排墩和随船体相对位置变化自动生成排墩方案,对不同排水量船舶无法自动校核坞墩支撑力的可靠性。 [0006] 专利公告号“CN 103287555 B”给出一种可移时液压坞墩及其使用方法,通过多组坞墩配合分段滑进,将重型构件顶升至安装位置。与本发明相比,需排干坞室积水才能进行排墩方案的实施,且排墩方案仍然为传统坞墩方案,无法实现在坞室有水的情况下排墩和随船体相对位置变化自动生成排墩方案,对不同排水量船舶无法自动校核坞墩支撑力的可靠性。 [0007] 学术期刊《造船技术》2020年第3期总第355期发表文章《数字化船坞系统》,通过建立点位控制桩精度网型坐标系统,将整个船坞系统录入计算机软件中,将船坞转化为可具象化的三维模型,利用三维坐标表达船坞系统信息,为生产设计、组织策划和模拟搭载提供具体和直观的作业平台。与本发明相比,改文章仅描述船坞三维坐标的数字化,未描述船舶行排墩方案的实施,未描述实现在坞室有水的情况下排墩和随船体相对位置变化自动生成排墩方案,对不同排水量船舶无法自动校核坞墩支撑力的可靠性。 [0008] 现有船舶进坞前坞墩的准备工作耗费大量时间,且需排干坞室积水亦消耗大量时间,船体坐墩后精度难以保障,且现有干船坞移动搭载固定式坞墩准备时间长,船舶干坞有效作业时间效率低,人工放样坞墩相对位置坐标和坞墩面曲面尺寸精度有限。 发明内容[0009] 为减少船舶坞墩排墩时间,减少船舶进出坞室作业流程,提高坞墩相对位置坐标和坞墩面曲面尺寸精度,增加船舶干船坞作业周转率,本发明提出一种自动生成坞墩排布方案的方法,实现对任意的船舶自动生成坞墩布置图,无需排干坞室积水即可实现坞墩高精度的排墩和智能计算出优选的排墩方案,解决现有干船坞进坞排墩耗时长,船舶进出坞室作业流程多,船体坐墩过程中位置精度有限等问题。 [0010] 为了解决以上问题,本发明用了如下技术方案: [0011] 一种自动生成坞墩排布方案的方法,适用于有升降坞墩装置的干船坞,其步骤为: [0012] S1:在计算控制单元输入外板线型、补偿量T、重量G、最小距离h、输入升降高度[H0]、坞墩压力[P]、输入平船底区域支撑坞墩选取的校核船体重量系数K1和曲船底区域支撑坞墩选取的校核船体重量系数K2、各载荷Qn值,n=1,2,3‑‑‑、压力系数K、偏置半径R; [0013] S2:提取肋骨线形和中纵桁外板线形、提取骨材交叉点绝对坐标点和对应高度值; [0015] S4:选取基准升降坞墩基准点、选取船体结构基准点,两基点重合,统一三维坐标系; [0016] S5:提取平船底和曲船底支撑点各分档位置升降坞墩空间坐标和数量;其中,平船底结构支撑点按允许均布载荷分档,曲船底结构支撑点按允许均布载荷分档;剔除位于结构开口内不适宜提供支撑力的升降坞墩; [0017] S6:解析计算并输出各升降坞墩执行船舶落墩的伸出高度H; [0018] S7:判断各升降坞墩高度是否在升降坞墩设计最大高度[H0]范围内,即是否H≤[H0]; [0019] S8:在岸上计算控制单元内输入船舶空船重量外的装载重量W,岸上计算控制单元内根据已输入的定常值自动解析计算并迭代计算出各优选的压力单元P值,并输出该压力单元P值;并根据已输入的定常值自动解析计算出平船底各档升降坞墩分配压力P1n和曲船底各档升降坞墩分配压力P2n; [0020] S9:判断解析计算出的P1n、P2n值是否满足升降坞墩设计许用压力和船体结构承受支撑力各项边界条件;即各P1n是否同时满足P1n≤Qn·S,且P2n≤Qn·S,S为升降坞墩支撑部端面面积;当各P1n、P2n值满足边界条件时,输出升降坞墩执行动作的压力单元P10、P20值,并进一步自动解析计算各升降坞墩执行动作的最终压力输出各支撑压力OP1n、OP2n值和坞墩伸出高度H值并输出结果; [0021] S10:输出满足条件的升降坞墩编号、各编号对应的压力、各编号对应高度值,自动生成排墩方案。 [0022] 进一步,S1中,载荷Qn中的Q1,Q2,Q3为根据相应规范计算得出的船体结构各典型节点允许坞墩最大支撑力均布载荷,取平船底压力分配比例系数K11:K12:K13=Q1:Q2:Q3;和曲船底压力分配比例系数K21:K22:K23=Q1:Q2:Q3。 [0023] 进一步,S1中,偏置半径R包括偏置半径R1、R2,偏置半径R1为升降坞墩中心与船体骨架交叉点直线距离,偏置半径R2为升降坞墩中心与船体骨架直线距离。 [0024] 进一步,S3中,根据船体结构特点将船体外板划分为若干等级档,第一档:偏置半径R1范围内的区域,第二档:偏置半径R2范围内且在偏置半径R1范围外的区域,第三档:第一档、第二档之外的区域。 [0025] 进一步,S6中,解析计算并输出各升降坞墩执行船舶落墩的伸出高度H,包括: [0026] (1)根据船舶技术文件坞墩布置图、最小距离h、最大高度[H0],确定本次船舶进坞船底距坞室底面距离H,取H大于h+T,利于升降坞墩安全支撑前提舷伸出最小距离,保持坞墩的稳定性; [0027] (2)在型值表数据中提取各升降坞墩理论需要伸出高度值,理论需要伸出高度值与允许最大升降高度[H0]对比,剔除高度不足的升降坞墩,以保证升降坞墩对船体结构提供有效支撑力; [0028] (3)筛选出各划分等级区域符合要求的升降坞墩数量N11、N12、N13、N21、N22、N23和坞墩编号,明确各船体区域分档等级内坞墩数量,便于均衡的为升降坞墩分配支撑; [0029] (4)分配支撑力至各升降坞墩,将各档典型结构均布载荷无因次化,如式(1)、(2)所示: [0030] Q1:Q2:Q3=K11:K12:K13 ······ 式(1) [0031] Q1:Q2:Q3=K21:K22:K23 ······ 式(2) [0032] (5)给出分配压力比例系数,如式(3)、(4)所示,船体结构各档位实际所受支撑力比值同对应的压力比例系数相同,按此方法分配压力,使船体结构各档受力相对均匀,避免某一部位受支撑力到达船体结构允许均布载荷上线值而其他部位还远未达到船体结构允许均布载荷上线,避免某一升降坞墩支撑力不足情况, [0033] P11:P12:P13=K11:K12:K13 ······ 式(3) [0034] P21:P22:P23=K21:K22:K23 ······ 式(4) [0035] (6)单位压力值的解析计算,单位压力值为升降坞墩提供最小支撑力的计量单位。平船底单位压力值如式(5)所示,曲船底单位压力值如式(6)所示, [0036] P10=(K1·(G+W))/(N11·K11+N12·K12+N13·K13)······式(5) [0037] P20=(K2·(G+W))/(N21·K21+N22·K22+N23·K23)······式(6) [0038] 由式(5)知平船底各升降坞分配压力值: [0039] P11=K11·P10,P12=K12·P10,P13=K13·P10。 [0040] 由式(6)知平船底各升降坞分配压力值: [0041] P21=K21·P20,P22=K22·P20,P23=K23·P20。 [0042] (7)当升降坞墩分配压力同时满足 [0043] P11≤Q1·S且P11≤[P]且P12≤Q2·S且P13≤Q3·S且 [0044] P21≤Q1·S且P21≤[P]且P21≤Q2·S且P21≤Q3·S时即平船底单位压力值P10和曲船底单位压力值P20满足上述条件时,此时各坞墩压力分配满足排墩要求,否则,需通过减小装载重量W控制进坞船重或采用传统排墩方式实现进坞。 [0045] 进一步,对最小距离加变形补偿量h+T,大于最大高度[H0]时,此时升降坞墩无法安全为船体提供有效支撑力,此时升降坞墩排墩方案跳转为传统坞墩排墩方案,各升降坞墩不参与排墩。对曲船底区域部分超出允许最大升降高度[H0]的升降坞墩且需支柱支撑时,需船舶干坞后单独增加独立刚支柱等辅助支撑,此结果为排墩方案的一部分,排墩方案中升降坞墩对船体结构有效的支撑利于安全的实施船舶落墩和干坞工程。 [0046] 进一步,S7中,如果满足条件,则计算输出尺寸坐标系中各坞墩坐标值,根据坐标值输出对应的坞墩编号坐标,筛选各结构档对应升降坞墩数量N11、N12、N13、N21、N22、N23。如果不满足条件,则剔除高度不足的升降坞墩,并输出独立支撑位置坐标、高度值,同时解析计算输出尺寸坐标系中各坞墩坐标值,根据坐标值输出对应的坞墩编号坐标,筛选各结构档对应升降坞墩数量N11、N12、N13、N21、N22、N23,根据设计阶段坞墩布置图评估剔除坞墩部位船体结构是否需要独立辅助支撑,若需要则根据输出独立支撑数据干坞后配置支撑,若不需要则忽略输出的独立支撑数据。 [0047] 进一步,S7中,为减少升降坞墩支撑数量,在保持稳定性前提下选用迭代计算单位压力值,包括: [0048] (1)仅第一档升降坞墩提供支撑,第二档、第三档支撑点升降坞墩不参加支撑时,[0049] 即P12=0,P13=0,P22=0,P23=0; [0050] 单位压力值P10=(K1·(G+W))/N11:······式(7) [0051] 单位压力值P20=(K2·(G+W))/N21;······式(8) [0052] 由式(7)、(8)知P11=P10,P21=P20。 [0053] 如果同时满足 [0054] P11≤Q1·S且P11≤[P]且P21≤Q1·S且P21≤[P]时则仅第一档区域承受升降坞墩支撑力即可满足进坞要求;否则第二档结构需参与支撑。 [0055] (2)第一档、第二档升降坞墩提供支撑,第三档支撑点升降坞墩不参加支撑时,即P13=0,P23=0; [0056] 单位压力值P10=(K1·(G+W))/(N11·K11+N12·K12)······式(9) [0057] 单位压力值P20=(K2·(G+W))/(N21·K21+N22·K22)······式(10)由式(9)、(10)知P11=K11·P10;P12=K12·P10;P21=K21·P20;P22=K22·P20;如果同时满足 [0058] P11≤Q1·S且P12≤Q1·S且P11≤[P]且P21≤Q1·S且P22≤Q1·S且P21≤[P]时则仅第一档、第二档区域承受升降坞墩支撑力即可满足进坞要求,否则单位压力值求解按式(5)、(6)求解; [0059] (3)根据自动解析计算的单位压力值P10和P20,得出排墩方案中各升降坞墩执行压力值 [0060] OP11=P10·K11;OP12=P10·K12;OP13=P10·K13 [0061] OP21=P20·K21;OP22=P20·K22;OP23=P20·K23。 [0062] 进一步,S9中,当P11、P12、P12、P21、P22、P23值不满足边界条件是时需减小装载重量W控制进坞船重并重新解析计算压力单元P10、P20值和P11、P12、P12、P21、P22、P23值。 [0063] 进一步,S9中,当装载重量W接近于0或再无法较小时,则升降坞墩条件无法满足船舶进坞,排墩方案选择传统固定坞墩排墩方案。 [0064] 本发明具有以下有益的效果: [0065] 1.对预设好的具有升降坞墩船坞岸上控制单元71,输入装载重量W和指定基准升降坞墩,即可自动生成坞墩方案的,坞墩方案快速生成和按令智能执行,无需移动坞墩排墩和报验坞墩相对位置及线形,提高坞墩方案实施效率。 [0066] 2.坞墩方案的生成和实施时效性高,不受船坞注水工况和船舶位置限制,一次提前预设置,长期调用数据使用,缩减排墩时间,省去排墩前排水和排墩后坞内灌水的时间,提高船坞干坞利用率。 [0067] 3.自动生成的坞墩方案可分配坞墩支撑力,提高坞墩线与船体结构线形匹配精度,控制船体结构变形,提高做墩精度。 [0068] 4.升降坞墩装置的船坞可在岸面区域远程实施遥控实施排墩,改善人员作业环境。 [0069] 5.无需排干坞室积水才即可进行排墩方案的实施,实现在坞室有水的情况下排墩和随船体相对位置变化自动生成排墩方案。 [0071] 图1是干船坞平面布置示意图; [0072] 图2是干船坞平面布置A‑A剖面示意图; [0073] 图3是生成坞墩方案流程图; [0074] 图4是生成坞墩方案流程的区域Ⅰ迭代流程图; [0075] 标号说明: [0076] T:变形补偿量(mm),船体外板实际线形与型值表理论线形公差带宽度 [0077] R1:第一档偏置半径,升降坞墩4中心与船体骨架交叉点直线距离 [0078] R2:第二档偏置半径,升降坞墩4中心与船体骨架直线距离 [0079] h:船舶进干坞允许离坞室底面最小距离 [0080] [H0]:升降坞墩设计最大高度 [0081] H:根据h确定的船舶进干坞船底距坞室底面距离 [0082] G:空船重量 [0083] W:装载重量 [0084] S:升降坞墩支撑部端面面积 [0085] K1:根据相应规范,平船底区域支撑坞墩选取的校核船体重量系数K1,例如根据GJB4000‑2000K1=1 [0086] K2:根据相应规范,曲船底区域支撑坞墩选取的校核船体重量系数K2,例如根据GJB4000‑2000K2=0.5 [0087] P11:平船底第一档升降坞墩分配压力 [0088] P12:平船底第二档升降坞墩分配压力 [0089] P13:平船底第三档升降坞墩分配压力 [0090] P21:曲船底第一档升降坞墩分配压力 [0091] P22:曲船底第二档升降坞墩分配压力 [0092] P23:曲船底第三档升降坞墩分配压力 [0093] Q1:根据相应规范,船体第一档区域结构允许坞墩最大支撑力均布载荷[0094] Q2:根据相应规范,船体第二档区域结构允许坞墩最大支撑力均布载荷[0095] Q3:根据相应规范,船体第三档区域结构允许坞墩最大支撑力均布载荷[0096] K11:平船底第一档压力分配比例系数,与Q1线形相关 [0097] K12:平船底第二档压力分配比例系数,与Q2线形相关 [0098] K13:平船底第三档压力分配比例系数,与Q3线形相关 [0099] 这里Q1:Q2:Q3=K11:K12:K13 [0100] K21:曲船底第一档压力分配比例系数,与Q1线形相关 [0101] K22:曲船底第二档压力分配比例系数,与Q2线形相关 [0102] K23:曲船底第三档压力分配比例系数,与Q3线形相关 [0103] 这里Q1:Q2:Q3=K21:K22:K23 [0104] N11:平船底第一档升降坞墩数量 [0105] N12:平船底第二档升降坞墩数量 [0106] N13:平船底第三档升降坞墩数量 [0107] N21:曲船底第一档升降坞墩数量 [0108] N22:曲船底第二档升降坞墩数量 [0109] N23:曲船底第三档升降坞墩数量 [0110] P10:平船底单位压力值P10=(K1·(G+W))/(N11·K11+N12·K12+N13·K13)[0111] P20:曲船底单位压力值P20=(K1·(G+W))/(N21·K21+N22·K22+N23·K23)[0112] [P]:升降坞墩设计许用压力 [0113] OP11:生成方案平船底第一档升降坞墩压力 [0114] OP12:生成方案平船底第二档升降坞墩压力 [0115] OP13:生成方案平船底第三档升降坞墩压力 [0116] OP21:生成方案曲船底第一档升降坞墩压力 [0117] OP22:生成方案曲船底第二档升降坞墩压力 [0118] OP23:生成方案曲船底第三档升降坞墩压力 [0119] 1:干坞结构体、2:作业区域、3:升降装置立柱编号、4:升降坞墩、5:加强结构、6:填充材料、7:岸上单元、71:计算控制单元、72:岸上动力单元。 具体实施方式[0120] 下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。 [0121] 如图1、2所示,干船坞结构主要有干坞结构体1、作业区域2、升降装置立柱编号3、升降坞墩4、加强结构5、填充材料6、岸上单元7等组成。任意的升降坞墩就唯一的坐标编号3。升降坞墩4可远程控制伸出的长度与支撑压力。岸上计算控制单元71可解析计算、根据输入数据制定排墩方案,岸上动力单元72根据岸上控制单元71解析计算的排墩方案按先后顺序进行排墩。 [0122] 如图3所示,本发明实施例给出的一种自动生成坞墩排布方案的方法: [0123] S1:干坞为有升降坞墩装置的干船坞,在计算控制单元输入外板线型、补偿量T、重量G、最小距离h、输入升降高度[H0]、坞墩压力[P]、输入K1、K2值、载荷Q1、Q2、Q3值、压力系数K11、K12、K13、K21、K22、K23、偏置半径R1和R2等定常量。 [0124] S2:提取肋骨线形和中纵桁外板线形、提取骨材交叉点绝对坐标点和对应高度值。 [0125] S3:根据偏置半径R1、R2和肋骨、纵行和骨材交叉点坐标点为船底板可安全承受均布载荷划分档位等级。 [0126] S4:选取基准升降坞墩基准点、选取船体结构基准点,两基点重合,统一三维坐标系; [0127] S5:平船底结构支撑点按允许均布载荷分档,曲船底结构支撑点按允许均布载荷分档; [0128] S6:提取平船底和曲船底支撑点各分档位置升降坞墩空间坐标和数量; [0129] S7:剔除位于结构开口内不适宜提供支撑力的升降坞墩(间断点); [0130] S8:解析计算并输出各升降坞墩执行船舶落墩的伸出高度H; [0131] S9:判断各升降坞墩高度是否在升降坞墩设计最大高度[H0]范围内,即是否H≤[H0],如果满足条件,则计算输出尺寸坐标系中各坞墩坐标值,根据坐标值输出对应的坞墩编号坐标,筛选各结构档对应升降坞墩数量N11、N12、N13、N21、N22、N23。如果不满足条件,则剔除高度不足的升降坞墩,并输出独立支撑位置坐标、高度值,同时解析计算输出尺寸坐标系中各坞墩坐标值,根据坐标值输出对应的坞墩编号坐标,筛选各结构档对应升降坞墩数量N11、N12、N13、N21、N22、N23,根据设计阶段坞墩布置图评估剔除坞墩部位船体结构是否需要独立辅助支撑,若需要则根据输出独立支撑数据干坞后配置支撑,若不需要则忽略输出的独立支撑数据。 [0132] S10:在岸上计算控制单元71内输入船舶空船重量外的装载重量W。 [0133] S11:岸上计算控制单元71内根据已输入的定常值自动解析计算并迭代计算出优选的压力单元P10、P20值,并输出压力单元P10、P20值。 [0134] S12:岸上计算控制单元71内根据已输入的定常值自动解析计算P11、P12、P12、P21、P22、P23。 [0135] S13:判断解析计算出的P11、P12、P12、P21、P22、P23值是否满足升降坞墩设计许用压力和船体结构承受支撑力各项边界条件。即是否同时满足P11≤Q1·S且P11≤[P]且P12≤Q2·S且P13≤Q3·S且P21≤Q1·S P21≤[P]且P21≤Q2·S且P21≤Q3·S。 [0136] S14:当P11、P12、P12、P21、P22、P23值满足边界条件是时输出升降坞墩执行动作的压力单元P10、P20值,并进一步自动解析计算各升降坞墩执行动作的最终压力输出支撑压力OP11、OP12、OP13、OP21、OP22、OP23值和坞墩伸出高度H值并输出结果。当P11、P12、P12、P21、P22、P23值不满足边界条件是时需减小装载重量W控制进坞船重并重新解析计算压力单元P10、P20值和P11、P12、P12、P21、P22、P23值,当W接近于0或再无法较小时,则升降坞墩条件无法满足船舶进坞,排墩方案选择传统固定坞墩排墩方案, [0137] S15:输出满足条件的升降坞墩编号、各编号对应的压力、各编号对应高度值。 [0138] 其中:岸上控制单元71导入下列船体数据: [0139] (1)导入船体外板线型数据,用于提取平船底区域、曲船底区域和基于船体基线的绝对高度。 [0140] (2)导入肋骨间距、纵骨间距,用于提取船体外板结构承受载荷分布点。 [0141] (3)导入空船自重G、进坞时装载重量W,用于计算若干升降坞墩所需提供支撑力。 [0142] (4)导入船舶设计阶段进干坞允许离坞室底面最小距离h值,用于计算升降坞墩伸出高度。 [0143] (5)导入校核平船底区域船体重量系数K1和曲船底区域船体重量系数K2,用于计算各升降坞墩压力分布。根据公认的规范平船底区坞墩提供主支撑力(支撑船体重量),曲船底区坞墩提供次要支撑力(提供防倾覆力力矩支点)。根据相应规范选取,平船底区域支撑坞墩选取的校核船体重量系数K1,曲船底区域支撑坞墩选取的校核船体重量系数K2,例如根据GJB4000‑2000选取K1=1,K2=0.5。 [0144] (6)导入升降坞墩设计最大高度[H0],用于判断升降坞墩作业高度能否满足船体外板某一点的支撑条件。 [0145] (7)导入升降坞墩设计许用压力[P],用于判断升降坞墩支撑力能否满足船体外板某一点的支撑条件。 [0146] (8)导入Q1,Q2,Q3:用于计算升降坞墩压力分配比例系数K11、K12、K13、K21、K22、K23。将船体结构各典型节点承受力划分若干档,本发明将船体外板结构均布载荷大小划分为三挡举例说明。Q1,Q2,Q3根据相应规范计算得出的船体结构各典型节点允许坞墩最大支撑力均布载荷,取平船底压力分配比例系数K11:K12:K13=Q1:Q2:Q3;和曲船底压力分配比例系数K21:K22:K23=Q1:Q2:Q3。用压力分配比例系数来调整各升降坞墩施加在船体结构上的支撑力,从而使船体结构各受力部位预定受力与最大允许均布载荷比值相同,控制船体结构受升降坞墩支撑力产生的绝对变形量,从而达到提高船体坐墩精度的目的。 [0147] (9)因船体外板实际线形与型值表理论线形是有差异的,又因部分船体线形高度值部不包括船底板厚度,根据公认的船体结构建造可接受公差值和查明船体外板厚度,确定补偿量公差带宽度T。变形量公差带宽度T可避免升降坞墩先于指令与船体外板接触等造成的不利影响。 [0148] (10)导入船体外板划分指数偏置半径R,R1为升降坞墩4中心与船体骨架交叉点直线距离,R2为升降坞墩4中心与船体骨架直线距离。因升降坞墩与船体结构是面与面接触的,所以升降坞墩4中心与船体形线理论位置的距离在一定范围内,船体结构实际可承受均布载荷与理论计算点均布载荷相近,可认为升降坞墩4中心与船体骨架交叉点直线距离在R1数值范围内,其船体结构可承受均布载荷与理论计算点均布载荷相同。规范建议的和经典力学计算的,根据船体结构特点将船体外板划分为若干等级,本发明举例按以下规则划分,第一档:偏置半径R1范围内的区域,例如中纵桁或平板龙骨或船体骨架交叉点或强肋骨附近区域。第二档:偏置半径R2范围内且在R1范围外的区域,例如肋骨、纵桁或纵骨附近区域。第三档:第一档、第二档之外的区域,例如肋骨、纵桁或纵骨空档区。 [0149] (11)导入海底门、减摇鳍等水下船体结构开口或突出部位或预留作业部位绝对坐标尺寸,绝对坐标尺寸映射到坞室坐标系内,剔除船体不适宜支撑部位的升降坞墩坐标编号,以保护船体非强力结构部位受损。 [0150] 其中,岸上计算控制单元71解析计算、根据输入数据制定排墩方案,包括: [0151] (1)提取各肋骨线形和坐标位置,筛选处于横舱壁等结构加强位置肋骨线形和坐标位置,提取船体中线面船体外板线形,归集于第一档结构内。根据相关船体结构设计规范,横舱壁位置的连续肋骨和中线面处连续平板龙骨均为强力结构,尽可能多的筛选出船底强力结构区域,利于提升降坞墩支撑力,较少升降坞墩支撑数量。 [0152] (2)在干船坞升降区域选择基准升降坞墩4,选择船体外板基准点O。优选的基准升降坞墩4中心与船体外板基准点O重合,以基准升降坞墩4为完全收起状态为原点建立三维坐标系,建立各升降坞墩坐标点与船体外板坐标点对应关系,使升降坞墩4与船体线形数值在同一个尺寸坐标系内,方便升降坞墩4与船体结构建立尺寸对应关系。对选择船体外板基准点O,优选的选择船体“0号”肋位和中纵桁或平板龙骨中心交叉点处,与船体线形数值坐标系基准点保持一致,优选的船体中线面处船体基线与基准升降坞墩4所在纵向列重合,使船体中心线在坞室底部投影线与升降坞墩纵向列重合,避免坐标系原点变化造成的船体线形数值换算。 [0153] (3)筛选平船底第一档、平二档、平三档区域对应的升降坞墩坐标编号,筛选曲船底第一档、平二档、平三档区域对应的升降坞墩坐标编号。因升各降坞墩唯一坐标编号是岸上计算控制单元71可识别的数据,所以筛选出的坐标编号为本次排墩方案初步参与支撑的升降坞墩,其他升降坞墩保持完全收缩状态。 [0154] (4)根据船舶技术文件坞墩布置图、最小距离h、最大高度[H0],确定本次船舶进坞船底距坞室底面距离H。优选的距离H稍大于h+T,利于升降坞墩安全支撑前提舷伸出最小距离,保持坞墩的稳定性。 [0155] (5)在型值表数据中提取各升降坞墩理论需要伸出高度值,理论需要伸出高度值与允许最大升降高度[H0]对比,剔除高度不足的升降坞墩,以保证升降坞墩对船体结构提供有效支撑力。对最小距离加变形补偿量(h+T)大于最大高度[H0]时,此时升降坞墩无法安全为船体提供有效支撑力,此时升降坞墩排墩方案跳转为传统坞墩排墩方案,各升降坞墩不参与排墩。对曲船底区域部分超出允许最大升降高度[H0]的升降坞墩且需支柱支撑时,需船舶干坞后单独增加独立刚支柱等辅助支撑,此结果为排墩方案的一部分。排墩方案中升降坞墩对船体结构有效的支撑利于安全的实施船舶落墩和干坞工程。 [0156] (6)筛选出各划分等级区域符合要求的升降坞墩数量N11、N12、N13。N21、N22、N23和坞墩编号。明确各船体区域分档等级内坞墩数量,便于均衡的为升降坞墩分配支撑。 [0157] (7)分配支撑力至各升降坞墩。平船底重量系数K1,曲船底重量系数K2。船体典型结构允许均布载荷和船体变形与所受力正相关的,将各档典型结构均布载荷无因次化如式(1)、(2)所示: [0158] Q1:Q2:Q3=K11:K12:K13 ······ 式(1) [0159] Q1:Q2:Q3=K21:K22:K23 ······ 式(2) [0160] (8)给出分配压力比例系数如式(3)、(4)所示,船体结构各档位实际所受支撑力比值同对应的压力比例系数相同。优选的按此方法分配压力,使船体结构各档受力相对均匀,避免某一部位受支撑力到达船体结构允许均布载荷上线值而其他部位还远未达到船体结构允许均布载荷上线,避免某一升降坞墩支撑力不足情况。 [0161] P11:P12:P13=K11:K12:K13 ······ 式(3) [0162] P21:P22:P23=K21:K22:K23 ······ 式(4) [0163] (9)单位压力值的解析计算,单位压力值为升降坞墩提供最小支撑力的计量单位。平船底单位压力值如式(5)所示。曲船底单位压力值如式(6)所示。 [0164] P10=(K1·(G+W))/(N11·K11+N12·K12+N13·K13)······式(5) [0165] P20=(K2·(G+W))/(N21·K21+N22·K22+N23·K23)······式(6) [0166] 由式(5)知平船底各升降坞分配压力值: [0167] P11=K11·P10,P12=K12·P10,P13=K13·P10。 [0168] 由式(6)知平船底各升降坞分配压力值: [0169] P21=K21·P20,P22=K22·P20,P23=K23·P20。 [0170] (10)当升降坞墩分配压力同时满足 [0171] P11≤Q1·S且P11≤[P]且P12≤Q2·S且P13≤Q3·S且 [0172] P21≤Q1·S且P21≤[P]且P21≤Q2·S且P21≤Q3·S时即平船底单位压力值P10和曲船底单位压力值P20满足上述条件时,此时各坞墩压力分配满足排墩要求。否则,需通过减小装载重量W控制进坞船重或采用传统排墩方式实现进坞。 [0173] (11)优选的船舶干坞时减少支撑物,有利于人员货物等的活动,增大单次油漆修补作业面积。为减少升降坞墩支撑数量,在保持稳定性前提下优选的迭代计算单位压力值,流程如图4所示。 [0174] (12)仅第一档升降坞墩提供支撑,第二档、第三档支撑点升降坞墩不参加支撑时,[0175] 即P12=0,P13=0,P22=0,P23=0; [0176] 单位压力值P10=(K1·(G+W))/N11:······式(7) [0177] 单位压力值P20=(K2·(G+W))/N21;······式(8) [0178] 由式(7)、(8)知P11=P10,P21=P20。 [0179] 如果同时满足 [0180] P11≤Q1·S且P11≤[P]且P21≤Q1·S且P21≤[P]时则仅第一档区域承受升降坞墩支撑力即可满足进坞要求;否则第二档结构需参与支撑。 [0181] (13)第一档、第二档升降坞墩提供支撑,第三档支撑点升降坞墩不参加支撑时,即P13=0,P23=0; [0182] 单位压力值P10=(K1·(G+W))/(N11·K11+N12·K12)······式(9) [0183] 单位压力值P20=(K2·(G+W))/(N21·K21+N22·K22)······式(10) [0184] 由式(9)(10)知P11=K11·P10;P12=K12·P10;P21=K21·P20;P22=K22·P20;如果同时满足 [0185] P11≤Q1·S且P12≤Q1·S且P11≤[P]且P21≤Q1·S且P22≤Q1·S且P21≤[P]时则仅第一档、第二档区域承受升降坞墩支撑力即可满足进坞要求,否则单位压力值求解按式(5)、(6)求解。 [0186] (14)根据自动解析计算的单位压力值P10和P20,得出排墩方案中各升降坞墩执行压力值 [0187] OP11=P10·K11;OP12=P10·K12;OP13=P10·K13 [0188] OP21=P20·K21;OP22=P20·K22;OP23=P20·K23 [0189] (15)输出参与排墩方案的升降坞墩编号、各坞墩支撑压力、各坞墩支撑高度值,形成最终排墩方案。 [0190] (16)排墩方案的自动生成。对任意的船舶,船体外板线型数据、肋骨间距、纵骨间距、空船自重G、最小距离h等船舶属性数值是定常值。船体绝对坐标系原点一般选取平板龙骨位置0肋位为准,以保持与型线图各数据在同一坐标系内。 [0191] (17)对确定的具有升降坞墩装置的干船坞升降坞墩设计最大高度[H0]、升降坞墩设计许用压力[P]、升降坞墩矩阵间距、升降坞墩支撑部位尺寸是定常值。 [0192] (18)根据规范要求平船底区域船体重量系数K1、曲船底区域船体重量系K2,偿船体变形量公差带宽度T取值是定常值,根据规范计算的船体结构典型节点允许最大支反力均布载荷Q亦是定常值,由升降坞墩支撑部位尺寸和船体结构典型节点允许最大支反力均布载荷Q确定的偏置半径R1和R2亦是定常值。 [0193] (19)排墩方案自动生成:岸上控制单元71内导入所有已知的定常值,输入船舶进坞时装载重量W(船舶进坞时装载重量W需根据进坞时船舶装载情况确定,为手动输入值),指定基准升降坞墩,按照预设的流程算法自动生成排墩方案。 |