ساختار بدنه اسکلت و پوسته یک کشتی است که به طور مستقیم ظرفیت باربری، عملکرد ناوبری، ایمنی و عمر مفید کشتی را تعیین می کند. به عنوان بدنه اصلی یک کشتی، بدنه باید ترکیبات بار پیچیده ای را تحمل کند: فشار هیدرواستاتیک، ضربه موج، وزن محموله، ارتعاش ماشین آلات و تجهیزات و خطر برخورد احتمالی در دریا. طراحی مدرن کشتی سبک وزن را دنبال می کند و در عین حال استحکام ساختاری را تضمین می کند تا کارایی انرژی و ظرفیت حمل بار را بهبود بخشد.
مزایا و ویژگی های کلیدی
تعادل دقیق بین استحکام بالا و چقرمگی
صفحات فولادی دریایی مدرن، مانند فولاد با استحکام معمولی A/B و سری AH32/DH36/EH40 با استحکام بالا، ترکیب بهینه استحکام و چقرمگی را از طریق میکروآلیاژسازی و تکنولوژی نورد و خنککننده کنترلشده به دست آوردهاند. استحکام بالا می تواند ضخامت ورق فولادی را کاهش دهد، وزن کشتی خالی را به میزان قابل توجهی کاهش دهد، در نتیجه ظرفیت محموله را افزایش دهد یا مصرف سوخت را کاهش دهد. چقرمگی عالی{4}}در دمای پایین (به ویژه فولاد درجه E{{5}) تضمین میکند که کشتیها میتوانند در برابر خطر شکستگی شکننده در دمای پایین هنگام حرکت در مناطق قطبی یا دریاهای سرد مقاومت کنند.
انعطاف پذیری و پردازش پذیری عالی
بدنه دارای یک ساختار سطحی منحنی پیچیده است، از صفحه کناری مستقیم تا صفحه بیرونی کمان با هذلولی. فولاد (مخصوصاً فولاد دریایی) کارایی سرد و گرم خوبی دارد و خطوط پیچیده بدنه را می توان با خمش سرد، خمش سرد و گرم یا شکل دهی نورد با پرس بزرگ به دقت شکل داد. این انعطاف پذیری کلیدی برای کشتی های فولادی برای دستیابی به طراحی ساده و کاهش مقاومت ناوبری است.
تکنولوژی جوشکاری بالغ و کارایی ساخت و ساز
جوش پذیری فولاد مبنایی برای کشتی های مدرن برای اتخاذ روش ساخت و ساز مقطعی است. بدنه به صدها بخش پیش ساخته تقسیم می شود که به طور موثر در کارگاه جوش داده می شود و سپس در حوض مونتاژ و تا می شود. فنآوریهای جوشکاری خودکار بالغ، مانند جوشکاری زیرپودری و جوشکاری محافظ گاز CO، ساخت و ساز-در مقیاس بزرگ،-کیفیت و{4}}بالا{4}}را تضمین میکند، به طوری که میتوان صدها هزار تن کشتی را در زمان کوتاهی ساخت.
مقاومت در برابر خستگی و ایمنی شکستگی عالی
هنگامی که یک کشتی در امواج حرکت می کند، ساختار بدنه صدها میلیون چرخه تنش متناوب را تحمل می کند. فولاد دریایی و اتصالات جوش داده شده آن مقاومت خوبی در برابر خستگی دارند و می توانند به طور موثری از شروع و انتشار ترک جلوگیری کنند. علاوه بر این، شکلپذیری فولاد بدنه را قادر میسازد تا انرژی را از طریق تغییر شکل پلاستیک در صورت آسیبهای موضعی (مانند برخورد) جذب کند تا از شکستگی شکننده فاجعهآمیز جلوگیری شود و برای تخلیه پرسنل و درمان اضطراری زمان بیشتری به دست آورد.
معمولی برنامه های کاربردی
بدنه اصلی کشتی های کانتینری بزرگ
عرشه، کنارهها و آبکاری پایین بهطور گسترده از-فولاد با استحکام بالا EH36/EH40 ساخته شدهاند تا در برابر ممانهای خمشی طولی بسیار زیاد و بارهای متمرکز مقاومت کنند.
دو کف و پوسته داخلی VLCC
فولاد با استحکام بالا برای کاهش وزن سازه استفاده میشود و صفحات فولادی مقاوم در برابر خوردگی در قسمتهای کلیدی (مانند محل نگهداری بار) استفاده میشود یا پوششهای مقاوم در برابر سایش و خوردگی{3} در هوا پاشیده میشوند.
تقویت ساختار یخ شکن قطبی در منطقه یخی
بدنه و ستون کمان نزدیک خط آب از فولاد دریایی ویژه با استحکام و چقرمگی بالاتر (مانند درجه قطب شمال EH36/40) برای مقاومت در برابر اکستروژن و ضربه یخ ساخته شده است.
سیستم محفظه غشایی برای حامل گاز طبیعی مایع (LNG).
اگرچه خود مخزن بار از فولاد ضد زنگ یا غشای آلیاژی اینوار ساخته شده است، اما کل ساختار بدنه اصلی (سپر ثانویه و بدنه) خارج از آن از فولاد دریایی با استحکام بالا ساخته شده است تا از هسته پشتیبانی و محافظت کند.
سیستم لوله کشی کشتی مانند "سیستم گردش خون" و "سیستم عصبی" کشتی است که در سراسر کشتی اجرا می شود. وظیفه انتقال نفت کوره، روغن روان کننده، آب دریا، آب شیرین، بخار، هوا و همچنین انواع روغن های هیدرولیک و مواد شیمیایی را بر عهده دارد. عملکردهای آن تقریباً همه جنبه ها از جمله منبع تغذیه، تعادل کشتی، اطفاء حریق، پشتیبانی زنده و جابجایی محموله را پوشش می دهد. سیستم لوله کشی باید برای چندین دهه در محیط های خشن که با شرایط زیر آب، رطوبت بالا، لرزش و تغییرات دما زیاد مشخص می شود، به طور قابل اعتماد کار کند.
مزایا و ویژگی های کلیدی
مقاومت عالی در برابر فشار و دما.
خط لوله بخار اصلی کشتی،-لوله تزریق سوخت با فشار بالا و خط لوله سیستم هیدرولیک همه تحت فشار بالا (تا 30 مگاپاسکال) و دمای بالا (تا 500 درجه برای بخار اصلی) کار می کنند. لوله های فولادی کربن بدون درز (مانند فولاد 20#) و لوله های فولادی آلیاژی (مانند فولاد آلیاژی 1Cr0.5Mo برای بخار) انتخاب های قابل اعتمادی برای اطمینان از عملکرد ایمن این سیستم های کلیدی به دلیل استحکام و پایداری بالا در محدوده دمایی وسیع هستند.
تبار قابل اعتماد از مواد مقاوم در برابر خوردگی-
طرحهای انتخاب مواد بالغ برای رسانههای انتقال مختلف وجود دارد:
- سیستم آب دریا: به طور سنتی، از لولههای فولادی کربنی گالوانیزه استفاده میشود، در حالی که کشتیهای بزرگ مدرن از لولههای مس{0}آلیاژ نیکل (90/10 یا 70/30 CuNi) با مزیتهای هزینه بیشتر و مقاومت در برابر خوردگی یا لولههای فولادی ضد زنگ 316 لیتری با کیفیت بالا استفاده میکنند.
- سیستم روغن سوخت/روغن روانکار: لولههای بدون درز فولاد کربنی معمولاً استفاده میشوند، اما برای خوردگی سوخت{0}گوگرد بالا، ممکن است از موادی با مقاومت در برابر خوردگی بهتر استفاده شود یا اقدامات ضد خوردگی اضافه شود.
- خط لوله محموله تانکر مواد شیمیایی: با توجه به مشخصات محموله، ممکن است از فولاد ضد زنگ 316L، فولاد ضد زنگ دوبلکس (مانند 2205) یا حتی آلیاژ{2}}نیکل (مانند Hastelloy C-276) استفاده شود.
مقاومت عالی در برابر لرزش و ضربه.
خط لوله کشتی با لرزش موتور اصلی و موتور کمکی و تأثیر حرکت کشتی برای مدت طولانی همراه است. فولاد (به ویژه خط لوله فلزی) دارای سفتی و استحکام ساختاری بالایی است. از طریق طراحی پشتیبانی معقول و پشتیبانی الاستیک، می توان رزونانس را به طور موثر مهار کرد، از شلی مفصل یا پارگی خط لوله ناشی از خستگی جلوگیری کرد و از یکپارچگی طولانی مدت سیستم در محیط پویا اطمینان حاصل کرد.
استانداردسازی بالغ و راحتی نگهداری
لولهها، اتصالات، فلنجها و سوپاپهای فولادی دریایی بسیار استاندارد شدهاند (مانند استانداردهای ISO، JIS، GB/T)، که برای خرید و جایگزینی جهانی مناسب است. در طول چرخه عمر 20{3}}30 سال کشتی، نیاز به نگهداری یا تعویض خطوط لوله اجتناب ناپذیر است. ویژگی های قابل برش و جوش لوله های فولادی باعث می شود که تعمیر و نگهداری در محل و تعویض محلی نسبتاً سریع و مقرون به صرفه باشد.
معمولی برنامه های کاربردی
سوخت فشار بالا-لوله ریلی مشترک موتور دیزلی نیروی محرکه اصلی دریایی
از لوله فولادی بدون درز آلیاژی با استحکام بالا-استفاده میشود و دیواره داخلی برای تحمل فشار تزریق بیش از ۱۰۰ مگاپاسکال به صافی بسیار بالایی نیاز دارد.
لوله اصلی آب دریا سیستم خنک کننده مرکزی کشتی
لولههای آلیاژی نیکل مسی 90/10 یا لوله فولادی کربنی با پوشش اپوکسی ویژه وارداتی اغلب برای کشتیهای بزرگ برای مقاومت در برابر خوردگی آب دریا و چسبندگی موجودات دریایی استفاده میشود.
خط لوله{0}}در دمای پایین حامل گاز مایع (LNG/LPG)
خط لوله انتقال 163 C LNG باید از فولاد ضد زنگ آستنیتی (مانند 304L) یا فولاد نیکل (مانند فولاد 9٪ Ni) استفاده کند تا از چقرمگی در دمای بسیار پایین اطمینان حاصل شود.
خط لوله کابین سیستم آب بالاست
لوله فولادی کربنی گالوانیزه یا لوله فولادی کربنی با روکش اپوکسی معمولاً برای متعادل کردن هزینه و تقاضای مقاومت در برابر خوردگی آب دریا استفاده می شود.
