《船舶工程》投稿格式

一、 页面设置

1． 文档网络：指定行网格和字符网格，每行47个字，跨度10.0磅，每页45行，跨度15.0磅。 2． 页边距：上2.7，下2.8，左2，右2，装订线0.4，页眉1.9，页脚2.1。 3． 版式：首页不同，奇偶页不同。 二、 中文标题、作者、摘要、关键词

1． 标题。中文标题字体：华文中宋；字号：二号加重，居中。

2． 作者及单位。作者及单位各占一行，作者之间以逗号分开，单位与所在地及邮编之间以空格分开

并用括号圈起，作者和单位之间不空行。作者接在中文标题下面，之间空一行（五号字大小，行距为单倍行距）。若作者和单位不止一个，则在作者后标号（右上标）对应相应的标号单位，不同单位之间以分号分隔。作者：楷体四号，居中。作者单位：宋体五号（数字和英文字母用The New Roman），居中。

3． 中文的摘要、关键词。均为宋体五号（数字和英文字母用The New Roman）。关键词部分中，每个

词之间以分号隔开。

三、 中图分类号

1． “中图分类号”大小为黑体五号加重，内容为TNR五号。 四、 英文标题、作者、摘要、关键词

1． 此部分与中图分类号之间空一行。

2． 英文标题字体：Times New Roman（以后简称TNR）；字号：三号加重，居中。

3． 英文作者与英文标题之间空一行。英文作者字体：TNR；字号：小四，居中。作者之间用逗号和

一个空格分开。作者单位与作者之间不空行，作者单位字体：TNR；字号：五号，居中。若作者和单位不止一个，则在作者后标号（右上标）对应相应的标号单位，不同单位之间以分号和一个空格分开。

4． 英文的摘要、关键词与英文作者之间空一行。“Abstract”、“Key words”与内容之间以冒号和两个

英文空格分开。“Abstract”和“Key words”均为TNR五号加重，内容为TNR五号。Key words部分中，每个词之间以分号和一个空格隔开。 5． 此部分标点符号均为英文状态下的符号。 五、 正文

1． 正文内容：所有内容均为宋体五号。（数字、英文字母为TNR）

2． 一级、二级目录：文字为黑体加重，目录从“0”开始；各级目录均顶格。数字与后面的标题之间

空两个英文字符。 3． 一级目录之前空一行。

4． 参考文献的内容为宋体小五号。 六、 表格及图形

1． 表

（1） 封闭表，形式如下： 项目 打印机 扫描仪 计算机 单价 800.00 300.00 5000.00 数量 2 4 1 总价 1600.00 1200.00 5000.00 （2） （3） （4） （5） 2． 图

（1）

表名：黑体小五居中；表内容：宋体小五；

封闭表：上、下及栏目下线均为1.5磅；其它线0.5磅。 单元格内文字居中于上下框。 行距：均为单倍行距。

坐标图的坐标需要坐标含义及单位。含义后插入“/”加单位。

1

（2） 图内文字中文为宋体9磅；英文为TNR9磅。对于字体较小的情况，可控制为中文为宋

体8磅；英文为TNR8磅。

（3） 图名黑体小五居中。

（4） 图下注释文字为楷体小五号。

（5） 插入图形的版式应为“浮于文字上方”，便于编辑修改。 3. 表、图之下与正文之间空一行。 七、 公式

公式编辑器中符号大小设置：标准10磅，上下标6磅，次上下标4磅，符号12磅，次符号8磅。 八、 参考文献

参考文献应不少于五篇，并在文中引用处标注。具体摘录格式参考本刊过刊。 九、 作者简介

作者简介包括姓名、性别、出生年月、职称或学历、从事专业或主要研究方向。还应包括通讯地址、邮编、联系电话、Email等联系方式。

这部分内容为宋体五号字，位于文章最后。

2

样稿：

大型船用尾滚筒结构设计计算研究

王良武1，周瑞平1，高宏2

（1．武汉理工大学 能源与动力工程学院，武汉 430063；2．武昌船舶重工有限责任公司，武汉 430063）

摘 要：介绍了船用尾滚筒的工作原理，研究了其受力形式及采用有限元方法进行结构强度计算的方法，通过对传统结构形式实例建模计算的方式，分析了其应力分布特性及其承载能力的局限性，提出了能有效增加其受载负荷的大型尾滚筒结构形式，并通过实例建模计算的方式，验证了改进型尾滚筒的结构强度的可靠性及其应用形式上的灵活性。

关键词：尾滚筒；海洋结构物；有限元方法；强度计算 中图分类号：U661.43 文献标识码：A

Studies of the Structure Design and Calculation of Large Marine

Stern-Roller

WANG Liang-wu1, ZHOU Rui-ping1, GAO Hong2

(1. Wuhan University of Technology, Wuhan 430063, China; 2. Wuchang Shipyard CO., Ltd., Wuhan, Hubei, China, 430063, China)

Abstract: Described the working principle of the marine Stern-Roller; Studied the form of working loads on it and the method for structural strength calculation with Finite Element Method(FEM); With the calculation of some traditional one for example, an analysis of their stress distribution characteristics and the limitations of carrying capacity is made; Then a concept of large Stern-Rollers which can effectively increase their loads is proposed; And then the structure strength reliability of an improved Stern-Roller and its variety of application forms through a calculation is verified with examples.

Key words: Stern Roller, Ocean Structure, Finite Element Method, Strength Calculation

0 引言

海洋资源已成为国际竞争的焦点之一，各沿海发达国家均将海洋科学列为优先发展的战略领域，海洋工程作为船舶行业的后起之秀，从一开始就表现出其非凡实力。船舶行业受到金融危机的巨大冲击，海洋工程却依然保持着飞速的增长。海洋工作船，作为海洋工程的重要组成部分，担负着为海洋工程提供人力和物资的运输任务。尾滚筒作为新型海洋工作船重要组成部分，得到众多公司的青睐。Rolls-Royce公司（英国）和HATLAPA公司（德国）均在网上发布了系列化产品，其最大负载能力达750吨，直径达5000mm，跨度达9000mm。国内研发应用的产品尺寸小、负载能力低，大型船用尾滚筒研究几乎还处于空白，各大船级社也未对其结构设计计算做出明确要求。随着海洋工作船功率的增加，其拖带能力将大大增强，尾滚筒承受的负载也会随之增大，因此有必要对其结构形式进行研究，以适应市场需求[1]。

1 尾滚筒工作原理及受力形式

海洋工作船在拖带海洋结构物时，一般通过位于船中的拖缆机来驱动的。为确保缆绳与船体尾部间无过多摩擦，尾滚筒应运而生。其主要作用是：当工作船帮助其他船舶、海上石油平台进行抛锚或拖带作业时，通过鲨鱼嵌等的导向，缆绳或锚链会在拖船的尾部一定范围内左右摇摆，同时在尾部出现转角，如图1所示。

图1 尾滚筒示意图

通过设置尾滚筒，一方面可使缆绳或锚链脱离船体尾部甲板，消除对船体的磨损，另一方面，缆绳或锚链在尾滚筒上移动时，尾滚筒随之转动，类似定滑轮，可以大大减少滑动摩擦，并减少因摩擦对缆绳或锚链造成的严重磨损[2] 。如此一来，连接拖缆机和拖拽物的缆绳或锚链可通过尾滚筒来实现方向的偏转。尾滚筒主要载荷来自于与之接触的缆绳或锚链，接触范围为一般为45°~90°（甚至更小），如图2(a)所示。

缆绳或锚链绕过滚筒而实现角度改变，使滚筒受载呈现非线性。参照类似结构计算经验，如定滑轮、轴体等构件，其压力分布可采用正弦波形描述：假设45°方向单位弧长上的力为f，即正弦函数的峰值，如图2(b)所示，则其任意位置上的力为[3,4]：

xfsin(2) （1）

„„

2.2 初步计算分析

利用Pro/E软件建立尾滚筒的实体模型，然后导入到MSC.PATRAN进行有限元单元的划分和边界条件的加载，并提交MSC.NASTRAN进行计算，再有MSC.PATRAN查看结果。其边界条件的加载参照了船级社对船体结构件强度计算的方式进行。根据表1所给已知条件，进行如下分析。

表1 尺寸属性、材料属性及边界条件 项目 总长/mm I型 II型 4500 5800 滚筒长 滚筒直 滚筒厚 弹性 安全工作 项目 密度/kg·m-3 泊松比 度/mm 径/mm 度/mm 模量/GPa 载荷/kN 3000 1800 40 7.85e3 210 0.3 2500 I型 4000 2000 40 7.85e3 210 0.3 4000 II型

„„

4 结论

根据上述计算分析表明，对于传统尾滚筒结构形式，通过增加型材的尺寸，只能在较小范围内提高滚筒的受载负荷、适应较小跨度和直径的尾滚筒。为进一步增大尾滚筒的结构尺寸及其承载能力，可根据材料力学增加梁结构弯曲强度的方式，采用固定轴体，增加滚筒支撑点，即轴承个数的方式来实现。因此对于轴体固定，滚筒回转的方式，将适用于大型尾滚筒的结构设计，而计算方法可进一步延伸到筒体与轴体的接触分析等，这也是后续研究的一个方向。

参考文献

4

[1] Rolls-Royce. Installation Manual – Twin Stern Rollers[EB/OL]. SR373 OSSD/07/0175, Wuchang Shipyard, 2009,6

[2] 桑巍，孙雪荣. 多用途拖船尾滚筒结构强度计算及研究[J]. 船舶, 2006, 4(2): 5-10

[3] 李慧光，杜长龙. 刮板输送机机尾滚筒损坏原因分析及改进措施[J]. 中州煤炭，2006，4 [4] 中国船级社.钢质海船入级规范[S], 2009

[5] MSC. PATRAN & MSC.NASTRAN使用指南[M]. 北京: BUAA, 2002.

王良武，男，1985，武汉理工大学能源与动力工程学院，轮机工程硕士研究生，主要从事船舶动力装置系统性能分析，振动、噪声监测，结构设计计算等；

周瑞平，男，1964，武汉理工大学能源与动力工程学院，轮机工程教授，博导，主要从事船舶动力装置系统性能分析，振动、噪声监测，结构设计计算等；

高宏，男，1971，武昌船舶重工有限责任公司舰船设计所，高级工程师，主要从事舰船设计研究。

地址： 邮编： 电话： E：

5