400TEU集装箱船结构强度设计【毕业设计】.doc

1、东海科学技术学院毕业生论文 目录 1 本科 毕业论文 (设计 ) 题 目： 400TEU 集装箱船结构强度设计 学 院： 学生姓名： 专 业： 船舶与海洋工程 班 级： 指导教师： 起 止 日期： 东海科学技术学院毕业生论文 目录 2 目 录 摘 要 . 3 Abstract. 4 绪 论 . 5 1 任务分析 . 6 1.1 设计任务 . 6 1.2 母型船主尺度 . 7 1.3 任务分析 . 7 2 型线设计 . 8 2.1 型线图的作用与意义 . 8 2.2 型线绘制方法 . 8 2.3 型线设计 . 8 2.4 设计小结 . 8 3 结构部分 . 9 3.1 结构规范设计计算 . 9

2、3.1.1 外板 . 9 3.1.2 甲板 . 14 3.1.3 舷侧骨架 . 15 3.1.4 甲板骨架 . 18 3.1.5 船端加强 . 21 3.1.6 水密舱壁 . 21 3.1.7 主机基座 . 27 3.1.8 上层建筑 . 27 3.2 主要构件汇总 . 48 3.3 总纵强度计算及校核 . 52 3.4 基本结构图 . 54 3.5 典型横剖面图 . 54 3.6 横舱壁图 . 54 4 总结与讨论 . 55 参考文献 . 57 致谢词 . 58 东海科学技术学院毕业生论文 摘要 3 400TEU 集装箱船结构强度设计 摘 要 本文主要以 400TEU集装箱船为设计对象，采用

3、结构规范设计法进行船体结构强度设计，本文从任务分析、型线设计、结构设计、总结与讨论四部分进行展开。一、任务分析 部分的包括：任务书和母型资料的分析；二、型线设计部分的包括：设计船舶的主尺度确定、新船型线生成等；三、结构设计部分包括：结构规范设计计算、总纵强度计算及校核、主要结构图纸的绘制；四、总结与讨论部分包括：总结设计的过程经验和改进对母船的内容，对设计中遇到的问题和不足进行分析。 设计船主尺度满足设计任务书的要求，船体结构规范设计计算和总纵强度计算与校核满足 2006钢质海船入级规范要求。 关键词 集装箱船；规范设计；结构强度 东海科学技术学院毕业生论文 摘要 4 Structural s

4、trength design of 400TEU container ship Abstract The structural strength design of 400TEU container ship structured specification design.It involves the task analysis part, lines design part, structural design part, summary and discussion part. Firstly, the task analysis part include: Analysis of th

5、e assignment and principal dimensions, designed lines plan and the new ship line diagram generation. Secondly, the profile design part include: The structure calculation based on Rules, the calculation on the general strength of longitudinal, the drawing of the Profiles Design based on rules; Struct

6、ural strength 东海科学技术学院毕业生论文 绪论 5 绪 论 集装箱船作为海上货物运输的一种主要船型，具有航速高、装卸快、停靠码头时间短的特点，日益受到航运和造船界的重视，集装箱船的拥有数量和总吨位已成为一个国家海上运输能力的一个重要标志之一 2。集装箱船可分为全集集装箱和半集装箱船两种，它的结构和形状跟常规货船有明显不同。它外形狭长，单甲板，上甲板平直，货舱口达船宽的 7080，上层建筑位于船尾或中部靠后，以让出更多的甲板堆放集装箱，甲板一船堆放 2 4层，舱内可堆放 3 9 层集装箱。集装箱船装卸速度高，停港时间短，大多采用高航速，通常为每小时 20 23 海里。近年来为了节能

7、，一般采用经济航速，每小时 18 海里左右。在沿海短途航行的集装箱船，航速每小时仅 10 海里左右。目前世界上几个主要船级社为了对集装箱甲板大开口强度进行合理评定，在其各自的规范中都给出了相应的简化计算方法和强度衡准。对这些方法和衡准进行分析、消化和吸收，将有利于掌握集装箱船甲板大开口特性，并在结构设计中找到更快、更好地满足相应的船级社有关要求的途径 3-4。 21 世纪随着世界物流行业的飞速发展，随着国际间经济交往的加深、国际贸易以及航运技术的不断发展，对集装箱船的需求也大大的增加。全 球投入运营的超大型集装箱运输船舶的数量与日俱增，在规模经济效益的驱动下，对于集装箱船舶，由于其结构的特殊性

8、和实际装载情况的多变性，其总纵强度和扭转强度对船舶的安全很重要。集装箱船舶的货仓比较方整，且型深很大，是单甲板船舶，舱口宽、长，所以总纵强度和扭转强度容易破坏。因此为了保证船舶的总纵强度和扭转强度，我们应该合理的搭配积载，必须重视空船压载状态，装卸作业时应注意总纵强度和扭转强度 5。 总的来说，目前我国对外贸易的极速发展，对集装箱船舶的需求量很大，但集装箱船舶的安全问题是首先要解决的问题，这和 本次毕业设计的课题非常吻合，因此这次设计是符合当今船型发展的需求的。 东海科学技术学院毕业生论文 正文 6 1 任务分析 1.1 设计任务 主要参数： 船名： 400TEU 集装箱船结构强度设计 航区：

9、 类航区 船型：钢质、单甲板、单机、单桨、 双壳、柴油机驱动的尾机型 用途：用于装运集装箱 主尺度： 垂线间长 LPP 106.60m 型宽 B 17.00m 设计吃水 d 6.0m 型深 D 8.0m 船级与船籍： CCS 中国 主机： 8320ZCd-6 船用柴油机 1 台，额定功率 2060KW，额定转速 525r/min 航速 /功率储备：不低 于 12.0kn/15%MCR 船体结构 (材料 结构形式等 )：钢质焊接；船底、甲板纵骨架结构形式，舷侧纵骨架结构形式 设备要求：按法规和规范要求配置 设计内容： 1. 船型主尺度计算确定； 2. 新船型线生成； 3. 结构规范设计、强度校核

10、及相关图纸绘制。 东海科学技术学院毕业生论文 正文 7 1.2 母型船主尺度 主要参素： 总长： 118.45m 两柱间长： 109.00m 型宽： 17.00m 型深： 8.00m 设计吃水： 6.00m 满载排水量： 9208.6t 方形系数： 0.8229 梁拱（主甲板） 0.25m 1.3 任务分析 本次设计的对象是 400TEU 集装箱船，主要是对它的结构强度设计。从任务书上可以看出来设计船与母型船只有在船长上有较小的改变，设计吃水、型深和型宽都是相同的。母型船所能装载的集装箱数量是 413TEU，而我所设计的是 400TEU 集装箱船，所以在装载集装箱数量上不需要担心装载不下。对整

11、体船舶的构想完成之后再进行型线图的设绘。再进行船体的结构计算确定主体的板厚与各部件的选定。以型线图中纵剖面图为基础绘制纵剖面图的外轮廓，依次绘制基本结构图，中横剖面图与横舱壁图。 东海科学技术学院毕业生论文 正文 8 2 型线设计 2.1 型线图的作用与意义 型线图是在三个相互垂直的投影面上，以船体型表面的截交线、投影线和外轮廓线表示船体外形的图样。型线图是一张非常重要的船舶图纸，不仅表示了船体的形状和大小，还是计算船舶航海性能、绘制其他船舶图样、进行船体放样的主要依据。 2.2 型线绘制方法 型线图是由纵剖线图、横剖线图和半宽水线图组成。型线图的设绘方法主要有以下几种：自行设绘法、母型改造法

12、、系列船型方法、数学型线方法等。本次设计中我采用了母型改造法对新设计船进行设计绘制型线图。母型改造法中使用 与设计船性能相近的母型资料使新船的特性保持母型良好的性能。此次选用的母型船为 413TEU集装箱船，与设计要求的 400TEU集装箱船相近，在保持母船方形系数、水线面、浮心等基本数据的情况下，对母型船原有的型线图进行修改。 2.3 型线设计 首先确定新船的主尺度，新船的垂线间长为 106.6m，所选母型船的垂线间长为 109m，其余型宽、吃水、型深均没有变化，所以新船的半宽水线图与母型船完全相同。在半宽水线图上量取型值表。接下来绘制纵剖线图，将母型船纵剖面图做成块，再在 X 方向进行比例

13、缩放，保留原有的母型轮廓 ，依照型值表重新绘制纵剖线。横剖面图也像纵剖线图一样绘制。 2.4 设计小结 设计船的参数与母型船的参数大致相同，且船长和型深都变化很少，因此在型线方面只需做小小的改变，设计船的航区、船籍都相同。本设计采用放大船长和型深的比例改变型值，修改完成后的垂线间长是 106.6m，设计吃水变成 6m，在之后的图纸中发现母型船是413TEU，而我设计的是 400TEU 所以不用考虑集装箱位置的问题。由于设计船和母型船的长度相差很小，因此新设计的船也能很好地保持母型船的良好的性能，型线图见附图（ ZHC425-100-02）。 东海科学技术学院毕业生论文 正文 9 3 结构部分

14、3.1 结构规范设计计算 本船为 400TEU 集装箱船，为钢质双底尾机舱型船舶。本文计算按文献 1有关要求进行计算和校核。 设计船舶主尺度： 总长： 113.60m 两柱间长： 106.60m 计算船长 102.30m 型宽： 17.00m 型深： 8.00m 设计吃水： 6.00m 方形系数： 0.8229 梁拱（主甲板） 0.25m C=10.75-2/3100-300 L=7.97 )2.0,26.0(1 dCMinh=0.2d =1.2m )36.,5.( d=0.36d=2.16m bs=0.0016L+0.5 =0.513m 3.1.1 外板 3.1.1.1 船底板 （ 1）船中

15、部 0.4L 区域： 根据文献 1 2.3.1.1、 2.3.1.2 船底板是指由平板龙骨至舭列板之间的外板。本船船底为纵骨架式时，船中部 0.4L 区域内的船底板厚度 t 应不小于按下列计算所得之值 (计算时肋骨间距应不小于标准间距 )： 东海科学技术学院毕业生论文 正文 10 bFLsEt )170(072.0 11 =0.0720.62（ 102.3+170） =12.16mm bFhdst )(0.7 12 =7.0 0.65)2.16( =12.4mm t 3= 1.15 max (t1,t2) =1.15 max (12,3, 12.4) =14.26mm 实取 t=16mm 式中： s 肋骨间距， 0.65m； d 吃水， 6.0m； L 船长， 102.3m； bF 折减系数，取bF=1； 221 SsE ，其中， S 为龙骨间距， 2.52m， E 实际值， 1.06； 1h=0.26C，计算时取不大于 0.2d， 1.2m； C 系数，见文献 12.2.3.1。取 C=7.97。 （ 2）离船端 0.075L 区 域内： 根据文献 1 2.3.1.4 离船端 0.075L 区域内的船底板厚度 t 应不小于按下式计算所得之值： bSsLt )603 5.0( =（ 0.035102.3+6） 513.065=10.86mm 实取 t=12mm