拖船结构规范设计【毕业设计】.doc

1、东海科学技术学院本科毕业论文 目录 本科 毕业论文 (设计 ) 题 目： 拖船结构规范设计 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： 东海科学技术学院本科毕业论文 摘要 2 目录 摘 要 . 1 1.前言 . 3 2.总体部分 . 4 2.1 任务书 . 4 2.2 重量与重心计算 . 5 3 性能计算 . 8 3.1 静水力计算与静水力曲线图绘制 . 8 3.2 稳性浮态计算 . 23 4 最小干舷校核 . 25 5 船体舾装数计算 . 27 6.结构部分 . 29 6.1 说明 . 29 6.2 外板 . 33 6.3.甲板 . 33 6.4 甲

2、板边板 . 33 6.5 单层底结构 . 34 6.5 双层底结构 . 36 6.6 舷侧骨架 . 37 6.7 甲板骨架 . 40 6.8 支柱： . 45 6.9 水密舱壁 . 46 6.10 首柱 . 49 6.11 船端加强 . 49 6.14 舷 墙 . 57 6.15 主要构件汇总 . 59 7总结部分与致谢语 . 65 参考文献 . 66 东海科学技术学院本科毕业论文 摘要 1 拖船船体结构规范设计 摘 要 本船一艘横骨架式、单底 (局部双层底 )、单甲板、全焊接结构钢质船舶，以全回转推进装置驱动的、具有最佳推拖能力、稳性和操纵性的拖轮。 主要用于在大连港域内作业，并满足对第七代

3、集装箱船靠离泊位作业以及大连港 30 万吨原油码头和 25 万吨矿石码头的消防配套要求。 全船设有首楼和尾楼，设有主甲板、桥楼甲板与驾驶室甲板，主甲板上设有餐厅、会议室、厨房、卫生间、盥洗室、监视室、油漆间、电瓶室，桥楼甲板设有船长室、轮机长室、储物间、电 工间。船底设有左右对称的燃油舱和淡水舱，设有一个淡水循环舱、泡沫舱、压载水舱与污油舱。设计主要包括三个部分：总体部分、性能部分、结构部分。总体部分的设计包括：任务书，设计船主尺度确定等。其次，性能部分的设计包括：静水力计算及其曲线的绘制等。结构部分进行 舾装数计算、校核最小干舷 ， 以钢制海船入级规范（ 2006）对船体强度的要求和对结构布

4、置、钢材性质和结构尺寸的规定作为设计标准，得出构件尺寸或构件所要求的剖面模数的经验公式，从而通过计算求得构件尺寸和连接形式； 最后是总结部分：包括全船设计说明和设计总结。 关 键词 性能计算； 结构设计；舾装数计算；最小干舷校核 东海科学技术学院本科毕业论文 摘要 2 Structure design of tugboat Abstract The steel vessel is designed as a tugboat driven by totally rotation device with transverse frameing system,single bottom(part o

5、f ship with double bottom),single deck,with the best ability of pushing and taking off,stability and manufacturing.This ship is mainly used in port Dalian. The ship has a forecastle , poop,main deck,bridge deck and cab deck.There is a dining room,a meeting room,a kitchen,a wash room,a supervisory ro

6、om,a paint store and a battery room on the main deck.There is a capatins room,chief engineer room,a locker,electrician workshop on the bridge deck.There are two oil bunkers and two fresh water rooms on the hull bottom.And there is a freshwater cycle room,foam room,ballast water room and a sludge oil

7、 room.This design includes there sections: general section， performance section,structure section and summary section. Firstly, general sections design including: analysis of the assignment book and making sure the principal dimensions. Second, the performance parts design includes drawing designing

8、 ship hydraulic calculation and static curve.Thirdly,the stuctrue section includes caculating the enquipment numble,checking the minimum freeboard. calculating the sizes and connection types of members by the empirical formula of the scantling and the required section modulus according to the (2006)

9、 for the requirement of hull strength and the specifications of structural arrangement, steels quality and scantling of the structure. At last, summary section summarized the whole design content. Key wordstugboat， performance calculation;structure design;equipment number calculation;minimum freeboa

10、rd checking. 东海科学技术学院本科毕业论文 前言 3 1.前言 随着经济的 加速发展，地域间的商业活动也更加密切，也带动了海运的发展。再加上经济全球化，国际产业转移，科技进步，海运业也发展到高峰。总体上看， 2006-2010年世界经济处于中速平稳增长期，海运业也在平稳发展中。进入 2011年，加上经济危机对贸易的影响，为海运业带来了巨大的运输需求。各类海运市场也发展不一。 伴随海运事业发展的还有港口业，从总体上来说，港口运输已经成为了我国企业利用国内、国际两种资源，占领国际、国内两个市场的重要手段，港口业已经成为我国交通运输业的重要组成部分，成为我国现代物流体系的重要环节。深圳、

11、青岛 等地强调港口对当地经济发展的推动作用，大力发展港口经济，取得良好的效果。伴随而来的是港口剧增的压力，而拖船作为重要的港作工程船，在港口的运营中起到举足轻重的作用。 其中全回转式拖船在近 30年内，成为了港口的重要港作工程船。全回转拖船大致可分成两类：以航速为主要功能趋向的全回转拖船以及以拖力为主要功能趋向的全回转拖船。此时则实现了拖船提高速度功能趋向的设计要求。 本船主要用于在大连港域内作业，并满足对第七代集装箱船靠离泊位作业以及大连港 30万吨原油码头和 25万吨矿石码头的消防配套要求。 本次设计我要通过对本船型线 图的分析，进行静水力性能的计算与分析，确定重力重心位置，绘制静水力曲线

12、图，进行浮态与稳性的计算，然后进行舾装数计算，校核最小干舷并且通过结构计算绘制基本结构图，完成结构设计。 东海科学技术学院本科毕业论文 正文 4 2.总体部分 2.1 任务书 任务书要求如下： 船 名： 4800HP 拖船 航 区： 近海航区 船型特征： 本船为横骨架式、单底 (局部双层底 )、单甲板、全焊接结构钢质船舶，以全回转推进装置驱动的、具有最佳推拖能力、稳性和操纵性的拖轮。 用 途： 本船主要用于在大连港域内作业，并满足对第七代集装箱 船靠离泊位作业以及大连港 30 万吨原油码头和 25 万吨矿石码头的消防配套要求。 主尺度： 总 长 LOA 37.65m 垂线间长 LBP 36.1

13、7m 型 宽 B 10.73m 型 深 H 4.85m 设计吃水 d 3.71m 肋 距 0.5m 梁 拱 0.206m 人员定额 10 人 拖力（正拖） 55t (反拖 ) 50t 船级与船籍： CCS/中国 主机： 6L28HX 型柴油机 2 台 MCR 输出功率 1765 kW 转速 750r/min 配 SRP1215CP 推进器 2 台 航速：大于等于 13.5kn 续航力： 800 海里 船体结构（材料、结构形式等）：本船为横骨架式、单底 (局部双层底 )、单甲板、全焊接结构钢质船舶。 总体布置详见总布置图（图号： ZHC608-100-03）。 东海科学技术学院本科毕业论文 正文

14、 5 2.2 重量与重心计算 2.2.1 空船重量估算 空船重量 LW 占设计排水量 相当大一部分，且影响因素很多，不容易估算准确，特别是在设计初期。如果船舶建成后，空船重量与原先估计的相差较大，则对船的技术和要求指标都会产生很大的影响。尤其是超重较多时，引起的后果更为严重。 根据计算所得的静水力曲线图，可得设计船舶的设计排水量为 680t。 不同类型的船舶空船重量占排水量之比差别较大，由船舶设计原理表 3.2.1 得， LW=0.9 680t=612t 2.2.2 载重量估算 载重量 DW （人员、食品、油、各种液体等） （ 1） 船员及行李： 10 65+10 40=1.05t （ 2）

15、食品及淡水 : 总储备量 =自吃力 人员数定量 3.3.1 自持力 =R/(VS 24) 3.3.2 总储备量 =800/(13.5 24) 10 104.5=2.58t （ 3） 燃油 : 310F 10 ktPgW 3.3.4 =1.15 32.5 59 24 1.1 10 3 =58.3t （ 4） 润滑油 LW = FW =0.05 58.3 =7.4t （ 5）备用、供应品重量 0.75% 55.1=0.41t DW=1.05+2.58+58.3+7.4+0.41=68t 2.3 重量和重心计算 2.3.1 载重量估算 估算空船的重心高度 gEz 的方法是在估算出 HW 、 OW 和

16、 MW 后，分别估算出它们的重心高度 gHz 、 gOz 和 gMz ，最后通过下式求取 H gH O gO M gMgE H O MW z W z W zz W W W 。 3.5.1 （ 1）船体钢料重心高度 gHz 主船体钢料的重心高度 gHz 可按下式估算 东海科学技术学院本科毕业论文 正文 6 其中 1D 可直接用 D 替代， 而 CEH=0.48+0.0015（ 0.85-CBD） (L/D)+0.008(6.5-L/B)=0.55 所以 gHz =0.55 4.86=2.67m （ 2）船体舾装重心高度 gOz 拖 船的舾装重心高度 gOz 可按下式粗略估算： 1(1.00 1.

17、05)gOzD （其中 1D 用 D 替代） 取 gOz =4.85m （ 3）船体机电设备重心高度 gMz 粗略估算时，拖船机电设备重心高度的平均值约为 0.55D，所以 gMz =0.55D 则空船的重心高度 gMz =2.67 m 2.3.2 载重量重心高度 gDz 的估算 根据总布置图，可以估算出各个部分的重心高度，如人员、行李、食品的重心可取为所在甲板以上 1m 处；其他舱室的重心高度取为舱容积的形心高度。 2.3.3 重心高度裕度 从保证船舶的安全性出发，往往将空船重量的重心高度提高 0.05 0.15m ，作为重心高度的储备 ， 这里取 0.05m。 2.3.4 重量重心位置的计

18、算 由船舶设计实用手册可得，计算拖船重量重心需计算作业出港与作业到港两种情况。 东海科学技术学院本科毕业论文 正文 7 表 1-1 排水量和重心位置计算 (作业出港） 序号 项目 重量 垂向 纵向 距基线 距船中 (前 ) 距船中 (后 ) 力臂(m) 力矩 (t m) 力臂 (m) 力矩(t m) 力臂 (m) 力矩 (t m) 1 空船 612.00 2.67 1634.04 0.90 550.80 2 船员及行李 1.05 5.00 5.25 2.57 2.70 3 粮食 1.11 5.00 5.55 2.57 2.85 4 燃油舱 (左 ) 15.02 0.72 10.81 0.76

19、11.42 5 燃油舱 (右 ) 15.02 0.72 10.81 0.76 11.42 6 滑油循环舱 2.44 0.68 1.66 2.12 5.17 7 淡水舱（左） 10.90 1.14 12.43 8.32 90.69 8 淡水舱（右） 10.90 1.14 12.43 8.32 90.69 9 淡水循环舱 10.87 2.19 23.81 9.93 107.94 10 泡沫舱 4.53 0.78 3.53 3.15 14.27 11 压载水舱（左） 3.17 1.65 5.23 12.52 39.69 12 压载水舱（左） 3.17 1.65 5.23 12.52 39.69 13

20、 污油舱 1.95 1.54 3.00 8.14 15.87 25 总计 680.00 1733.78 275.02 708.17 26 Zg= 2.55 Xg= -0.58 东海科学技术学院本科毕业论文 正文 8 表 1-2 排水量和重心位置计算 (作业到港） 序号 项目 重量 垂向 纵向 距基线 距船中 (前 ) 距船中 (后 ) 力臂(m) 力矩 (t m) 力臂 (m) 力矩(t m) 力臂 (m) 力矩 (t m) 1 空船 612.00 2.67 1634.04 0.90 550.80 2 船员及行李 1.05 5.00 5.25 2.57 2.70 3 粮食 0.11 5.00

21、0.55 2.57 0.28 4 燃油舱 (左 ) 1.50 0.72 1.08 0.76 1.14 5 燃油舱 (右 ) 1.50 0.72 1.08 0.76 1.14 6 滑油循环舱 2.44 0.68 1.66 2.12 5.17 7 淡水舱（左） 1.09 1.14 1.24 8.32 9.07 8 淡水舱（右） 1.09 1.14 1.24 8.32 9.07 9 淡水循环舱 10.87 2.19 23.81 9.93 107.94 10 泡沫舱 4.53 0.78 3.53 3.15 14.27 11 压载水舱（左） 3.17 1.65 5.23 12.52 39.69 12 压

22、载水舱（左） 3.17 1.65 5.23 12.52 39.69 13 污油舱 1.95 1.54 3.00 8.14 15.87 25 总计 644.47 1686.95 111.78 685.05 26 Zg= 2.48 Xg= -0.84 3 性能计算 3.1 静水力计算与静水力曲线图绘制 静水力曲线图表达了船舶静止正浮状态下浮性和稳性要素随吃水而变化的规律，该图包括下列曲线： 型排水体积 曲线 总排水量 曲线； 浮心纵向坐标 XB曲线 浮心垂向坐标 ZB曲线； 水线面面积 Aw 曲线 漂心纵向坐标 XF曲线； 每厘米吃水吨数 TPC 曲线 横稳性半径 BM曲线； 纵稳性半径 BML 曲线 每厘米纵倾力矩 MTC 曲线； 方型系数 CB曲线 棱型系数 Cp 曲线；