沿海货船结构强度规范计算【毕业设计】.doc

1、 东海科学技术学院本科毕业论文 目录 1 本科 毕业论文 (设计 ) 题 目： 沿海货船结构强度规范计算 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 目录 2 目 录 摘要 . 4 1 绪论 . 6 1.1 论文的目的和意义 . 6 1.2 国内外散货船发展和对结构强度计算的研究现状 . 6 1.3 本设计的主要内容 . 8 2 设计船主尺度及排水量的确定 . 8 2.1 分析任务书与母型船资料 . 8 2.1.1 任务书要求如下： . 8 2.1.2 母型船主尺度及船型系数如下： . 9 2.2 确定设计船主尺度及排水量

2、 . 9 2.3 设计船重量估算 . 10 2.3.1 空船重量估算 . 10 2.3.2 载重量估算 . 11 3 设计船型线设计 . 12 4 设计船总布置设计 . 13 4.1 设计船总布置设计 . 13 4.2 设计船重量重心计算 . 16 5 船体结构规范计算书 . 19 5.1 设计任务 . 19 5.2 外板 . 19 5.2.1 船底板 . 19 5.2.2 船舷外板 . 20 5.2.3 舷顶列板 . 22 5.2.4 甲板 . 22 5.3 船底骨架 . 23 5.4 舷侧骨架 . 24 东海科学技术学院本科毕业论文 目录 3 5.5 甲板骨架 . 29 5.6 构件汇总：

3、 . 41 5.7 本结构图的绘制 . 43 5.8 横剖面图的绘制 . 43 6 总结 . 44 参考文献 . 45 附 .错误 !未定义书签。 东海科学技术学院本科毕业论文 摘要 4 沿海货船结构强度规范计算 摘要 在船舶设计过程中，根据船舶主尺度和结构形式以及各种运营和施工要求，按船舶建造照规范来来决定构件尺度与布置，在进行强度的计算与校核，从而达到船舶建造规范的规定。 本船为一般的干杂货船、单机、单浆、单舵、尾机型、钢质、单甲板、单壳、单底、柴油机驱动的货船。可以装载一般的干杂货物 , 适用于我国沿海航区 。 本设计的主要内容为：一，确定设计船舶的排水量和主尺度。二，设计船型线设计。三

4、，设计船总布置设计。四，设计船体结构强度规范计算书。 关键词 ： 沿海货船；主尺度确定； 型线设计； 总布置设计； 强度计算 东海科学技术学院本科毕 业论文 Abstract 5 Some coastal cargo ship structure strength calculation standard Zhoubin （ Naval Architecture and Ocean Engineering , Zhejiang Ocean University ,Zhoushan Zhejiang ,316004） 【 Abstract】 In the ship design process,

5、 according to the ships main dimensions and structural form and all kinds of operation and construction request, according to the standard to ship construction according to component criterion and decorate, in the calculation of strength and checking, achieve to ship construction norms. The ship is

6、a general cargo of single machine, single propeller, single rudder, tail in the machine, steel of single deck model, single shell, a single bottom and diesel engine drive. The main content of this design: one, to determine whether the design of the ships main dimensions and displacement. Two, design

7、 ship type line design. Three, the design of ship layout design sketch. Four, design the structure of the ship design and strength calculation standard. Key Words: coastal cargo ship； determine the scale； the type line design； layout design,； strength calculaon 东海科学技术学院本科毕业论文 正文 6 1 绪论 1.1 论文的目的和意义

8、海上运输以其运量大、成本低的优势，在当今贸易中的地位越来越重要，全球对海运业在世界经济中的地位已达成共识。海运作为连接国与国之间最大的一条经济纽带，在促进全球经济融合的过程中发挥着巨大的作用。 船舶作为海上运输工具，是实现海运功能的根本。现代海上运输的原则是安全、优质、快速、经济。为了更大的提高经济效益，需要尽可能地利用船舶的装货能力，而船舶的安全则是重中之重。由于营运周期长和海上航行自然天气状况的不确定性，船舶的安全航行受到各种条件的制约，如海况、气候、不可抗力等。船舶 在营运中将可能遭受波浪、风、碰撞、自身内力等多种作用，这就对其本身的抵抗能力提出了要求，也就是船舶强度问题。 船舶强度主要

9、受船体结构、材料和船舶尺度等因素制约，但具体营运过程中，不同的装载方案，会对其产生不同的重力作用，船体所承受的载荷也有较大的差异。若船舶的受力不合理，很可能会造成构件的疲劳损伤甚至变形、断裂等严重后果，危及船舶的安全。 1.2 国内外散货船发展和对结构强度计算的研究现状 散货船是世界船队中保有量最大的船种之一，其市场发展在整体上与世界经济发展密切相关的同时，也存在其内在的变化因素。 世界散 货船市场近年来的一个新动向是，新建散货船的尺度都比 80 年代增大。资料表明，散货船船东们正订造尺度较大的散货船，其中有许多大型好望角型散货船，以取代老龄散货船。 据日本运输省调查，目前订造的好望角型散货船

10、大多为 140 000-150 000 载重吨级，主要用于太平洋航线上运输煤炭 .大西洋航线目前的趋势是将大量订造最大为 200000 载重吨级的散货船 .日本国内运煤船的新动向是，在 80 年代主要是 70 000 载重吨级船，近几年内开始订造 80000 载重吨级船，到本世纪末估计将主要是 90000 载重吨船。因为 90 000 载 重吨级船的吃水和型宽都已达到日本沿海港口码头的吃水和船宽极限，即最大船宽 43 米，型吃水不超过 11. 85 米，设计吃水不超过 10. 8 米。从而保证船能安全停靠码头和装卸货物。 日本船厂现已建成多艘好望角型船，如 NKK 1992 年 3 月建成的

11、140 000 载重吨 “Kohj。”号，用于从澳大利亚运煤到日本。据称 140 000-150 000 载重吨级船较适合目前的煤源情况。又如佐世保重工最近建成 158537 载重吨 “Mineral Burgundy“号 .其船东为比利时 CMB 公司。住友重工也建成一艘 151 511 载重 吨 “First Sun“号。 东海科学技术学院本科毕业论文 正文 7 日本运输省认为 .80 年代建造的灵便型船大多数为 35000 载重吨级，近年来订造的多数为45000 载重吨级船 .为此 .许多建造中小型船的日本船厂申请要求批准能建造 45 000 载重吨级船，认为船东今后需要该级船。目前，运

12、输省已同意 Hakodate船厂和三菱重工的船厂将造船能力由 38 000载重吨级提高到 45 000 载重吨级。 日本运输省认为，巴拿马型船目前的动向是，吨位正从 60 000 载重吨级提高到 75 000 载重吨级。但因其目前的租用前景不大明朗而使订造量略有下降。尽管如此，日本各船 厂仍不断推出新型设计、节能设计等新方案，期望吸引船东用户。 目前各型船舶采用一系列新设计，既增大尺度，又使安全性和经济性更上一层楼。它们按新的规范 .特别是安全规范进行设计，提高安全性。如货舱采用平面壁板防腐蚀，在甲板下设置连续的管路通道保护水流管线在全船长度内通畅，采用高性能船体线型等。为了提高经济性 .新建

13、船都着重干采用新型高效节能动力装盆，并结合船型设计尽力采用各种水动力节能装置 .如尾鳍、不对称尾、大侧斜螺旋桨、球形尾、反应鳍等。为此，新船的经济性明显地高于过去的同类型船。如Sanoyas Hishino Meisho 船厂的称之为“涡旋调和的 C 型端 “(ACE)船体线型采用了桨前不对称尾，可节省燃油消耗 15000 日本船厂也积极开发无舱盖散货船。如与挪威合作开发运输纸浆和木材浆料的无舱盖散货船，已建成 36 000- 47 000 载重吨 “Saga“系列船 5 艘。最新颖的设计是三井建造的 3 艘 42 000 载重吨 “Grouse Arrow“型无舱盖全封闭舱散货船 .这两种船

14、型都采用独特的遮雨顶篷，而后者的左舷开有舷门供货物装卸用 . 现状国内外对散货船结构强度计算主要采取两种方式：规范设计法和船体结构结构强度有限元分析计 算方法。规范设计法：根据船舶主尺度和结构形式及各种运营、施工要求，按船级社制定的船舶建造规范的有关规定，决定构建的布置与尺度，再进行总强度与局部强度、结构稳定性等校核。若有不合理之处，则修改原设计方案或按要求局部加强结构，重复校核，直至满足。 船体结构结构强度有限元分析计算方法：船体结构有限元计算方法分为两种，舱段模型有限元分析方法和全船模型有限元分析方法 舱段模型有限元分析方法和全船模型有限元分析方法在评估船体结构强度方面，针对不同的问题各有

15、其优点及不足之处全船有限元分析法建模工作量大，但是各种载况和波浪 条件下的载荷以及边界条件模拟的更加真实，所以结果较为真实，舱段有限元法建模工作量小很多，但是边界条件很难做到很好的模拟，因此结果相对来说不够精确，如何选择模型要根据实际情况，以便达到安全可靠并且高效的目的。散货船舱段结构强度有限元计算一文中一艘 98.0 m8000 t 级江海直达驳船为例来研究全船模型和舱段模型在评估局部结构强度的东海科学技术学院本科毕业论文 正文 8 异同，并找到一个较为合理评估局部强度的舱段范围，以此作为评估局部强度的直接计算方法本文采用的软件为大型有限元计算软件 MSCPatran、 MSCNastran

16、 版本 2001r3 本文 大致分两个部分，第一部分是用全船有限元分析法计算例船结构强度，包括全船模型的建立、边界条件的施加、载荷的计算以及工况的选择，并对全船的主要计算结果进行分析 第二部分是用四种不同的舱段模型来对例船的尾部结构进行计算并把四种计算的结果与全船的结果进行分析比较，最终找出一个合适的能合理评估例船尾部结构强度的舱段模型 计算表明，尾部 +12 个货舱的舱段模型相对比较合理 1.3 本设计的主要内容 1、确定设计船的排水量和主尺度 ,设计船重量估算； 2、设计船型线设计、绘制型线图； 3、总布置草图设计，设计船重量、重心计算 ； 4、进行设计船结构设计，并进行强度规范计算 5绘

17、制设计船的基本结构图和典型横剖面图 2 设计船主尺度及排水量的确定 2.1 分析任务书与母型船资料 2.1.1 任务书要求如下： 船 名： 沿海货船 航 区： 沿海航区 船型特征： 钢质单底，单甲板，单舵，单桨，单机，艉机型沿海航区货船 用 途： 本船为一般干货船，可以装载一般干杂货物。 船级与船籍： 非国际 船员定额： 13 人 主机： Z6170Z1C-1 型柴油机，额定功率： 218KW，额定转速： 1000 r/min 齿轮箱： HCD400A，速 比： i = 5:1 航速 /功率储备： 10kn/10%MCR。 续航力：不低于 240 小时。 船体结构（材料、结构形式等）：本船为单

18、底、单甲板 、尾机型，具有艏楼甲板的钢质焊接结构横骨架式货船。 总布置要求：本船为球鼻艏，全船设有艏楼和艉楼，一个货舱。主甲板上设有艉甲板，驾驶东海科学技术学院本科毕业论文 正文 9 甲板，罗经甲板和艏楼甲板。 设备要求：按法规和规范要求配备。 主尺度： 总 长 Loa 不大于 60.00 m 两柱间长 Lpp 53.00 m 型 宽 B 10.00 m 型 深 D 4.10 m 设计吃水 d 3.50 m 设计排水量 1300 t 肋 距 0.55 m 2.1.2 母型船主尺度及船型系数如下： 总长： 52.80m 垂线间长： 48.00m 型宽： 8.80m 型深： 4.05m 设计吃水：

19、 3.45m 排水量： 1213.23t 方形系数 CB： 0.807 棱形系数 0.833 水线面系数： 0.937 舯剖面系数： 0.968 肋 距 0.55m 主机： Z6170Z1C-1 1 台 额定功率： 218KW 额定转速： 1000r/min 2.2 确定设计船主尺度及排水量 根据母型船和设计船的资料， C B0 =CB ，又由任务书中可知 ， B=10m,而其它几个量的大约值任务书中也已给出，通过三者之间的适当调整确定主尺度及排水量的值。 = CB LBd 得出 =1335t； D=4.1m； d=3.2m； L=53.5m； B=10m 东海科学技术学院本科毕业论文 正文

20、10 仿氏变换系数的确定由船舶设计原理的仿氏变换公式 / 0= CB BLd / CB0 B0L0d0可得： 115.1485 3 .50 LLm ； 1 .1 3 78.8100 BBn； 0 .9 2 845.3 2.30 ddp上式中： dBL , 分别是新船的垂线间长、型宽、吃水； 000 , dBL 分别是母型船的垂线间长、型宽、吃水； m, n, p 分别是仿氏变换系数。 根据所得资料对设计船的主尺度及船型系数确定如下： 总长： 58.62m 垂线间长： 53.5m 型宽： 10.0m 型深： 4.1m 设计吃水： 3.20m 排水量： 1335t 方形系数 CB： 0.807 主机： Z6170Z1C-1 1 台 额定功率： 218KW 额定转速： 1000r/min 肋 距 0.55m 2.3 设计船重量估算 2.3.1 空船重量估算 空船重量 LW （船体钢料重量 HW 、舾装重量 oW 、机电设备重量 MW ） 查船舶设计原理表 3.2.3 可得：