抓斗式挖泥船结构设计【毕业设计】.doc

1、东海科学与科技学院学院毕业论文 目录 1 本科 毕业论文 (设计 ) 题 目： 抓斗式挖泥船结构设计 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： 东海科学与科技学院学院毕业论文 目录 2 目 录 摘要 . 3 1 前言 . 4 2 概述 . 6 2.1 设计依据 . 6 2.2 船体结构形式 . 6 2.3 船舶主尺度表 . 6 2.4 其他参数 . 7 3 主船体结构计算 . 8 3.1 船体外板 . 8 3.2 甲板 . 10 3.3 甲板边板 . 10 3.4 船底骨架 . 10 3.5 舷侧骨架，纵骨架区域舷侧骨架 . 12 3.6 尾部纵骨架

2、区域 . 13 3.7 甲板骨架 . 14 3.8 平面横舱壁 . 16 3.9 艏柱 . 18 3.10 船体主要构件汇总表 . 21 4 焊接规格 . 23 4.1 角接焊缝 . 23 4.2 尾部结构 . 25 4.3 机舱结构 . 26 4.4 船首结构 . 28 5 节点详图 . 30 5.1 甲板边线与舷墙顶线的连接 . 30 5.2 型材面板端部削斜 . 31 5.3 T型材穿过板 . 32 5.4 扶强材下端连接 . 33 5.5 T型材穿过水密舱壁 . 34 5.6 支柱下复板 . 35 6 设计总结 . 36 【参考文献】 . 37 东海科学与科技学院学院毕业论文 摘要 3

3、 抓斗式挖泥船结构设计 摘要 挖泥船是借机械或流体动力的挖泥设备，挖取、提升和输送水下地表层的泥土 、沙、石块和珊瑚礁等沉积物的船。挖泥船的工作能力是以每小时能挖多少立方米泥土来表示的，挖泥船有机动和非机动之分，按施工特点又可分为耙吸式、铰吸式、链斗式、抓斗式和铲斗式等。 本船全船采用纵骨架形式 该船主要参数：总长 46.2m、垂线间长 46.2m、型宽 16.8m、型深 3.5m、设计吃水 2.2m、肋距 0.6m、设计排水量 1575.882 t。本船为钢质、单底单壳的方形工程船，自身不设推进系统，中部露天甲板设有大型抓斗。用于沿海海域挖沙 该设计主要通过给定的型线图、总布置图完成下面四个

4、部分：一：结构计算书；二 ：基本结构图 ；三：焊接规格表；四：节点详图 设计按照 1钢质海船入级规则（ 2006）的规定，在现有型线图和总布置图的基础上，对上述抓斗式挖泥船作结构设计，结构计算书，绘制相关的基本结构图，再根据由结构计算书所确定的板厚，面板面积，作焊接规格表。选取典型性的节点详图，做出解释，方便以后的施工。 关键词 ： 抓斗式挖泥船；结构设计；船体制图；工程船东海科学与科技学院学院毕业论文 摘要 4 Grab Dredger Structure Design Abstract: the dredger ship do the digging, raising and convey

5、ing the clay ,sand ,stone, and coral with the machine or Fluid dynamic .usually every hour how much clay the dredger ship can dig shows the performance of itself. the dredger ship was divided into two kinds-Motor and non-motor。 according to the Characteristic of dredger ship ， it can also be divided

6、 into following Ship type:dragsuction dredger, cutter suction dredger, elevator dredger, grab dredge, scoop dredger,etc。 The whole ship uses longitudinal frame form. The length is 46.2m. The length between perpendiculars is 46.2m.The molded breadth is 16.8m.The molded depth is 3.5m.The designed draf

7、t is 2.2m.The spacing of frame is 0.6m.The designed displacement is 1575.882t.This ship is for steel, single bottom and single shell square engineering ship, do not set their own propulsion system, the central open decks have large grab to dig the sand in the coastal waters. The design mainly though

8、 the graph, the general arrangement complete completes the following four parts: first： Structure calculations; second: basic structure; third: welding specification table; forth: detail drawings. The design according to the classification of sea-going steel ships of the rules regulation set the gra

9、b hopper dredge which based on the existing type maps and general arrangement for structure design, structure calculation, rendering the basic structure of the relevant, again according to the structure calculation determined in thickness, panel area, specification for welding. Select the“typical“de

10、tail drawings, explain after construction of convenience. key words : grab hopper dredge; Structure Design; Ship Graphing; engineering ship 东海科学与科 技学院学院毕业论文 正文 5 1 前言 随着水工建筑物大型化和深水化的发展，超深度的港池航道挖泥和超大型重力式码头的基槽开挖工程逐渐增多，硬质粘土及风化岩石类开挖越来越普遍，各施工单位为了适应工程需要，近几年增置了多艘 18m3以上的重型抓斗式挖泥船。本文以目前国内最大的 50m3抓斗式挖泥船为施 工技术

11、装备，以港池强风化岩的开挖工程为施工背景，结合本人施工和管理经验，对重型抓斗式挖泥船开挖强风化岩的可行性作一些探讨。 抓斗挖泥船属机械式挖泥船，在它的船体上安装有一台进行水下泥沙挖掘和抓取的旋转式吊机 2。运用悬吊在吊机钢缆上的抓斗，并依靠其自身的重力作用，张开抓斗放入水中一定深度，通过斗齿切入泥层和闭合抓斗，来挖掘和抓取泥沙。然后，通过操纵船上的旋转式起重吊机，将装满泥沙的抓斗提升出水面一定高度，回旋至靠泊在挖泥船舷旁的泥驳上方，开启抓斗，将挖掘的泥沙直接卸入泥驳。卸空后的抓斗，再通过旋转式吊机的 回转，返回至挖泥处，进行下一轮的挖泥作业，如此周而复始地循环作业。其具体的作业流程为：平面定位

12、下斗深度确定下斗开挖提升旋转装驳挖深符合要求后移船到下一位置开挖。 抓斗挖泥船适用范围较广，基本不受水深限制，只要挖槽能满足施工吃水便可以施工。一般适用于开挖基槽、基坑、码头泊位区，开挖坝体，陆地开河等施工区。其优点是很容易增加挖泥深度，只要将抓斗钢缆放长，就能使抓斗在较深地方挖取泥土。 3抓斗挖泥船施工时占用水域较小，对于狭窄、水浅的施工区域是其他类型挖泥船所不能胜任的，并且不受杂物及块石的影响。其 缺点是施工程序为非连续性挖泥，没有固定的挖迹，容易造成平整度差，产生浅点和超深，质量控制较其他类型挖泥船困难。和大方量开挖的绞吸式挖泥船和耙吸式挖泥船不同的是， 4虽然抓斗式挖泥船开挖方量小，但

13、是由于自身属机械式挖泥船的特点，在狭窄水域开挖基槽、基坑等以及在开挖较硬的粘土及岩石的时候能够充分发挥其优势，在目前内河航道整治、沿海港口疏浚及清碴施工中是一种不可替代的施工设备， 5仍有较大的市场空间。 本船为钢质、单底单壳的方形工程船，自身不设推进系统，中部露天甲板设有大型抓斗。用于沿海海域挖沙作业。 按照 钢质海船入级规则（ 2006） 的规定，在现有型线图和总布置图的基础上， 6对上述挖泥船进行结构规范设计，绘制相关的图纸，使设计船满足使用和法规的要求。并兼顾建造的便利。东海科学与科 技学院学院毕业论文 正文 6 2 概述 挖泥船不仅具备一般船舶所必有的功能和必须设备，而且还需要具备挖

14、泥疏通功能，需配备挖泥设备以及与之配套的其他辅助设备 7。本船的用途是用于沿海挖泥作业的抓斗式挖泥船。 2.1 设计依据 本船船体结构按中国船级社钢质海船入级规则（ 2006）进行设计计算。 2.2 船体结构形式 本船为钢质、单底单壳的方形工程船，自身不设推进系统，中部露天甲板设有大 型抓斗。用于沿海海域挖沙作业。下图为本船的总布置图 日用水箱压载舱 ( 左右)燃油舱 ( 右中)辅机舱 ( 左中)空 舱清水舱船名牌6 8420 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64

15、66 68 70 72 74 766 842 10 14 16 18 20 22 24 26 6 842 10 14 16 18 20 22 2412 12空 舱 空 舱 空 舱 空 舱 空 舱BLBL船员室侧 视 图顶蓬甲板船员室甲板船员室船员室船员室下图 2-1 总布置图 2.3 船舶主尺度表 总 长 Loa =46.20m 设计水线长 Lw = 46.20m 垂线间长 Lpp =46.20m 计算船长 L = Lw 0.96=44.35m L = Lw0.97=44.81m 东海科学与科 技学院学院毕业论文 正文 7 取计算船长： L =44.81m 型 宽 B = 16.80m 型 深

16、 D = 3.50m 设计吃水 d = 2.20m 肋 距 s =0.60m（首尾 0.60m） 纵骨间距 s = 0.60m（船底，舷侧，甲板） 标准间距 sb= 0.0016L+0.5=0.57m（不大于 0.6m） 取 sb=0.57m 满载型排水体积 =1575.88m3 方形系数 Cb=0.58 2.4 其他参数 其他参数 Fb 折减系数实取 Fb=1.0； Fd 折减系数，实取 Fd=1.0； h1 系数 h1=0.26C=1.52 其中 C=5.85 但 h1 0.2d=0.2*2.2=0.44， 实取 h1=0.44。 h2=0.5c=2.92，其中 c=5.85 但 h2 0

17、.36d=0.79， 取 h2=0.79 东海科学与科 技学院学院毕业论文 正文 8 3 主船体结构计算 本船为钢质、单底单壳的方形工程船，自身不设推进系统 8，中部露天甲板设有大型抓斗。不设置推进系统， FR6,FR21,FR31,FR43,FR55,FR71 为水密舱壁。有船员甲板，罗经甲板。 3.1 船体外板 3.1.1 船舯 0.4L 区域船底板 本船为纵骨架式 9。 1）纵骨架式船底板厚度 t 应不小于下列两式计算值 2.3.1.3 t1=0.043sfb1/2（ L1+230） =7.09mm t2=5.6sfb1/2 (d+h1)1/2 =5.46mm 式中 : s=0.6m f

18、b=1 d=2.2m L1=44.81m h1=0.44 实取 t=10mm 满足要求。 3.1.2 离船端 0.075L 区域内的船底板 t=(0.035L+6) bss =7.77 mm 式中 : L1=44.81m s= 0.6， Sb=0.57 实取 t=10mm 满足要求。 3.1.3 外板的局部加强 与轴毂处的包板厚度 t 1.5 (0.035L+6)bss 11.65mm 式中 : L1=44.81m s= 0.6m， Sb=0.57m 实取 t=11mm 满足要求。 3.1.4 平板龙骨 2.3.2 平板龙骨宽 b=900+3.5L=900+3.5 44.814=1057mm

19、平板龙骨厚： t=t 底 +2=10+2=12mm 取 b=1800mm, t=12mm 满足要求。 3.1.5 舭列板 2.3.3 舭列板厚度 t 应不小于下列两式计算值 : 2.3.3.1 t1=0.95 0.072sfb1/2E-1（ L1+170） =9.00mm 东海科学与科 技学院学院毕业论文 正文 9 t2=7.0 Sfb1/2 (d+h1)1/2 =6.82mm t3=0.043sfb1/2（ L1+230） =7.09mm t4=5.6sfb1/2 (d+h1)1/2 =5.46mm 式中 : s=0.6m fb=1 d=2.2m L1=44.81m h1=0.44 E=1+

20、s2/S2=1+0.62/4.82=1.02 ,S=4.8m 实取 t=10mm 满足要求。 3.1.6 舷侧板 2.3.4 舷侧为纵骨架式时，船中部 0.4L 区域内的舷侧外板厚度 t 应符合下列规定： （ 1）距基线 1/2D 以上的舷侧外板厚度 t 应不小于 按下列两式计算之值： t1 =0.06s（ L+110） bF =5.57m t2 =4.2s 2hd =4.36m （ 2）距基线 1/4D 以下的舷侧外板厚度 t 应不小于按下列两式计算所得之值： t1=0.06s（ L+110） bF =5.57mm t2=5.4s bFhd 1 =5.26mm 式中： s=0.6m，计算时取

21、值应不小于纵骨的标准间距； L=44.814m， d=2.2m， Fb=1， h1=0.44， h2=0.79 （ 3）距基线 1/4D 至距基线 1/2D 区域内的舷侧外板厚度 t，根据上述（ 1），（ 2）中的t2用内插法求得，但不应小于上述（ 2）中的 t1， 实取 t= 10mm 1.6.2.3 舷顶列板 2.3.5 宽度 b 0.1D=0.35m，厚度不于相邻舷侧外板的厚度。 船中 0.4L 区域内的舷顶板厚度 2.3.5.2 t1=0.06s（ L1+110） fd1/2+1=5.57mm t2=0.9s（ L+75） 1/2+1=6.9mm 式中 : s=0.6m fd=1 L=

22、44.814m L1=L,但计算时取值不大于 200m 取 b=1800mm t=10m 满足要求 东海科学与科 技学院学院毕业论文 正文 10 3.1.7 端部舷侧外板 t=(0.035L+6)bss =7.79mm 式中 : L1=44.81m s= 0.6， sb=0.57 实取 t=10mm 满足要求。 3.1.8 其他区域舷侧外板 取 t=8mm 满足要求。 3.2 甲板 3.2.1 纵骨架区域强力甲板厚度 t 应不小于下列两式计算值 10 t1=0.06s（ L1+110） fd1/2+1=6.57mm t2=0.9s（ L+75） 1/2+1=6.91mm 式中 : s=0.6m

23、 fd=1 L=L1=44.81m 实取 10mm，满足要求。 3.3 甲板边板 宽度 b=6.8L+500=804.70mm 厚度 t 7.13 mm 取 b=1800mm， t=10mm，吊机区域 t 12 满足要求。 3.4 船底骨架 3.4.1 纵骨架式单底区域 船底纵骨的剖面模数 14.5.3.1 W =11.5sdl2 71.48 m3 式中 s=0.60m， d 2.20m， l 2.17m 实取船底纵骨 L125X80X8， W =112.13 cm3 3.4.2 边舱实肋板 14.5.3.2 3.4.3 实肋板的剖面模数 W =0.95 16.4Sdl2 1665.8 cm3 腹板高度 h l/9=0.50m，厚度 t 0.01h+4.5=9.50mm 式中 S=1.65m， d 3.20m， l 4.50m 实取15012 65010, W=2341.91cm2，满足要求 . 3.4.4 中内龙骨