船舶与海洋工程毕业设计：运沙船结构强度规范计算.doc

1、 本科毕业论文 （ 20 届） 运沙船结构强度规范计算 所在学院 专业班级 船舶与海洋工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 本科毕业论文 2 摘 要 本次设计目的是得到 结构 强度符合规范要求，布置合理的 运沙 船。设计船为钢质单甲板、单底、 方尾，双 机 双 桨、 双 舵、横骨架式结构 、电焊焊接式的 尾 机型船，主要从事海上 营运 ，航区为 沿海航区 。该设计主要包括 6个部分，即 绪论 、 设计船主尺度及排水量的确定 、 设计船型线设计 、 设计船总布置设计 、 设计船结构强度规范计算 和总结部分。一、 绪论 包括 ： 选题的意义 、 国内外 运沙 船舶结构强度规范计算

2、的研究状况 和 本设计的主要内容 。 二、 设计船主尺度及排水量的确定 包括：任务书与母型资料的分析，设计船主尺度 和排水量 确定与 设计船重量估算 。三、 设计船型线设计 包括：通过仿氏变换绘制设计船型线图。四、 设计船总布置设计 包括：总布置设计与总布置图绘制 ， 设计船重量重心计算 。 五、 设计船结 构强度规范计算 包括：船体结构规范设计，基本结构图、中横剖面图 的绘制 等。 六 、总结部分：概述整个设计过程所得的结论，分析设计船对母型船进行改变后的优、缺点。设计结论：该船总长55m，设计水线长 51m，设计吃水 2.5m，设计排水量 1100t，设计航速 11kn，满足设计任务书和相

3、关规范的要求。 关键词 船舶设计 ； 运沙船 ； 仿氏变化 ； 结构强度 ； 规范计算 本科毕业论文 3 Abstract This design goal is get structure strength specification, decorate reasonable transported large junk. Design boats for steel single deck, single bottom, transom, dual machine, double sculls rudder, horizontal skeleton type structure, elec

4、tric welding type tail model ship, mainly engaged in maritime operations for coastal compliant, compliant. The design includes 6 parts, namely the introduction, design owner scale and displacement determination, the design of ship line design, design layout design, the design of ship ship structure

5、strength standard calculation and summarize parts. One, the introduction includes: expatiates the significance, domestic sinotrans sand structure strength standard calculation ship the research status of the main content and the design. Second, design to determine the charterer scale and displacemen

6、t include: type material with mother of commitments of analysis, design owner scale and displacement identified with design ships weight estimate. Three, design of ship line design includes: through imitations transformation chart drawing design of ship. Four, design layout design includes: ship lay

7、out design and total layout drawing, design ships weight focus calculation. Five, design ship structure strength standard calculation include: hull structure, basic structure, norral design in HengPouMian drawing, etc. Six, summarize parts: an overview of the whole design process, analysis and desig

8、n from the conclusion of mother ship after ship to change type, the advantages and disadvantages of. The conclusion is that the total length of this ship is 55 meters, the design waterline is 51 meters , the draft is 2.5 meters, the tonnage is 1100 tons and the speed of the ship is 11kn, which is sa

9、tisfied with the request of the task-book and interrelated criterion. Key WordsShip design; Luck a large junk; Copys change; Structural strength; Standard calculation 本科毕业论文 4 目录 摘要 1 ABSTRACT 1 1 绪论 4 1.1 选题的意义 4 1.2 国内外 运沙船 船舶结构强度规范计算的研究状况 5 1.3 本设计的主要内容 7 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 2.2 确

10、定设计船主尺度及排水量 9 2.3 设计船重量估算 10 3 设计船型线设计 12 3.1 设计船型线设计 12 3.2 绘制设计船型线图 13 4 设计船总布置设计 15 4.1 设计船总布置设计 15 4.2 绘制设计船的总布置草图 17 4.3 设计船重量重心计算 18 5 设计船结构强度规范计算 19 5.1 设计船结构强度规范计算 19 5.2 绘制设计船基本结构图 47 5.3 绘制设计船典型横剖面图 47 6 总结部分 48 参考文献 49 附录：译文 50 本科毕业论文 5 1 绪论 1.1 选题的意义 近年来超载运输船舶 , 特别是运沙船舶 ,海事部门的打击遏制行动从未间断过

11、 , 虽然每年海事部门通过联合执法行动进行集中打击 , 也取得了一定效果 , 但联动过后超载情况依然存在。这些超载运沙船舶固有其存在的复杂原因 , 甚至在联动期间为了逃避检查 , 运沙船还改变航行规律 , 白天在偏僻水域抛锚集结 , 其中不乏有部分船舶跟海事执法打时间差 , 只要钻到空子就会冒险超载滥载 , 令海事部门现场管理不胜头疼。 一、主要原因 导致沙船超载的最根本原因是经济利益的驱动。沙船超 载的起因是少量小型沙船冒风险超载 , 从中获取了额外的非法利润 , 进而大批小型沙船跟风、效仿 , 扰乱了水运市场的正常秩序 ,导致水运市场的恶性竞争 , 发展到“不超载 , 不赚钱”的地步。船主

12、有的通过借贷方式购买的船舶 , 为了早日收回投资 , 以牺牲安全为代价 , 甘心冒极大的危险进行超载运输。 1. 利益驱动是根源。首先 , 船舶营运中所缴纳的诸多规费大多是以净吨位为标准进行征收的 , 在净吨位不变的情况下 , 船舶超载越多 , 单位载重吨所缴规费就越少 ; 其次 , 市场对沙的交易方式是以单船超载时沙的立方数结算的 , 船舶一旦 不超载也意味着交易困难 , 长期以来这一结算方式成了习惯 , 同时形成了潜规则。 2. 安全意识淡薄是主观原因。沙船上船员大多都未受过系统且正规的教育和培训 , 安全意识不强 , 安全知识欠缺 , 加上主观认为长期以来该水域都没有因为超载而发生水上交

13、通事故 ,在这种意识的支配下 , 超载沙船越发普遍。 3. 超载砂船为非法采沙提供了温床。根据广东省 2005 年出台的公告显示 , 韩江水域中下游大部分水域是禁采区 (澄海辖区水域全部为禁采区 ), 非法采沙及沙船船东为谋取高额利益 , 为了逃避管理部门的检查 , 经常利用夜间进行采 沙及运输 , 这一现象导致另一个严重后果是 , 超载沙船为非法采沙的生存提供了土壤。 4. 源头管理脱节是促成沙船超载的外因。根据船舶签证规则 , 沙船在装载运砂的始发港必须办理出港的签证手续。但由于多种原因 , 这一点并没有真正做到。一是有些始发港行政管理部门重收费 , 轻管理 , 把船舶签证作为收取规费的一

14、种手段 , 对沙船超载现象熟视无睹 ; 二是大部分沙船现场没有办理船舶签证机构 , 为沙船超载造成可乘之机 ; 三是执法人员责任心不强 , 把关不严 , 对沙船超载现象不知情、不明了 , 对发现超载的沙船没能本科毕业论文 6 实施行政处罚 , 从而失去了安全管理的威慑力。 二、危害性 超载的直接后果 , 可导致浪损、自沉等水上安全事故。船舶超载后 , 由于自身剩余浮力下降 , 稳性和操纵性都受到了影响 ,很容易发生沉船事故。 1. 船舶安全航行必须具备一定的储备浮力 , 以保证船舶有效的抗沉性。沙船超载 , 干舷减少甚至消失 , 船舶储备浮力不足。在这种状态下 , 超载船稍遇风流等外力作用极易

15、翻沉。 2. 在具备适当储备浮力和储备动力的条件下 , 船舶才具有有效的操纵性。超载后 , 船舶操纵性能大大降低 , 遇有紧迫局面难以作出及时而有效的避让 , 碰撞事故在所难免。 3. 不正当竞争扰乱了水运市场秩序。砂船以安全为代价进行超载运输 , 从而达到降低成本扩大利润的目的。此举使正常运输的沙船失去竞争力 , 这部分沙船反过来就有可能加入到超载的队伍来 , 使水上运输的法律、法规得不到正常地贯彻 , 造成法不治众的局面 , 严重损害了法律的权威 , 使有关执法部门似乎陷入了集中打击治理、反弹、再集中打击治理、再反弹的怪圈 , 形成恶性循环。 近年来 ,尤其是运沙船舶 ,碰撞、自沉事故频发

16、 ,成为水上交通安全的一个重大隐患。事故的产生主要源于结构和强度问题 ,船主为了节省费用 ,往往要求设计人员在 满足规范要求的前提下 ,尽量少取结构件的裕度 ,但在实际使用过程中又往往严重超载 ,所以存在结构破坏的事故隐患。为了船结构的安全 ,使船能正常工作，运沙船结构强度计算就必不可少了。 1.2 国内外 运沙船 船舶结构强度规范计算的研究状况 对运沙船进行结构强度规范计算是为了确保船体结构的安全性，使船处于正常工作。 船舶结构强度通常是指总纵强度。总纵强度计算通常是将船舶静置在静水或波浪上，算出计算工况下危险剖面的应力，并将其与許用应力进行比较以判定船体强度问题，这是迄今为止船体总纵强度计

17、算中 的主要方法。 从力学角度出发，分析船体受力和变形的主要特征，认为在考虑船体强度问题时，把整个船体当作船体梁来研究是合理的。将船体梁静置于静水中或波浪中，通过力学方法计算沿船长方向分布的重力与浮力作用下的弯曲变形与应力。这种将船舶作为一个整体来研究的强本科毕业论文 7 度问题就称为船体的总纵强度。长期以来，总纵强度一直是船体强度校核的主要内容。 实际上，船体在重力和浮力的作用下，往往不仅会发生总纵弯曲变形和扭转变形，同时在局部范围内船体结构还会发生局部变形，如果局部变形超过一定的限定，也会对船体造成损坏，进而危及到 船舶安全。这就要求船体局部结构必须能承受一定相应载荷，抵抗破坏的能力，这种

18、能力就称为船体局部强度。 然而，把船舶静置于波浪上，按梁的弯曲理论来研究船舶总纵强度是初步的。随着时间的推移和对总纵强度认识的逐步深入，为了使船体强度的计算更接近于实际，还需进一步讨论和研究其他与强度有关的问题。 （ 1） 稳定性问题。由于船舶尺度的增大，总弯曲时船体受压构件（主要是中垂状态时的上层甲板）常常会在较小的应力下因其受压过度而丧失稳定性，大大降低了船体抵抗总纵强度的能力。这样，在研究船体总纵强度的时候，必须考虑受压构件是否有失稳现象 ，并要分析构件失稳后的应力再分配问题，才能正确地体现船体总体承载能力。 （ 2） 扭转强度问题。船舶并不总是迎浪航行，经常会存在斜浪航行。船舶在斜浪上

19、航行时，船体可能会发生过大的扭转，因此也就需要研究船体的扭转强度问题。尤其是对那些抗扭刚度较低的船体，如大开口驳船，舱口特别大的集装箱船，扭转强度的研究显得更为重要。 （ 3） 应力集中问题。应力集中是由于船体结构不连续而引起的，舱口角隅，上层建筑端部，内河船舷侧开的各类通道门及其它结构不连续的部位也都会发生应力集中。 （ 4） 疲劳强度问题。疲劳强度是由于船体结构承受交变载荷作用下引起的 ，舱口角隅自由边，底边舱与内底板及横向强框架连接处，底凳斜板与双层底纵桁处内底的连接处，舷侧肋骨与底边舱连接处以及舷侧肋骨与顶边舱连接处在交变载荷作用下容易引起疲劳破坏。 综上所述，船体强度问题包括总纵强度

20、，局部强度，扭转弯曲，稳定性，应力集中和疲劳强度等问题，要保证船舶安全，就必须使船舶具有一定的强度和刚度。 随着造船实践经验的积累和船体强度问题研究的日益深入，逐渐形成了专门研究船体强度的科学。为了保证船体强度，必须分析清楚作用于船体或各个构件上的载荷大小，再根据钢制海船入级建造规范对船体结构的要求来确定 船体构件的最佳尺度，这就是船体结构设计的内容。 本科毕业论文 8 1.3 本设计的主要内容 1、确定设计船的排水量和主尺度； 2、设计船型线设计、总布置草图设计； 3、进行设计船结构设计，并进行强度规范计算； 4、外文文献翻译。 本科毕业论文 9 2 设计船主尺度及排水量的确定 2.1 分析

21、任务书与母型船资料 2.1.1分析 任务书 船 名： 运沙船 航 区： 沿海航区，主要营运于舟山和宁波等沿海海域。 船型特征：单甲板、单底、方尾，双机双桨双舵的自卸式运沙船。 主尺度： 总 长 LOA 55.0 m 垂线间长 Lpp 51.0 m 型 宽 B 11.00 m 型 深 D 3.5 m 设计吃水 d 2.50 m 设计排水量 1100 t 船级与船籍： 非国际 船员定额 : 12 人 主机： 6160A-1 二台，额定功率 90KW，额定转速： 1000r/min。 齿轮箱： Z300、 Y300， 2 台，减速比为 3.5:1。 航速 /功率储备： 11 kn/10%MCR。 续

22、航力 /自持力： 10 天。 船体结构（材料、结构形式等）：选用 CCSA 级船用钢，钢质焊接，单甲板、单底、单壳，横骨架式结构形式。 总布置要求：本船设一层纵通甲板，首尾为升高甲板，尾部设两层甲板室。货舱内设有一条输送带。主甲板下共设 8 道水密舱壁。 设备要求： 15 人型气涨式救生筏 1 只，配带救生浮索的救生圈 2 只，其余按法规和规范要求配备。 2.1.2母型船资料 单甲板、单底、方尾，双机双桨双舵的自卸式运沙船。 航区为 沿海航区，主要营运于舟山和宁波等沿海海域 母型船主要数据资料 ： 本科毕业论文 10 总 长 LOA 51.00m 垂 线 间 长 Lpp 48.30m 型 宽

23、B 10.20m 型 深 D 3.00m 吃 水 d 2.40m 排 水 量 998.8t 甲板间隔： 主甲板至首升高甲板 0.50m 主甲板至尾升高甲板 0.40m 主甲板至尾甲板室 2.20m 尾甲板室至驾驶甲板 2.20m 船级与船籍： 非国际 船员定额 : 12 人 主机： 6160A-1 二台，额定功率 90KW，额定转速： 1000r/min。 齿轮箱： Z300、 Y300， 2 台，减速比为 3.5:1。 航速 /功率储备： 11 kn/10%MCR。 2.2 确定设计船主尺度及排水量 新船各项性能要求与母型船的性能差别不大，所以假定新船方型系数 CB与母型船相同，参照船舶设计原理 5.2.4 节可知 LPP、 B、 d 与 1/3成正比，所以计算新船设计排水量： = 母 /（新母ppppLL 新母BB 新母dd ） =998.8/（ 3.4851 2.1011 4.25.2 ） =1113.34 t 算出的排水量与设计排水量差不多 确定主尺度和排水量 总 长 LOA 55.0 m 垂线间长 Lpp 51.0 m 型 宽 B 11.00 m 型 深 D 3.5 m 设计吃水 d 2.50 m