1、毕业设计文献综述 船舶与海洋工程 13000DWT 货船结构及强度分析 前 言 全球大约有 4500 艘散装货船 6, 肩负着 30%的世界海洋运输业务 , 尽管所载货物外型不一 , 轻重不同 , 但对散货船来讲都存在一个共同的问题 , 即船舶强度问题 . 对一些重货、高密度货 , 如矿砂、钢材等 , 对船舶结构及堆装处理提出了更高的要求 . 如何才能把营运中的风险降至最低 , 如何才能提高散货船营运的安全系数 , 保证人、船、货的安全 , 延长船舶的使用寿命 , 这有赖于散货船在结构强度设计中的合理性 , 若要将可能产生的过度应力 以及货舱造成的潜在损伤降至最低 , 则必须考虑散货船在制造过
2、程中的结构强度设计问题 5。 现状与发展 船舶的发展趋势是向大型化和多样化发展 ,船体总强度问题愈益受到重视 , 关于船体极限总强度的研究可以追溯到本世纪 60 年代 Cald2w ell8开创性论文的发表。 30 多年来 , 船体极限总强度的研究己取得了实质性的进展 , 提出了各种不同的近似分析方法。其中最为主要的工作包括。 Sm ith9 提出的递增曲率的分析方法以及 U eda和 Paik 等人 10提出的理想结构单元法。此外 ,BaiYong11基于塑性节点法提出了一种较为精确而又高效的非线性有限元计算方法 , 用于船体梁的总强度分析。 散货船是专门装运谷物，媒和矿砂等散货的船舶 7。
3、如果散货货源充足，装载量大，可用大抓斗，吸粮机，装煤机和皮带输送机等装卸货物。它比杂货船的装卸速度快，运输效率高。散货船都为单甲板双层底的尾机型船，货舱口比杂货船大，远洋运输的散货船平均载重量约为 4000t左右，最大的有达 270000t。 近年来 ,世界造船中心正从欧美等高成本国家向东南亚转移 ,我国船舶工业正面临巨大的发展机遇和挑战 6。在这一大环境下 ,依靠我国完善 的工业基础和强大的综合国力 ,依靠政府的大力扶植 ,我国船舶工业飞速发展 ,并已经具有了成熟的国际市场竞争经验 ,一跃成为世界第三造船大国 5。我国船舶工业的船舶接单量、造船产量连续 7年世界排名第三 ,出口市场已经扩大到
4、了 60多个国家和地区。 2005年 ,我国造船总量首次破 2500万吨 6。也正因为如此，目前我国超大型散货船的船令也是越来越老，其吨位越来越大，其艘数逐年增多，其船员也越来越新，而世界上此类船舶的事故在近年也在增加 6，为此，在进行散货船结构强度设计时也得从多方面考虑，比如钢材和型材的选取，两者尺寸 的大小，以及所分配的位置以及数量，同时不仅应考虑到弯矩，也还得考虑到某个剖面的剪力，不能让这些剖面有应力集中现象 7，不仅如此，还应让各材料间的力有着良好的传递性，使其强度符合规范的要求。 同时，还应多对散货船各方面进行结构检验，肋骨复板，肘板的弯曲，裂缝，特别是下端位置低，进行检查并不困难。
5、如果其强度不够，进一步则是引起船壳板的损伤，对船体总强度影响巨大，弯矩和剪力受力较大部位的顶水柜，边柜或舱底板的漏水，排除撞击，腐蚀原因后，唯一的原因就是骨架因腐蚀强度减弱 8，使水柜壳板受力，引起裂缝而漏水；一些 不受应力的构件变形，如舷侧的管子，通道等。若它们毫无道理地变形，也应在强度方面找原因；甲板管系被拉伸，弯曲等，有时也可能是总纵向受力变形引起，对于这些问题我们在设计时必须引起高度重视。 为规范货船的设计，提高船舶航行的安全性 5，近年来国际海事组织 ( IMO)和国际船级社协会 ( IACS)相继主持制定了建造散货船必须采用的一系列新规则。 2006 年国际船级社协会又颁布了散货船
6、共同结构规范 (CSR) ，中国船级社 2006 年也颁布了钢质海船入级规范(CCS) ，两个新的规范均从 2006 年 4 月 1 日起正式实 施。新规范对散货船的船体结构设计标准作了较为全面、系统、详细的规定。 在过去，船舶行业和其他制造业一样，先由设计师绘制产品草图，然后由专门的绘图人员，设计产品的细节内容 1，再由工程师进行分析优化，并对产品设计进行调整或修改 3。现在，这个过程正在慢慢发生改变，设计师要完成所有这些工作，提高设计效率。计算机技术和计算机辅助工程软件的迅速发展，使这一切成为可能，利用 CAD 和 CAE 等软件技术 4，设计师可以将设计和工程整合，以辅助设计决策，提高设
7、计质量，缩短设计和生产的周期。 总结 随着造船实践经验的 积累和对船体强度问题研究的日益深入，逐渐形成了一套关于“船体强度设计”的方法，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 5，再根据钢质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，这也就是“船体结构设计”的内容。我们在设计过程中，也应遵循这种步骤，一丝不苟，绝不能忽略任何一个可能会引起强度问题的细节 1，设计出在符合规范条件下的盈利最大的散货船。 参考文献 1 顾敏童主编，船舶设计原理 M，上海交通大学出版社， 2001. 2 黄德波主编，船舶工程专业 英语 M，哈尔滨工程大学出版社， 2001. 3
8、谢祚水主编，船舶与海洋工程概论 M，国防工业出版社， 1999. 4 杨永祥、茆文玉、翁士纲合等编，船体制图 M，哈尔滨工程大学出版社， 1995. 5 张永良，霍小军合编，散货船强度控制的几个问题 M，大连海事大学学报，第 25卷，第 2期 6 肖芳楠主编，长江干线船舶发展趋势 M， 长江航务管理局 , 1995 7 谢永和、李俊来合编，船舶强度与结构设计 M，船舶教研室， 2010. 8Thomas Lamb主编 ， 面向生产 的先进船舶设计流程以及现代船舶行业供需 _生产率和竞争力分析 ， 美国 Michigan大学 ， 2007 9 Anaysis on present situation and prospect of inland waterway ships， World Shipping Publishers， 2000 10J.M Gordo and C.Guedes Soares.Residual strength of damaged ship hullsM. Washington： University of Washington， 1974.
