1、毕业论文开题报告 船舶与海洋工程 多用途集装箱船稳性校核 一、 综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 集装箱船是上世纪 50年代后期发展起来的一种新型以集装箱为装运单位的货船。集装箱船由于在设计上与其他船舶不同，加上实际装载情况的多变性，往往使稳性问题比其它船舶更为突出。近年来，集装箱船沉没，特别是航行中集装箱坠海事故增多，已引起人们的广泛关注。随着世界航运事业的发展，我国的集装箱船队的发展很快。然而随着时间的推移，部分集装箱船舶的老龄化。从我国目前集装箱船的实际操作状况看，船舶稳性方面存在的问题不容 忽视。 百余年来，很多学者对结构稳定性问题进行了深入研究，做出了卓越贡献。但由于稳
2、定性问题的复杂性，当构件存在初始缺陷、残余应力以及非线性因素的影响，就更增加了解决稳定问题的难度，关于稳定性方面的试验数据和资料很少，稳定性新理论新方法还难以直接指导工程实践。因此，对船舶结构稳定性问题开展进一步的研究，特别是大跨度、大开口、双层板架的稳定性研究是很有必要的。国内船舶结构稳定性研究现状，根据结构形式的不同，对板格和加筋板以及板架稳定性研究；根据中垂时甲板板架所受压应力最大，对甲板板架的稳定性研究；根据结构形式的 特殊性，对双层板架和大开口板架的稳定性研究；并对稳定性的可靠性分析和方法论方面进行了研究。而对大跨度、大开口、双层板架的稳定性问题需要进一步开展研究。 因为由于稳性问题
3、所引起的事故在大风浪中航行时出现较多，使许多人认为这类事故是异常原因造成的，而对船舶自身存在的问题却不能引起足够的重视。由于多用途集装箱船运输装卸效率高，工人劳动强度低，保证货物运输安全与质量，节省包装费用，减少货物运输费用，有利于组织多种运输方式的综合联运等优势，在未来航运业具有主导地位。而对其强度、稳性的要求越来越严格，对船舶进行稳性校核 也是必须的。 稳性是指船舶在外力作用消失后保持其原有平衡位置的能力。其分类按倾斜方向分有纵稳性和横稳性；按外力矩的作用性质分为静稳性和动稳性；按倾斜角的大小分，静稳性又可分为初稳性和大倾角稳性。 由于 集装箱船舶 在航运事业起着愈加举足轻重的作用， 使我
4、们不得不更加重视船体的强度问题 ， 尤其是集装箱船船体的总纵强度更应引起我们的高度重视 。 在实际工作中 ， 我们往往对稳性问题比较重视 ， 而对船体的总纵强度却考虑较少 。 我们更应高度重视对其船体总纵强度的认识 ， 以策船舶安全 。 在进行多用途集装箱船性能研究时，应特别注重研究多用途 集装箱船的稳性研究。文献中 确定集装箱船合适的稳性范围以及对应注意的事项进行探讨，特别提出了限制集装箱船稳性上限值的重要性和依据。同时对甲板集装箱的积载和绑扎中容易出现的问题进行分析并提出了相应的建议。确定集装箱船合适的稳性范围应考虑的因素有：（ 1） IMO 对集装箱船的稳性要求；（ 2）稳性报告书中提供
5、的标准；（ 3）航线情况；（ 4）计算误差；（ 5）甲板集装箱的堆积情况。在确定集装箱船合适的稳性范围时，除考虑最低稳性要求外，还应对现有的绑扎系统有所了解，以便确立上限限制值。在确保船舶稳性时，应注意的问题有： （ 1） 树 立安全第一的意识；（ 2）重视稳性的校核；（ 3）重视甲板集装箱的积载和绑扎。 在多用途集装箱船稳性校核过程中，影响稳性的因素有：（ 1）甲板堆放层数对初稳性高度 GM 的影响；对风压静倾角及动稳性的影响。（ 2）船舶线型的影响。（ 3）不均匀装载重量的影响。对于中小型多用途集装箱船的稳性校核，一般分为以下步骤：（ 1）如下一港口吃水受限，大副要预先计算好本港可装重量，
6、这样不必输入配载仪即可初步判断货物重量是否可装。（ 2）把集装箱预配输入配载仪，校核船舶稳性、吃水、吃水差、弯矩、剪力、扭矩，根据计算结果调整货物压载水。（ 3）港序的审核。（ 4）特殊船的审核。在计算船舶大倾角稳性时 可用静稳性曲线或动稳性曲线计算最小倾覆力臂或最小倾覆力矩 。对于 双体集装箱船的稳性计算，首先要进行静水力计算；然后进行稳性计算，各种装载及基本情况、复原力臂和动稳性力臂、衡准计算。根据规范要求还应对风压稳性衡准、船舶重心高度对稳性的影响、静倾角衡准进行讨论。 以多用途集装箱船的散装谷物稳性计算与衡准为例，分析过程为：（ 1）限制条件，纵倾值、总纵强度、总体积倾侧力矩；（ 2）
7、稳性横准，初稳性高 GM、横倾角、阴影部分面积 A。同时得出结论：（ 1）第一货舱应保持满 载状态；（ 2）任何两个或两个以上区域的部分装载都是不允许的；（ 3）空舱区域应尽量布置于第二货舱的前端，部分装载应布置在第二货舱的后端或第三货舱的前端。 在 700TEU 集装箱船稳性计算时，考虑了稳性计算的特点及需要引起重视的问题。依据 700TEU 集装箱船的主尺度、集装箱装载、集装箱额外装载量等参数计算得出稳性计算的特点：（ 1）随着甲板上集装箱层数的增加，集装箱重心高度迅速增高，从而引起整条船重心的明显升高。（ 2）设计水线以上受风面积及面积中心距设计水线的高度随甲板上集装箱的层数的增加而较快
8、地增加。（ 3）稳性横准要求高。在计算过程中，需要重视的问题有：（ 1）仔细确定每一集装箱的重心位置；（ 2）在满足船舶纵倾和完整稳性横准要求的电算程序计算后，还需经 破舱稳性横准要求的检验，在确认都满足的前提下，才能认为该稳性计算结果合格。 以 3100TEU集装箱船为研究对象，参照德国劳式船级社 GL RUI.ES 对集装箱的要求，应用德国船级社 GL的 GL-DECKFRAME 软件建立舱口围板架模型，对其进行扭转计算与分析，得出了最大静水扭矩，总扭矩，波浪水平弯矩，纵向舱口围板最大翘曲应力、应变；并计算出舱口角隅各个方向的最大综合应力，根 据结果，提出了优化舱口板架结构方案。 对 85
9、30TEU 大型集装箱船舶中货舱区舱口角隅进行疲劳强度校核。 选择8530TEU集装箱船船中 No.5货舱区 Fr181处角隅作为疲劳强度分析对象 。 基于设计波法 ， 选择全球航行海域波浪散布图进行波浪诱导载荷长期预报 ,获得四种典型的波浪载荷参数 ， 然后在一个波浪循环内每隔 30取一相位 ， 计算了其中三种最典型波浪载荷工况下上甲板角隅边缘和舱口围板角隅边缘的热点应力 ， 确定最大应力范围及其位置 ， 最后基于 S-N 曲线法进行疲劳强度校核 。 通过查阅相关的文献资料，了解了如今集装箱船稳性研究 的现状，及其计算静稳性、动稳性、大倾角稳性的主要方法。根据一些计算实例，对多用途集装箱船稳
10、性计算的一般步骤有了初步的掌握，这对以后做稳性校核时确立了明确的思路，也提供了极大的帮助。通过对多用途集装箱船稳性进行计算校核，可以分析得出集装箱船局部强度、总纵强度是否符合规范要求，稳性是否符合要求，确保船舶在实际航行中处于安全状态。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： 1、 确定设计船的排水量、重量重心计算与主尺度； 2、 总布置设计； 3、 型线设计、计算船体静水力曲线与初稳性； 4、 大倾角稳性，做出典型载况静动稳 性曲线及稳性衡准数判定。 三、研究步骤、方法及措施： 1、新船主尺度确定时，选取与母型船相同的方形系数，参考船舶设计原理公式求出船舶垂线间长和排水量。重量重心计算时依据
11、满载出港、满载到港、空载出港、空载到港四种装载情况，计算出重心垂向坐标和重心纵向坐标。 2、总布置设计是参考母型船总布置图，结合仿式变换的特征，在符合相关规范、法规的要求下，确定设计船的总布置设计。在此基础上绘制总布置草图。 3、型线设计主要是型线图绘制，根据新船的主尺度和母型船的型值表，确定新船的型值表。再根据型值表绘制出相应的纵剖线图 、半宽水线图和中横剖面图。船舶静水力计算时运用梯形法，绘制出静水力曲线。 4、大倾角稳性部分主要先绘制出乞式剖面图，在计算绘制出稳性横截曲线，在绘制出 四种载况下的静稳性曲线，依据静稳性曲线绘制出动稳性曲线。在根据进水角和横摇角在静稳性曲线上量出最小倾覆力臂
12、，计算得出风倾力臂后，可得出稳性衡准数。 参考文献 1徐文宇，超大型集装箱船的发展动向；航海技术， 2003年第 2期 2王伟，吴梵，国内船舶结构稳定性研究进展；船舶工程， 2010年增刊 2 3乌志强，必须重视集装箱船的稳性；航海技术 ， 1997年第 2期 4姜卫建，必须重视集装箱船舶体的总纵强度；航海技术， 1996年第 6期 5张高峰，胡威，船舶稳性船检业务基础知识培训教程；中国船级社上海培 训中心， 2009年 5月 6钱培英，潘静霞，对集装箱船稳性横准的一些看法；中国航海 1984年第 1 期 7徐建球，中小型集装箱船校核预配应注意的问题；航海技术 2008年第 2期 8佟德敏，船
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