90m甲板货船结构强度设计【毕业设计】.doc

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1、毕业论文 - 本科 毕业论文 (设计 ) 题 目: 90m甲板货船结构强度设计 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: 毕业论文 - 目 录 中文摘要 . ABSTRACT. 前言 . 1 1 总体部分 . 3 1.1 设计任务书和母型船资料 . 3 1.1.1 新船任务书 . 3 1.1.2 母型船主尺度 . 3 1.1.3 任务分析 . 3 1.2 设计船型线生成 . 5 1.2.1 型线图的概念和作用 . 5 1.2.2 型线图的绘制方法 . 5 2 结构部分 . 6 2.1 结构规范设计计算 . 6 2.1.1 外板 . 6 2.1.2 甲

2、板 . 11 2.1.3 底部骨架 . 12 2.1.4 舷侧骨架 . 14 2.1.5 甲板骨架 . 17 2.1.6 支柱 . 26 2.1.7 水密舱壁 . 31 2.1.8 上层建筑 . 34 2.2 主要构件汇总 . 40 2.3 基本结构图 . 45 2.4 典型横剖面图 . 45 2.5 横舱壁图 . 45 3 总结与讨论部分 . 46 参考文献 . 48 致谢词 . 49 毕业论文 - 90m甲板货船结构强度设计 摘 要 本文主要介绍了 采用规范设计 法对 90m甲板货船 进行 结构强度设计, 设计结果满足钢质海船入级规范( 2006)。文章从 总体部分、 结构部分和 总结与讨

3、论部分进行 展开 。一、总体部分的设计包括:任务书和母型资料的分析,设计船主尺度确定、新船型线图生 成和绘制总布置草图等。二、结构部分的设计包括: 应用 钢质海船入级规范( 2006)进行 结构规范设计计算、总纵强度计算及校核、基本结构图绘制、中横剖面图绘制、平面舱壁图绘制等。三、总结与讨论部分:总结设计的过程经验和改进对母船的内容,对设计中遇到的问题和不足进行分析。 关键词 甲板货船;规范设计;强度 计算;结构设计 毕业论文 - Structural strength design of 90m deck cargo ship Shi Changchang Abstract This pap

4、er introduces the design specification design of the 90m deck cargo ship structural strength.The design results meet the“ Rules for classification sea-going steel ships“ (2006).It involves the overall part, structure part, summary and discussion part.Firstly, the overall part include:Analysis of the

5、 task book and principal dimensions, designed new lines plan, draw the arrangement diagram and so on.Secondly, the design of structure part include: The structure calculation based on “ Rules for classification sea-going steel ships“ (2006), the total longitudinal strength calculation and checking,

6、profile and decks drawing, cross section drawing,bulkhead drawing.Thirdly,summary design process experience and improved on the mother ship, found and solve the problems encountered in the design and analyses of deficiency. Key Words Deck cargo ship; Design based on rules; strength calculation; stru

7、cture design 毕业论文 - 前言 甲板货船主要是指甲板上运输干、杂、散装货物,中部仅设有小的舱口,人孔的自航货船,具有载货甲板开敞,卸货方便的特点,比较适合于载运包装、干杂、大件及沙石类货物 1。甲板货船是随着国内的一些大型水上工程上马而引起造船业注意的。这 种船舶往往用于抛石或者一些大件的运输,成型的船闸门、大型施工设备都是所谓的大件。从字面上理解甲板货船应该是在甲板上装载货物的船型,这就必须要了解下甲板货(又称舱面货),是指固定在露天甲板上运输的货物。 进入 21 世纪后,世界各国对船舶工业和海洋资源的开发与争夺日趋白热,这对我国船舶工业提出了挑战,同时也创造了前所未有的发展机

8、遇。虽然次贷危机到金融危机再到经济危机,一连串危机连锁反作用,其波及范围之广,影响程度之深冲击强度之大远远超出人们预料,直接把 2009 年世界经济、航运市场和造船市场拖入谷底2。但中国 目前正处于以重工业为主的经济发展阶段,国民经济快速增长,产生了对煤炭、铁矿石、石油、粮食等货物海运的强筋需求;中国的对外贸易发展迅速,海外运输增长很快;中国内河和沿海运输同样发展迅速,中国船舶工业可以依托国内市场的强筋需求,在全球经济不景气的时代平稳发展 3。 近来,我国部分经济开发区建设风生水起,这就使得我国内河、沿海的航道及码头设施工程的建设空前高涨。亿万吨航道建设工程,内河沿海港口扩建填海工程,大量的泥

9、土、石块,通过甲板货船装运至目的地进行填灌作业。以长江为例,作为我国最主要内河水运航道,在三峡大坝 未建成前,由于航道限制使得小型驳船队发展迅速,那时以 1500 吨左右的驳船为主,组成船队运输货物。在大坝建成后,航道的改变,为大型船舶在长江中下游地区创造了难得的机遇,以 90m 左右的甲板驳船其运输量基本都在 4000-5000 吨上下,组成的甲板驳船队合理的管理下在长江中下游也具有竞争优势 4。 随着国家对海洋的重视,海洋战略的实施,加快的海洋工程和港口发展的进度,对甲板运输船的需求大大增加,运送石料和大件货物的甲板货船已成为目前较为热门的运输船之一。在沿海港口以及各内河流域, 90m 上

10、下的甲板驳船在船宽上不受内河 限制,而且其载货量又大于以前的小型甲板驳船,即使单船运输量无法媲美大型甲板驳船,但组成甲板驳船队就可以显示其竞争优势。 随着长江流域和长江三角洲地区经济的快速发展、长江航道的不断整治和改善 长江内河航运业也得到了迅猛发展,但是长江内河船舶的沉船、死亡等重大事故仍然频频发生。 2004 年度江阴以下长江辖区内共发生大小事故 97 起,其中小事故 71 起,一般以上事故 26 起。据不完全统计,内河运输船舶交通事故引发的直接经济损失达2049 万多元 5。除了船员问题外,船舶本身也缺少不少问题,许多船舶在无图纸的情毕业论文 - 况下建造而 成,建造中没有严格按照内河船

11、舶规范,在船舶结构、强度、抗沉性方面存在缺陷。在培训船员素质的同时,对船舶进行设计时一定要按船舶规范进行,加强船舶安全管理,避免发生事故。 船舶强度与结构设计中 往往 包括船舶外载荷 、 总纵强度 、 局部强度和扭转强度计算原理和结构规范设计方法说明 6。当船舶在甲板装货时,由于船舶的重心高度增加,而使船舶的初稳性高度降低,受风面积也增大,船舶的稳性变差,因此对甲板货船的稳性有一定要求 。 驳船一般船体宽,型深小,舱室进水角小,对甲板货船动稳性臂的要求不应过量的降低 7。 采用规范设计法进行 船体结构设计的一般流程:首先,结合对母型船的调查研究和设计船的特殊要求,分析设计船的船体强度要求,选择

12、合理的建造规范。然后,根据型线图和总布置图,绘制基本结构图、中剖面图和肋骨型线图等草图,并进行结构构件的初步布置。最后按规范条款计算船体主要构件的尺寸,这时,边计算,边绘图,边完善初始的结构布置方案 8。与现在多数人使用的直接计算法相比,规范设计拥有成熟的经验公式,经过多年的发展,本身在不断的完善。与直接计算有限元相比,可以不用建模,减少一些不必要的时间,节省不少设计时间,况且在电脑科技发展日新月异的同时 ,规范设计法通过电脑技术计算也可以节省不少时间。 船舶结构强度设计的过程实际上是一个科学的研究、论证的过程。综述所述,设计 90m 的甲板货船在内河以及沿海港口拥有市场竞争力,同时应用规范设

13、计法完全可以完成本次设计任务。 在 CCS 规范不断更新的情况下,应用规范设计法对本次 90m 甲板货船进行结构强度设计。 毕业论文 - 1 总体部分 1.1 设计任务书和母型船资料 1.1.1 新船任务书 船名: 90m 甲板运输船 航区: 类航区 船型: 钢质、单甲板、单机、单桨、单壳、柴油机驱动的尾机型 用途: 用于装运散料及件杂货运输 主尺度: 垂线间长 LPP 90.00 m 型 宽 B 16.00 m 设计吃水 d 2.80 m 型 深 D 3.80 m 船级与船籍: CCS 中国 航速 /功率储备: 不低于 10.00kn/15%MCR 船体结构 (材料 /结构形式等 ): 钢质

14、焊接;全船横骨架结构形式 设备要求: 按法规和规范要求配置 1.1.2 母型船主尺度 主船 长 LOA 80.50 m 垂线间长 LPP 77.80 m 型 宽 B 15.00 m 设计吃水 d 2.80 m 型 深 D 3.80 m 船级社与船籍: CCS、中国 1.1.3 任务分析 由于本船是箱形体船,有很长一部分平行船体 , 存在平行舯体的甲板驳船,可在船平行舯体处加一段舯体来达到设计船所需的船长,也可通过放缩母型船的尺寸达到设计船所需的尺寸。 根据母船的型线图,结合设计船所需的船长,考虑到叫平行舯体这种方法固然在绘制新船型线图时方便,但这样会使船首尾端结构需求强度变大。相对于传统的母性

15、改造法来说, 要考虑的东西将与母型船所需考虑的出现一些偏差,为接下来的结构计算考虑,放大母型船型线来达到新船所需的船长。同时,通过设计船与母型船各项数据,以及两者都是在相同区域航行,放大母型船而非加入平行舯体,这样不会修改较多船型资料。增加毕业论文 - 平行舯体一个明星的好处是可以不修改肋骨间距,但母船的肋骨间距是 0.6m,新船设计的是 0.7m,因新船肋骨间距要重画,就不必加入平行舯体,故 本次设计通过放大母型船来满足新船任务书 在船长和船宽上的 要求。 新船结构方面,按规范计算所得的值,结合母型船取材,选取合适的材料。具体是否适用,等选材 完成后,校核强度。毕业论文 - 1.2 设计船型

16、线生成 1.2.1 型线图的概念和作用 型线图是在三个相互垂直的投影面,以船体型表面的截交线,投影线和外廓线。表示船体外形的图样。它是一张重要的船舶图样,不仅表示船体的形状和大小,还是计算船舶航海性能,绘制其他船舶图样,进行船体放样的主要依据 8。 1.2.2 型线图的绘制方法 通过对比设计船与母型船的资料 , 发现 设计船与母型船在主尺度上在船长和型宽上都出现差异,不过相差不大,本船是箱形体船,通过对母型船在船长,型宽上放大一定比例以到设计船所需的尺寸。具体方法如下: 通过 CAD建块对母型船的型线图进行长宽方向上的放大比例, 长度方向:母船的垂线间长为 77.8m,新船为 90.00m,在

17、对建块后的型线图进行长度方向放大,此时修改的主要是中纵剖面和半宽水线图的长度方向;船宽方向:与长度方向放大方法相同,修改半宽水线图和横剖面图;修改长宽方向后 达到新船所需尺寸。由于放大后会出现一些型线上三 向 不一致现象, 在型线图上,使三幅图的型线三向一致,主要在于半宽水线图上进行修改,同时对拉伸后的型线进行 光顺, 使其看上更自然,从而 得出新船型线。 然后对母型船上一些圆弧经过放大拉伸后变成曲线的部位进行圆 整,具体有船 舭 部,以及半宽水线图上首尾圆弧, 重新绘制圆弧,使新船型线更合理。 1.2.3新船型线生成 通过母型船 改造法 修改成新船型线后, 确保主尺度与新船所需的一样, 作

18、出 型值表,完成型线图。详见( ZHC427-100-01) 毕业论文 - 2 结构部分 2.1 结构规范设计计算 本文计算根据 文献 9第二分册船体部分有关要求进行计算和校核。 设计船主尺度: 垂线间长 LPP 90.00 m 计算船长 L 86.4 m 型 宽 B 16.00 m 型 深 D 3.80 m 设计吃水 d 2.80 m 肋 距 0.70 m L/B 5.625 本船的基本结构形式均采用横骨架式,船体及甲板室材料均采用 CCSA。 骨材标准间距: Sb=0.0016L+0.5=0.001686.4+0.5=0.644 m。 本船实取的肋骨间距为 0.70m。 2.1.1 外板 1)船底外板 船底为横骨架式,船中 0.4L 区域内的船底板厚度 t 应不小于按下列两式计算所得之值 : 文献 9( 2.3.1.2, 2.2.5.7, 2.3.1.2, 2.2.3.1) bFlsEt 170072.0 11 = 11 7 04.861 1 1 1.170.00 7 2.0 1 =11.63m bFhdst 12 0.7 =7.00.70(2.80+0.56)11/2 =8.98mm 式中: s 肋骨间距, 0.7m; C=10.75- 2/3100300 L, 3.04; h1=0.26C, 0.790.2d, h1=0.56;

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