1、 本科毕业论文 （ 20 届） 13000 吨级散货船结构强度设计 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 目录 目录 摘要 . 1 1.前言 . 3 2.船体说明 . 5 3.结构计算书 . 6 3.1 船体外板 . 6 船舯 0.4L 区域船底板 . 6 离船端 0.075L 区域内的船底板 . 6 平板龙骨 . 6 舭列板 . 6 舷侧列板 . 6 端部舷侧外板 . 7 其他区域舷侧外板 . 8 局部加强 . 8 3.2 甲板 . 9 横骨架区域 . 9 甲板边板 . 9 首楼甲板 . 9 驾驶甲板 . 9 罗经甲板 . 9 尾
2、楼甲板 . 9 3.3 船底骨架 . 11 实肋板 . 11 中内龙骨 . 11 旁内龙 . 11 肋板（机舱区域） . 11 首尖舱肋板 . 11 尾尖舱肋板 . 12 舭肋板 . 12 3.4 舷侧骨架 . 13 肋骨间距 . 13 肋骨 . 13 首尾尖舱区域（含首楼升高甲板） . 13 强肋骨 . 13 舷侧纵桁 . 13 3.5 甲板骨架 . 14 甲板计算压头 . 14 主甲板横梁 . 15 首楼 . 15 尾楼 . 15 主甲板纵桁 . 16 首楼甲板纵桁 . 17 驾驶甲板横梁 . 18 罗经甲板横梁 . 18 本科毕业论文 目录 3.6 货舱平面横舱壁 . 20 舵机舱舱壁
3、FR2 横舱壁 . 20 深舱壁 (FR10， FR173 淡水舱； FR34 燃油舱 ) . 21 其余舱壁 . 23 3.7 甲板室 . 24 计算压头 . 24 一层围壁 . 24 舷侧壁板 . 25 机舱棚 . 25 上层甲板室围壁及室内壁板 . 25 3.8 尾楼 . 26 端壁 . 26 舷侧外板 . 26 肋骨 . 26 3.9 首楼 . 27 端壁 . 27 舷侧外板 . 27 肋骨 . 27 3.10 首尾柱 . 28 钢板焊接首柱 . 28 尾柱 . 28 3.11 舷墙及栏杆 . 29 舷墙 . 29 栏杆 . 29 3.12 货舱口及货舱内底板 . 30 货舱口围板 .
4、 30 4.主要构件汇总 . 31 5.总强度计算书 . 33 波浪弯矩 . 33 船体梁剖面特 性 . 33 船中剖面模数 . 37 船中剖面对水平中和轴的惯性矩 . 37 许用合成弯矩 . 37 许用静水弯矩 . 37 设计静水弯矩 . 38 总纵弯曲应力 . 39 附相关结构图 . 33 总结 . 41 参考文献 . 43 致谢 . 44 外文原文 . 45 外文译文 . 51 本科毕业论文 摘要 1 摘 要 本船为钢质单壳、连续单甲板、双层底、尾机型、单桨单舵，由一台柴油机驱动的散货船，具有球首和方艉，设有首楼和尾楼，尾楼甲板上设有四层甲板室。在首楼和尾楼之间的货舱区域设有 4 个货舱
5、。货舱区域设双底舱和顶边舱并作为压载水舱。 该设计主要是对 13000 吨级散货船的结构进行设计，参照设计任务书的对本船的要求，以及所给的船舶主尺度、总布置图和型线图，按照钢制海船入级规范（ 2006）对船体结构进行计算。本次设计分为两个部分，第一部分 :根 据钢制海船入级规范（ 2006）相关规定，计算出各个构件和板材的尺寸，依照计算的结果选取满足要求的板材和型材，最后列表汇总主要结构的尺寸。第二部分：按照第一部分所做计算书计算出的船底、甲板及上层建筑各部位构件的尺寸按照设计任务的要求，绘制出本船的基本结构图和横剖面图，通过上述两幅图纸，反映出设计船舶的船底、主甲板、舷侧、机舱区域和上层建筑
6、构件的布置情况和主要构件的尺寸。 通过强度校核，该船满足设计任务书的要求并且满足规范和总布置的要求。 关键词 货船；结构设计；外板；肋骨 本科毕业论文 摘要 2 13,000 TON bulk carrier structure strength design Abstract This ship is a ship which has steel single shell, continuous single deck, double bottom, tail type, single blade by a single rudder, diesel driven bulk carriers
7、, has the ball first and square stern, with the first floor and poop, poop deck has four deck room. On the first floor and the cargo area between the poop there are 4 cargo. Cargo area DeCang and top edge of a double cabin and as ballast tanks. This design is mainly to the 13,000 tonnage the structu
8、re of design, the bulk of the reference design specification requirements of this ship, and the ships main dimensions, general arrangement and type according to the chart, steel ships to enter stage rules “(2006) is calculated for hull structure. This design is divided into two sections. , the first
9、 part: according to the steel ships to enter stage rules “(2006) the related regulations, calculate the size of each component and plank, according to the calculation result of selecting the required plank and profiles, finally lists major structural dimension consolidated. Part 2: according to the
10、first part do calculated from the accounts of the ship, deck and superstructure the size of each part component task according to the design of this vessel, mapped HengPouMian figure, basic structure and through the above two widths of drawings, reflect design of ship bottom, main deck, starboard si
11、de, cabin area and superstructure component decorate situation and the main component size. Through the strength check ， The ship satisfy the requirements specification and layout requirements. key words ships; Structure design; The board; ribs 本科毕业论文 前言 3 前言 随着世界经济的发展，船舶运输在经济发展中的作用日益重要。由于其货运量大，货源充足
12、，航线固定，装卸效率高等因素，散货船运输能够获得良好的经济效益。但散货船在营运的过程中由于自身结构不满足要求，时常会发生海损事故， 造成经济的损失和人员的伤亡，所以对货船的结构进行系统的研究和设计是非常必要的。 现代船舶大多设用了高强度结构钢，高强度钢的使用虽然达到了减轻结构重量、降低造船成本、增加载重量的目的，但其较薄的船壳和相对较小的构件按正常腐蚀的速度使得其达到腐蚀极限的年限大为减少。这种较薄的高强度钢材的脆性较强，柔韧性较低，在遭遇较大外力时， 更加容易发生疲劳脆性断裂。货船是当今世界的三大主流船型之一，且呈现了超大型化的势头。 我们应该考虑到， 这种较薄的高强度钢材的脆性较强 , 柔
13、韧性较低， 在遭遇较大外力时，更加容易发生疲劳 脆性断裂。事实上， 这种性质的断裂在很多货船上已经发生，这说明新建散货船确实存在着其构造上的薄弱环节。因此，对当今的散货船使用者来讲，不论是新船还是旧船 , 对船体结构细密的检查维护保养、对船体受力的合理控制，同样都是不容忽视的重要问题。船体结构和强度是确保散货船安全的关键实践中大多数的船长驾驶员习惯上对船舶的稳性问题考虑得最多，甚至连经营公司的监管者也有如此倾向。人们的意识中似乎只有船舶的稳性最直观、最能切身地感觉得到，也是最被关注的。而对于船体结构、强度问题，除了几起船舶的二层柜被压塌事故提醒人们要关注局部强度问题外，其他象弯矩、剪力、扭矩等
14、强度概念似乎是离我们很遥远的事。对船舶船体结构、强度问题及其隐患对船舶安全的巨大威胁，警惕性不高和防范意识淡薄是一个带有普遍性的现实问题。原因有三点一是船舶强度知识的匾乏。不少人对散货船结构上有哪些强度的薄弱部位和应力集中点，对如何有效检查维这些薄弱部位、应力集中点，对如何防范船体结构产生内伤等方面还停留在感性认识阶段 , 而没有明确的量化概念。特别是一些初次任职的大副，在船舶强度上有认识不够、意识淡漠、考虑不周等现象存在二是大多数船长和驾驶员从未经历过船体强度方面的事故 ，而仅凭理论上和其他船舶这方面的事故教训不足以引起触动三是船体结构强度危险性的隐晦性不象船舶稳性不足那样立竿影。这是导致我
15、们船舶管理人员在船舶强度上思想麻痹的重要原因。 为规范货船的设计，提高船舶航行的安全性，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。 船体结构设计的主要内容是在满足船舶总体设计的要求下 ,解决船体结构的形式、构件的尺度与连接方式等设计问题 ,要求达到最小的结构重量 ,能保证
16、船体具有足够的本科毕业论文 前言 4 强度和刚性 ,从而降低造船成本 ,以取得良好的技术经济性能。 船舶经常运营于高速、强水流、强气流等环境条件下，船舶设计结构不仅要考虑船舶总纵强度、局部强度、结构稳定性，还需要考虑振动、冲击、噪声等。由此可见，船舶结构设计是一门技术含量高、设计难度大的学科领域。船舶结构设计的困难的另一个重要方面是由于船舶体积庞大，在很多 场合下无法象汽车、飞机等一样做整体试验。传统船舶结构设计是通过母型船改进，结合经验开展简化结构的定性分析计算完成，其结构设计、计算和分析包含大量的经验成分。船舶结构试验开展的困难，加大了船舶结构设计对数值仿真技术的依赖性， CAE 技术成为
17、船舶结构设计的重要工具。 目前 CAE 技术在船舶结构设计中已使用非常广泛，已渗透到船舶结构设计计算中的每一个领域 。 船舶结构设计的过程实际上是一个科学的研究、论证、优化的过程。在满足强度的前提下，优化结构设计 ,尽可能地减少船体自重 ,提高载重能力。在选用船体构件材料规格时，主要考 虑经济性 ;在保证船体强度和使用要求下尽量减少船体结构重量 ,以提高船舶的载重量。绝对不能盲目地追求超载状态的所谓“船舶强度”，导致船体自重增加，船舶建造成本的提高 ,船舶航速降低 ,营运收入减少，实际船体结构也未达到加强的目的。因此，货船设计在满足规范的前提下，应以尽可能多的载货为设计出发点 ,直接提高营运效
18、益，同时，货船吨位较大时更应谨慎设计和校核，因此，本次 13000DWT 的结构强度设计也是一项比较巨大的挑战，必须使得各项构件都满足要求才行。 本科毕业论文 正文 5 船体说明 本船为本船为单底、单甲板、 单桨、单舵、单机尾机型沿海货船，中部设二个货舱，有艏楼、艉楼，主要航行于国内沿海各港口之间，本船为一般干货船，可以装载一般干杂货物。本船为钢质横骨架式结构。本计算书按 CCS国内航行海船建造规范 (2006) 进行计算与校核，部分构件按照沿海航区对结构进行了折减。 船舶主要参数 总 长 138.600m 计算船长 129.800 两柱间长 129.800m 型 宽 20.40m 型 深 1
19、1.00m 设计吃水 7.90m 肋 距 0.6m（尾到 FR10， FR177 到首）， 0.7m（ FR10 到 FR177） 方型系数 0.8067 棱型系数 0.8129 结构规范计算 标准肋骨间距： 7.05.00 0 1 6.0 1 LS b ，取 0.7m 1.2.8.1 实际肋距为 m70.0260.01 mSS 系数 C 值 :C=10.75-（ 300-L/100） 2/3 =9.32 本科毕业论文 正文 6 结构计算书 3.1 船体外板 船舯 0.4L 区域船底板 横骨架式船底板厚度 t 应不小于下列两式计算值 2.3.1.2 mmLFst b 83.10)230(043
20、.0 11 mmhdFst b 59.12)(6.5 12 式中 : ms 7.0 ， 1bF ， md 9.7 ， mL 80.1291 ， 423.21 h 26.11 22 SsE , mS 4.1 实取 mmt 14 满足要求实取满足要求。 离船端 0.075L 区域内的船底板 mmSsLt b 483.10)6035.0( 式中 : mL 80.1291 mSs b 7 0 8.0m7.0 ， 实取 mmt 14 满足要求。 平板龙骨 2.3.2 平 板龙骨宽 mmLb 3.135480.1295.39005.3900 平板龙骨厚： mmtt 59.14259.122 底 取 mmb
21、 1400 , mmt 16 满足要求。 舭列板 2.3.3 不小于 2.3.1.2计算值 ,且按 15.3.1减 10% 实取 mmt 14 满足要求。 舷侧列板 2.3.4 船舯 L4.0 区域侧外板： 距基线 D43 以上舷侧板 : 2.3.4.2 本科毕业论文 正文 7 mmLEFst b 74.11)110(073.0 111 mmhdst 63.9)(2.4 22 式中 : ms 7.0 1bF md 9.7 mL 80.1291 32.9C 22 66.45.0 hCh 且 84.284.236.0 2 hd 取 044.11 22 SsE , mS 35.3 取 mmt 14
22、满足要求 距基线 D41 以下舷侧外板 : mmLEFst b 76.6)110(072.0 111 mmhdst 7.12)(3.69.0 12 式中 : ms 7.0 1bF md 9.7 mL 80.1291 423.21 h 044.11 22 SsE , mS 35.3 距基线 D41 到 D43 间用内插得舷侧外板厚度 距船端 L075.0 处 mmSsLt b 85.1015.1)60 3 5.0(9.01 取 mmt 14 满足要求 舷顶 列板 : 2.3.5 宽度 b mD 11.001.0 ，厚度不于相邻舷侧外板的厚度。 船舯 L4.0 区域内的舷顶板厚度 2.3.5.2 mmLEFst b 33.12)110(085.09.0 111 mmLst 52.107505.12 式中 : ms 70.0 1bF mL 8.1291 044.1122 SsE , mS 35.3 在船中部 L4.0 区域内的舷顶列板的厚度，在任何情况下均应不小于强力甲板边板厚度的 0.8 倍，也不小于相邻舷侧外板的厚度。舷顶列板的厚度可逐渐向两端过渡到端部的舷侧外板厚度。 实取 mmb 1800 mmt 14 满足要求 端部舷侧外板
