1、本科毕业论文（20 届）4800 马力全回转拖轮结构设计所在学院 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 I摘 要按照中国船舶检验局海船法定检验技术规则 （1999） ，中国船级社钢质海船入级与建造规范 （2006） ，国际海上避碰规则及登记港航行和拖航规则，对4800马力全回转拖轮进行结构设计，对其中横剖面进行强度校核；在分析结构设计与强度核算结果的基础上，绘制了基本结构图、总布置图、典型横剖面图；最后，对结构设计进行了总结，并提出了新的设计要求。本文使所设计拖轮可航行沿海航区，航行稳性及结构强度满足近海航区要求，拖带作业稳性满足沿海航区的要求，并使船体结
2、构的设计满足 B 级冰区的强度。关键词 全回转拖轮；船体结构；总纵强度；图纸设计IIstructure design of 4800 horsepower whole z-propeller tug AbstractIt is according to the Chinese vessel PRC“The rules of ships legal inspection technology ”(1999), China classification society“Steel Ship Specification of Classification & Shipbuilding”(2006),
3、 International Marine Regulation for Prevention for Collision and the rules about registration port voyage and towing, that the structure design of 4,800 horsepower whole z-propeller tug. Check the strength of its cross section. Draw the basic structure、General Arrangement、typical transverse section
4、 based on the Strength calculation results and analysis of structural design.；Finally, do a summary of the structural design, And raised a new design requirementsThis article is to make the designed tugs can be sailing coastal compliant, the stability Sailing and the structure strength meet the requ
5、irements of the offshore Compliant, the stability Towing operation meet the requirements of the coastal compliant, and make the hull structure design meet the B-class strength of iceKey Words whole z-propeller tug ；Hull structure ；Longitudinal strength；drawings designIII前言拖轮是用来进行拖带运输，拖带没有动力不能自航的船舶，或
6、者，协助大型船舶进出口，靠离码头，或者救助海上遇难船舶的中小型船舶。 一艘拖轮可以拖带了十几艘比它大得多的船舶在航行。拖轮有动力，但本身的运载能力很小，所以拖轮主要用于拖带大运载但动力不足的船舶，可以像火车头拖带列车车厢一样，呈一列式拖带驳船；也可以从两旁舷侧拖带驳船。拖轮还可以拖大船，几艘小拖轮可以同时拖带一艘万吨级大船，使大船顺利地进出港，调动船位，或进出船坞。九十年代至今，营运船舶主船型达到了 3.5 万吨级至 30 万吨级。拖轮以 2 0005 200HP 全回转型为主体，在船舶进出港操作中起着不可替代的作用。随着我国海运业务的快速发展，拖轮在大型船舶进出港操纵中的作用愈显突出。自上世
7、纪 80 年代以来,全回转拖轮被广泛地应用于港口作业,特别是港口内部的大型船舶调头，大船靠离泊等。其操纵灵活, 具有最佳推拖能力、稳性和操纵性的拖轮，安全可靠的优越性已显露无疑,并得到了广泛的认同,已经全取代了原来的普通型拖轮。按照中国船级社钢质海船入级与建造规范 （2006） ，对 4800 马力全回转拖轮进行结构强度计算，并对中横剖面进行强度校核。确定整船的主要构件并合理选材，并使船体结构的设计满足 B 级冰区的强度，最后，总结、分析出设计中的不足之处，分析并加以改进。1目 录摘 要 .I第一章 绪论 .21.1 拖轮概述 .21.2 拖轮结构设计注意点 .31.3 设计心得 .4第二章
8、总体布置部分 .52.1 设计任务书 .52.2 总述 .62.3 总体布局设计 .72.4 船体结构部分 .82.5 其它 .13第三章 船体结构设计部分 .153.1 基本情况说明 .153.2 船体主要结构计算： .153.3 构件汇总 .47第四章 船横剖面校核 .51第五章 图纸绘制 .565.1 典型横剖面图 .565.2 基本结构图 .575.3 总布置图 .585.4 型线图 .59第六章 总结 .60参考文献 .61致谢 .62外文翻译 .632第一章 绪论1.1 拖轮概述 拖轮是用来进行拖带运输，拖带没有动力不能自航的船舶，或者，协助大型船舶进出港口，靠离码头，或者救助海上
9、遇难船舶的中小型船舶。 一艘拖轮可以拖带了十几艘比它大得多的船舶在航行。 拖轮具有以下特点： 一是拖轮船身小，船上没有装载货物的船舱，构造坚固。 二是拖轮上的动力装置功率大，所以，具有较大的拖带能力。 三是船上还备有拖带设备，利用拖带运输方式，拖带没有动力的船舶。拖轮是船舶家族中的小个子大力士，就像举重队里的轻量级运动员。它们经常在江河中、港湾里忙碌着，拖带别的船舶 拖轮种类 按照使用水域不同，拖轮又可分为远洋拖轮、沿海拖轮、港湾拖轮和内河拖轮。不同的拖轮特点不同，远洋拖轮、沿海拖轮在海上航行，船首翘得高高的，构造坚固，以防止海上波浪冲击； 大型海洋拖轮的发动机功率可达 2 万马力以上，排水量
10、超过 5000 吨，可用于海上救助，拖带巨型船舶及其他大型水上构筑物，如海上平台和浮船坞等。大型海洋拖轮尾部装有大功率拖缆机，在风浪中能随着拖缆张力的变化而自动收放拖缆。港湾拖轮在港湾内使用，船身短，操纵灵活；内河拖轮在江河中航行，吃水浅。内河拖轮多为双机，发动机功率为数十马力至数千马力不等。 拖轮吃水尽可能接近航道水深，安装螺旋桨的船底凹部常是隧道形，使螺旋桨直径大于船舶吃水。螺旋桨工作时水充满凹部，使螺旋桨全浸在水中，以充分发挥主机功率，提高推进效率。航道水深如果不足 0.6 米,宜于采用串列螺旋桨或改用喷水推进。拖曳设备一般是拖钩。内河船舶中有拖轮和驳船，驳船用来装货物，但本身没有动力，
11、而拖轮有动力，但本身的运载能力很小，一般是将驳船编组，由拖轮提供动力来航行的。全回转拖轮操纵灵活,安全可靠的优越性已显露无疑,并得到了广泛的认同,已经全取代了原来的普通型拖轮。 231.2 拖轮结构设计注意点1.2.1 相应规范的选取设计船舶的种类不同，则被其管辖的规范就可能不同。选取适用的规范是进行船体结构设计的第一步，适用的规范既是设计的准则，也是审图的依据。1.2.2 船型的标准化和尺度的系列化设计人员要执行交通部关于船型标准化的规定，须按照标准船型“技术方案”下述的指标要求；或按照 “船舶主尺度”为形式的标准船型要求，仍然依据 CCS 的规范，进行船舶结构等方面设计并申请设计检验。1.
12、2.3 船体构件尺寸的正确性确定船体构件尺寸的一般顺序是：先选择合适的结构型式、确定肋骨间距，然后可按：外板、甲板、船底骨架、舷侧骨架、甲板骨架及支柱、舱壁、首尾柱、首尾结构、上层建筑及甲板室、机炉座、其它、总纵强度校核等顺序，查 CCS 规范对应公式进行计算，综合考虑各种因素的影响，最后选定结构尺寸。1.2.4 船体结构的连续性船舶无论采用横骨架式还是纵骨架式还是混合骨架式，其纵向构件均应有良好的结构连续性；甲板、舷侧及船底骨架应能有效连接，构成完整的刚性整体。各种构件，除另有规定外，不应任意开孔；一种结构形式或某一构件在其布置方向上不能突然中断或尺寸突变，以免破坏内力的传递和引起严重的应力
13、集中。为了减少应力集中，所有船体构件的剖面形状应有平顺的过渡。1.2.5 船体结构的整体性和节点的选择船体结构设计时首先应遵循的基本原则是：有关构件应布置在同一平面内，以组成封闭的整体框架结构共同承受载荷的作用。每一个框架的角隅处就是不同走向构件组成的节点，它是船体结构中较复杂的部位。节点处构件彼此之间一般采用肘板连接，设计类型合理、尺寸足够的肘板，可以保证框架的刚性连接，可靠传递内力，减少应力集中。规范中对于肘板的尺寸、节点的型式按节点所在部位，均有相应的规定和图示要求。1.2.6 受力的均匀性和载荷的有效传递船体结构构件的布置要尽可能均匀，以避免船体过重、构件规格太多，造成材料的浪费。合理
14、的结构应保证某一构件承受外力后，能有效地将力传递到相邻的构件上去，以避免某一单独的构件承受外力。在常规民用船舶的结构设计中，以下几处应特别留意：其一，4支柱的上下端应固定在纵、横强构件交叉的节点上，各层甲板间的支柱尽可能布置在同一垂线上，使支柱所承受的力能有效地传递给甲板和船底结构；其二，当甲板或船底为纵骨架时，舷侧普通肋骨的端部应以肘板与相邻的甲板及船底纵骨相连；其三，当舷侧采用普通肋骨与强肋骨的交替肋骨制时，一般应设舷侧纵桁，使普通肋骨承受的载荷，能通过舷侧纵桁传递给强肋骨；第四，如果支柱仅由实肋板支持时，则相邻两档实肋板之间应设置短纵桁。41.2.7 构件的加强船体结构还普遍存在须进行局
15、部加强的问题。这是由于某些构件或有些部位的甲板、外板局部性的特殊原因所致。通常局部加强的方法有：局部用加厚板，局部加覆板，局部增加骨架的尺寸或支撑。结构设计时，要按照 CCS 规范的具体要求，对以下部位应给予局部加强：位于主机座下面的船底板；尾轴出口处的外板；螺旋桨顶端的外板；锚链筒出口处的外板；甲板开口的角隅处；上层建筑根部的甲板；桅杆、救生艇架、系缆桩等与船体相连的结构等等。1.2.8 CCS 规范中的一些基本规定在结构的布置上规范有某些规定。结构设计时，应充分满足此规定. 象有些内河船因其型深小或别的原因，设置双层底确有困难，则可在舭部设置防撞边舱。另外，规范要求，如没有特殊规定，所有船
16、体骨架上不得任意开孔。即使允许开口时，其排列和开口位置、尺寸也有专门的要求。1.3 设计心得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。在满足应用及强度要求的前提下,优化结构设计。在选用船体构件材料规格时,应注意从经济性上考虑，在保证船体强度和满足使用要求的情况下，尽量减少船体结构重量, 从而减少空船重量,降低建造成本，提高载重能力。绝对不能盲目地追求载重量，即所谓的超载状态下船舶强度不够,而导致船体损伤,发生海上事故。因此,拖轮设计在满足规范的前提下,应以尽可能多地从拖轮马力为设计出发点，合理地布置各个舱室，直接提高营运效益。只有全方位的考虑船舶的经济性和安全性，两者并重，才
17、能设计出合理的船型。5第二章 总体布置部分2.1 设计任务书2.1.1 主要参数船名：4800 马力全回转拖轮航区：可航行沿海航区，航行稳性及结构强度满足近海航区要求。船型：本拖轮是一艘以全回转推进装置驱动的、具有最佳推拖能力、稳性和操纵性的拖轮。用途：本船主要用于在大连港域内作业，并满足对第七代集装箱船靠离泊位作业以及大连港 30 万吨原油码头和 25 万吨矿石码头的消防配套要求。主尺度： 垂线间长 LPP 31.85 m 型 宽 B 10.40m设计吃水 d 3.60 m 型 深 D 4.70m船级与船籍：CCS 中国船体结构(材料结构形式等)：钢质焊接、横骨架结构形式设备要求：按法规和规
18、范要求配置2.1.2 设计内容1. 结构规范设计2. 中横剖面校核3. 相关图纸绘制2.1.3 设计资料1. 母型资料：总布置图、型线图、基本结构图、典型横剖面图、典型舱壁图等图纸与船体说明书、船体结构计算书、总纵强度计算书、主要设备明细、船舶重量参考资料；2. 法规与规范：（船舶与海上设施法定检验规则 （2004） 、 钢质海船入级与建造规范 （2006） ；3. 参考书与设计资料:船舶设计原理 、 船舶阻力 、 船舶推进 、 船舶结构 、 船舶设计实用手册等。 62.2 总述2.2.1 概述本拖轮是一艘以全回转推进装置驱动的、具有最佳推拖能力、稳性和操纵性的拖轮。2.2.2 航区和用途本船
19、主要用于在大连港域内作业，并满足对第七代集装箱船靠离泊位作业以及大连港30 万吨原油码头和 25 万吨矿石码头的消防配套要求。可航行沿海航区，航行稳性及结构强度满足近海航区要求。拖带作业稳性满足沿海航区的要求。本船船体结构的设计满足 B级冰区的强度要求。2.2.3 规范本船按中国船舶检验局海船法定检验技术规则 （1999） ，中国船级社钢质海船入级与建造规范 （2001）设计，国际海上避碰规则及登记港航行和拖航规则。2.2.4 设备材料与工艺本船所用材料均系经中国船级社(CCS)认可的船用材料，且是全新优质材料。工艺按承造厂的标准进行，并得到船检的认可。全船电焊采用埋弧自动焊、二氧化碳气体保护焊和手工焊等船级社认可的焊接方式。2.2.5 系泊试验和航行试验在航行试验前，按 CB/T3035-96船舶倾斜试验的要求完成倾斜试验。系泊试验和航行试验，按照 GB3471-95 柴油机动力海洋船舶系泊及航行试验通则的要求编制并经船东及船级社确认、参加并验收，试验报告经船东代表、验船师确认后作为检验及交船的技术和资料。2.2.6 噪音机舱监视室噪音不超过 80dB(A)，船员起居室和休息室噪音不超过 65dB(A)，驾驶室噪音不超过 70dB(A)。
