1、本科毕业论文（20 届）4000m3 绞吸式挖泥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 摘要II摘 要4000m3 绞吸式挖泥船结构强度设计采用规范法进行设计，主要包括总体部分、结构部分、总结与讨论部分。一、总体部分：通过对任务书和母型船资料的分析，母型船和实际设计的船在船长相差不多，其它尺寸均不变。由于本次设计的船型的特殊性，本次设计采用在母型船的艏端加一段平行船体的方法生成设计船的型线。二、结构部分的设计：采用钢质海船入级与建造规范 （2006）进行结构设计计算、总纵强度计算及校核。通过计算所得数据，绘制基本结构图、
2、横剖面图、横舱壁图。由于本次设计的船型的特殊性，为了更好的表达船体横向结构，基本结构图采用了五个纵剖面图。三、总结设计的过程经验和通过这次设计对母型船的改进内容。对设计中遇到的问题和不足进行分析。关键词 挖泥船；规范设计；结构强度本科毕业论文 摘要IIIStructural strength design of 4000m3 dredgerAbstract The structure standard design is adopted in 4000m3 dredger structural strength design. It involves the overall part, str
3、ucture part, summary and discussion part. Firstly, the overall part: Analysis of the assignment and principal dimensions, parent ship and actual designed ship in the length between perpendicular is similar, the other principal dimensions are unchanged. Because of the particularity of the ship, this
4、design adopt add the fore of parent ship for a parallel hull to get the design ship lines. Secondly, the design of structure part: The structure calculation based on Rules for Classification of Sea-going Steel ships 2006, the calculation on the general strength of longitudinal. Through calculating i
5、ncome data drawing the Profiles Design based on rules; Structural strength浙江海洋学院本科毕业论文 前言前 言我国江河湖库众多，泥沙淤积问题严重，清淤疏浚是提高大江、大河、大湖防洪及通航能力行之有效的工程措施 1。近年来，随着我国经济的持续快速增长，我国疏浚行业迎来了蓬勃发展的大好时光 2。使得国内疏浚机械设备的需求也趋于旺盛。挖泥船作为主要的疏浚设备获得了长足的发展 3。绞吸式挖泥是水利式挖泥船中较普遍的一种，是世界上使用比较广泛的挖泥船 4。世界上有近半数的绞吸式挖泥船都集中在美国、英国、法国、德国、荷兰、日本等少数
6、工业发达国家。这些国家都有着100多年的挖泥船制造和使用经历，其中也有一些著名的挖泥船设计公司，包括荷兰的I.H.C 公司、德国L.M.G公司和美国的ELLICOTT公司 5。其中荷兰的IHC公司被称为荷兰乃至世界疏浚工业的摇篮，其标准型的“海狸”绞吸式挖泥船遍布世界各地。其销往我国的各类挖泥船也有上百艘。国内挖泥船的起步比较晚，从1956年，自主设计、建造中国第一艘组合绞吸式挖泥船“北京 ”号。到1985年建造了我国第一艘具有挖岩石功能的大型绞吸式船“津航浚215”轮 6。再到2010年装机功率与疏浚能力均为亚洲第一、世界第三的国内首艘自行设计与建造的超大型自航绞吸式挖泥船“天鲸号”交付使用
7、 7。绞吸式挖泥船作为疏滩工程中运用较广泛的一种船舶 6，有着不同于常规船型的结构特点 8，是一种系统复杂、技术含量高的施工设备，其工作时所受外力非常复杂 9。随着工程类船舶的大型化、综合化，很多结构强度问题也开始出现 10。随着科学技术的日益提高，以及各种理论的完善，人们对船的强度研究也逐渐成熟。国内外学者对整船分析方面进行了相关研究，并将其广泛应用到了各类船型的船体结构分析工作中 11。Espen H.Cramer，Peter Friis Hansen研究了评估船体结构的长期响应的方法。在确定船舶生命周期内的特定航区后，通过应用伽马能谱定义波浪谱，采用线性频域分析，根据船舶不同的航速、航行
8、角度和装载状况计算频率响应函数，可以确定其波浪散布图并可以用二维分步拟合出生命周期内的散布图 12。Svein Erling Heggelund，Torgeir Moan通过对比一条60m 长的双体船的强框架模型分析和整船模型分析，研究双船体横向强度问题。得出了典型的双体滚装船的舱壁结构与周围结构相互作用明显的结论，因此必须要对其进行考虑 13。陈庆强等在研究大型集装箱船整船分析的基础上，总结研究和发展了二种集装箱整船有限元分析时调整节点力和惯性平衡的处理方法。对于正确地进行大型集装箱船整船结构强度直接计算具有指导作用和使用价值。同时提出了对集装箱整船结构强度分析的分工况计算和应力合成技术，可
9、应用于集装箱的整船结构有限元计算分析 14。蒋如宏、何炎平、余龙、谭家华对大型绞吸式挖泥船台车系统的设计进行了研究，浙江海洋学院本科毕业论文 前言介绍了大型绞吸式挖泥船台车定位位置的系统原理及组成，并对台车设计中的一些关键数据的选择进行了仿真研究，对台车的结构强度进行了有限元分析。对同类型船舶的设计具有重要的参考 15 。鄢慧敏运用有限元软件ANSYS研究了一艘45米的双体采砂船的结构强度。选取横弯和扭矩两种工况，分析了该船的计算载荷以及约束选取，对全船进行了有限元分析，基于ANSYS软件中的优化方法，对此双体采砂船改型后的门型结构进行优化设计，在满足应力的前提下，优化出门型结构最优的截面尺寸
10、，减轻了结构重量，降低了造船成本，对同类型的双体工程船舶的设计提供可参考的依据 16。但目前针对绞吸式挖泥船的结构强度的研究尚不广泛，而结构强度往往与结构设计息息相关。船体结构设计是在满足船舶总体设计的要求下，解决船体结构的形式、构件的尺度与连接等设计问题，保证船体具有恰当的强度和良好的技术经济性能。主要有确定性设计法和结构可靠性分析法两大类。目前主要应用的是确定性设计，确定性设计又包括两类，即规范设计法和直接计算法。规范设计法是根据船舶主尺度和结构形式，及各种运营、施工要求，按船级社制定的船舶建造规范的有关规定，决定构件的布置与尺度，再进行总强度与局部强度、结构稳定性等校核，若有不足之处则修
11、改原设计方案或按要求局部加强，重复校核，直至满足。直接计算法是由于船型及构件布置的不同，规范不可能罗列全部特征，所以要求基于结构力学的知识，按各种构件的受力情况，直接进行强度计算以求得构件尺度。具有较高的力学合理性，而且可以预先选择目标函数，进行优化设计。然而，这种计算方法按现有条件，难以顾及到施工的工艺性，特别是使用上的要求，诸如舱容、腐蚀、维修和航运的要求等，这些都是设计变量的非线性函数，无法用公式来表达，优化的结果往往会陷入局部最优的搜索，其结果不一定适用 17。为促进国民经济的发展，满足市场对挖泥船的需求。本次课题选择适用于中小航道的4000m 3绞吸式挖泥船作为研究对象显得及时而又必
12、需。同时，由于该类船型结构较为简单，因此采用规范法进行结构强度设计，这样即可满足结构强度的要求，又免于直接计算复杂的建模分析工作。浙江海洋学院本科毕业论文 目录目录摘 要 .I1 总体部分 .11.1 设计任务书和母型船资料 .11.1.1 新船任务书 .11.1.2 母型船主尺度 .11.2 设计船型线生成 .22 结构部分 .22.1 结构规范设计计算 .22.1.1 外板 .22.1.2 甲板 .52.1.3 底部骨架 .62.1.4 舷侧骨架 .102.1.5 甲板骨架 .132.1.6 舱壁 .202.1.7 封板 .252.1.8 上层建 筑 .282.2 主要构件汇总 .442.
13、3 总纵强度计算及校核 .482.3.1 波浪弯矩 .482.3.2 波浪剪切力 .482.3.3 最小剖面模数和最小惯性矩 .492.3.4 剖面模数校核 .492.4 基本结构图 .512.5 典型横剖面图 .512.6 横舱壁图 .513 总结与讨论部分 .52参考文献 .53外文翻译 .55本科毕业论文 正文11 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：4000m 3绞吸式挖泥船航区：类航区船型：钢质、单甲板、单机、单壳、无自航能力。用途：清淤、航道挖掘、吹填造地。船员：26人主尺度：主船体L OA 90.00 m垂线间长L PP 90.00 m型 宽B 21
14、.00 m设计吃水d 3.50 m型 深D 5.20 m甲板室梁拱 0.20 m主甲板梁拱 0 m船级社与船籍：CCS、中国船体结构(材料结构形式等)：钢质焊接、船底、甲板纵骨架结构形式，舷侧纵骨架结构形式设备要求：按法规和规范要求配置1.1.2 母型船主尺度主船体L OA 89.60 m垂线间长L PP 89.60 m型 宽B 21.00 m设计吃水d 3.50 m型 深D 5.20 m甲板室梁拱 0.20 m本科毕业论文 正文2主甲板梁拱 0 m船级社与船籍：CCS 、中国1.2 设计船型线生成根据上面所列的数据可以看出，设计船与母型船在主尺度上只存在船长上的差异，并且相差不大（400mm
15、）。设计船在主机、航区和船级等方面相同。由于本船是箱形双体船，有很长一部分平行船体，且有四块封板，如果采用船中加长，由于封板要在肋位上的限制，则重新分站位后船中加长不多。且本船没有泥舱，不需要装载货物，加长机舱没有必要。本次设计采用在母型船的艏端加400mm 的平行船体的方法生成设计船的型线，本船由于特殊的船型，艏端加长后且不会改变浮力与重力对船中剖面的力矩影响，并且加长艏端后可以增加防撞舱长度，重新分肋位后加强防撞舱内构件强度，对挖泥船这种工程船有实际意义。艏端加入平行中体后，重新分配站位，做出型值表，完成型线图。详见型线图（ZHC903-110-03 ）。2 结构部分2.1 结构规范设计计
16、算本文计算根据钢质海船入级与建造规范（2006）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：主船体L OA 90.00 m垂线间长L PP 90.00 m型 宽B 21.00 m设计吃水d 3.50 m型 深D 5.20 m甲板室梁拱 0.20 m主甲板梁拱 0 m2.1.1 外板计算船长L（1.1.2.1）L=900.96=86.4m本科毕业论文 正文3船中0.4L区域内（2.3.1.2、2.3.1.3、14.3.1.1） 实取：t=14mm10.43(2)btsLF86.01.=9.5m21btsdh.6073.0813.2()btsELF107.658.4701.m41.()b
17、tsdh703.5.05341.ax,ttm2.610.98式中3/2757.LC1in0.6,hd离船端0.075L区域（2.3.1.4） 实取：t=14mm0.356bsL0.7(.8.4)95m式中 0.16.5bsL4平板龙骨（2.3.2.1） 实取：141500903.5bL864本科毕业论文 正文4120.4m船中 0.4L 区域内舷侧外板1）距基线 D/2 以上的舷侧外板厚度（2.3.4.3） 实取：t=14mm 10.6dsLF78.410.25m24tsdh.073.166不小于离船两端 0.075L 区域内舷侧外板厚度2）距基线 D/4 以下的舷侧外板 （2.3.4.3） 实取：t=14mm 10.61dsLF78.401.25m1btsdh.4073.05不小于离船两端0.075L区域内舷侧外板厚度式中 1min0.26,hCd72i.5,31.263）舷顶列板 实取：202000180bL56.423m11.dtsF078.01.24
