1、本科毕业论文（20 届）42000DWT 散货船结构强度设计设计（CCS）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I目 录摘 要 .III前 言 .11 绪论 .22 总体部分 .42.1.分析任务书和母型船： .42.1.1 新船任务书 .42.1.2 母型船主尺度 .52.2.设计船型值确定及型线图绘制 .52.2.1 母型船型值 .52.2.2 设计船型值 .82.3 设计船总布置设计及总布置绘制 .122.3.1 设计船总布置 .123 结构部分 .173.1.设计船船体结构规范设计计算（CCS） .173.1.1 规范要
2、求 .173.1.2 主要设计计算要素 .173.1.3.外板 .173.1.4 甲板 .213.1.5 双层底 .243.1.6 底边舱 .323.1.7 顶边舱 .333.1.8 舷侧骨架 .363.1.9 甲板骨架 .423.1.10 支柱 .493.1.11 舱壁 .513.1.12 主机基座 .533.1.13. 露天舱口围板结构 .533.1.14 首尖舱船底结构 .543.1.15 尾尖舱船底结构 .55本科毕业论文 目录II3.1.16 上层建筑 .553.1.17 首尾柱 .663.1.18. 舷墙设计 .673.2 主要构件尺寸汇总 .683.3.总纵强度计算与校核 .73
3、3.3.1 中横剖面惯性矩和剖面模数 .773.3.2 规范中船中惯性矩和剖面模数 .773.3.3 校核 .773.4 典型横剖 面图 .773.5.基本结构图 .784 总结 .795 致谢 .80参考文献 .81本科毕业论文 正文III摘 要 按照2006 钢制海船入级建造规范对一艘 42000DWT 散货船进行结构强度设计。首先，对任务书和母型船资料进行了分析，利用母型改造法确定出设计船的主尺度和型值表，并且绘制了设计船的型线图和总布置草图。其次，根据2006 钢制海船入级建造规范对设计船进行了结构设计，确定了设计船各构件的规格尺寸，进行了总纵强度校核。根据结构设计结果，绘制了基本结构
4、图和典型横剖面图。最后，对结构设计和强度校核过程当中存在的问题和不足进行了讨论，并提出了结构改进方案。结论：设计船主尺度满足设计任务书的要求，船体结构规范设计计算和总纵强度计算与校核满足2006 钢质海船入级建造规范要求。关键词 散货船；总体设计；结构设计 本科毕业论文 正文IV42000DWT Bulk Carrier Structural Strength Design (CCS)Abstract The structural strength design of 42000DWT bulk carrier is studies in this article, which takes t
5、he “Rules for classfication of sea-going steel ships in 2006” as reference standard and adopts the structure standard design. It involves the overall design part, structural design part, and summary and discussion design part. Firstly, the design of the overall part , analysis of the assignment and
6、the informations of parent ship, then drawing the ship lines and the arrangement of the schematic diagram. Secondly, the design of the structure part, according to the “Rules for Classification of Sea-Going Steel Ships in 2006”, carrying out the structure design and selecting the structural material
7、s reasonably, calculating and verifying the longitudinal strength, analysis the results of the design, then drawing the basic structure diagram, and the typical cross section diagram and so on. Thirdly, the summary and the discussion part, Summarizing and analyzing the problems and insufficiencies o
8、f design process and the reasonable and effective measures to strengthen the structure and the scheme of structural optimization are proposed.Conclusion: the principal dimensions of designed ship meets the requirements of the design assignment. The calculation and verification of ship structure stan
9、dard design and the general strength of longitudinal satisfies the strength requirements of the “Rules for Classification of Sea-Going Steel Ships in 2006”.Key Words bulk carrier; overall design; structural design本科毕业论文 正文1前 言目 前 ， 中 国 已 经 超 越 日 本 成 为 世 界 第 二 大 经 济 体 。 中 国 对 煤 炭 、 铁 矿 石 等 原 材 料和 能 源
10、 物 资 的 需 求 猛 增 。 对 资 源 的 大 量 需 求 导 致 我 国 对 国 外 资 源 的 依 存 度 提 高 。 相 应 地 , 我 国 对 各 类 资 源 特 别 是 铁 矿 石 、 钢 材 、 氧 化 铝 等 于 散 类 货 物 的 进 口 量 都 大 幅 增 长 。 这些 货 物 都 是 由 散 货 船 运 输 的 。 当前我国正在使用的散货船按建造年代基本上可分为 80 年代和 90 年代及以后的建造的船舶。80 年代建造船舶目前已属老龄船，并逐渐步入超老龄船行列。这部分船舶结构上的缺陷体现在船体和某些主要受力构件的变形、疲劳、腐蚀渐达极限以及以往损伤事故的后遗症等。船
11、舶建造中高强度钢的大比例使用也使船舶结构存在一些问题。海上散货运输业正企盼着散货船的结构型式能及早得到改进，或者开发出具有更多优点并能保证规定寿命期内安全营运的全新结构型式。通观散货船的发展历史及对现状的分析，散货船的发展趋势主要体现在双壳化、大型化、快速性、多用途化、使同年限增长、环保和自动化程度提高等几个方面。 这些法则这些发展趋势中都包含有结构设计的内容，例如在大型化方面，对船体进行优良的结构，不仅能保证结构强度，延长使用年限，而且能适当减轻船体重量，从而降低建造成本。因此，结构强度设计在船舶建造中有着举足轻重的地位。本人此次即选择了42000DWT 散货船结构强度设计课题，通过本次 4
12、2000DWT 散货船结构强度设计，提高自己对散货船结构强度设计、收集资料等能力，从中了解国内外近年来散货船的现状及发展状况。设计主要采用母型船改造的方法，通过有关规范，手册和工具书的查阅及使用，培养综合运用所学专业理论知识，分析、解决工程设计实际问题能力，进而增强自己适应工作岗位的能力，为自己走向社会奠定良好的基础。本科毕业论文 正文21 绪论1.1 散 货 船 概 述 、 发 展 历 史 及 现 状散 货 船 是 散 装 货 船 简 称 ， 是 专 门 用 来 运 输 不 加 包 扎 的 货 物 ， 如 煤 炭 、 矿 石 、 木 材 、牲 畜 、 谷 物 等 。 散 装 运 输 谷 物
13、、 煤 、 矿 砂 、 盐 、 水 泥 等 大 宗 干 散 货 物 的 船 舶 ， 都 可 以称 为 干 散 货 船 ， 或 简 称 散 货 船 。 因 为 干 散 货 船 的 货 种 单 一 ， 不 需 要 包 装 成 捆 、 成 包 、 成箱 的 装 载 运 输 ， 不 怕 挤 压 ， 便 于 装 卸 ， 所 以 都 是 单 甲 板 船 。20 世 纪 50 年 代 以 前 没 有 专 用 散 货 船 ， 都 是 用 普 通 杂 货 船 运 输 散 货 .粮 食 、 水 泥等 散 货 的 流 动 性 比 液 体 小 ， 都 有 一 定 的 休 止 角 ， 因 而 装 这 些 散 货 时 在
14、 舱 口 围 扳 内 装 满 后 ， 舱 口 四 周 的 甲 板 下 仍 留 有 一 个 楔 形 空 档 。 船 在 海 上 发 生 横 摇 后 ， 散 货 流 向 空 档 ， 形 成 横 贯整 个 船 宽 的 自 由 表 面 。 出 现 较 大 横 摇 时 散 货 将 流 向 一 舷 ， 船 随 即 横 倾 ， 在 风 浪 中 很 容易 发 生 倾 覆 事 故 。 据 统 计 ， 20 世 纪 50 年 代 全 世 界 有 150 余 艘 运 送 散 货 的 船 发 生 海损 事 故 。 为 了 解 决 这 个 安 全 问 题 ， 才 逐 步 形 成 了 现 在 广 泛 应 用 的 典 型
15、专 用 散 货 船 结 构型 式 ： 两 舷 布 置 顶 边 舱 加 高 舱 口 围 板 以 保 证 满 舱 ， 两 舷 布 置 底 边 舱 便 于 清 舱 ， 也 能 增 加 抗沉 性 ； 双 层 底 和 四 个 边 舱 区 采 用 纵 骨 架 式 结 构 以 保 证 船 体 总 纵 强 度 ， 两 舷 边 舱 之 间 水 线 附近 的 总 纵 弯 曲 应 力 很 小 ， 采 用 结 构 比 较 简 单 的 横 骨 架 式 结 构 ； 两 个 货 舱 口 之 间 的 甲 板不 参 与 保 证 总 纵 强 度 ， 这 里 的 甲 板 板 明 显 地 比 舱 口 线 以 外 的 甲 板 板 薄
16、， 骨 架 也 减 弱 .典型 专 用 散 货 船 的 出 现 ， 较 好 地 解 决 了 散 货 流 动 问 题 ， 改 善 了 散 货 运 输 的 安 全 性 ， 使 海 上散 货 船 运 输 进 入 一 个 新 的 发 展 阶 段 。 在 随 后 的 几 十 年 里 散 货 船 得 到 了 迅 速 发 展 ， 1960 年 只 有 1/4 的 散 货 由 单 甲 板 承 运 ， 而 自 1980 年 以 来 ， 几 乎 所 有 的 散 货 都 由 专 用 的 散 货船 承 运 .20 世 纪 80 年 代 中 期 以 后 ， 散 货 船 船 体 损 伤 引 起 的 沉 船 事 故 逐 渐
17、 增 多 ， 散 货 船 的安 全 问 题 再 度 受 到 世 人 关 注 ， 目 前 已 经 出 现 了 双 壳 体 结 构 散 货 船 ， 虽 然 双 壳 体 散 货 船 的 空船 重 量 和 建 造 成 本 有 所 增 加 ， 但 其 安 全 、 经 济 和 运 营 优 势 越 来 越 得 到 航 运 界 的 认 同 ， 散 货船 的 双 壳 化 已 是 大 势 所 趋 。 中 国 正 处 于 工 业 化 进 程 中 期 的 重 化 工 业 化 阶 段 , 对 煤 炭 、 铁 矿 石 等 原 材 料 和 能 源物 资 的 需 求 猛 增 。 对 资 源 的 大 量 需 求 导 致 我 国
18、 对 国 外 资 源 的 依 存 度 提 高 。 相 应 地 , 我国 对 各 类 资 源 特 别 是 铁 矿 石 、 钢 材 、 氧 化 铝 等 于 散 类 货 物 的 进 口 量 都 大 幅 增 长 。 中 国经 济 的 高 速 增 长 已 成 为 影 响 世 界 海 运 和 造 船 市 场 的 主 要 因 素 。 在 全 球 干 散 类 货 物 海 运 量 持续 增 长 的 作 用 下 , 未 来 10 至 15 年 散 货 船 市 场 都 将 保 持 旺 盛 需 求 。1.2 散货船船结构强度分析及设计本科毕业论文 正文3按规范进行结构设计的一般流程是：首先，根据对母型船的调查研究和所
19、设计船的特殊要求，分析所设计船的船体强度要求，选择合适的建造规范。然后，根据型线图和总布置图，绘制中剖面图、基本结构图和肋骨线型图等草图，并进行结构构件的初步布置。最后，按规范计算船体主要构件的尺寸，边计算、边绘图、边完善初始的结构布置方案。其中，我们运用有限元方法对构件、结构进行强度分析，从而确定其构件尺寸及结构形式。1.3 总结船体结构强度问题包括总纵强度、局部强度、扭转强度、稳定性、应力集中和疲劳强度等问题，要保证船舶安全，就必须使船舶具有一定的强度和刚度。为了保证船体强度，必须分析清楚作用于船体或各个构件上的载荷大小，再根据钢质海船入级建造规范对船体结构的要求来确定船体结构的最佳尺寸，
20、并对所设计的结构进行校核。在上述例子中，我们多次提到了有限元分析法。有限元法是一种基于变分原理的把连续体离散化的数值解法，具具有适应性强，效能较高等优点。应用有限元分析方法，可将船体结构离散为能精确模拟其承载模式和变形情况的有限单元，可详尽地表述船体结构的微观细节，真实地表达出各个构件间的协调关系与变化，可以求出各个关心构件或区域的实际变形与应力。这种方法是目前船体强度分析最准确、最完善的方法，也是在理性结构设计中，最能精确预报结构对载荷响应的结构分析方法。 船舶结构强度设计包括了船体外载荷的确定、船体结构在外力作用下的反应（即内力）研究、许用应力的确定、船体强度校核以及船体构件尺度的确定等一
21、系列问题。本科毕业论文 正文42 总体部分2.1.分析任务书和母型船：2.1.1 新船任务书船 名：42000DWT 散货船航 区：本船航行于国内近海航区及我国沿海各主要港口。船 型：本船为钢质、单甲板、尾机型、单桨、单舵，由柴油机驱动螺旋桨推进的散货船，具有球尾和球鼻首线型。设有首楼、上甲板以上尾部设有五层甲板室。货舱区域为双层底和带顶边舱、底边舱的双壳结构。顶边舱、底边舱及双层底用作压载水舱。用 途：本船系一艘以装运粮食、煤炭、袋装及散装谷物和其他一般散货，也可装运建材、铁矿石以及其它杂货的经济型散货船。主尺度： 垂线间长 LPP 183.20 m 型 宽 B 30.50 m设计吃水 d
22、10.80 m 型 深 D 15.00m载 重 量 DWT 42000 t船级与船籍：CCS 中国设备要求：按法规和规范要求配置设计内容：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。本科毕业论文 正文52.1.2 母
23、型船主尺度总长 LOA 189.99m设计水线长 LWL 186.20 m垂线间长 LPP 182.00 m型宽 B 30.50 m型深 D 15.00 m 设计吃水 d 10.80 m载 重 量 DWT 41500 t排水量: 51000t 方形系数: 0.832.2.设计船型值确定及型线图绘制2.2.1 母型船型值母型船型值如表 1-1，表 1-2，表 1-3，表 1-4 所示表 1-1 母型船型值表半宽值半宽/mm站线 0 水线500水线1000水线1500水线2000水线3000水线4000水线5000水线6000水线7000水线尾封 0 0.5 510 1 767 1065 1199
24、 1257 1171 1004 920 1019 17881.5 368 1387 1752 1970 2095 2151 2175 2418 3095 57242 644 1845 2294 2585 2819 3251 3779 4545 6117 85242.5 1025 2439 3002 3403 3773 4636 5736 7125 8772 105693 1610 3316 4041 4595 5130 6419 7889 9377 10816 121283.5 2672 4681 5588 6306 6983 8427 9890 11208 12363 133414 4149
25、 6444 7511 8363 9114 10452 11639 12688 13563 142234.5 5865 8527 9643 10481 11169 12270 13148 13868 14432 148265 7708 10518 11586 12326 12898 13729 14305 14708 14980 151446 11133 13166 13898 14369 14696 15062 15219 15250 15250 152507 13156 14433 14864 15108 15228 15250 15250 15250 15250 152508 13650 14812 15133 15427 15250 15250 15250 15250 15250 152509 13650 14812 15133 15427 15250 15250 15250 15250 15250 1525010 13650 14812 15133 15427 15250 15250 15250 15250 15250 15250
