船舶與海洋工程畢業(yè)設計14000噸級多用途貨船結構強度設計

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文檔簡介

1、　　本科畢業(yè)論文　　（20 屆）　　14000噸級多用途貨船結構強度設計　　所在學院 　　專業(yè)班級船舶與海

2、洋工程 　　學生姓名學號 　　指導教師職稱 　　完成日期年月 　　摘要<

3、;/p>　　本文根據(jù)任務要求，進行新船設計，主要分為總體部分、結構部分、總結與討論三部分。　　一、總體部分。分析任務書對設計船主尺度要求，首先根據(jù)母型船型線資料，通過仿式變換，并對相應型線或型值重新調整，確定新船型線。　　二、結構部分。按照《鋼質海船入級規(guī)范》（2006）對設計船進行結構規(guī)范設計，確定構件尺寸，并完成總縱強度計

4、算與校核。然后根據(jù)計算數(shù)據(jù)，繪制基本結構圖、主要橫剖面圖、艙壁結構圖等相關結構圖紙。　　三、總結與討論部分?？偨Y對母型船的改進與設計過程的經(jīng)驗，對設計中遇到的問題和不足進行分析。　　[關鍵詞]多用途貨船；結構強度；規(guī)范設計　　Structural strength design of14000-ton multi

5、-purpose cargo ship　　[Abstract] Based on mission requirements, to design the new ship, the whole divided into three parts, the general, the structural parts, summary and discussions.<p

6、>　　Firstly, the general part. Owner of the design scale of the task book requirements, the first line of data according to the mother ship type, style transformation by imitation, and the value of the corresponding pr

7、ofile or re-adjustment model to determine the new ship line.　　Secondly, the structural parts. Seagoing Steel Ships 2006, in accordance with specifications on the design specifications for structural

8、design of the ship to determine the component size, and complete longitudinal strength calculation and checking. Then calculate the data, draw the basic construction plan，the main transverse section, the bulkhead structu

9、re and other related structural drawings.　　Thirdly, the summary and discussion section. Summary of the mother ship-type experience in process improvement and design, analysis the design problems and

10、shortcomings.　　[Key Words] Multipurpose cargo ship; Structural strength; Design based on rules　　前言　　一般所講的多用途船是特指多用途干貨船。干貨的品種很多，按其對船舶性能及設備等

11、的要求可歸納成五類，即件雜貨、散貨、集裝箱、重大件貨及滾裝貨。所以多用途船的目標，就是高效率地載運這五類貨。目前，多用途船力求向廣泛多用性方向發(fā)展，按其對貨類的載運能力來分析，建造的多用途船主要可劃分成四類：1）以載運集裝箱為主的多用途船。2）以運輸重大件、特長件為主的多用途船。3）兼運集裝箱及重件貨的多用途船。這類船將上述兩類多用途船的特點和功能結合在一起。4）兼運集裝箱及重貨、滾裝貨的泛多用途船。<p&

12、gt;　　相對于一些高技術、高附加值船舶而言，多用途船建造技術要求相對較低，所以，近年來迅速的民營船廠更成為了多用途船建造的主要力量。雖然多用途船不像散貨、油船、集裝箱船等主流船型那樣在國際航運市場取得舉足輕重的地位，但是，多用途船仍可憑借自身諸多優(yōu)勢取得進一步的發(fā)展，在船隊中發(fā)揮積極作用。在航運市場興旺之時，多用途船能夠創(chuàng)造較高的收益；而在現(xiàn)在，世界貿易形勢捉摸不定，海運形勢動蕩多變之時，多用途船又能適應多變的形勢，為航運公司的生存贏

13、得一席之地，相信在不久的將來，將有更多的船東會將目光投向這種具備較高經(jīng)濟性的船舶，積極發(fā)展多用途船隊。　　世界船舶行業(yè)迅速發(fā)展的同時，多用途船沉沒、碰撞事故時有發(fā)生，受到海運界和國際造船界的高度關注。因此，面對復雜的水上情況和惡劣的氣候環(huán)境，對多用途船的結構強度和性能提出了很高的要求。　　目錄

14、　　摘要I　　1 總體部分1　　1.1設計任務書和母型船資料1　　1.1.1新船任務書1　　1.1.2母型船主尺度1　　1

15、.1.3母型船其他參數(shù)2　　1.2設計船型線生成3　　2 結構部分7　　2.1結構規(guī)范設計計算7　　2.1.1 外板7　　2. 1.2甲板9

16、;　　2.1.3雙層底10　　2.1.4 舷側骨架11　　2.1.5甲板骨架12　　2.1.6機艙支柱15　　2.1.7頂邊艙16　　2.1.8水密艙壁17　　2.1.9 深艙

17、18　　2.1.10 首、尾柱20　　2.1.11船端加強21　　2.1.12 船首舷側結構加強23　　2.1.13 主機基座23　　2.1.14首樓23　　2.1.15甲板室

18、及機艙棚24　　2.1.16艙口圍板30　　2.1.17 舷墻30　　2.2主要構件匯總30　　2.2.1外板30　　2.2.2甲板31　　2.2.3雙層底31</p&

19、gt;　　2.2.4舷側骨架31　　2.2.5甲板骨架31　　2.2.6艙壁31　　2.2.7上層建筑31　　2.3總縱強度計算與校核32　　2.4船體結構圖紙38<

20、p>　　3 總結與討論部分39　　參考文獻40　　致謝詞41　　外文翻譯42　　1 總體部分</p&

21、gt;　　1.1設計任務書和母型船資料　　1.1.1新船任務書　　船名：14000噸級多用途貨船　　航區(qū)：Ⅱ類航區(qū)　　船型：鋼質、單甲板、單機、單槳、雙殼、柴油機驅動的尾機型<p&g

22、t;　　用途：用于裝運集裝箱、煤、礦砂、水泥（袋裝）等　　主尺度：　　船級與船籍：CCS 中國　　主機：MARK 9M-25船用柴油機1臺，額定功率2970KW，額定轉速750r/min　　航速/功率儲備：不低于12.2kn/15%M

23、CR　　船體結構(材料\結構形式等)：鋼質焊接；船底、甲板縱骨架結構形式，舷側縱骨架結構形式　　設備要求：按法規(guī)和規(guī)范要求配置　　1.1.2母型船主尺度　　主尺度：　　甲板間

24、高：　　主甲板至救生甲板 2.70m　　救生甲板至船員甲板 2.50m　　船員甲板至起居甲板 2.50m　　起居甲板至船長甲板 2.50m　　船長甲板至駕駛甲板 2.50m<p

25、>　　駕駛甲板至羅經(jīng)甲板 2.40m　　船級與船籍：CCS 中國　　主機：MARK 9M-25船用柴油機1臺，額定功率2970KW，額定轉速750r/min　　1.1.3母型船其他參數(shù)　　貨艙區(qū)及橫艙壁位置

26、　　機艙前壁 FR33　　輕柴油艙（左） FR33—FR44　　輕柴油艙（右） FR33—FR44　　第三貨艙 FR33—FR80　　二號貨艙艙壁 FR80<

27、/p>　　第二貨艙 FR80—FR133　　二號貨艙艙壁 FR133　　第一貨艙 FR133—FR180　　貨艙前壁 FR180　　艙室位

28、置　　雙層底艙　　污油水艙 FR9—FR15　　污滑油艙 FR16—FR20　　溢油艙 FR21—FR24<

29、p>　　后壓載艙（左） FR24—FR33　　后壓載艙（右） FR24—FR33　　機艙平臺　　淡水艙（左） FR-5+115—FR4　　淡水艙（右） FR-5+115—F

30、R4　　尾壓載艙（左） FR4—FR9　　尾壓載艙（右） FR4—FR9　　冷卻水艙 FR5—FR9　　燃油艙（左） FR9—FR24　　燃油艙（右）

31、 FR9—FR24　　集中排水艙 FR24—FR25　　輔機滑油艙 FR30—FR31　　滑油艙 FR31—FR33　　艏部

32、　　燈間 FR180—FR185　　儲藏艙（中） FR180—FR185　　首壓載艙（左） FR180—FR185　　首壓載艙（右） FR180—FR185　　應急消防泵（中） FR180—F

33、R185　　錨鏈艙 FR185—FR187　　纜索具艙 FR187—艏　　首尖艙兼壓載艙 FR185—艏　　貨艙區(qū)<b&g

34、t;　　雙層底艙　　第三底壓載艙 FR33—FR80　　第二底壓載艙 FR88—FR133　　第一底壓載艙 FR133—FR180　　頂邊壓載艙

35、　　第三頂邊壓載艙 FR40—FR80　　第二頂邊壓載艙 FR80—FR133　　第一頂邊壓載艙 FR133—FR180　　各甲板距基線高　　貨艙內底

36、1.30m　　機艙內底 1.30m　　5200機艙平臺 5.20m　　7800機艙平臺 7.80m　　救生甲板 13.50m　　船員甲板

37、 16.00m　　起居甲板 18.50m　　船長甲板 21.00m　　駕駛甲板 23.50m　　羅經(jīng)甲板 25.90m

38、1.2設計船型線生成　　型線圖是在三個相互垂直的投影面上，以船體型表面的截交線、投影線和外輪廓線表示船體外形的圖樣。它是一張重要的船舶圖樣，不僅表示了船體的形狀和大小，還是計算船舶航海性能，繪制其他船舶圖樣，進行船體放樣的主要依據(jù)。型線圖繪制的精確程度直接影響航海性能計算的準確性和船體建造的質量。因此，對型線圖的繪制精度有較高的要求。詳見型線圖ZHC—441—100—01。

39、　　根據(jù)上面所列的數(shù)據(jù)可以看出，設計船與母型船在主尺度上存在垂線間長和型寬的差異。設計船在主機、航區(qū)、航速和船級等方面和母型船相同。所以，本次設計采用在母型船的基礎上重新生成設計船的型線，重新分配站位，做出型值表，完成型線圖。型值表如下：　　2 結構部分　　2.1結構規(guī)范設計計算

40、;　　本船為鋼質、單甲板、單機、單槳、雙殼、柴油機驅動的尾機型多用途貨船。本文計算根據(jù)《鋼質海船入級與建造規(guī)范》（2006）船體部分有關要求進行計算和校核。　　設計船主尺度：　　甲板間高：　　主甲板至救生甲板 2

41、.70m　　救生甲板至船員甲板 2.50m　　船員甲板至起居甲板 2.50m　　起居甲板至船長甲板 2.50m　　船長甲板至駕駛甲板 2.50m　　駕駛甲板至羅經(jīng)甲板 2.40m　　2.1

42、.1 外板：§2.3 　　（1）船底板§2.3.1 　　==11.38mm　　=12.34mm　　=10.96 mm

43、　　式中： m，且＞0.7m，取0.7m　　m，取m　　==8.677　　L=138.50m，計算船長L=0.97L=0.97141.692=137.44m

44、　mm 　　寬度 mm　　厚度 mm　　mm　　mm<

45、;b>　　式中：　　（4）舷側外板§2.3.4 　　船中區(qū)域內：　　mm　　mm

46、;　　式中：，取　　mm　　mm　　由上述計算所得之值用內插法求得。　　mm&

47、lt;b>　　船中區(qū)域內： 　　縱骨架式區(qū)域： 　　mm　　mm　　且厚度應不小于強力甲板邊板厚度的 0.8 倍，也不小于相鄰舷側

48、外板的厚度。　?。?）局部加強：§2.3.6 　　mm　　且 t 不小于中部外板的厚度。　　錨鏈管處的外板用 mm 復板加強，其下方一塊板加厚至 14 mm。　　2. 1.2甲板：&

49、#167;2.4 　?。?）強力甲板§2.4.2 §2.13.8 　　mm　　mm　　mm<

50、;b>　　寬度mm　　厚度mm　　mm　　（2）甲板邊板§2.4.3 　　寬度： mm<p&

51、gt;　　厚度： mm　　mm　　≮6mm　　2.1.3雙層底：§2.6 　?。?）中桁材：§2.6.2，§2.6.10.1 &

52、lt;/p>　　mm 　　肘板：=14mm 　　mm　　（2）旁桁材： <b

53、>　?。?）肋板： 　　縱骨架式肋板§2.6.11 　　mm 　?。?）縱骨架式船底縱骨：§2.6.12 　　cm<p&

54、gt;　?。?）內底板及內底邊板　　底邊板寬度≮700+50=750mm　　mm 　　內底邊板寬度≮1000+50=1050mm　?。?）舭肘板：　　2.

55、1.4 舷側骨架：　?。?）肋骨：　　主肋骨：§2.7.2　　cm =307.1cm　　式中：　　cm&

56、lt;/p>　　cm　　式中： 　　cm　　cm　　cm

57、;　　式中：，　?。?）強肋骨：§2.7.4　　在平臺甲板以上： 　　cm　　2.1.5甲板骨架：

58、7;2.8　　m　?。?）甲板橫梁§2.8.2　　cm　　且≯cm 　　式中： <

59、;/b>　　m　　cm　　且≯ cm　　式中： 　　m

60、　　cm　　且≯ cm　　式中：　　cm

61、　　且≯ cm　　式中：　　cm　　cm　　cm<b

62、>　　式中： cm　　距首垂線以前：　　cm　　cm 　　式中：&l

63、t;p>　　cm 　　距首垂線 0.15L 處：　　cm 　　cm　　式中：<p&

64、gt;　　cm 　　距尾垂線 0.07L 以后開口線外：　　cm　　cm　　cm

65、;　　距尾垂線～開口線外：　　通過將船中部和端部的甲板縱骨的剖面模數(shù)作直線過渡予以確定。　　(4)甲板縱桁§2.8.3 §2.13.8　　cm 　　式中：m</p&g

66、t;　　主甲板：　　cm　　式中：h= h=1.40m　　式中： m　　式中： m</p&g

67、t;　　平臺甲板：　　cm　　cm　　且≯ cm　　式中：&

68、lt;/p>　　m　　(6)強橫梁（機艙）：§2.8.4　　由直接計算確定：　　2.1.6機艙支柱：§2.10 　　負荷§2.10.1

69、 　　KN　　剖面積§2.10.2　　cm　?。褐е挠行чL度，為支柱全長的0.8倍，2.35m；

70、　?。褐е拭娴淖钚T性半徑，9cm。　　壁厚§2.10.3　　mm　　mm　　負荷§2.10.1

71、 　　KN　　剖面積§2.10.2　　cm　　壁厚§2.10.3

72、mm　　mm　　2.1.7頂邊艙：§8.6　　(1)斜板和艙口垂向列板§8.6.2　　mm　　m

73、m　　且≮8 mm　　mm　　mm　　(2)縱骨§8.6.3　　cm

74、　　(3)橫向支持構件§8.6.4　　cm　　cm　　式中： m　　(4)水密隔壁&#

75、167;8.6.6　　mm　　mm　　且≮8 mm　　cm 　　2.1.8水密艙壁：

76、67;2.12　　(1)#185 艙壁　　mm　　扶強材§2.12.4　　(2)#180 艙壁：　　mm

77、;　　扶強材§2.12.4 　　(3)#80、#133 艙壁：　　mm　　(4)#33 艙壁：　　mm　　2.1.9 深艙：§2.1

78、3　　(1)#4 艙壁　　mm　　mm　　其余板：　　mm&

79、lt;/b>　　cm 　　(2)#9～#24 燃油艙橫艙壁、縱艙壁：　　mm 　　mm

80、且≮8 mm　　cm　　(3)尾～#4 縱艙壁：　　下列板： 　　mm&

81、lt;p>　　cm　　(4)#4～#9 縱艙壁：　　下列板： 　　mm　　cm

82、　　第 2、3 列板：　　mm　　其余板：　　mm　　cm

83、　　(6)肋骨§2.13.6.1 　　cm　　cm　　2.1.10 首、尾柱：§2.14　　(1)鋼板焊接首柱&#

84、167;2.14.1　　mm　　(2)鋼板焊接尾柱§2.14.2　　剖面厚度 mm　　(3)球鼻首：§2.14.5　　實取：在球鼻首前

85、端設置間隔≯1m 的水平隔板，并與縱向制蕩艙壁連接，其厚度為 14mm；　　每個肋位設置橫向制蕩艙壁，其厚度為 10mm；　　在中縱剖面處設置縱向制蕩艙壁作附加加強，其厚度為 10 mm；　　球鼻前端以及易受錨和錨鏈碰損部分的外板增厚至 14 mm。　　2.1.11船端加

86、強：§2.15　　(1)首尖艙內的加強§2.15.1、§2.15.3　　mm　　(2)船首底部的加強§2.15.3　　橫向加強范圍的邊線高于基線 m

87、縱向加強范圍的端線距首垂線的長度：　　m　　雙層底§2.15.3.3　　cm　　船底板§2.15.3.5：　　mm&

88、lt;/b>　　式中：　　mm　　式中：c、c 同上　　mm<b&

89、gt;　　式中：、同上　　=1　　mm　　式中：，，同上　　mm<

90、p>　　式中：，同上　　2.1.12 船首舷側結構加強：§7.8　　加強范圍自首垂線起向后 0.1L 之間與夏季載重線以上區(qū)域。　　(1)船首砰擊計算壓頭§7.8.1.3　　m</b

91、>　　式中：　　取　　mm　　2.1.13 主機基座：§2.16.1　　水平面板厚

92、度：　　mm　　腹板厚度：　　mm　　mm　　2.1.14

93、首樓：§2.17　　(1)后端壁　　m　　式中：　　m<b&g

94、t;　　mm　　mm　　mm　　mm　　2.1.15甲板室及機艙棚：§2.18　　(1

95、)圍壁計算壓頭：2.18.2　　系數(shù)α：§2.17.2.3　　系數(shù)δ：§2.17.2.5　　系數(shù)β：§2.17.2.3　　系數(shù)λ：　　λ=L/10e-[1-(L/

96、150)]　　=137.44/10e-[1-(137.44/150)]=7.977　　圍壁計算壓頭：　　根據(jù)規(guī)范，上層建筑圍壁的前端壁、后端壁及側壁的計算壓頭有差別，但前端壁的計算壓頭最大。為了安全起見，下面選擇前端壁壓頭作為計算壓頭。

97、;　　且第一層前端壁≮ mm　　其它位置 ≮ mm　　(2)圍壁：§2.17.3　　圍壁板：§2.17.3.1　　mm 　　且 ≮ mm</

98、b>　　mm　　且 ≮ mm　　mm　　且≮ m

99、圍壁扶強材：　　(3)甲板：§2.17.5　　甲板骨架：　　橫梁：　　第一層 cm&l

100、t;b>　　cm　　第二層 cm　　cm　　第三、四、五層 cm　　cm

101、　　第六層 cm　　cm　　甲板縱桁：　　(4)機艙棚：§2.17.9　　mm<

102、b>　　mm　　2.1.17 舷墻：§2.19.2　　2.2主要構件匯總　　2.2.1外板　　2.2.2甲板</p&

103、gt;　　2.2.3雙層底　　2.2.4舷側骨架　　2.2.5甲板骨架　　2.2.6艙壁<b

104、>　　2.2.7上層建筑　　2.3總縱強度計算與校核　　參考軸至中和軸距離：　　所以e=400cm　　中剖面對水平中和軸的慣性矩：　　甲板處的船中剖面模數(shù)：</

105、p>　　主甲板距中和軸距離：=713cm　　船底處的船中剖面模數(shù)：　　船底距中和軸距離：=400cm　　(2)規(guī)范要求的船中剖面特性　　船中最小剖面模數(shù)應不小于按下式計算所得之值：　　=8.68

106、5;18889.7×20×1.4653=4.8034× 　　式中： =8.677；　　為方形系數(shù)，0.7653；　　L為計算船長，137.44m；　　B為船寬，20m。<p&

107、gt;　　船中剖面對水平中和軸的慣性矩I應不小于按下式計算所得之值:　　(3)校核　　剖面模數(shù)：　　剖面慣性矩：　　所以，本船的中橫剖面模數(shù)滿足規(guī)范要求<

108、;/p>　　2.4船體結構圖紙　　2.4.1基本結構圖　　基本結構圖是用一個縱向和數(shù)個水平方向剖面圖或剖視圖來表示船體結構基本情況的全船性結構圖樣，與橫剖面圖組成了表示全船結構的三視圖，同時也是繪制其他結構圖樣的依據(jù)之一。由縱剖面圖，各層甲板圖，平臺圖，艙底圖和主尺度欄組成。構件按照船體結

109、構規(guī)范與船體規(guī)范設計計算的要求進行繪制。詳見基本結構圖ZHC441—110—02。　　2.4.2主要橫剖面圖　　主要橫剖面圖是船體整段范圍內數(shù)個典型橫向剖面圖，是表示船體結構基本情況的全船性結構圖樣，它是校核船體強度和繪制其他結構圖樣的主要依據(jù)。此次繪制的橫剖面圖包括#26、#72、#73、#83、#190五個肋位，首先，根據(jù)型線圖確定橫剖面圖的剖面輪廓

110、，然后對其艙室和平臺進行劃分，將橫向構件（如肋板、肋骨、橫梁）和縱向構件（如中桁材、旁桁材、舷側縱桁、舭龍骨、甲板縱桁、縱骨）畫到相應的位置上，最后將各個具體尺寸標注到各個構件上。詳見主要橫剖面圖ZHC—110—03。　　2.4.3艙壁結構圖　　船舶艙壁是由許多列鋼板排列組合焊接而成的結構件，它將船體內部空間劃分成若干個艙室。按照用途不同，艙壁可以分為水

111、密艙壁、油密艙壁、防火艙壁等等。本次繪制的是#9、#33、#80、#180、#185五個肋位的水密艙壁圖，首先是對艙壁所在剖面的外輪廓的繪制，再繪制縱骨和縱桁等構件，最后把每個艙壁圖延船寬方向剖成若干個視圖，以便更具體更清楚地了解構件，最后，將橫剖面圖和船寬方向的各個剖視圖標注。詳見艙壁結構圖ZHC—441—121—04。　　3 總結與討論部分</p&

112、gt;　　本次設計的課題是14000噸多用途貨船的結構強度設計。該多用途貨船是鋼質、單甲板、單機、單槳、雙殼、柴油機驅動的尾機型船舶。本船設計采用母型改造法，同時參考其他多用途貨船的設計。通過線性變換的方法確定新船型線，合理地吸取和利用母型船設計經(jīng)驗和規(guī)律，可以減少盲目性，使新船設計有較可靠的基礎，比較容易把握新船的主要性能和改進的方向。　　本設計船的垂線間長為138.5m

113、，比母型船略長，船寬比母型船（20.20m）少了0.2m，型深和吃水和母型船一致。為了保持母型船的性能優(yōu)勢，船長增加在尾部和首部，保持機艙和貨艙的長度不變，機艙：#9～#33，貨艙：#33～#180，然后根據(jù)載重量和艙容的要求，重新劃分機艙以后和船尾貨艙以前區(qū)域的肋位，船尾的淡水艙和船首的艏尖艙長度各增加了一個肋位左右，其他艙室長度基本不變。本次總體部分包括任務書和母型船資料，設計船主尺度確定，及新船型線圖生成等。結構部分為本次設計的重

114、點，對設計船進行結構規(guī)范設計計算，結合母型船資料實取板厚及各型材并對所取型材進行校核計算，對母型船中的一些構件做了改進，如在滿足總縱強度的條件下，減少了某些型材的板厚，這樣不但可以減少造船用鋼量的成本，也對整船的強度基本沒影響；對一些需要加強的區(qū)域中的型材做了加厚處理，更好地保持船的整體性和穩(wěn)定性。最后，計算船中最小剖面模數(shù)，通過列表計算中剖面各個型材、外板相對中和軸的慣性矩進行總縱強度校核所得結果滿足設計要求。繪制的型線圖、基本結構圖

115、、艙壁結構圖和基本結構圖時按照船體結構與船體規(guī)范設計計算的要求進行繪制。　　此次設計讓我大致了解了船舶結構強度設計的總體流程，讓我大學四年所學的專業(yè)知識得到了運用和總結，為以后在船舶設計方向打下了基礎。　　參考文獻　　[1]中國船級社.鋼制海船入級與建造規(guī)范[M].北京：人民

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船舶與海洋工程畢業(yè)設計14000噸級多用途貨船結構強度設計

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