5000吨江海直达船舶结构规范计划书

1 5000 吨江海直达船舶结构规范计划书 一小组成员分工及贡献度 按规范确定 4800台甲板构件尺寸： 绘制 4800台甲板结构图： #134 船首有限元建模及结构强度直接计算： 作及后期整理： 作： 1.0 1.0 1.0 小组设计任务 800台甲板构件尺寸，绘制甲板结构图 2. #134 船首区域有限元建模及结构强度直接计算 三 5000 吨江海直达船说明 2 一说明 本船主要运输矿石及钢材，兼顾煤碳及水泥熟料等货物。航行于长江武汉至宁波中国近海航区及长江 A、 B 级航区。船舶结构首尾为横骨架形式，中部货舱区采用双底双舷、单甲板、纵骨架式形式，所有构件尺寸均按 内航行海船建造规范 (2006)要求计算。 1. 主要尺度 设计水线长： 计算船长： L 型宽： B 型深： D 结构计算吃水： d 长深比： 1 0 4 . 1 5 . 9 5 51 7 . 5 宽深比： 1 7 . 5 2 . 3 0 2 . 57 . 6 2. 肋距及中剖面构件布置： 尾 #10 以及 #140首 肋距为 600#10#140 肋距为 700本船按规范要求的标准肋距为： 3 骨、横梁或纵骨（船底、舷侧、甲板）的标准间距 按下式计算： 0 6 0 b L m ,且不大于 式中： L 船长， m。 本船标准间距： 0 . 0 0 1 6 0 . 5 0 . 0 0 1 6 1 0 4 . 1 0 . 5 0 . 6 6 7S b L m 首尾尖舱内，肋骨或舷侧纵骨的标准间距应为按本节 较小者。 本船首尾尖舱标准间距： 0 . 6 6 7 , 0 . 6 0 . 6S b m i n m m m 四确定 4800台构件尺寸 （ 1） #5 #12 区域 1 0 6 s m m 且不小于 6平台甲板 ： 8在每个肋位处均应设置实肋板 ,其腹板高度 h、厚度 t 和面板剖面积 A ，应分别不小于按下列各式计算所得之值 : 85 140 8 5 7 . 6 1 4 0 7 8 6 ,但不必大 于 15000 . 0 3 6 0 . 0 3 1 0 4 . 1 6 9 . 1 2 3 m 30 . 8 5 0 . 8 5 1 7 . 5 1 4 . 8 7 5A B c m 式中： B 船宽 ,m ; D 型深 ,m ; L 船长， m ，计算时取值不必大于 250m 。 3. 压载水舱舱壁上水平桁材 桁材剖面模数 W 应不小于按下式计算所得之值 : 2 2 31 2 1 2 4 . 9 2 . 8 4 3 . 4 5 1 9 8 7 . 6W b h l c m 4 式中 : b 桁材支持面积的宽度 , h 由桁材跨距中点处量至深舱顶的垂直距离 ,或量至溢流管顶垂直距离的一半 , 取大者 , l 桁材跨距 , 桁材的剖面惯性矩 I 应不小于按下式计算所得之值 : 442 . 5 2 . 5 1 9 8 7 . 6 3 . 4 5 1 7 1 4 3 I W l c m c m 取 16 50020 500其 34452W 446745I 4. 纵向非水密支承舱壁 90,则舱壁板的最小厚度在下层货舱内应为 7在甲板间舱内应为 6（船长小于 90m 时 ,最小厚度均应为 5） 对于支柱所受的载荷 P ，应按下式计算 : 0 1 07 . 0 6P a b h P P P k N 本区域取 # #3 甲板下首平台支柱进行计算： 支柱位置 支持长度 a(m) 支持宽度 b(m) 压头 h(m) P (尾楼甲板下右舷 # 1 甲板下 #3,#8 48 支柱壁厚 (柱的剖面积 A 应不小于按下式计算所得之值： 5 A = 1 2 5 形支柱的壁厚 t 应不小于按下列两式计算所得之值： t 1 = 0 . 3 9 2 4 . 9Pd p l 40 管形支柱的最小壁厚：船长 60时为 5 6 0 9 0m m m L m m； 时为 690时为 7 本船 # #3 主甲板下首平台支柱进行计算如下： 区 域 负荷P(长度 l(m) 拟取 r A I A t1 取 机 舱 平台上 10814 10814 （ 2） #12 #35 区域 1. 甲板（ 甲板负荷不超过 40下甲板和平台甲板 第 3 甲板和平台甲板的厚度 t，应不小于按下式计算所得之值： 10 且不小于 6式中： s 骨材间距， m，计算时取值应不小于骨材的标准间距。 1 0 0 . 6 6 7 6 . 6 7t m m s ：机舱平台横梁间距 667由上可知平台甲板厚度取 8合适的。 2. 甲板骨架（ 1. 机舱平台甲板的计算压头（ 6 由规范表 知机舱平台甲板计算压头取 2. #12#35 机舱平台甲板骨架 （ 1）横梁（ 甲板横梁的剖面模数 W 应不小于按下式计算所得之值： 31 2 3W C C D d C s h l3式中： 1C 系数，根据横梁所在区域的甲板 (包括桥楼和尾楼甲板 )总层数决定：对于 1 层，1C 2，对于 2 层，1C 对 3 层，1C 对于 4 层及 4 层以上，1C 对于首楼甲板，1C 2C、3C 系数，见表 D 型深， m ； d 吃水， m ； s 横梁间距， m ； h 甲板计算压头， m ， 见本节 l 横梁跨距 , m ，计算时取值应不小于 2m 。 1 2 30 . 9 3 0 . 4 0 4 . 0 7 . 6 0 5 . 8 0 0 . 6 6 7 2 . 6C C C D m d m s m h m ， ， ， ， ， ， ，l= 由规范计算得到剖面模数： 330 . 9 3 0 . 4 0 7 . 6 0 5 . 8 0 4 . 0 0 . 6 6 7 2 . 6 2 . 9 7 8 6 . 2 9W c m 实际构件的剖面模数的计算： 计算时需要考虑附连带板，对于横梁，规范如下： 要构件的带板宽度，取为 1 个骨材间距。 所以，本船横梁附连带板宽度取为 667 7 实际构件的剖面模数为构件和附连带板的整体剖面模数 钢材型号的选取： 使用球扁钢型号选择器可以得到满足要求的球扁钢型号为： 14a 又有规范如下： 板横梁的腹板高度应不小于 60 综上所述，从安全方面考虑，将此处球扁钢型号选为 : 14a ，腹板高度 140 （ 2）横骨架式甲板纵桁（ 支持横梁的甲板纵桁的剖面模数 W 应不小于按下式计算所得之值： 3式中： b 甲板纵桁所支承面积的平均宽度， m ； h 甲板的计算压头， m ，见本节 l 甲板纵桁的跨距， m 。 甲板纵桁的剖面惯性矩 I 应不小于按下式计算所得之值： 2I 4式中： W 本节所要求的甲板纵桁剖面模数， l 甲板纵桁的跨距， m 对于本 船， 234 . 7 5 2 . 4 9 2 . 6 4 . 6 9 6 7 6 . 4 1 3W c m 其中， l 取 #16， #23 两处支柱之间的距离 42 6 7 6 . 4 1 3 4 . 6 9 6 3 4 4 . 7 5 4I c m 板纵桁的腹板高度应不小于横梁穿过处的切口高度的 倍。对切口的设计，应使腹板上的应力集中为最小。甲板纵桁腹板的厚度应不小于其高度的 1% 加 4 由 规范， 主要构件带板的有效剖面积 A 应按下列各式确定 ,但取值不小于面板剖面积 : (1) 安装在平板上 : 10 A f 2式中 : f 系数 ,等于 2/但不大于 l ; b 主要构件所 支承的面积的平均宽度 ,m ; l 主要构件的长度 ,m ; 带板的平均厚度 , 根据上述规范，本船 2 / 30 . 3 7 . 2 / 2 . 6 0 . 4 5 7 5 8 ,f t p m m ，所以带板的有效剖面积为： 21 0 0 . 4 5 7 5 2 . 4 9 8 9 1 . 1 3 4A c m 综上，取 10 40012 140其参数为 3 1 1 1 7 W c m 4 3 3 5 4 9 I c m （由 得） （ 3）横骨架式强横梁（ 对于支持甲板纵桁的强横梁，其尺寸应由直接计算确定。计算时，假定强横梁两端为刚性固定，并承受由甲板纵桁传递的集中载荷，许用弯曲应力为 2124 /N 支 持甲板纵桁的强横梁的剖面惯性矩 I 应不小于按下式计算所得之值： 2I 4 9 式中： W 按 算所得的强横梁剖面模数， 3 I 强横梁跨距 m。 本 船的强横梁不支持甲板纵桁，考虑制造方便，取与纵桁相同的尺寸，即： 强横梁取 10 40012 140其参数为 3 1 1 1 7 W c m 4 3 3 5 4 9 I c m 显然该尺寸满足 求，由于认为不支撑甲板纵骨，出的结果是偏于安全的。 3. 支柱（ 于支柱所受的载荷 P ，应按下式计算 : 0 1 07 . 0 6P a b h P P P k N 式中 : a 支柱所支持的甲板面积的长度 ,m ，见图 b 支柱所支持的甲板面积的平均宽度 ,m ，见图 h 支柱所支持的 甲板的计算压头 ,m ，见本章 0P 上方支柱所传递的载荷 , 按简支梁支座反力计算。 本船取 #23 机舱甲板下首平台支柱进行计算： 支柱位置 支持长度a(m) 支持宽度b(m) 压头h(m) P (#23 主甲板下机舱平上 23 主甲板 下机舱平下 支柱壁厚 ( 10 柱的剖面积 A 应不小于按下式计算所得之值： A = 1 2 5 式中： P 支柱所受的载荷， 见本节 l 支柱的有效长度， m ，为支柱全长的 ； r 支柱剖面的最小惯性半径， r = 形支柱的壁厚 t 应不小于按下列两式计算所得之值： t 1 = 0 . 3 9 2 4 . 9Pd p l 40 式中： P 支柱所受的载荷， 见本节 l 见本节 管形支柱的平均直径， 管形支柱的最小壁厚：船长 60时为 5 6 0 9 0m L m 时为 690时为 7 本船 #23 主甲板下首平台支柱进行计算如下： 区 域 负荷P(长度 l(m) 拟取 r A I A t1 取 机舱平台上 108 14 102 12 机舱平台下 146 14 390 108 14 （ 3） #35 #134 区域 本船 #35 #134 平台甲板厚度： 1 0 1 0 0 . 6 6 7 6 . 6 7t s m m 本船 #35 #134 实取平台甲板厚度： 10t 11 此处平台为储物仓平台，计算压头 物甲板纵骨剖面模数 W 应不小于按下列两式计算所得之值： 22 . 5 0 . 6W s h l s L 3对 90L m ； 25W 3对 90L m 。 式中： s 纵骨间距， m ； h 甲板的计算压头， m ； 按本节 规定，但在船中部 域内的甲板开口线以外， h L ； l 纵骨跨距， m ,计算时取值应不小于 2m ； L 船长， m ，计算时取值不必大于 200m 。 对于本船， 4800 平台为储物仓平台；船长 90；在 #35 #134 间，纵骨可分为四段，分别是 #35 #83、 #83 #86、 #86 #130 以及 #130 #134，为了节约建造成本，选其中最长的一段纵骨即 #35 #83 段纵骨来计算，其余各段均选用与该段相同规格的骨材，计算如下： 纵骨间距 ，甲板的计算压头 2，纵骨跨距 ，船长 。所以本船 #35 #83 的甲板纵骨所需的最小剖面模数为： 22 . 5 0 . 6 6 7 2 2 . 8 0 . 6 0 . 6 6 7 1 0 4 . 1 5 4 . 7 3 4W 3 12 实际构件的剖面模数的计算： 本船纵骨附连带板宽度取为 667实际构件的剖面模数为构件和附连带板的整体剖面模数 钢材型号的选取： 使用球扁钢型号选择器可以得到满足要求的球扁钢型号为： 14 持甲板纵骨的强横梁剖面模数 W 应不小于按下式计算所得之值： 25W 式中： S 强横梁间距， m ； h 甲板的计算压头， m ，按本节 规定； l 强横梁跨距， m 。 持甲板纵骨的强横梁剖面模数惯性矩 I 应不小于按下式计算所得之值： 2I 4式中： W 本节所规定的强横梁剖面模数， 3 l 强横梁跨距， m 。 对于本船，强横梁间距 S 沿船长方向略有不同，为了节约建造成本，选间距最长的一段来计算，其余各段均选用与该段规格相同的桁材，计算如下： 13 强横梁间距 ，甲板计算压头 2，强横梁跨距 。 25 2 . 6 6 8 2 . 0 4 . 0 0 2 4 2 7 . 3 0 7W 32 4 2 7 . 3 0 7 4 . 0 0 2 3 4 2 0 . 1 6 5I 4 1 0 0 . 3 9 3 1 2 . 6 6 8 1 0 1 0 4 . 8 8A 2综上，取 10010 3508 其 3 4 得） 本船 #83、 #86、 #130 处的横舱壁均为水密平面舱壁。 规范中有： 平面舱壁板的厚度 t 应不小于按下式计算所得之值， 4t s h 式中： s 扶强材间距， m ; h 在舷侧处由列板下缘量到舱壁甲板的垂直距离， m ，但取值应不小于 对于本船： 0 . 6 5 7 . 9 5s m h m， ， 所以， 4 0 . 6 5 7 . 9 5 7 . 3 3t m m 规范中有： 14 舱壁扶强材的剖面模数 W 应不小于按下式计算所得之值： 2W 3式中： s 扶强材间距， m ； h 在舷侧 处由扶强材跨距中点量到舱壁甲板的垂直距离， m ,但取值不小于 2m ; l 扶强材跨距， m ； C 系数，按下面情况选取： 6C ， 扶强材端部不连接或与无扶强的板直接连接 ； 3C ，扶强材端部用肘板连接，扶强材端部直接通纵向构件搭接。 对于本船： 0 . 6 5 3 . 4 7 5 5 . 7 5 3s m h m l m C ， ， ，。 所以， 23 0 . 6 5 3 . 4 7 5 5 . 7 5 2 2 4 . 0 4W 3计算时需要考虑附连带板，本船扶强材附连带板宽度取为 650 使用球扁钢型号选择器可以得到满足要求的球扁钢型号为： 22 （ 4） #134 船 首区域 10 且不小于 6式中： s 骨材间距 m ， 计算时计算时取值应不小于骨材的标准间距。 本船平台甲板厚度： 1 0 1 0 0 . 6 6t s m m 其中船首骨材标准间距为 m 本船实取首部平台甲板厚度： 8t 15 此处平台为储物仓平台，计算压头 甲板横梁的剖面模数 W 应不小于按下式计算所得之值： 21 2 3W C C D d C s h l 3对于本船， 4800 平台为储物仓平台，横梁所在区 域甲板总层数为 3层，取1 2 31 . 0 5 0 . 4 0 4 . 0 7 . 6 5 . 8C C C D m d m ， ， ， ，(取结构吃水 )，0 . 6 2 . 0 2 . 6s m h m l m ， ，(跨距点并非按规范确定，偏于保守 )，所以本船 #140 船首的甲板横梁所需的最小剖面模数为： 2 2 31 2 3 1 . 0 5 0 . 4 0 7 . 6 5 . 8 4 . 0 0 . 6 2 . 0 2 . 6 5 0 . 9 6 1 6W C C D d C s h l c m 实际构件的剖面模数的计算： 计算时需要考虑附连带板，本船横梁附连带板宽度取为 600实际构件的剖面模数为构件和附连带板的整体剖面模数 使用球扁钢型号选择器可以得到满足要求 的球扁钢型号为： 12 又有规范如下： 甲板横梁的腹板高度应不小于 60 综上所述，从安全方面考虑，将此处球扁钢型号选为 : 12 其36 7 6 6W 。 支持横梁的甲板纵桁的剖面模数 W 应不小于按下式计算所得之值： 3 16 甲板纵 桁的剖面惯性矩 I 应不小于按下式计算所得之值： 2I 4对于本船， 234 . 7 5 2 . 6 2 . 0 2 . 4 1 4 2 . 2 7 2W c m 其中， l 取 #142 #146 两处支柱之间的距离。 42 1 4 2 . 2 7 2 2 . 4 6 8 2 . 9 0 5 6I c m 主要构件带板的有效剖面积 A 应按下列各式确定 ,但取值不小于面板 剖面积 : 10 A f 2根据上述规范，本船 2 / 30 . 3 7 . 2 / 2 . 6 0 . 5 9 1 6 8 ,f t p m m ，所以带板的有效剖面积为： 21 0 0 . 5 9 1 6 2 . 6 8 1 2 3 . 0 5 2 0A c m 综上， 取 7 30010 100 其 3 4 9 3 W 4 1 2 8 4 4I （由 得） 强横梁尺寸和纵桁取为一样 即，取 7 30010 100 为了制造方便，该处的横梁和 #134 船首的横梁取为一样的尺寸，即 12。 #134 #140 为深舱，采用下列规范。 1.#140 舱壁（防撞舱壁） 算防撞舱壁构件时 ,其 h 值应为相应规定高度的 面舱壁板厚度 t 应不小 于按下式计算所得之值 : 4 2 s h 17 式中 : s 扶强材间距 ,m ； h 由舱壁板列下缘量至深舱顶的垂直距离 ,或量至溢流管顶垂直距离的一半 ,取较大者 ,m 。 板的厚度应不小于 :当 90时为 8当 6 0 9 0m L m 时为7当 60时为 6 对于本船， 7 , 0 h m s m，所以防撞舱壁厚度为： 4 0 . 6 5 ( h 1 . 2 5 ) 2 . 5 1 0 . 1 9t m m 实取 12t 2.#134 舱壁 7 0 h m s m， ，所以舱壁厚度为： 4 0 . 6 5 2 . 5 9 . 3 8t h m m 实取 10t 材剖面模数 W 应不小于按下式计算所得之值 : 212W 3式中 : b 桁材支持面积的宽度 , m ； h 由桁材跨距中点处量至深舱顶的垂直距离 ,或量至溢流管顶垂直距离的一半 , 取大者 , m ； l 桁材跨距 , m 。 材的剖面惯性矩 I 应不小于按下式计算所得之值 : l 4式中 : 同本节 18 腹板的厚度应不小于在桁材平面处舱壁板的厚度 ,面板的宽度应不大于腹板高度或面板厚度的 35 倍。 材的末端应用肘板连接。肘板应延伸至邻近的肋骨或舱壁扶强材 ,肘板 的尺寸应符合本篇 有关规定。 对于本船， 2 . 4 0 , 1 . 6 0 , 2 . 6b m h m l m ，所以231 2 2 . 4 1 . 6 2 . 6 3 1 1 . 5 W c m 42 . 5 3 1 1 . 5 2 . 6 2 0 2 4 . 7 5I c m 带板面积为： 21 0 1 0 0 . 5 0 2 . 4 1 2 1 4 4A f b t p c m 综上，取 8 45010 100其 3943W 436194I 深舱） 要求外 ,其剖面模数 W 和惯性矩 I 应不小于按下列两式计算所得之值 : 212W l 4b 桁材支持面积的宽度 , m ； h 由桁材跨距中点量至深舱顶的垂直距离 ,或量至溢流管顶垂直距离的一半 ,取较大者 ,但不小于由桁材跨距中点量至上甲板的垂直距离或量至平板龙骨以上 d 为吃水 )处的垂直距离的较小者， 19 m ; l 桁材跨距 , m 。 对于本船， 2 . 4 0 1 . 6 0 3 . 6b m h m l m ， ，所以231 2 1 . 6 2 . 4 4 . 2 5 9 7 . 2 0W c m 42 . 5 5 9 7 . 2 0 4 . 2 5 3 7 4 . 7 7I c m 带板面积为： 21 0 1 0 0 . 3 9 3 2 . 4 1 2 1 1 3 . 1 8 4A f b t p c m 综上，取 8 40010 100其 37 8 3 W 4 2 6 0 9 6 I 面舱壁板厚度 t 应不小于按下式计算所得之值 : 4 2 s h 式中 : s 扶强材间距 , m ； h 由舱壁板列下缘量至深舱顶的垂直距离 ,或量至溢流管顶垂直距离的一半 ,取较大者 , m 。 板的厚度应不小于 :当 90时为 8当 6 0 9 0m L m 时为7当 60时为 6 对于本船， 4 0 . 7 7 2 . 5 9 . 9t m m ,实取 10t 。 材剖面模数 W W 应不小于按下式计算所得之值 : 212W 3式中 : b 桁材支持面积的宽度 , m ； h 由桁材 跨距中点处量至深舱顶的垂直距离 ,或量至溢流管顶垂直距离的一半 , 取大者 m ； 20 l 桁材跨距 , m 。 材的剖面惯性矩 I 应不小于按下式计算所得之值 : l 4式中 : 同本节 对于本船， 231 2 2 . 4 1 . 6 0 4 . 2 5 9 7 . 2 0W c m ，42 . 5 5 9 7 . 2 0 4 . 2 5 3 7 4 . 7 7I c m 带板面积为： 21 0 1 0 0 . 3 9 3 2 . 4 1 0 8 4 . 3 5A f b t p c m 综上，取 8 40010 100其 37 7 1 W 424506I 146 主甲板下首平台 支柱进行计算： 支柱位置 支持长度a(m) 支持宽度b(m) 压头h(m) P (#146 主甲板下首平上 146 主甲板下首平下 支柱壁厚 (本船 #146 主甲板下首平台支柱进行计算如下： 区 域 负荷 P(长度 l(m) 拟取 r A I A t1 取 首平台上 102 12 102 12 首平台下 108 14 108 14 五 4800台甲板结构图 4800台甲板结构图见附件一（注：其中的总纵剖面没有标注，仅供对照） 六有限元建模及强度计算 21 由基本结构图可知，有限元分析对象为 4800台 #134船首区域，模型主要有平台板、横梁、强横梁、纵桁、支柱等等，为了边界 处理，在建模时可以将该区域舱壁建到模型中。建模时，以船长方向为 x 轴 ,船宽方向为 y 轴 ,吃水方向为 z 轴