55M集散两用船船体结构规范设计

1、55m集散两用船船体结构规范设计 江苏科技大学本科毕业论文 55m集散两用船船体结构规范设计 structure design of 55 m distribution of dual-use vessel hull byrules 江苏科技大学本科毕业设计（论文）摘 要随着美国金融危机的爆发，世界经济贸易形势将发生重大变化，进而会导致世界贸易海运量增长减缓，引发国际航运市场动荡。因此，在目前，这尚不明朗的世界经济贸易形势下，多用途船将是船东们较为理想的运营船型之一。因为其能适应多种航线, 尽可能高效率地载运各种货物, 使用简便, 造价低廉。1. 多用途船的发展及展望，多用途船的结构特点，规范

2、设计方法及设计过程中应注意的问题。2. 55m集散两用船船体结构规范设计，及船中货舱区横剖面的弯曲强度校核。3. 典型横剖面图和基本结构图的绘制。 关键词:多用途船；集装箱船；规范设计；横剖面图；基本结构图 i江苏科技大学本科毕业设计（论文）abstractalong with the us financial crisiss eruption, the world economics trade situation will have the tremendous change, will then cause the world trade marine transportation qu

3、antity growth to slow down, the initiation international shipping market will be turbulent. therefore, in present, under this business not bright world economics trade situation, the multipurpose ship will be one of ship owners more ideal operation body forms. because its can adapt many kinds of rou

4、tes, the high efficiency carries each kind of cargo as far as possible, the use is simple, the construction cost is inexpensive.this paper introduce the basic structure of standardized design process of 55 m distribution of dual-use vessel hull, which is designed, calculated and checked according to

5、 ccs steel inland river ships construction standard (2009 edition). this ship with raked bow, transom stern of welded steel structure, the material besides the special statement, is the ccsa level steel. second continuous deck，single-storey deck houses at bow and stern, using single-propeller aerody

6、namic balance fulcrum rudder. cargo cabin district is longitudinal frame, the bow, stern and superstructure is transverse frame.the main contents of this article include:1. development and forecasting of multipurpose ship; the structural characteristicsof container ship; the methods and what should

7、be pay attention to during thedesign.2. the basic process of 55 m distribution of dual-use vessel hull structure design,and examination of bending intensity of the midship section in district of cargocabin.3. mapping of the midship section, basic construction profile and plan keywords: multipurpose

8、ship; container ship; structure design; map of the midship section; map of basic construction profile and plan. ii江苏科技大学本科毕业设计（论文）目 录第一章 绪 论. 11.1多用途船的发展概况 . 11.2多用途船的特点 . 21.3规范设计的基本步骤 . 31.4结构布置的一般原则 . 41.5结构设计概述 . 41.5.1结构设计的依据 . 41.5.2结构设计的基本内容 . 41.5.3结构设计的作用 . 51.5.4结构设计的方法 . 51.5.5结构设计的要求： .

9、5第二章 船体结构规范计算书 . 72.1概述： . 72.2主要尺度： . 72.3计算尺度： . 72.4板 . 82.4.1外板： . 82.4.2内舷板及内底板： . 92.4.3甲板： . 92.4.4舱口角隅加强腹板 . 102.4.5局部加强 . 102.5货舱区域船底骨架 . 102.5.1实肋板 . 102.5.2中桁材 . 112.5.3旁桁材 . 112.5.4内底纵骨 . 12iii江苏科技大学本科毕业设计（论文）2.5.5船底纵骨 . 122.5.6舭肘板 . 122.5.7舷舱骨架 . 132.5.8甲板骨架 . 142.5.9货舱平面横舱壁 . 152.5.10舷

10、舱横舱壁 . 162.5.11舱口 . 162.6尾部结构构件校核（横骨架式）： . 172.6.1底部骨架 . 172.6.2舷侧骨架 . 182.6.3机舱甲板 . 182.6.4舱壁 . 192.6.5主机座 . 202.7首部结构校核（横骨架式）： . 202.7.1底部骨架 . 202.7.2舷侧骨架 . 212.7.3甲板 . 222.7.4舱壁 . 232.8首尾柱 . 232.8.1首柱 . 232.8.2尾柱 . 242.9甲板室 . 242.9.1甲板和围壁板 . 242.9.2围壁扶强材 . 242.9.3顶篷甲板 . 252.10护舷材： . 26第三章 总纵强度计算书

11、 . 273.1概述： . 273.2主尺度： . 27iv江苏科技大学本科毕业设计（论文）3.3计算尺度： . 273.4舯剖面模数的计算 . 283.5实船的中横剖面模数计算 . 283.6实船的中横剖面示意图 . 30第四章 结语 . 314.1论文研究结语 . 314.2论文的展望 . 31致 谢 . 33参考文献 . 34附 录 . 35附录 55m集散两用船的横剖面图 . 35附录 55m集散两用船的基本结构图 . 35v江苏科技大学本科毕业设计（论文）第一章 绪 论1.1多用途船的发展概况多用途货船:既能载运普通件杂货，也能载运散货、大件货和一部分集装箱以及冷藏货的货船。通常为双

12、甲板、尾机型和大舱口，并配有大起重量的回转式起重机，以装卸集装箱。对货物品种适应性强，营运经济性较好。早在70年代中期，许多船公司或班轮经营者为了取代船队中传统的中间甲板货物班轮，相继订造了一系列不同类型的船舶。其中不乏船东斥以巨资购置全集装箱船和集装箱，并投资建造部分陆上基础设施；另外一些公司则选择造价目贵，但极具灵活性的滚装船；还有部分公司则偏向于多用途吊上吊下船舶。多用途船经历了70年代中至80年代初的黄金时期；然而，在接着的十几年里，其订造数量急剧减少，船队增长缓慢，市场货源面临来自散装货运船和全集装箱船的有力竞争，因此，多用途货船的相对竞争力和它所面临的市场发展趋势直接关系到这种船的

13、生存和发展，尽管市场货源受到其他船舶的侵蚀，多用途货船仍有自己独特的优势，在船舶尺寸，适应货物的多样性，经营灵活性和装卸能力强等方面的特点，使其仍可以在全集装箱船和散杂货船的两面夹击下，稳住自己主要的货源，在二者的空白地带甚至渗透他们之中求的生存。大型多用途船具有较大的集装箱接受能力和较大的包装容积，能够装载大宗货物和工程上所需的笨重货物，起货机容量甚至高达80t，航速也不慢，对于类似的载箱量的全集装箱船，其造价也较低，特别是一些工程货物运输需求的市场，多用途船舶市场具有无法替代的优势。随着美国金融危机的爆发，世界经济贸易形势将发生重大变化，进而会导致世界贸易海运量增长减缓，引发国际航运市场动

14、荡。面对充满变数的航运市场，船东们订造新船时最为关注的是何种船型运营风险较低而盈利能力较高。而多用途船就是在世界贸易形势捉摸不定、海运形势动荡多变的形势下产生的、是一种能载运“不确定性”货物、扩大船舶使用范围、适应不断变化形式的船型。这些要求归纳起来就是: 能适应多种航线, 尽可能高效率地载运各种货物, 使用简便, 造价低廉。因此，在目前，这尚不明朗的世界经济贸易形势下，多用途船将是船东们较为理想的运营船型之一。当今，各种专用货物运输船的问世，已经把散装谷物、煤炭、矿石、油类等各1江苏科技大学本科毕业设计（论文）种大宗货物以及集装箱和各种轮胎式车辆的运输纳入了各自的范畴。但除了上述各种货物外还

15、有大量无法被这些船舶接纳的货物，如杂货、包装货、大件、重件、小批量货物等。这就需要另一些船舶来运输，多用途船以其分舱的灵活性满足了这些货物的装运要求。除了散货船、油船和集装箱船三种主流船型外，多用途船可以说是第四种需求量较大的船型。1.2多用途船的特点多用途船承载的货物广而杂，既可以装载各种箱、袋包装货和托盘货等各种体积小、重量轻的货物，也有能力搭载外型尺寸大、重量重的长大型货物和重货，如化工蒸锚塔、大型矿山工程机械设备、机车、车箱、小型船艇等。其他货物，如钢管、钢轧、钢卷筒等钢材制品，以及纸制品、成型木材等木材制品都是用途船非常合适的货源。此外，还可以承运散装货物和集装箱，可谓“大小由之，轻

16、重皆宜”。相对于散货船、油船和集装箱船三大主流船型，多用途船属于中小型船，由于货物杂、批量小，因此船舶的载重量不会太大。现今的多用途船的载重量大多在10 000 t30 000 t 之间。散货船和油船等运输大宗货的船舶，航速要求较低，一般在14 kn15 kn 之间，集装箱船的航速较高，通常超过20 kn，有的高达25 kn。多用途船的航速范围分布较宽，低的只有12 kn，高的超过19 kn，有些搭载冷藏货的，航速可超过21 kn。多用途船的航速分布虽宽，但速长比都处于较高区间，一般都高于0.22， 这个数字也涵盖了载重量仅为4 000 t 左右、航速在13 kn 的小船，例如一型3 500

17、dwt 重吊多用途船的服务航速为18 kn，速长比高达0.30，主机功率为3 680 kw，每载重吨为1.05 kw，可谓民用货物运输船中之最高者。散货船、油船和集装箱船都是单甲板，但多用途船大多设有一层或多层二甲板。多用途船在一个航次中经常装有多种货物，外型尺寸和重量相差很大，需要合适的舱位把货物分票，避免混装，确保货物安全，所以船上要设置较多分隔的货舱和多层甲板来满足这种要求。我国以前建造的多用途船除上甲板外还设置了两层固定式二甲板，将货舱分为三层，底层货舱较高，二甲板之间的货舱则较低，三层甲板都采用液压货舱盖。这种货船受当时造船技术所限，货舱口较小，货舱内装卸盲区大，装卸货很不方便，效率

18、很低。随着造船技术的发展，现代多用途船发生了很大的改变。2江苏科技大学本科毕业设计（论文）货舱大开口，装卸货无盲区。二甲板多为可折式，可随货物需要设置于预定的高度，在装散装谷物时也可当作谷物止移舱壁使用。不需要二甲板时可以储存于船上合适的位置。可折式二甲板的设计，增加了船舶揽货的灵活性，提高了船舶营运能力，被越来越多的船东采用。世界各地货物输入和输出的不同决定了船东对多用途船的需求必然各有所求，某一种船型很难被其他船东完全采纳，所以不能像三大主流船舶那样“一型多主”， 大批量建造。由于不同的船东有不同的需求，造成了多用途船型多而杂。1.3规范设计的基本步骤按规范进行结构设计的一般流程如图1-1

19、表示： 图1-1规范结构设计流程图1）据线型图、总布置图及任务书的要求，通过调查研究，总体分析同类船舶在结构上的优缺点，定出结构形式、肋骨间距及改进措施。2）船体中部受总纵弯曲的力最大，是全船结构的主要矛盾所在，所以设计从船的中部开始，即在船的中部0.4l范围内选24个具有代表性的剖面，如机舱口剖面等进行设计。先按规范计算主要构件尺寸，然后参考型船的实际结构尺寸并结合使用要求及材料供应情况等来选取新设计船的构件尺寸(尺寸应符合材料规格与型号)，对某些规范上未规定的构件需参考型船按经验决定或用计算方法决定，在这过程中逐渐绘制出船体中部剖面图。规范计算与船体中部剖面图绘制是交叉进行的。3江苏科技大

20、学本科毕业设计（论文）3）据船体中部剖面图与总布置图进行全船结构布置，即绘制基本结构图。同时完成主要构件计算书。4）进而完成其它所有的图纸与文件。船体中部剖面图与基本结构图是全部结构的全局性构想，它集中反映了设计船的结构型式，主要构件尺寸、连接方式与构件布置等，是其它结构图的原则依据。但随着结构设计阶段的深化与发展，所有结构图的绘制与计算都免不了要反复修改，直至最后定型能彼此准确呼应。1.4结构布置的一般原则1）结构的整体性原则，2）受力均匀性和有效传递原则，3）结构的连续性和减少应力集中原则，4）局部加强原则。1.5结构设计概述1.5.1结构设计的依据船体结构设计通常是在船舶总体设计基本完成

21、以后，根据已定的主要尺度、型线图、总布置图以及任务书(对船舶用途、航区、装载、建筑形式、甲板层数、主要设备，使用要求等等)的要求进行的。1.5.2结构设计的基本内容船体结构设计的主要内容是在满足船舶总体设计的要求下,解决船体结构的形式、构件的尺度与连接方式等设计问题,要求达到最小的结构重量,能保证船体具有足够的强度和刚性,从而降低造船成本,以取得良好的技术经济性能。船体结构设计，一般随全船设计过程分为三个阶段，即初步设计、详细设计和生产设计，在不同的阶段完成不同的工作：1）初步设计，根据批准的技术任务书对整个结构的设计原则(例如，船体材料及结构型式的选择、重大技术措施的采取等)做出分析比较，对

22、主要构件的布置与尺寸做出理论的估算，并绘制横剖面图，给出钢料预估单。2）详细设计，根据确认的初步设计及审批初步设计时所作的各项决定进行。在4江苏科技大学本科毕业设计（论文）这一阶段中，全面解决结构设计中的技术问题，最终确定构件的布置、尺寸及连接方式，提交送验船部门审查所需要的设计图纸及技术文件。3）生产设计，主要绘制各部结构、构件连接的施工详图。1.5.3结构设计的作用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。在满足强度的前提下,优化结构设计,尽可能地减少船体自重,提高载重能力。在选用船体构件材料规格时,主要考虑经济性;在保证船体强度和使用要求下尽量减少船体结构重量,以提高船

23、舶的载重量。绝对不能盲目地追求超载状态的所谓“船舶强度”,导致船体自重增加,船舶建造成本的提高,船舶航速降低,营运收入减少,实际船体结构也未达到加强的目的。因此,货船设计在满足规范的前提下,应以尽可能多的载货为设计出发点,直接提高营运效益。1.5.4结构设计的方法仿型设计（母型船设计法）：按母型船的结构形式，构件尺寸与航行经历，经分析处理设计出新的同类船舶。这种方法主要的模仿母型船进行结构设计，其优点是设计工作量少，便宜、强度可靠。但对目前船型、机型复杂的情况已不适应。规范设计：目前民用船主要采用这种方法进行结构设计，即主要按船舶建造规范进行，辅以必要的强度计算。这种方法设计简便，一般强度能保

24、证，但规范只能包括一般的运输船舶和通用的结构形式，而对特种尺度的船、特种船舶与特殊型式的结构，仍然要用船舶结构力学的方法进行强度校核。且设计所能达到的水平取决于规范制订的水平，其设计主动权不在设计者手里。直接计算法设计：对规范规定以外的船舶，只有采用直接计算的方法来决定设计船的构件尺寸，当然，对同类船的参考及经验的运用也是不可少的，因为计算方法目前还发展得不够完善。近几年来，概率分析设计方法，结构优化设计方法正在应用到船舶设计中来，并必将逐步取代目前常规的设计方法。1.5.5结构设计的要求：结构设计中会出现众多的矛盾，如何处理好这些矛盾，使设计的船体具有恰当的强度和良好的技术经济性能，是设计者

25、必须遵循的原则，也是对结构设计提出的5江苏科技大学本科毕业设计（论文）要求。这些矛盾主要反映在如下几个方面：1）强度与重量的矛盾船体必须具有足够的强度，这是首要问题，否则会造成结构的损坏，危及安全。要提高强度，一般需加大构件尺寸，尺寸过大，强度过剩以会造成船体自重增加，使成本提高，并减少船舶的运载能力，使经济性能欠佳。必须恰当地处理好这一对矛盾。保证结构强度是矛盾的主要方面，在此前提下应力求减轻结构重量。2）结构和工艺性的矛盾船舶建造的方法对结构设计有重大影响，必须密切结合承造厂的实际情况进行结构设计，设计时应充分考虑结构的工艺性要求。3）结构与使用性的矛盾结构的布置和尺寸的选取应符合使用要求

26、。例如：干货船货舱的结构布置便于货物的装卸，油舱的构件尺寸应合理地考虑油气的腐蚀余量等。4）选材料与材料来源的矛盾选用材料时不仅要考虑材料的机械性能与工艺性能，也要考虑材料的来源及国家供应情况，立足国内，对内河中、小船舶及船舶的次要部位可以选用较低级别的材料或代用材料。总之，结构设计的过程是一个解决矛盾的过程，设计者应有全局观点。与总体轮机、电气、设备的设计密切配合，确保船舶在各方面都具有良好的性能。 6江苏科技大学本科毕业设计（论文）第二章 船体结构规范计算书2.1概述：本船为干散货船，钢质、单桨、单舵、柴油机推进，设单层连续甲板。结构型式为混和骨架式，货舱区域：双底、双舷、舷舱为纵骨架式；

27、其它区域为横骨架式。全船为钢质全焊接结构，材料除特殊声明外，均为ccsa级钢。本船按中国船级社钢质 长 垂线间长 型 宽 型 深 吃 水 肋 距loa 55.75 54.00m m m mlbpb d12.70 3.30dm 2.65（a级）0.55s m2.3计算尺度：计算船长 计算型宽 计算型深 计算吃水 肋 距 方型系数 货 舱 长 货 舱 宽l b d 755.75m m m12.70 3.30dm 2.65（a级）0.55s cbm m m m0.821 36.85 10.00l1 b1江苏科技大学本科毕业设计（论文）l/d=54.00/3.30=16.3625b/d=12.70/3

28、.30=3.854.0符合规范要求2.4板2.4.1外板：2.4.1.1 船底板按8.3.1.1 & 2.3.2应不小于下列计算所得：t=a(al+bs+g)=5.85mmt=4.8=5.21mm式中：a=1 a=0.05b=3.90 g=1.00l=54.00mm d=2.65mms=0.55mm r=1.25mm实取t=7mm。2.4.1.2 平板龙骨按2.3.1.1平板龙骨的宽度应不小于0.1b，且应不小于0.75m。w=0.1b=0.112.70=1.27m本船平板龙骨实取t=8mm，宽度为1400mm。2.4.1.3 舭列板按2.3.3t=t船底板+0.5=5.71mm式中：

29、t船底板=5.21mm采用圆舭, r=1000mm,且超过实肋板以上150mm,实取t=7mm。2.4.1.4 舷侧外板（8.3.2.1）8江苏科技大学本科毕业设计（论文）舷侧外板的厚度在全船范围内与船底板厚度相同。实取t=7mm。2.4.1.5 舷侧顶列板按8.3.3t=0.85t强力甲板边板=6.87mmt=t舷侧外板+1=6.21mm式中：t强力甲板边板=8.08mm t舷侧外板=5.21mm实取t=7mm(7600)。2.4.1.6 尾封板按2.3.6.1尾封板厚度与尾部平板龙骨厚度相同，实取t=7mm。2.4.2内舷板及内底板：2.4.2.1 内舷板（纵舱壁板）按8.3.4与舷侧外板

30、厚度相同,实取t=7mm。2.4.2.2 内底板按8.3.5t=5.8=7.38mmt=0.8t1=4.17mm式中：s=0.50mm h=6.48mmt1=5.21mm l1=36.85mmq=1425t v=0.64m3/tb1=10.00m实取t=8mm。2.4.3甲板：2.4.3.1 船中货舱区域强力甲板最小厚度应不小于下式计算所得9江苏科技大学本科毕业设计（论文）按2.4.1.1 & 2.4.1.2t=6.48式中：a=1 s=0.55mml=54m船中部甲板边板的宽度应不小于0.1b，实取宽度为1600m。2.4.3.2 强力甲板边板按8.3.6.1t=1.1l0.5=8.

31、08mm式中：l=54m实取t=10mm(101350)，首甲板板厚度取t=8mm，尾fr3甲板板厚度取t=8mm。若甲板上的货物用抓斗装卸时，则载货部位甲板厚度应增加2mm。2.4.4舱口角隅加强腹板按2.4.1.6舱口角隅采用圆角，半径r=1000mm；实取舱口角隅加厚板t=12mm。2.4.5局部加强按2.4.4实船在甲板机械和系缆设备的部位下增设腹板，t=12mm。2.5货舱区域船底骨架2.5.1实肋板2.5.1.1 实肋板的剖面模数按8.4.2本船实肋板高度为800mm大于800mm，实肋板腹板厚度不小于该处船底板厚度，实取实肋板t=8mm,实取-8800。2.5.1.2 水密实肋板

32、水密实肋板与舷舱水密舱壁在同一肋位上，其厚度取t=10mm，实取-10800。10江苏科技大学本科毕业设计（论文）2.5.1.3 舷舱内单底实肋板按8.6.6.1其高度可为货舱内双层底高度的1/2，且不应小于货舱底部宽度的1/30，且不小于300mm，厚度与货舱区域内实肋板的厚度相同，上缘应设折边或面板。实取为l2.5.1.4 实肋板间距按2.6.2.1 7500。 80本船为纵骨架式双层底，实肋板间距应不大于2.50m，本船实取2.20m,满足规范要求。2.5.1.5 人孔本船人孔取3804502.5.1.6 加强筋实肋板加强筋取-101002.5.2中桁材按8.4.3.2高度和厚度与水密实

33、肋板的高度和厚度相同。实取t=10mm，实取-10800。2.5.3旁桁材按2.6.52.5.3.1 旁桁材厚度旁桁材厚度与所在部位船底板相同，但应不小于相连实肋板厚度。实取t=8mm，实取-8800。2.5.3.2 旁桁材间距纵骨架式旁桁材间距应不大于4.50m，实取旁桁材间距为2.50m,满足规范要求。2.5.3.3 减轻孔本船减轻孔取400500。2.5.3.4 加强筋11江苏科技大学本科毕业设计（论文）非水密旁桁材加强筋取-10100。2.5.4内底纵骨按8.4.4.1w=5.8shl2=90.95cm3i=1.12al=298.09cm4 k式中：h=6.48mm s=0.50mmq

34、=1425t l1=36.85mmb1=10.00m v=0.64m3/tl=2.20m a=55.99cm2k=1.96-1.69b+0.8b2=1.45b=-0.66+0.41d-0.03d2=0.37d=3.30m实取l125808，(w=125.75cm3，i=1284.12cm4)，满足规范要求。2.5.5船底纵骨按8.4.5w=0.8ks(d+r)l2=48.40cm3w=0.85w1=77.31cm3式中：s=0.50mm l=2.20ml=54.00m d=2.65mr=1.25m w1=90.95cm3k=0.015l+5.6=6.41实取l100638，(w=80.87cm

35、3，i=673.73cm4)，满足规范要求。2.5.6舭肘板按2.7.512江苏科技大学本科毕业设计（论文）舭肘板高出肋板的高度应不小于肋骨高度的3倍，宽度约为中纵剖面处实肋板的高度，厚度与实肋板相同。2.5.7舷舱骨架2.5.7.1 普通肋骨按8.6.1 2.7.2.1w=ks(d+r)l2=20.60cm3式中：k=4.9 s=0.55mr=1.25m d=2.65ml=1.40m 实取1.25m外舷肋骨实取l100638，(w=81.03cm3，i=686.17cm4)。 内舷肋骨实取l100638，(w=81.03cm3，i=686.17cm4)。2.5.7.2 内、外舷强肋骨按8.6

36、.32.5.7.2.1 内、外舷强肋骨间距应不大于2.60m实取内、外舷强肋骨间距为2.20m，满足规范要求2.5.7.2.2 内、外舷强肋骨剖面模数w应不小于下式计算值：w=6s(d+r)l2=100.90cm3式中：s=2.20m d=2.65mr=1.25m l=1.40m 实取1.25m 6250，(w=191.24cm3，i=3935.02cm4) 506250外舷强肋骨实取l，(w=191.24cm3，i=3935.02cm4)50内舷强肋骨实取l2.5.7.3 舷侧纵桁,内舷纵桁按8.6.4设3道舷侧纵桁6250，(w=191.24cm3，i=3935.02cm4) 506250舷侧纵桁,实取l，(w=191.24cm3，i=3935.02cm4) 50内舷纵桁,实取l13江苏科技大学本科毕业设计（论文）2.5.7.