【4700DWT集散两用船典型横剖面结构设计和强度校核计算4200字】

4700DWT集散两用船典型横剖面结构设计和强度校核计算1.1相关数据及简述本设计船舶虽然时集散两用船，但以运载散货为主，因此除一些特别结构采用多用途船的设计规范进行设计外，一般结构均可以采用散货船的设计规范进行结构设计。根据母型船的典型横剖面图可知，本设计船舶也应为双壳体，双层底有且仅有一层甲板的结构，整个船舶采用纵骨架式。此次设计所需要的相关数据通过查询规范，具体如表5-1所示：表5-1相关数据名称已知数值垂线间长L船宽B型深D吃水d方形系数货舱双层底高船底纵骨间距内底纵骨间距横梁间距、实肋板间距肋骨间距舷侧纵骨间距甲板纵骨间距纵骨跨距l折减系数、、[14]系数[14]且不大于[14]且不大于[14]续表5-1名称已知数值甲板开口线外、、[14]、、甲板开口线内、、[14]、、在4.1节1）中对新船进行总布置设计时所求得的标准肋骨间距，按照规范要求，横剖面结构设计的肋骨间距一般取为标准肋骨间距，但是不能超过[14]，所以在这里以标准肋骨间距作为此次横剖面结构设计的肋骨间距。本次横剖面结构设计依据参考文献[7]的相关要求进行设计，则新船参数需满足，，通过计算可得，均满足要求。当船长大于时，还需对新船进行总纵强度的校核，本船船长为92.32m，因此完成横剖面设计后需进行相关的强度校核。1.2外板及甲板板设计1）外板根据船舶外板中各个列板在典型横剖面图上的位置，可以依次分为为平板龙骨、船底列板、舭列板、舷侧列板和舷顶列板[9]。（1）平板龙骨根据规范平板龙骨的宽度值不小于式（5-1）[8]计算值： （5-1）根据规范平板龙骨的厚度值不小于式（5-2）[8]计算值： （5-2）实取，，满足规范要求。（2）船底列板根据规范，船底为纵骨架式时，位于船舯区域的船底板的厚度值不小于式（5-3）[5]和（6-4）[8]和（5-5）[8]的计算值： （5-3）（5-4）（5-5）实取，满足规范要求。（3）舭列板根据规范舭列板的厚度值不小于式（5-6）[8]计算值：（5-6）式（5-6）中：，其中为船底桁材或龙骨间距，取，求得。实取，满足规范要求。舷侧外板设计船舶在舷侧处的外板采用纵骨架式，则其厚度应满足：在距基线以上的舷侧外板的厚度值不小于式（5-7）[8]和（5-8）[8]计算值： （5-7） （5-8）实取，满足规范要求。在距基线以下舷侧外板的厚度值不小于式（5-9）[8]和（5-10）[8]计算值： （5-9）（5-10）实取，满足规范要求。而距基线至距基线区域内的舷侧外板厚度值根据上诉所得的通过内插法确定，但不小于。综上所述，实取，满足规范要求。（5）舷顶列板根据规范舷顶外板的宽度值不小于式（5-11）[8]值：（5-11）根据规范舷顶列板纵骨架式区域的厚度值不小于式（5-12）[8]和（5-13）[8]值：（5-12）（5-13）实取，，满足规范要求。（6）舭龙骨舭龙骨在船的舭部，一般方形系数较小的船为增强耐波性而安装。舭龙骨是将扁钢直接焊接在船体上，其长度一般是船长的，本设计根据母型船进行选取，取为、以及直径为的圆钢。甲板甲板是船舶船梁上的钢板，将船体分隔成上、中、下三层，是船体的重要构件，用于封盖船内空间。本设计将对强力甲板、开口处强力甲板以及甲板边板等进行设计。（1）强力甲板强力甲板是保证船舶总纵强度的甲板，其在总纵弯曲时受到的拉力或者压力最大，因此位于船舯0.4L区域的强力甲板厚度值不小于式（5-12）[8]和（5-13）[8]值： （5-12） （5-13）实取，满足规范要求。（2）开口线内强力甲板位于开口线内的强力甲板其厚度值的大小不小于式（5-14）[8]值： （5-14）实取，满足规范要求。（3）甲板边板甲板边板是强力甲板与舷顶列板的连接列板，该板厚度值应不小于强力甲板厚度，其宽度值取为与母型船相同。实取，，满足规范要求。（4）舱口围板舱口围板是围绕在舱口周围并与船舶甲板垂直的钢板，一般是防止水进入货舱。这里由于缺少相关资料，对于舱口围板，本次仅能通过参照母型船进行选取，最后实取为，满足规范要求。1.3双层底结构设计1）中桁材设计船舶为纵骨架式中桁材，且厚度值不小于（5-15）[8]中计算值： （5-15）式（6-22）中[4]，实取，满足规范要求。2）旁桁材旁桁材一般对称设置于中桁材两侧且平行于中桁材，并与船底板和内底板相连。旁桁材厚度应不小于相应的肋板厚度，但是可比中桁材少。但当旁桁材是水密旁桁材时，其厚度应该增加[8]。其数量一般根据船宽大小来确定，一般每舷设一至两道。因此，旁桁材厚度值取为，对应作为水密的旁桁材则取比普通旁桁材厚。每个旁桁材上一般应该设置垂直加强筋，这里参照母型船的典型横剖面图，可采用尺寸的扁钢。满足规范要求。3）船底实肋板根据规范该板（非水密）厚度值不小于式（5-16）[14]值且不可大于： （5-16）实取，满足规范要求。肋板上减轻孔的尺寸与位置[14]可以取跟母型船相同，且满足规范即可。一般情况下，对于非水密肋板上每根纵骨处，可能会出现承载负荷过大，因此需要设置加强筋，以增加结合面的强度，且厚度应该与肋板相同，宽度不可小于[8]，实取加强筋尺寸。4）船底纵骨本船为双层底结构，且船底为纵骨架式，因此其纵骨的剖面模数值不小于式（5-17）[8]值： （5-17）式（5-17）中：根据规范可得，当设置中间垂直撑柱（槽钢20）时，取[8]。可得：。因此可参考母型船选取角钢[13]，其剖面模数为，满足规范要求。5）内底纵骨对于双层底为纵骨架式的内底纵骨，其剖面模数一般为船底纵骨[14]：可得：。因此可参考母型船选取角钢[13]，其剖面模数为，满足规范要求。6）内底板根据规范内底板的厚度值不小于式（5-18）[8]值： （5-18）实取，满足规范要求。1.4舷侧结构设计1）肋骨根据规范货舱内（按设置两根舷侧纵桁计算）主肋骨的剖面模数[8]不小于式（5-19）计算所得值：（5-19）式（5-19）中：—肋骨间距（），这里为；—肋骨跨距（），且应不小于，这里取为；—系数，—系数，当船长不小于时，。可得：。肋骨的剖面惯性矩不小于式（5-20）[8]计算值：（5-20）可得：。因此参考母型船可选取角钢[13]，其剖面模数为，剖面惯性矩为，满足规范要求。舷侧肘板舷侧肘板可参考母型船选取等边角钢，，。1.5双壳体结构设计1）内壳板根据规范内壳板的厚度值不小于式（5-21）[8]计算值：（5-21）式（5-21）中：—扶强材间距（），这里为；—板列下缘至纵中剖面处舱顶的垂直距离（），但应不小于,当时，取为。实取和，满足规范要求。内壳纵骨根据规范双壳船的内壳纵骨的剖面模数应小于式（5-22）[8]计算值：（5-22）式（5-22）中：—内壳纵骨间距（），一般与舷侧纵骨间距相同，即为。—纵骨至纵中剖面处舱顶的垂直距离（），但应不小于,这里为；—纵骨跨距（），这里为。可得：。因此可参考母型船选取角钢[13]，其剖面模数为，满足规范要求。3）双壳内的横隔板一般双壳体船为保证双壳之间的结构强度，大多会在双壳之间设置横隔板和扶墙材，并且与纵骨的加强筋相交[14]。根据规范双壳内的横隔板的厚度值不小于式（5-23）[8]的计算值：（5-23）式（5-23）中：—横隔板下缘至舱顶的垂直距离（），这里为。实取：，满足规范要求。4）横隔板扶强材根据规范横隔板上的扶强材的剖面模数不小于式（5-24）[8]计算值：（5-24）可得：。因此可参考母型船选取角钢[13]，其剖面模数为，满足规范要求。5）加强筋横隔板上舷侧纵骨与内壳板纵骨之间应设置加强筋。这里参考母型船，设置两处尺寸为的加强筋，其剖面模数为。1.6抗扭箱结构设计在集装箱船，特别是双层底和双层壳舷侧结构的船中，往往需要在双层壳舷侧的顶部设置有效的抗扭箱结构来保证船体的强度。本文参考母型船，在双层壳舷侧的顶部设置一个简单的抗扭箱。由于设计船舶的载重吨位小于母型船，因此粗略的选取母型船的结构尺寸大致能满足设计规范要求，因此参考母型船，抗扭箱内平台的板厚选取为，纵骨选取为的角钢，加强纵骨之间的肘板选取为等边角钢，，。1.7舱口围板结构设计舱口围版纵骨和肘板均参考母型船选取，纵骨为，肘板为。1.8强度校核根据规范可知，位于船中处的结构，其剖面模数不可小于式（5-25）[8]计算值： （5-25）可得：。同样根据规范可知，位于船中处的结构，其船中剖面对水平中和轴惯性矩，其值不可小于式（5-26）[8]计算值： （5-26）可得：。本文选取船体基线为参考轴，通过对上述所设计的结构进行剖面模数以及自身惯性矩的汇总，再根据汇总结果对中横剖面结构进行强度的校核，其汇总结果如表5-2所示：表5-2中横剖面结构计算结果构件名称尺寸（）高板厚平板龙骨165014231.0000.0000.0000.0000.000船底板1185012222.0000.05913.0980.7730.000船底板2185012222.0000.13630.1924.1060.000船底板3179412211.2800.21341.8559.7670.000舭列板165014231.0000.875202.125176.85952.408中桁材140012168.0000.700117.60082.32027.440旁桁材11264.049113.7640.76887.37067.10111.148旁桁材21164.259104.7830.81881.71270.11211.836舷侧列板1125012150.0002.125318.750677.34419.531舷侧列板2170012204.0003.600734.4002643.84049.130舷侧列板3160012192.0001.2501008.0005292.00040.960舷顶列板186018334.8006.9802336.90416311.59096.523甲板边板121020242.0007.8451898.49014893.6540.000舱口围板150020300.0008.6552596.50022472.70856.250垂直加强筋-9×1401409126.0000.70088.20061.7400.021旁底桁加强筋140912.6000.7008.8206.1740.021续表5-2构件名称尺寸（）高板厚船底纵骨1180×110×1233.7120.1013.4050.3440.112船底纵骨2180×110×1233.7120.1264.2480.5350.112船底纵骨3180×110×1233.7120.1521.1240.7790.112船底纵骨4180×110×1233.7120.1761.9331.0440.112船底纵骨5180×110×1233.7120.2016.7871.3660.112船底纵骨6180×110×1233.7120.2518.4652.1260.112船底纵骨7180×110×1233.7120.2769.3042.5680.112船底纵骨8180×110×1233.7120.30110.1443.0520.112内底纵骨8×（180×110×10）226.9841.310297.349389.5270.765内底板574510574.5001.400804.3001126.0200.000舷侧纵骨1125×80×1019.7121.89537.35470.7860.031舷侧纵骨2125×80×1019.7122.43047.900116.3970.031舷侧纵骨3125×80×1019.7123.01559.432179.1870.031舷侧纵骨4125×80×1019.7123.60070.963251.4680.031舷侧纵骨5125×80×1019.7124.18582.495341.2400.031舷侧纵骨6125×80×1019.7124.77094.026448.5050.031舷侧纵骨7125×80×1019.7121.395106.346573.7380.031舷侧纵骨8125×80×1019.7126.020118.666714.3710.031内壳纵骨1125×80×1223.3511.89544.25083.8540.036内壳纵骨2125×80×1223.3512.43056.743137.8850.036续表5-2构件名称尺寸（）高板厚内壳纵骨3125×80×1223.3513.01570.403212.2660.036内壳纵骨4125×80×1223.3513.60084.064302.6290.036内壳纵骨5125×80×1223.3514.18597.724408.9750.036内壳纵骨6125×80×1223.3514.770111.384531.3030.036内壳纵骨7125×80×1223.3511.395121.979679.6550.036内壳纵骨8125×80×1223.3516.020140.573846.2500.036双壳体加强筋1125×80×1223.3513.05571.337217.9350.0