5800吨近海散货船的基本结构设计.doc

大連过；大孝网络教育学院本科生毕业论文（设计）题 目： 5800吨近海散货船的基本结构设计学习中心：_层 次： 专科起点本科 专 业： 船舶与海洋工程 年 级： 2015年 春 季 学 号： 学 生： 指导教师： 完成日期： 2015年9月5日内容摘要毕业设计内容为5800吨近海散货船的基木结构设计设计过程中主要参考 5800吨近海散货船等相近船为母型船，遵循《钢质海船入级与建造规范》(2006) 等相应规范进行设计设计过程中综合考虑船舶自身性能及经济性等因素毕业设计过程主要包括以下内容：结构设计，木船在货舱区结构为纵骨架式, 参照相应规范计算船体各处构件的相关参数如剖面模数等，选取构件，并校核总 纵强度，以保证结构设计合理关键1司：散货船；基木结构设计目 录IW 礙 I1现代散货船发展及相关母型资料 11.1现代散货船发展 11.2现代散货船特点 21.2. 1确定船舶主要尺度和排水量的主要方法 21.2. 2排水量估算 31.2.3选择船长考虑的主要因素 41.2.4选择型宽考虑的主要因素 41.2.5选择型深考虑的主要因素 51.2.6选择吃水考虑的主要因素 51.3相关母型资料 51.3. 1主要尺度 51.3.2航速、螺旋桨及续航力 62结构设计及强度计算 72.1设计船结构概述 72.2货舱基本结构计算 72. 2. 1 外板 72.2.2 甲板 102.2.3双层底 112.2.4舷侧骨架 132.2.5甲板骨架 152.3总纵强度计算 152.3. 1强度标准 162. 3. 2实船中剖面模数计算 162. 3.3绘制典型横剖面结构图 193 街仑 20参考文献 21a 221现代散货船发展及相关母型资料 1.1现代散货船发展新中国成立后，百废待举，国家重新认识到船舶与海洋领域的重要性，集中 人力、物力、财力发展船舶工业。

改革开放以来，在总工程师邓小平同志的正确 领导下，经过几代人几十年的奋力拼搏，中国重新跻身举足轻重的世界造船大国 在经济全球化的今天，国际贸易日趋频繁，这极大地推动了船舶事业的发展特 别地，散货船作为当今三大主流船型（散货船、集装箱船、油船）之一，需求量巨 大且稳中有升散货船自20世纪50年代中期出现以来，在60年的时间里，总体上保持着强 劲的增长势头在国际航运业中，散货船运输占货物运输的30%以上由于货运量 大，货源充足，航线固定，装卸效率高等因素，散货船运输能获得良好的经济效 益，散货船己成为运输船舶的主力军随着世界经济的发展，散货船运输仍将保 持较高的增长势头20世纪50年代以前没有专用的散货船，煤、谷物、矿石等干散货，早先是由 杂货船承运的粮食、水泥等散货的流动性比液体小，都有一定的休止角，因而 当这些散货在舱U围板内装满后，舱U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专用散货船。

其结构型式为：两舷布置底边舱 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；由于5800 吨散货船属于中型船，承受的总纵强度大，因此在双层底、四个边舱区及舷侧均 釆用纵骨架式结构以保证船体总纵强度：两个货舱U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，骨架也减弱散货船根据载重吨位通常分为以下几个类型：灵便型散货船（指载重量在2 一5万吨左右的散货船，其中超过4万吨的船舶又被称为大灵便型散货船）；巴拿 马型散货船（指在满载情况下可以通过巴拿马运河的最大型散货船，载重量一般 在6 — 7. 5万吨之间）；好望角型散货船（指载重量在15万吨左右的散货船，由于 尺度限制不可能通过巴拿马运河和苏伊丄•运河，需绕行好望角和合恩角）；大湖型 散货船（指经由圣劳伦斯水道航行于美国、加拿大交界处五大湖区的散货船，载重量一般在3万吨左右）木次毕业设计为5800T散货船总体方案设计，该设计结合现代散货船的船型 特点，采用双底双壳结构，结合母型船、统计资料和规范要求对散货船的主尺度、 型线、总布置、典型横剖面结构进行了设计、计算，并对典型载况下的稳性和总 纵强度进行了校核，由此获得一个良好的满足设计任务书的设计方案。

1.2现代散货船特点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、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，所以都是单甲板船总 载重量在50000吨以上的，一般不装起货设备由于谷物、煤和矿砂等的积载因 数（每吨货物所占的体积）相差很大，所要求的货舱容积的大小、船体的结构、 布置和设备等许多方面都有所不同因此，一般习惯上仅把装载粮食、煤等货物 积载因数相近的船舶，称为散装货船，而装载积载因数较小的矿砂等货物的船舶, 称为矿砂船1.2. 1确定船舶主要尺度和排水量的主要方法由于大中型散货船的主要尺度确定属于典型的非布置问题因此需要按载重 型船的方法来论证解决这类问题的一般思路是：从重量入手，先选取载重量系 数，然后估算排水量，按适宜尺度比及限制条件等算出主要尺度，重量与浮力平衡 后进行性能校核，若满足，则结束或进行经济分析，否则，修改主要尺度重新计 算流程图1. 1所示框图就是解决这类问题的典型流程之一修改主要尺度及系数分析设计任务书，找出主要矛盾决定船型及总布置估算△ (△zDW/riw)确定L，B，d,D，CbO估gZw气（L?B，D……）ZWi=A性能校核满足得出满足要求的方累选择最佳方案或修改总布置 >图1.1确定载重型船舶主耍尺度和排水黾的基本步骤修改排水量1.2.2排水量估算载重量与排水量的比成为载重量系数，它反映了运输船舶装载能力的大小， 表示排水量△的利用率。

载重量系数的初步拟定用于初步确定设计船的排水量 此船的载重量系数nDW取自统计资料，见表2-1表2-1各类船舶的n D5V大致范围船舶类型n dw船舶类型n dw拖船0. 05 〜0. 15大型散货船0. 70-0. 86渔船0. 30-0. 40中小型客船0. 30〜0. 50中小型散货船0. 68-0. 75大型客船0. 40〜0. 55大型散货船0. 72〜0. 83集装箱船0. 66〜0. 70中小型散货船0. 60-0. 75驳船0. 70〜0. 85船舶主要要素受到一系列因素的制约，航道、码尖泊位等对主尺度有限制， 船舶的各项技术性能对主要要素有各种要求，货源、运费、造价和散货价等经济 因素也对设计船主要要素有影响选择设计船主耍耍素时，必须首先对影响主耍 要素的各种因素进行研宂和综合分析1.2.3选择船长考虑的主要因素(1) 船长对阻力的影响木船的航速为15kn,而其垂线间K:初步估计在230m左右，估算其傅汝德数C 大于0.18属于中速船型，在排水量不变的情况下，随着船长的变化，对应一定航 速可以得到总阻力最低的船长〜，同时也可以找到使总阻力幵始显著增加的最 短船长(称临界船长)。

现代散货船的大约在6~8之间，所以选择主尺度时， 应尽量在此范围内另外，船长的选择还需满足布置要求、阻力性能、操纵性和经 济性的条件的影响2) 使用条件及建造条件的限制由于木船的航区为我国沿海区域，且木船的总排水量1012351左右，船长在 230m左右，为国际无限航区据相关新闻报道，巴拿马运河将于2016年完成扩宽 工程，对船宽的限制逐渐缩小苏伊士运河最大吃水限制为58英尺，即17.67m, 设计船舶应当满足此条件所以对于使用条件及建造条件限制可以作为次要因素 考虑3) 船长对操纵性、耐波性、抗沉性的影响木设计船航区为国际无限航区，需要较好的航向稳定性，适当增加船长有利 船长主要影响船的纵摇和升沉，增大船长对耐波性有利增加船长对改善抗沉性 有利4) 船长对重量及造价的影响船长增长对钢料重量影响很大，船的造价也会增加，岀于对经济性的考虑， 木船应在满足要求的情况下尽量使船长减小，但也不应太小，同时应考虑到(1) 中船长与阻力的关系1.2.4选择型宽考虑的主要因素船由于航速较高，排水量相对较小，在船宽选择方面应主要考虑稳性及耐波 性的要求，其次应考虑船宽对阻力的影响同时，现代散货船的L/B大约在6~8 之间，选择船宽时应保证在此范围内。

对于稳性而言，调整船宽是最有效的措施， 而且在保证稳性下限值的前提下，尽可能较小B,以增大横摇周期，使横摇尽量和缓1.2.5选择型深考虑的主要因素船为装载谷物的散货船船，谷物的积载因数为1.51m3八，B卩，积载因数在1.4 以上，属于轻质货物船，其干舷大于最小干舷，属于“容积型”富裕干舷船型 增加型深是提高舱容最有效的措施，似同时，型深的增加对大倾角稳性和初稳性 的影响是相互矛盾的，其对大倾角稳性一般是有利的，而对初稳性是不利的现 代散货船的大约在8〜17之间，设计时应在该范围内1.2.6选择吃水考虑的主要因素选用大一些的吃水对提高螺旋桨工作性能和降低阻力有利同时增加吃水， 可加大螺旋桨的埋水深度，还能在纵摇时减少螺旋桨出水的可能性，对耐波性也 有好处然而，随着吃水的增大，船体湿表面积增大，从而使得阻力随之增大 现代散货船的大约在2. (T2. 6之间1.3相关母型资料母型船载重量为5800吨，用于运载煤等散货主要航区为近海木船为钢质、 单甲板、尾机型、单桨、单驼，由柴油机驱动的散货船；设有两个货舱；主船体 部分由6道水密/油密横舱壁划分为7个区域；设有首楼、尾楼，尾楼甲板上设有 三层甲板室。

1.3.1主要尺度总"be Lpp96.00m型宽S16.40m型深7.50m设计吃水V6.10m方形系数G0.752载重量5800t载重量系数77^,0.7785排水量7478.86t排水体积7224. 2m31.3.2航速、螺旋浆及续航力螺旋桨设计时考虑了主机功率储备12%,母型船在设计吃水(f/ = 6.10m), 船壳清洁无污底情况下，处于风力小于蒲氏风级三级的平静深水水域条件下主机 达到额定转速时的服务速度约11.8海里/小时母型船选用MAU型5叶螺旋桨，螺旋桨直径为2.7m,盘面比0.78,螺距比 0.76,螺旋桨材料为铝镍青铜木船燃油、轻柴油的装载量满足船舶在满载状态，航速Vs=11.8海里/小时的 续航力为3500海里木船洗涤、饮用水容量以及食品和粮食的储备量满足18名船员20天的自持 力2结构设计及强度计算 2.1设计船结构概述木设计船主要构件遵照我国船级社《钢制海船入级与建造规范》(2006)第二 篇第八章对散货船的要求进行设计2. 2货船基本结构计算2. 2.1外板(1)船底板(参考CCS钢制海船入级与建造规范2.3.1)船底为纵骨架式时，应符合下列规定：①船底为纵骨架式时，船中0. 4L区域内的船底板厚度t应不小于按下列两式计算所得之值:Z, =0.043‘v(L +230)^(2.1)。