XX学院船舶强度与结构设计毕业论文

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1、船舶强度与结构设计课程设计成 绩： 姓 名： 同组人员： 班 级： 学 号： 日 期： 2014年5月2日 目 录 1船体结构设计任务书22船体结构尺寸确定42.1外板42.2甲板72.3.双层底82.4. 舷侧骨架112.5. 甲板骨架133中剖面构件尺寸汇总164中剖面模数计算175总纵强度校核186第二货舱中剖面结构图197参考文献:191船体结构设计任务书1 按CCS颁布的钢质海船入级与建造规范（2006年）设计下述船舶的船中剖面结构船 型：钢质单甲板、双底、单机单桨、单舵、纵横混合骨架形式结构、电焊焊接式的尾机型船兼运集装箱的近海多用途货船。主尺度：船长LPP=100m 型宽B=16

2、.00m 型深D=7.80m设计吃水=6.10m 肋距s:Fr32Fr134 0.65m 其余 0.60m 纵骨间距：双层底 0.62m 舷侧外板0.50m 顶边舱主甲板 0.60m 斜板 0.662m方形系数 Cb= 0.8265该船的中剖面草图见图12 与设计有关的条件 上甲板舱口两侧及货舱船底采用纵骨架式结构，其余采用横骨架式。 甲板间高：H=3m双层底高：第一货舱h=2.2m; 其余H=1.3m舱口宽度：b=8m舱口长度：按说明选取最大静水弯矩（压载出港）：Ms=13876t.m 船容系数：=1.51m3/t（即装载率r =1/1.51=0.66 t/m3）上甲板货物计算载荷 p=1.

3、3t/m2设计甲板骨架若需支柱时，规定在货舱内只设在中心线上，如图所示。 3 提交作业a) 船体结构设计计算书。b) 用1：50的比例绘出设计横剖面的结构图。计算书包括：（a）对设计船特征（船型、主尺度、结构形式等）的概述，设计所根据的规范版本的说明等；（b）按船底、船侧、甲板的次序，分别写出确定每一构件尺寸的具体过程，并明确标出所选用的尺寸。注意事项：计算书应简明、清晰、便于检查。结构图应符合船舶制图规定，图上所标构件尺寸应与计算书中所选用尺寸一致。4 货舱设计方案 该设计可采用下述两种方案之一：（1）第一货舱：舱口从108124肋位，舱口长l=11.2m第二货舱：舱口从7793肋位，舱口长

4、l=11.2m第三货舱：舱口从4359肋位，舱口长l=11.2m骨架采用常规结构形式。（2）第一货舱：舱口从106124肋位，舱口长l=12.6m第二货舱：舱口从7094肋位，舱口长l=16.8m第三货舱：舱口从3859肋位，舱口长l=14.7m骨架采用悬臂梁结构形式。5 设计参考书目 1 钢质海船入级与建造规范（2006年）中国船级社 2 船舶设计手册（结构分册）国防工业出版社3 船体强度与结构设计（王杰德等主编）国防工业出版社 1995年出版4 船舶计算结构力学（聂武等主编）哈工大学出版社 2000年出版2船体结构尺寸确定2.1外板2.1.1 船底外板2.1.1.1船底为纵骨架式，船中0.

5、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: t1 = 0.043s(L+230) mm = 0.0430.623301.0 = 9.93mm t2 = 5.6s mm = 5.60.622.706 = 10.61 mm 式中： s纵骨间距，0.7m； d吃水，6.1m；h1=min(0.26C,0.2d)=1.22m L为船长 L=100m；= 取 船底外板 实取：t = 13mm规范（2.3.1.3）规范（2.3.1.3）船底外板取：t=13mm2.1.1.2离船端0.075L区域内的船底板厚度t应不小于按下列式计算所得之值: t=(0.035L+6) mm = 9.501.0

6、30 = 9.78 mm式中：s纵骨间距，计算时应不小于Sb Sb纵骨标准间距，Sb=0.0016L+0.5=0.66 m d吃水，6.1m；L为船长 L=100m 船底外板实取：t=12mm规范（2.3.1.4）船底外板取：t=12mm2.1.2平板龙骨2.1.2.1平板龙骨宽度b应不小于按下式计算所得之值 b=900+3.50L mm=900+350=1250 mm平板龙骨宽度实取：b=1500mm2.1.2.2 平板龙骨厚度应不小于按下式计算所得之值 t=t0+2.0 mm=12+2.0=14 mm平板龙骨厚度实取：t=14mm式中：b平板龙骨的宽度 L为船长 L=100m to计算所得

7、船底板厚度规范（2.3.2.1）规范（2.3.2.2）平板龙骨取：1500mm14mm2.1.3舭列板2.1.3.1舭列板厚度t应不小于按下式计算所得之值： t1 = 0.043s(L+230) mm = 0.0430.73301.0 = 9.93mm t2 = 5.6s mm = 5.60.72.706 = 10.61 mm 式中：s为肋骨间距，计算时取值应不小于肋骨的标准间距 L为船长 L=100m d=6.1m E=1+s2/S2 Fb为折减系数 为1 h1=min(0.26C,0.2d)=1.22m实取t=13m规范（2.3.3.1）规范（2.3.1.3）规范（2.3.3.2）舭列板厚

8、度：t=13mm2.1.4舷侧外板2.1.4.1船中部0.4L区域内的横骨架式舷侧外板厚度 （1）距基线D 以上的舷侧外板厚度t应不小于系列规定： t1=0.073s(L+110) mm=0.0730.70.9482101mm =10.18 mmt2=4.2s mm =4.20.72.88 =8.47 mm实取厚度t=12 mm (2) 距基线D以下（舭列板除外）的舷侧外板厚度t不应小于按下两式计算所得之值： t1=0.72s(110+L) mm =0.0720.70.9482101 =10.04 mmt2 =6.3s mm =6.30.7*2.706 =11.93 mm实取厚度t=12 mm

9、(3) 距基线D以上和D以下区域内的舷侧外板厚度t，由上述计算所得之值用内插法求得： 取t=12 mm式中：s-肋骨间距，计算时取值应不小于肋骨的标准间距 L-船长 d吃水 Fd、Fb为折减系数 E=1+s2/S2 S为舷侧纵桁间距，3.0mh1 =min(0.26C,0.2d)=1.22h2=min(0.5C,0.36d)=2.20m规范（2.3.4.2）距基线D 以上的舷侧外板厚度t=12mm规范（2.3.4.2）距基线D以下（舭列板除外）的舷侧外板厚度t=12mm距基线D以上和D以下区域内的舷侧外板厚度t=12mm2.1.4.2离船端0.075L区域内的舷侧外板厚度：t=(0.035L+

10、6) mm = 9.501.030 = 9.78 mm实取厚度t=12 mm2.1.4.3 舯部0.4L 区域内的舷侧外板厚度不应小于端部舷侧外板厚度， 并应使船中部0.4 区域外的舷侧外板厚度能逐渐向端部舷侧外板厚度过渡。规范（2.3.4.4）规范（2.3.1.4）离船端0.075L区域内的舷侧外板厚度t=12mm规范（2.3.4.5）2.1.5舷顶列板2.1.5.1舷顶列板宽度b应不小于： b=800+5L mm =800+500 =1300 mm但不必大于1800mm实取宽度b=1400 mm规范（2.3.5.1）舷顶列板宽度b=1400mm2.1.5.2舷顶列板厚度t在中部0

11、.4L区域内不小于相邻舷侧外板的厚度，且不小于按下两式计算所得之值： t1= mm =0.0850.70.9482101 =11.85 mm t2= mm =1.050.713.23 =9.72 mm实取t=13 mm式中：s肋骨间距，计算时取值应不小于肋骨的标准间距 L船长 L1=L E=1+s2/S2 S为舷侧纵桁间距规范（2.3.5.2）舷顶列板厚度实取t=13mm2.1.5.3 船中部0.4L区域内的舷顶列板的厚度，在任何情况下均应不小于强力甲板边板厚度的0.8倍。舷顶列板的厚度逐渐向两端过度到端部的舷侧列板的厚度。 13mm>相邻舷侧外板的厚度12mm 满足要求规范（2.3.5

12、.4）2.2甲板2.2.1 强力甲板2.2.1.1 开口边线外强力甲板厚度t，除应符合中剖面模数要求外，还应不小于按下列各式计算所得之值： 纵骨架式：t1=0.060.702101=8.82 mm t2= =0.90.713.32 =8.33 mm式中：s纵骨间距 L船长 L1=L Fd-折减系数实取厚度t=12 mm规范（2.4.2.1）开口边线外强力甲板厚度实取t=12mm2.2.1.2在开口边线以内的及离船端0.075L区域内强力甲板厚度t应不小于下式计算之值： t= =0.90.713.32 =8.33 mm实取t=10 mm式中：s纵骨或纵骨间距 L船长2.2.1.3 强力甲板最小厚

13、度t应不小于6 mm2.2.1.4 船中部强力甲板厚度应在船中部0.4L区域内保持相同，并逐渐向端部甲板厚度过度规范（2.4.2.2）实取t=10 mm规范（2.4.2.3）规范（2.4.2.5）2.2.2 甲板边板2.2.2.1在船中部0.4L区域内的强力甲板边板宽度不小于以下计算所得之值，但不必大于1800mm b=6.8L+500 mm =1180 mm实取b=1400 mm强力甲板边板在端部的宽应不小于船中部宽度的65%b=0.651400 =910 mm实取b=1100 mm强力甲板边板厚度应不小于强力甲板厚度取t=14>12规范（2.4.3.1）实取t=14mm1400mm2

14、.3.双层底2.3.1 中桁材2.3.1.1在船舶中剖面处应设置中桁材。中桁材高度h0在任何情况下应不小于650，且不小于按下十计算所得之值：h0=25B+42d+300 mm =2516+426.1+300 =956.2 mm式中：B船宽 d吃水实取h0=1300 mm 规范（2.6.2.1）2.3.1.2中桁材厚度t应不小于按下述规定：（1）船中部0.4L区域内：t1=0.0077h0+4 mm =0.0077956.2+4 =11.36 mm实取厚度t=12 mm（2）船端0.075L区域内，中桁材厚度可比（1）中的要求减少2mm（3）炉舱内中桁材厚度应较船中部0.4L区域内中桁材厚度2

15、.5mm式中：h0双层底计算高度2.3.1.3中桁材在中部0.75L区域范围内应连续，并应尽量向首尾柱延伸。2.3.1.4船中部0.75L区域内，中桁材上不应开人孔或减轻孔，在个别特殊情况下一定要开孔时，应予以加强。 规范（2.6.2.2）实取1300mm12mm规范（2.6.2.4）规范（2.6.2.4）2.3.2旁桁材2.3.2.1旁桁材的数量 对船宽大于12但不大于20的船舶,中桁材左右两侧至少各设1道旁桁材2.3.2.2旁桁材的高度 h=1200mm2.3.2.3桁材间距 S=2800 mm2.3.2.4旁桁材的厚度可以比中桁材厚度减少3mm t=12-3=9 mm规范（2.6.10.

16、2）实取1300mm9mm2.3.3纵骨架式肋板2.3.3.1实肋板间距d实肋板间距d = 650 mm肋板厚度与高度之比一般不小于2.3.3.2实肋板厚度tA:在机舱区域为横骨架式，每一肋位设置实肋板：实肋板厚度不小于：t=0.007h0+1=8 mm高度不大于：h=1040 mm取101000mmB:在货舱区域为纵骨架式，每4档肋位设实肋板：实肋板厚度不小于：t=（0.0077h0+1）（1+0.1）=9.57 mm取：101000mm2.3.2.3肋板上的每根纵骨处应设置垂直加强筋，加强筋间距不大于1.5，厚度与肋板相同，宽度为肋板高度的1/10。取t =10mm；h =100规范（2.

17、6.11.2）实取101000mm实取101000mm规范（2.6.11.2）2.3.4船底纵骨2.3.4.1船底纵骨标准间距Sb,按下式计算： =0.66 m2.3.4.2船底纵骨的剖面模数W应不小于按下式计算所得之值：Wo= =(6.1+1.22)0.621.862 =204.33 cm3 实取 L15010010，w=208.2 cm带板选用60082.3.4.3内底纵骨的剖面模数W为船底纵骨模数的85% W=0.85204.33 =173.68 实取 L1309012，w=176.6 cm带板选用6008式中：s纵骨间距-纵骨跨距，但不小于1.5md吃水f系数，有中间垂直撑柱时为0.5

18、2，无则为1.0规范（2.6.12.1）规范（2.6.12.2）实取 L15010010，w=208.2 cm 带板选用6008 规范2.6.12.3L1309012，w=176.6 cm带板选用60082.3.5内底板及内底边板（纵骨架式）2.3.5.1内底板的厚度tA：在船中部0.4 区域内:t=0.04L+5s+2.1=9.6 mm实取t=12 mmB：在机舱区域内:t=0.055L+4.8=10.3 mm实取t=12 mmC：船端部0.075区域内的厚度为船中0.4 区域内厚度的0.9 倍：t=0.9船中=8.64 mm实取t=12 mm2.3.5.2 内底边板的厚度t 当船长小于或等

19、于110m时，较内底板增加1.5mm t=12+1.5=13.5 mm2.3.5.3 内底边板应在每个肋位处设置通达邻近底纵骨的肘板，肘板边缘应作加强，肘板厚度与肋板相同。）规范（2.6.9.1）规范（2.6.9.2）规范（2.6.9.3）2.3.6舭肘板2.3.6.1 舭肘板厚度与实肋板相同取t=10mm2.3.6.2舭肘板的面积宽度：舭肘板的自由边缘应有面板或折边 , 面板或折边的宽度一般为其厚度的 10 倍，故实取 mm 2.3.6.3 舭肘板的高度与宽度相等，故实取h=b=100 mm规范（2.6.15.1）规范（2.6.15.2）规范（2.6.15.3）2.4. 舷侧骨架2.4.1

20、标准间距肋骨的标准间距应为按下式计算所得之值： Sb=0.0016L1+0.5=0.66 m2.4.2 主肋骨2.4.2.1（1）除首尾尖舱外,货舱主肋骨的剖面模数W 应不小于按下式计算所得之值： W=CC1sd cm =4.8510.656.13.25=203.11 cm式中：s肋骨间距 d吃水 肋骨跨距，无论如何应不小于，在从尾尖舱至距首垂线0.2L之间的区域内，应取用船中的肋骨跨距，在从距首垂线0.2L至防撞舱壁之间的区域内，应取用该区中最大的肋骨跨距l=3.0m =4.85 C1-系数，<90m时，c1=1.05，当l>90m时，c1=12.4.2.2 在任何情况下，主肋骨

21、的剖面模数应不小于甲板间肋骨的剖面模数，且不小于2.4.2.3 主肋骨的剖面惯性矩I应不小于下式计算之值： I=3.2wl =2112.44 cm带板600×12，选用，W=208.2，I=2681 （2）首、尾尖舱内的肋骨的剖面模数应不小于W 和剖面惯性距I 应不小于按下式计算所得之值：W = 4.6sdD=4.6×0.60×6.1×7.8=131.32I = 3.5W= 3.5×203.11×3.25=2488.10选用 W=208.2 ，I=2681规范（2.7.1.1）规范（2.7.2.1）规范（2.7.2.6）规范（2.7.

22、2.7）规范（2.7.2.8）2.4.3 甲板间肋骨2.4.3.1 甲板间肋骨的剖面模数W应不小于按下式计算之值： W=CC1sd cm3 =3.83×1×0.65×6.1×3.25×2.8=138.19 cm3式中：s肋骨间距 d-吃水 肋骨跨距,3m D-型深 C系数，取C=0.7+4d/D=3.83 C1-系数, ，=1；选用，W=153.8 规范（2.7.2.9）2.4.4舷侧纵桁2.4.4.1支持主肋板的舷侧纵桁的剖面模数W及剖面惯性矩I应分别不小于按下列两式计算之值 W=7.8hb =7.8×1.5×3×

23、;1.95 =133.47 式中：b舷侧纵桁支持面积的宽度m h从舷侧纵桁跨距中心至上甲板边线的垂直距离 m 舷侧纵桁的跨距选用 9×17014×250 W=146规范（2.7.3.1）选用 9×17014×250 W=1462.4.4舱口端梁下肋骨2.4.4.1舱口端梁的主肋骨的剖面模数W应不小于所规定的普通主肋骨剖面模数的1.67倍 W=1.67×203.11 =339.19 选用，W=348.3 2.4.4.2 舱口端梁下的甲板间肋骨的剖面模数应不小于普通甲板肋骨剖面模数的1.67倍 W=1.67×138.19=230.78 选

24、用，W=240.7 规范（2.7.2.4）规范（2.7.2.10）2.5. 甲板骨架2.5.1 甲板负荷2.5.1.1 露天甲板计算压头 ho= = 1.37 m规范（2.8.1.12.5.1.2 距首垂线0.15L以后的甲板设计载荷为h=0.14P+h0-1.2 =0.14×1.3+1.48-1.2 =0.352m表（2.8.1.1）2.5.2甲板横梁2.5.2.1 甲板横梁的剖面模数应不小于下列计算之值： =16×0.6×1.37×2.8 =103.11 s-横梁间距s=0.6 h甲板计算压头横梁跨距，=2.8m2.5.2.2 甲板横梁的腹板高度应不

25、小于60mm选用L 120×80×10 W=108规范（2.8.2.3）规范（2.8.2.1）2.5.3甲板纵桁2.5.3.1 支持横梁的甲板纵桁的剖面模数应不小于下式之值：W=4.75bh =4.75×3×1.37×3.5 =239.15 式中：b甲板纵桁所支承面积的平均宽度，；h甲板的计算压头，L甲板纵桁的跨距，选用 12×30017×300 W=2562.5.3.2 甲板纵桁的剖面惯性距I应不小于下式计算之值： I=2W=2×246.13×3.5=1722.93式中：W本节所要求的甲板纵桁剖面模数，

26、L甲板纵桁的跨距，规范（2.8.3.2）选用 12×30017×300 W=256规范（2.8.3.5）2.5.4甲板舱口纵桁2.5.4.1 剖面模数=7hb =7×1.37×4×10.5 =4229.19式中：h甲板的计算压头，b甲板舱口甲板纵桁所支承面积的平均度，L舱口甲板纵桁的跨距，选用 2.5.4.2 强横梁剖面惯性矩：I=2.6W=2.6×4229.19×2.8=30788.50式中：L下甲板舱口甲板纵桁的跨距W本节所求的剖面模数规范（2.8.8.1）选用规范（2.8.8.1）2.5.5甲板舱口端横梁2.5.5.1

27、 在中剖面设置纵桁和支柱2.5.5.2 剖面模数=4.6chA =4.6×4×1.37×41.65×2.8 =2939.76式中: 端横梁的跨距，A载荷面积，h甲板的计算压头，c系数，根据舱口纵桁距中纵剖面的距离选用规范（2.8.9.1）选用2.6. 支柱2.6.1 布置形式2.6.2 支柱载荷2.6.2.1对支柱所受的载荷P，应按下式计算：P=7.06abh+P0 =7.06×13.3×8×1.37 =1029.12式中：a支柱所支持的甲板面积的长度 ， b支柱所支持的甲板面积的平均宽度， h支柱所支持的上甲板的计算压头，

28、 P0上方支柱所传递的载荷，2.6.2.2 经查表取2.6.2.3 支柱剖面校核：支柱的剖面积A不小于按下式计算之值：A=P12.26-5.10r =1059.212.26-5.106.2411.28 =112.2 cm式中：P支柱所受的载荷 支柱的有效长度，即为支柱全长的0.8倍管形支柱的壁厚不小于按下两式计算之值：t=P0.392dp-4.5 =1059.20.392×315-4.5×6.24 =11.1mm2.6.3支柱下上方的结构加强管形支柱和空心矩形剖面支柱的上端应与由有效肘板支持的板相连接。在在支柱的下方应设置复板或加厚板。规范（2.10.1.1）规范（2.10

29、.2.1）规范（2.10.2.1）规范（2.10.3.1）规范（2.10.4.1）2.7. 舷墙设计2.7.1 舷墙的高度h h=1.1 m2.7.2 舷墙板厚度b B=6 mm2.7.3 舷墙支撑肘板的间距s s=1.2 mm2.7.4 支撑肘板根部的剖面模数W应不小于按下式计算所得之值 W=(30+0.45L)S= (30+0.45×100)×0.65×1.12= 58.99 cm3规范（2.19.1.2）规范（2.19.2.1）规范（2.19.2.3）规范（2.19.2.4）3中剖面构件尺寸汇总序号船体结构名称位置选材1外板船底板t=13mm平板龙骨14mm

30、×1500mm舭列板t=12mm舷侧外板距基线3/4D以上t=12mm距基线D/4以下t=12mm距基线D/4以上和3/4D以下t=12mm舷顶列板13mm×1400mm2甲板强力甲板t=12mm甲板边板14mm×1400mm甲板横梁L 120×80×10甲板纵横 12×30017×300甲板舱口纵横甲板舱口端横梁3船底骨架（双层底）中桁材12mm×1300mm旁桁材9mm×1300mm普通肋板10mm×1200mm船底纵骨L15010010带板6008内底纵骨L1309012带板6008内底板

31、在船中部0.4 区域t=12mm在机舱区域t=12mm船端部0.075区域t=12mm舭肘板t=10mm b=100mm h=100mm4舷侧骨架主肋骨甲板间肋骨舷侧纵桁 9×17014×250舱口端梁下肋骨20序号构件名称数量尺寸/mm位置Z/cm面积A/cm2静距S/惯性矩I/自身惯性矩i/1船底板113×52000747.5002平板龙骨114×7500105003舭列板113×2640145343.239962579449010322144舷侧外板（距基线D/4以下）112×750167.590150752525062.542

32、187.5舷侧外板（距基线D/4以上和3/4D以下）112×3900390468182520711828005931900舷侧外板（距基线3/4D以上）112×600625724500028125000216005舷顶列板113×140072518212922091746200297266.76强力甲板112×26007803122433601898208007甲板边板114×14007801961528801192464008中桁材112×13006015693605616002197009旁桁材19×1300601177

33、02042120016477510船底纵骨7L150100127.526.419814852091.511内底板112×56002207081557603426720012内底纵骨7L15010012212.526.4561011921252091.513主肋骨1L150×100×104602511500529000014甲板间肋骨7L1309010420229240388080015舷侧纵桁1 9×17014×25031550.315844.54991017.524583216舷侧纵桁1 9×17014×25049550.

34、324898.512324757.5245832总和3489.2107864710846953519126939.34中剖面模数计算5总纵强度校核船中最小剖面模数应不小于下式计算所得之值： =7.92*1002*(0.8265+0.7) =1.93×106船中剖面对水平中和轴的惯性矩应不小于下式计算所得之值： =3×1.93×10×100 =5.79×108cm其中：C为系数，当时，= 7.92=0.8265 为方形系数，计算时取值不应小于0.60；L船长；B型宽 I=2（C-2A）=1520741365cm4,船中最小剖面模数W=I/（900-）=2573770.78cm4 >=1.93×106符合要求（规范2.2.5.1）（规范2.2.5.2） 6第二货舱中剖面结构图7参考文献:1.钢质海船入级建造规范.北京:人民交通出版社,2006;2 中国船级社.船舶设计手册（结构分册）.北京:国防工业出版社.20043 王杰德.船体强度与结构设计.北京:国防工业出版社.1995;4 聂武.船舶计算结构力学.哈尔滨:哈工大学出版社.2000