船舶结构强度课程设计报告说明书要点.docx

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船舶结构强度课程设计报告说明书要点

交通大学航海学院

船舶强度与结构设计

课程设计说明书

课题：

船舶强度与结构设计

专业：

10船舶与海洋工程

班级：

四班

学号：

10960201

学生：

王雪

指导教师：

敬东

日期：

2013.6.25

一、船体结构设计任务书

二、船体结构尺寸确定

1、外板

2、甲板

3、双层底

4、舷侧骨架

5、甲板骨架

6、支柱

三、第二货舱中剖面结构图

四、参考文献

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》（2009年）设计下述船舶的船中剖面结构（船型：

双甲板尾机型干货船）

船长L99.0米

船宽B16.4米

型深D9.3米

吃水d6.5米

排水量7500吨

L/B6.036585>5

B/D1.76<2.5

方形系数Cb0.70＞0.6（满足规要求）

2、与设计有关的条件

该船主要装运杂货。

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H3米

纵股间距s自9#~131#肋位，700毫米；其余600毫米

双层底高h第一货舱2.2米；其余1.3米

舱口宽度b8米

舱口长度l16米

最大静水弯矩（压载出港）14276t.m

舱容系数η1.51立方米/T（即装载率r=0.66T/立方米）

上甲板货物计算载荷p1.3T/立方米

3、课程设计报告要求

（1）编制船体结构设计计算书

（2）绘制设计横剖面的结构图

用1:

50比例绘制。

船体结构尺寸确定

一、外板厚度计算校核

1.船底板

（1）按规2.3.1.3要求，船底为纵骨架式时其船中部0.4L区域的船底板厚度应不小于下式计算所得之值：

mm；

mm

式中：

s=0.7m,L=99m,d=6.50m,Fb=1.0,

按2.3.1.2规定，h1=0.26C,计算时取不大于0.2d;

按2.2.3.1规定，

h1=0.26c=0.26×7.9=2.054m

因2.054大于0.2d=0.2×6.5=1.3m，因此取h1=1.3m

所以得:

实取t=12mm

（2）离船端0.075L区域的船体板厚度t按规2.3.1.4要求应不小于按下式计算所得之值：

mm

式中:

L——船长,m；

s——肋骨或纵骨间距,m，计算时取值应不小于

；

——肋骨或纵骨的标准间距,m

根据1.2.8。

1规sb=0.0016L+0.5=0.0016*99+0.5=0.6584

则:

t=（0.035L+6）=（0.035×99+6）×=9.465mm

实取t=10mm

按规2.3.1.5要求，船中部0.4L区域的船底板厚度应不小于端部船底板厚度，则本船要求的基本板厚为t=10.9480mm。

本船船底板厚度实取t=14mm，满足规要求。

2、平板龙骨：

按规2.3.2.2规定，平板龙骨厚度应按中部船底板厚度增加2mm，则要求平板龙骨厚度t=12.9480mm，且均不小于相邻船底板厚度。

按2.3.2.1规定，平板龙骨宽度应不小于下式之值：

b=900+3.5L

式中:

L-船长，m。

平板龙骨的宽度不必大于1800mm。

平板龙骨的宽度应在整个船长保持不变。

式中：

L=99

则：

b=900+3.5×99=1246.5mm

本船实取平板龙骨厚度t=16mm，宽度b=1500mm，满足规要求。

3、舭列板：

按2.3.3.1规定，舭列板为横骨架式时其厚度应不小于按2.3.1.2计算所得之值：

式中：

s-肋骨间距（m）,计算时取值应不小于纵骨的标准间距sb。

d-吃水，m。

L-船长，m;但计算时取不必大于200m。

Fb-折减系数，见本章2.2.5.7；

m，其中，s为0.7m;S为船底桁或龙骨间距，1.4m；

h1=0.26C,计算时取不大于0.2d；

C—系数，见本章第2节2.2.3.1。

式中：

L=99s=0.7sb=0.6584Fb=1.0d=6.5S=1.4

则：

E=1.25m

h1=0.26C=0.26×C=0.26×7.9=2.054m

又不大于h1=0.2d=0.2×6.5m=1.3m所以h1取1.3m

则：

t1=10.84mm

t2=13.685mm

船实取舭列板厚度为t=16mm，满足规要求。

4、舷侧外板：

本船舷侧采用横骨架式结构，按规2.3.4.2要求进行计算,船中部0.4L区域舷侧外板厚度t应符合下列规定：

（1）、距基线

以上舷侧外板厚度t应不小于按下列两式计算所得之值：

mm

mm

式中：

L=99;s=0.7;sb=0.6584;Fd=1;d=6.5;S=2.5

E=1.0784m;h2=0.5C=0.5×C=0.5×7.9=3.95m

又不大于h2=0.36d=0.36×6.5m=2.34m所以h2取2.34m。

则：

t1=9.9868mm

t2=8.7412mm

所以t=12mm

（2）、距基线

以下舷侧外板厚度应不小于下两式计算之值：

mm

mm

式中：

L=99;s=0.7;sb=0.6584;Fd=1d=6.5S=2.5

E=1.0694h1=1.3m

则：

t1=9.85mm;

t2=12.32mm;

所以t=16mm

⑶、距基线

至

区域的舷侧外板厚度t，由上述计算所得之值用插法求得。

5.舷顶列板

（1）按规2.3.5.1要求，舷顶列板的宽度应不小于：

b=800+5L=800+5×99=1295mm，

但不必大于1800mm。

则本船舷顶列板宽度实取b=1500mm，符合规要求。

（3）按规2.3.5.2要求，舷侧为横骨架式时，船中0.4L区域舷顶列板厚度t应不小于按下列两式计算所得之值：

mm

mm

式中：

L1=L=99m；s=0.7m；Fd=1.0；E=1.0694；

则：

mm；

mm;

在船中部0.4L区域的舷顶列板的厚度，在任何情况下均不小于强力甲板边板厚度的0.8倍，也不小于相邻舷侧外板的厚度。

舷顶列板的厚度可逐渐向两端过渡到端部的舷侧外板厚度。

宽度按2.3.5.1规定应b≥0.1D=0.1×9=0.9m。

本船舷顶列板厚度实取t=16mm，满足规要求。

6.局部加强

按照规2.3.6.1要求，与艉柱连接的外板、轴榖处的外板以及多推进器架托掌固定处的外板厚度，应不小于端部厚度的1.5倍，也不小于中部外板的厚度。

则：

t=1.5×9.465=14.20mm

本船该区域的外板厚度实取t=16mm，满足规要求。

7.底板

（1）按规2.6.9.1要求，底板厚度应不小于以下各式计算之值：

船中部0.4L区域：

t=0.04L+5s+2.1

机舱区域：

t=0.055L+4.8

式中：

L=99m，s=0.7m

则：

船中部0.4L区域：

t=0.04×99+5×0.7+2.1=9.56mm;

机舱区域：

t=0.055×99+4.8=10.245mm;

（2）按规2.6.13.1要求，底板的厚度应按2.6.9.1公式计算，但计算可减小1mm。

则：

船中部0.4L区域：

t=8.56mm

机舱区域：

t=9.245mm

本船底板厚度实取：

机舱区域：

t=12mm，满足规要求。

其余区域：

t=12mm，满足规要求。

8.首柱、球鼻首前端和锚链筒出口处两侧外板

（1）按规2.14.1.2要求，钢板焊接首柱在夏季载重线以上0.5m处一下区域的板厚t应不小于按下式计算所得之值：

t=0.08L+5.5mm

式中：

L=99m，则：

t=0.08×99+5.5=13.42mm

（2）按规2.14.5.1要求，球鼻前端以及易受锚和锚链碰损部分的外板应予以增厚，加厚板的厚度可取为钢板首柱的厚度。

本船以上部位的厚度实取t=16mm，满足规要求

二、甲板

1.强力甲板

（1）按规2.4.2.1要求，开口线外强力甲板厚度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：

mm

mm

式中：

s=0.7m，L1=L=99m，Fd=1.0

则：

mm

mm

本船该区域强力甲板厚度实取t=12mm，满足规要求。

（2）按规2.4.2.2要求，在开口边线以及离船端0.075L区域的强力甲板，其厚度应不小于按下式计算所得之值：

mm

式中：

s=0.7m，L=99m

则：

mm

本船该区域的强力甲板厚度实取t=12mm，满足规要求。

（3）甲板边板（2.4.3）

按规2.4.3.1要求，在船中部0.4L区域的强力甲板宽度，应不小于（6.8L+500）mm，但不必大于1800mm；强力甲板边板在端部的宽度，应不下于船中部宽度的65%。

强力甲板的边板厚度应不小于强力甲板厚度。

则：

船中部0.4L区域：

b1=6.8L+500=6.8×99+500=1173.2mm

船端部：

b2=0.65b1=0.65×1173.2=762.58mm

本船强力甲板边板实取12×1500mm；满足规要求。

2.上层建筑及甲板室甲板厚度

根据规（2.17.5.4）

mm,且不小于5mm

其中L=99m,s=0.7m;sb=0.6584;tc干燥处tc=1;其他tc=0；C可取：

第一层：

5.5；第二层：

5.0；第三层：

4.5；

则：

第一层干燥处t=6.7044mm，其他t=7.7044mm；

第二层干燥处t=6.1894mm,其他t=7.1894mm;

第三层干燥处t=5.6744mm，其他t=6.6744mm;

可统一取8mm。

3．首楼甲板

根据规（2.17.5.5）

首楼甲板厚度应不小于

t=0.02L+6*1.03=8.16mm

实取t=10mm。

4.驾驶甲板

t=0.02L+C=6.98mm；

式中C=5.0；

实取t=8mm。

5.顶棚甲板

t=0.02L+C=6.48mm；

式中C=4.5；

实取t=8mm

三、船底骨架

1.中桁材

按照规2.6.10.1要求，中桁材的高度和厚度符合规2.6.2.1和2.6.2.2要求。

（1）按规2.6.2.1要求，中桁材高度应不下于按下式计算所得之值：

mm，且不小于650mm

式中：

B=16.4m，d=6.5m

则：

mm

本船中桁材高度实取h=1000mm，满足规要求。

（2）按照规2.6.2.2要求，中桁材的厚度应不小于下属规定：

1）船中部0.4L区域：

t=0.0077h0+4mm

式中：

h0=983mm，则t=0.0077×983+4=11.5691mm

2）船端0.075L区域中桁材厚度比船中部0.4L区域中桁材厚度减少2mm

即，t=11.5691-2=9.5691mm；

3）炉舱中桁材厚度应较船中部0.4L区域中桁材增厚2.5mm

即，t=11.5691+2.5=14.0691mm

本船中桁材厚度实取：

机舱区域t=16mm，满足规要求；

其余区域t=14mm，满足规要求。

2.旁桁材

由于本船船宽为16.4m，则只设置左右各一道旁桁材。

按照规2.6.10.2要求，旁桁材厚度应满足2.6.4.1要求，即其厚度可比中桁材厚度减少3mm。

即：

船中部0.4L区域：

t=11.5691-3=8.5691mm；

船端部0.075L区域：

t=9.5691-3=6.5691mm；

机舱区域：

t=14.0691-3=11.0691mm

同时水密旁桁材厚度应比相应的旁桁材增厚2mm，且不应小于肋板厚度。

即：

船中部0.4L区域：

t=8.5691+2=10.5691mm

船端部0.075L区域：

t=6.5691+2=8.5691mm

机舱区域：

t=11.0691+2=13.0691mm

本船旁桁材厚度实取：

机舱区域t=16mm，满足规要求；

其余区域t=13mm，满足规要求。

3．肋板

按照规2.6.11.2要求，横骨架式实肋板应较规2.6.5.1要求的实肋板厚度增厚10%，但不必大于15mm，而水密和油密肋板厚度与规2.6.6.1相同。

肋板厚度与高度之比一般不小于1/130。

（1）按照规2.6.5.1，货舱和机舱实肋板的厚度应不小于按下式计算所得之值，但不必超过15mm：

t=0.0077h0+1mm

式中：

h0=983mm，则：

t=0.0077×983+1=8.5691mm

则横骨架式实肋板厚度t=1.1×8.5691=9.42601mm

本船实肋板厚度实取t=10mm，满足规要求。

（2）按照规2.6.6.1要求，水密和油密肋板厚度较货仓实肋板增厚2mm，但一般不必大于15mm。

即：

t=9.42601+2=11.42601mm

本船水密和油密肋板实取t=12mm，满足规要求。

（3）按照规2.6.11.2要求：

1）本船非水密肋板垂直加强筋的规格实取—10×150mm，满足规要求。

2）本船水密、油密肋板垂直加强筋的尺寸与规2.6.6.2相同，依照规2.6.6.1、2.6.6.2要求，本船实取水密、油密垂直加强筋的规格为—12×150mm，W=45cm3，满足规要求。

4.船底纵骨

（1）按规2.6.12.2要求，船底纵骨的剖面模数W，应不小于按下式计算所得之值：

本船船底纵骨实取为L160×100×10，W=220.459cm3（带板10×500），满足规要求。

（2）按规2.6.12.3要求，本船底纵骨实取为L140×90×10，W=166.351cm3（带板8×500），满足规要求。

5.舭肘板

按规2.6.15.1、2.6.15.2和2.6.15.3要求

（1）连接主要构件的舭肘板：

其高度和宽度为肋骨腹板高度的1.65倍，厚度与实肋板厚度相同。

本船肋骨高度为400mm（见舷侧骨架计算），即要求h=1.65×400=660mm，

本船舭肘板实取为

，满足规要求。

（2）连接次要构件的舭肘板：

其高度为底至最近一层甲板之间高度的10%或肋骨腹板高度的2.2倍中的较大者。

本船底至最近一层甲板之间的距离为5.0m，其10%为500mm，本船肋骨高度为125mm，其2.2倍为275mm，本船舭肘板实取为

，与肋骨采用搭接，其搭接长度按规2.6.15.4和2.5.5.3要求取为200mm。

四、舷侧骨架

1.肋骨

（1）按照规2.7.2.1，2.7.2.2，2.7.2.3，2.7.2.4，2.7.2.5，2.7.2.6，2.7.2.7要求，除首尾尖舱外，主肋骨的剖面模数w应并不小于按下式计算所得值；

W=c*c1*s*d*l^2cm^3=224.82

式中：

s—肋骨间距；m

d—吃水，m

l—肋骨跨距，m

c=（2+0.65*d/D）/（1.45-（D^1/2）/l）=5.49

c1---系数，当L>=90m时，c1=1

取用球扁钢30b×12Wx=239

（1）按主肋骨的剖面惯性矩l应不小于按下式计算所得之值：

I=3.2Wl=2158.27

肘板（8.3.1.2，2.8.2.4，2.6.15.3）：

标准宽度b1=194mm

肘板沿斜板宽度h=233mm

选用上肘板

（2）按照规2.7.2.8，2.7.5.1，2.13.6，要求，首尾尖舱的肋骨剖面模数W和剖面惯性矩I分别不小于按下列两式计算所得之值：

W=4.6sdD=188.37

I=3.5Wl=1977.89

式中：

s—肋骨间距

d---吃水

D---型深

l---肋骨跨距,取3m

（3）甲板间及上层建筑肋骨的剖面模数w应小于按下式计算所得之值：

W=CC1sdlD^（/2）

C=0.7+4*d/D

C1---系数，上甲板一下第一层甲板间c1=1,第二层甲板甲板间，c1=1.1;第三层及其以下各层甲板间，c1=1.45,对于首楼肋骨，c1=0.9,桥楼和尾楼肋骨c1=0.8

本船首尖舱主肋骨为实取L125×80×8（带板10×600），满足规要求要求。

c=3.59,s=0.7,d=6.5,D=9.3

W=71.06（艏楼肋骨）；W=44.10（尾楼肋骨）

艏楼肋骨取用球扁钢18b×11Wx=73.5

尾楼肋骨取用球扁钢16b×9Wx=47.9

满足规要求要求。

（2）按照规2.7.2.8要求，本船首尖舱主肋骨为实取L125×80×8（带板10×600），满足规要求要求。

2.舷侧纵桁

按照规要求，本船舷侧纵桁实取为

，满足规要求。

3.横骨架式强肋骨

按照规2.7.4.1、2.7.4.4要求，本船强肋骨实取为

，满足规要求。

五、甲板骨架

1.甲板纵骨

（1）第一甲板：

按规2.21.2.2要求，

本船实取纵骨为L140×90×10，满足规要求。

（2）第二甲板

1）尾—#24（露天强力甲板、非载车区）：

按2.8.5.1规定

实取该区域甲板纵骨为：

L90×56×8，满足规要求。

2）#24—#122（载车区域）：

按2.21.2.2要求，

本船实取纵骨为L125×80×10，满足规要求。

3）#124—首（露天甲板非载车区）：

按2.8.5.1规定

实取该区域甲板纵骨为：

L125×80×8，满足规要求。

2..强横梁

（1）第一甲板强横梁：

按规2.21.2.3要求，

1）#17以后区域：

本船实取该区域强横梁为

，满足规要求。

2）机舱区域：

本船实取机舱强横梁为

，满足规要求。

3）其余区域：

本船实取强横梁为

，满足规要求。

（2）第二甲板强横梁：

1）#3及以后强横梁：

按2.8.7.3和2.8.7.6规定，实取该区域强横梁为：

，满足规要求。

2）#7、#11、#15、#19、#23强横梁：

按2.8.7.3、2.8.7.6要求，

实取该区域强横梁为：

，满足规要求

3）#27、#31、#35强横梁：

按2.21.2.3、2.21.2.3要求

实取强横梁为

，满足规要求。

4）#39—#109强横梁：

按2.21.2.3要求

本船实取强横梁为

，满足规要求。

5）#113、#117、#121、#123强横梁：

按2.21.2.3要求

实取强横梁为

，满足规要求。

6）#125、#129、#133、#137强横梁：

按2.8.7.3和2.8.7.6要求，实取该区域强横梁为：

，满足规要求。

7）#140以前强横梁：

按2.8.7.3要求，实取该区域强横梁为：

，满足规要求。

第一甲板强横梁：

按规2.21.2.3要求

选用球扁钢32b×13Wx=294

Ix=5849

3.甲板纵桁

首尖舱强力甲板纵桁要满足深舱甲板纵桁要求（2.13.8.3）。

（1）第一甲板甲板纵桁：

按2.8.6.1要求，

1）#17以后区域：

取甲板纵桁与强横梁规格相同，即为：

。

2）机舱区域：

A．#17—#29甲板纵桁：

本船实取支持强横梁的甲板纵桁为

，

该区域不支持强横梁的其余甲板纵桁取为

，满足规要求。

B．机舱其余区域甲板纵桁：

本船实取支持强横梁的甲板纵桁为

，

该区域不支持强横梁的其余甲板纵桁取为

，满足规要求。

C．其余区域：

本船实取支持强横梁的甲板纵桁为

，满足规要求。

（2）第二甲板甲板纵桁：

1）#63以后甲板纵桁：

本船#63以后甲板纵桁不支持强横梁，其规格取为：

。

2）#63—#109甲板纵桁：

按2.8.6.1和2.8.6.2要求，

本船实取支持强横梁的甲板纵桁为：

，

该区域不支持强横梁的其余甲板纵桁取为：

，满足规要求。

3）#109以前甲板纵桁：

该区域甲板纵桁不支持强横梁，其规格取为：

，满足规要求。

第六部分支柱计算

（1）支柱的载荷（2.10.1）

按照规2.10.1.1要求，对于支柱所受的载荷P，应按下式计算：

P=7.06abh+P0KN

式中：

a——支柱所支持的甲板面积的长度，m，

b——支柱所支持的甲板面积的平均宽度，m，

h——支柱所支持的甲板的计算压头，m，

P0——上方支柱所传递的载荷，KN,

a=16m，b=8m，

h=0.14p+h0-1.2=0.14×（1.3×9.8）+1.2-1.2=1.78m

上方支柱所传递的载荷

=0KN

则得：

上方支柱承受的载荷

=7.06abh+

=7.06×16×8×1.78=1608.55KN;

下方支柱所传递的载荷

=1.3×9.8=12.74KN，

则计算得：

下方支柱承受的载荷

=7.06abh+

=1608.55+12.74=1621.29KN

P=

+

=3229.84KN

（2）支柱的剖面积

按照规2.10.2.1要求，支柱的剖面积A应不小于按下式计算所得值：

式中：

P——支柱所承受的载荷，KN,

l——支柱的有效长度，m，为支柱全长的0.8倍；

r——支柱剖面的最小惯性半径，cm

=1608.55KN,

=1621.29KN

上支柱的有效长度

=0.8×3=2.4m，

下支柱的有效长度

=9-3-1.3=4.7m；

则根据规查得：

上支柱剖面的最小惯性半径

=7.33cm

下支柱剖面的最小惯性半径

=9.65cm

A=

3．支柱的壁厚

按照规2.10.3.1要求，管型支柱的壁厚t应不小于按下列两式计算所得之值：

式中：

P——支柱所受的载荷，KN，见2.10.1.1；

l——见2.10.2.1支柱的有效长度为支柱全长的0.8倍

——管型支柱的平均直径，219mm。

管型支柱的最小壁厚：

当船长L≥90m时为7mm。

对于上支柱：

实取t1=22mm

对于下支柱：

实取t2=22mm

三、第二货舱中剖面结构图

见附页

四、参考文献

《钢质海船入级规2012第二分册》

《2001热轧球扁钢标准规》

《船舶强度与结构》

五、设计小结

一周的课程设计结束了，在这艰辛漫长痛苦的课程设计中我受益匪浅。

对船体强度与结构的规设计首先对是调查研究母型船，然后按规计算船体主要构件的尺寸。

船体强度与结构的规设计涉及到大量的计算和绘图。

依据规对船体外板、甲板、船底骨架、舷侧骨架、甲板骨架及支柱、舱壁、首尾柱、首尾结构、上层建筑及甲板室、机舱等结构设计和强度校核。

在进行设计时应注意严格按照规进行，以保证船体强度与结构的合理性。

此次设计不仅检验了我这一学期所学的船舶原理知识，也锻炼了我如何解决困难和动手的能力。

在设计过程中，学会了查阅资料，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督，共同提高。

这次的课程设计是船体强度及结构的设计，通过这次设计我更加明白了老师平日讲课的容，并且通过参考《船体强度与结构设计》课本和查阅2009年《钢质海船入级与建造规》，和在同学的帮助下将这次设计成功的完成了。

对船体强度与结构的规设计首先是调查研究母型船，然后按规计算船体主要构件的尺寸。

船体强度与结构的规设计涉及到大量的计算和绘图。

依据规对船体外板、甲板、船底骨架、舷侧骨架、甲板骨架及支柱、舱壁、首尾柱、首尾结构、上层建筑及机舱等结构设计和强度校核。

在进行设计时应注意严格按照规进行，以保证船体强度与结构的合理性。

通过这次设计，我们复习了AutoCAD软件，复习了《船体强度与结构设计》。

现在对AutoCAD软件和《船体强度与结构设计》有了更深层次