船舶1102班 王伟鹏 内河规范对长江300吨货轮进行校核 2讲解.docx
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船舶1102班王伟鹏内河规范对长江300吨货轮进行校核2讲解
内河规范对长江300吨货轮进行校核
一、概述
1、船舶基本情况;
总长Loa=45.00m
水线长LxL=43.50m
垂线间长Lpp=42.50m
型宽B=8.00m
型深D=2.60m
平均吃水d=2.00m
排水量Δ=501.12t
肋距s=0.50m
方形系数Cb=0.720
舯剖面系数=0.984
本轮为长江中游区间支农船,几年来的营运表明,对支农运输吨位适当,货仓棚结构形式良好,主甲板上的货棚区能装鲜货与牲畜,通风和采光良好,深受运输部门欢迎。
一、剪力和弯矩的计算
(1)主要数据
船舶计算长度(两柱间长)L=45.00m
船宽B=8.00m
江水比重γ=1.00tf/m³
(2)参考资料
1.全船重量分布汇总表
2.静水力曲线图
3.邦戎曲线图
(3)计算状态
本计算中仅取满载到港状态进行计算
排水量Δ=501.12t
重心纵坐标xg=-0.70m
由静水力曲线图查出下列各数值
平均吃水dm=2.00m
浮心纵坐标xb=0.12m
漂心纵坐标xf=-1.00m
水线面积A=290m²
纵稳心半径R=67.5m²
(4)和波浪参数选择
波长λ=L=45.00m
波高h=0.5m
由坦谷波垂向坐标值采用余弦级数展开式计算
式中,r——半波高,r=h/2=0.25m
各理论站从坦谷波面到波轴线垂向坐标值经计算列入下表
中垂站号
0
1
2
3
4
5
10
9
8
7
6
5
Yb
-1
-0.836
-0.045
0.576
0.931
1
注:
表中yB值由波轴线向下为正,向上为负值。
一、满载出港状态的重量分布
根据每一站内重量均匀分布的原则,把整个船的重量按照站位进行分配。
首先进行空船重量的分配计算。
根据船舶外形,按梯形法分布计算,即空船重量近似的用梯形曲线表示,船中重量分配多一些,首尾重量分配少一些。
4b+a+c=6
a-c=108xg/7L
该船长宽比L/B=6,属于瘦型船舶,取b=1.195,于是有
a=0.49,c=0.73
满载到港空船重量
,则
aW/L=53.5,bW/L=130.4,cW/L=79.7
进而获得船舶空船重量曲线分布,如下
由梯形分布图得各站重量分布:
站号
y
各站间重量/t
理论站距
0
1.57
1
1.68
384.2
0-1
2
1.82
417.4
1-2
3
2.00
453.1
2-3
1/3L
4
2.08
526.7
3-4
5
2.08
563.3
4-5
6
2.08
514.6
5-6
2/3L
7
2.01
567.4
6-7
8
1.67
482.2
7-8
9
1.53
413.6
8-9
10
1.48
388.5
9-10
∑
4911
可变重量分配:
理论站距
船员
货仓
燃油
淡水
储物
各站间重量/t
0-1
0
0
0
12
0
12
1-2
1.7
0
0
0
5
6.7
2-3
0
0
4.0
0
0
4.0
3-4
0
50
0
0
0
50
4-5
0
50
0
0
0
50
5-6
0
50
0
0
0
50
6-7
0
50
0
0
0
50
7-8
0
50
0
0
0
50
8-9
0
50
0
0
0
50
9-10
0
0
0
0
0
0
∑
1.7
300
4.0
12
5
备注:
船员平均体重取80Kg/人,,燃油和淡水重量以燃油舱和淡水舱的容量乘以燃油密度(835Kg/
)和淡水密度(1000Kg/
)的值。
将空船重量与可变重量分布加和得全船满载出港重量分布:
理论站距
空船重量分布
可变重量分布
理论站间分布/t
重力/kN
0-1
19.2
12
31.2
305.76
1-2
20.8
6.7
27.5
269.5
2-3
21.8
4.0
25.8
252.84
3-4
21.9
50
71.9
704.62
4-5
14.9
50
64.9
636.02
5-6
14.9
50
64.9
636.02
6-7
14.9
50
64.9
636.02
7-8
15.7
50
65.7
643.86
8-9
15.5
50
65.5
641.9
9-10
13.8
0
13.8
135.24
∑
174.6
329
503.6
4911
重量分布曲线如图:
二、满载到港状态的弯矩和剪力的计算
理论站号
力臂乘数
各站浸水面积Fsi(m²)
面积矩函数(m²)
理论站矩上的浮力(kN)
0
-5
5.200
-26
222.4
1
-4
20.324
-81.296
313.6
2
-3
21.338
-64.014
386.4
3
-2
32.321
-64.642
398.9
4
-1
33.473
-33.473
488.5
5
0
33.784
0
587.9
6
1
34.267
34.267
607.3
7
2
33.356
66.712
571.7
8
3
22.773
68.319
495.0
9
4
21.032
84.128
478.5
10
5
10.200
51.000
355.8
总和
268.059
35.001
4907
修正值
0
0
0
修正后总和
268.059
35.001
4907
由上表计算得出B1=4900可能
Xb1=-0.7007
1.船舶纵倾调整
1)船舶在静水中平衡位置的确定
第一次近似:
首吃水:
m
尾吃水:
m
精度检查:
由于精度符合要求,因此不用做第二次近似计算。
理论站
理论站间重量
理论站间浮力
理论站间载荷
第四列自上而下和
第五列积分和
1
2
3
4
5
6
0-1
305.76
298.7
117.6
117.6
117.6
1-2
269.5
271.3
65.66
182.72
300.32
2-3
252.84
249.6
39.2
104.86
405.18
3-4
704.62
732.6
490
529.2
934.38
4-5
636.02
617.8
490
980
1914.38
5-6
636.02
627.9
490
980
2894.38
6-7
636.02
634.7
490
980
3874.38
7-8
643.86
646.7
490
980
4854.38
8-9
641.9
645.9
490
980
5834.38
9-10
135.24
134.8
0
0
5834.38
理论站
对第五列修正
剪力值
乘站距一半
第九列修正
弯矩值
1
7
8
9
10
11
0-1
0.257
2.31
2.47
7.31
5.27
1-2
0.578
6.14
18.22
19.63
7.32
2-3
0.775
-3.81
15.69
31.89
17.04
3-4
1.948
-8.37
-18.74
44.84
61.58
4-5
2.137
-2.17
-28.14
56.72
84.07
5-6
2.381
5.66
-18.97
69.16
88.32
6-7
2.764
11.2
10.31
81.34
72.31
7-8
3.275
16.75
55.65
94.43
41.23
8-9
3.681
10.33
108.76
107.23
12.47
9-10
3.753
-2.42
123.24
119.38
6.64
由上表可得出
最大静水剪力
最大静水弯矩
站号
静水轴线的波面浸水面积
各站排水体积
力臂
体积矩
0
0
10.724
0.75
8.043
1
23.948
27.534
4.75
132.13
2
26.512
31.534
6.25
188.34
3
31.616
38.195
9.25
353.43
4
34.267
40.755
12.25
235.66
5
34.714
41.773
15.25
512.33
6
34.916
41.734
18.43
517.47
7
34.467
32.118
21.25
717.17
8
23.278
27.912
24.25
512.81
9
18.23
15.513
27.25
463.12
10
12.314
8.14
31.25
64.23
315.932
5274.85
浮心纵向坐标
准确度
三、静波浪剪力Nw及弯矩Mw计算
(1)船舶在波浪上平衡位置的确定
用麦卡尔法计算船舶在波峰时的平衡位置。
去静水平衡线作为波轴线,按波峰在船中,由邦戎曲线图上量出浸水面积ωi,再取ε=-1m(下移),量出各站横剖面浸水面积ωbi,根据下表计算波轴线移动参数ζ0和b。
理论站号
静水波面浸水面积ωi
移轴波面浸水面积ωbi
(3)-
(2)
力臂系数
(2)*(5)
(4)*(5)
(4)*(5)²
m²
m²
m²
k
m²
m²
m³
1)
2)
坐标插值
3)
坐标插值
4)
5)
6)
7)
8)
0
0
0.01
0
0
0
0
0
0
0
1
0.9
1.3
5.3
1.3
4.4
1
8.5
4.4
4.4
2
6.5
3.3
27.2
3.3
20.7
2
72.8
40.7
85.6
3
11.6
4.5
36.4
4.5
24.8
3
86.3
74.4
232.2
4
14.3
6.1
95.3
6.1
91
4
102.5
364
1612
5
14.7
111.3
96.7
5
175.7
483.5
2345.5
6
15.6
10.2
134
10.1
117.4
6
192.3
678.4
4321
7
15.8
156
142.2
7
213.4
995.4
6154
8
13.2
13.1
176
13.1
152.8
8
223.1
1064.8
8537.5
9
8.6
183
175.7
9
245.6
1634.3
14321
10
7.1
15.3
191
15.3
184
10
278.5
1840
18400
=108.3
=1115.5
=1009.7
=1598.7
=7179.9
=56012
根据表中数据,按下式计算波轴线移动参数ζ0和b,即
式中V=W/.g=4911/9.8=96.05
=L/2+
=22.5/2-0.7=10.55m
△L=L/10=2.25m
ε=-1m
将表中的
、
、
、
、
、
代入上式得:
108.3-1009.7ζ0-717.99b=22.72
1598.7-7179.9ζ0-5601.2b=106.55
联立方程式,解得ζ0=--2.378m,b=2.6432m
首吃水:
df=df0+ζ0+b=1.719+2.378-2.6432=1.4538m
尾吃水:
da=da0+ζ0=1.650+2.378=4.028m
(2)静波浪剪力及弯矩计算
求得平衡位置后,即从邦戎曲线上量读出船舶处于平衡状态下的横剖面浸水面积Fci,并进行检验平衡精度要求的计算。
船舶在波峰上的平衡位置的计算结果如下表:
理论站号
df=1.4538m,da=4.028m
计算结果:
浮力B=1×9.8×2.25×169.9
=3746.3kN
浮心坐标xb
=2.25×(39.08)/169.9
=0.52
横剖面浸水面积FCi(m²)
力臂乘数
面积矩函数(m²)
(1)
(2)
(3)
0
0
-5
0
1
10.3
-4
-41.2
2
13.46
-3
-40.38
3
14.67
-2
-29.34
4
25.78
-1
-25.78
5
28.43
0
0
6
26.32
1
26.32
7
23.56
2
47.12
8
12.18
3
36.54
9
10.2
4
40.8
10
5.0
5
25
总和
169.9.
39.08
修正项
0
0
修正后总和
169.9
39.08
静波浪剪力Nw及弯矩Mw计算见下表:
理论站号
波面下横剖面浸水面积Fci(m²)
静水下横剖面浸水面积Fsi(m²)
横剖面浸水面积的增量△Fi(m²)
(4)的积分(m²)
(5)的积分(m)
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
1
0.00
10.78
10.78
11.23
11.98
2
12.21
11.67
10.12
14.63
16.46
3
15.31
13.66
-11.87
13.13
22.35
4
19.32
14.34
-12.76
-14.56
23.16
5
15.34
15.17
-13.19
-28.54
-2.11
6
14.67
14.18
-12.88
-13.21
-30.55
7
13.17
13.46
-10.22
-15.66
-67.68
8
11.14
12.33
11.32
-14.32
-86.54
9
0.00
10.77
10.97
-12.17
-132.22
10
0.00
0.00
0.00
-11.72
-147.54
静波浪剪力Nw(kN)
Nw的不封闭修正值△Nwi(kN)
修正后的静波浪剪力Nw(kN)
静波浪弯矩Mw(kN·m)
Mw的不封闭修正值△Mw(kN·m)
修正后的静弯矩Mw(kN·m)
-7
-8
-9
-10
-11
-12
0
0
0
0
0
0
15.14
-9.76
23.44
27.88
-121.45
132.45
35.28
-22.56
75.89
80.43
-312.87
431.27
32.17
-47.45
85.76
134.77
-445.32
543.21
-33.47
-63.78
23.34
121.67
-554.76
678.47
-110.34
-72.48
-30.21
-9.78
-793.32
763.36
-150.56
-87.33
-78.34
-209.55
-854.33
683.46
-183.43
-103.47
-72.16
-532.65
-1032.46
412.33
-157.34
-121.67
-53.47
-1001.34
-1203.45
347.16
-133.56
-131.22
-21.77
-1257.92
-1478.33
278.33
-121.12
-142.78
0
-1533.17
-1530.97
0
静波浪剪力Nw及弯矩Mw,其分布如图:
修正后的最大静波浪剪力及弯矩为:
Nw,max=178.23kN
Nw,min=-107.65kN
Mw,max=1732.47kN·m
第二部分总纵强度校核
一.计算依据
本次计算取船中附近28号肋骨剖面进行总纵强度计算。
1.计算参考图纸和计算书
(1)主体结构图
(2)典型横剖面图
(3)弯矩和剪力计算书
2.计算载荷
计算弯矩:
M=1732.47kN·m
计算剪力:
N=178.23kN
3.船体材料
计算剖面的所有材料均采用高强度低合金钢材,屈服极限
4.许用应力
总纵弯曲许用应力
二.船体总纵弯曲正应力计算
28号肋骨剖面参与总纵弯曲的构件如典型剖面图所示:
在计算中,参考轴取在基线处。
船体剖面要素及总纵弯曲应力的计算如下表所示:
构件编号
构件剖面Ai(cm²)
距参考轴距离Zi(m)
静力矩AiZi(cm²·m)
惯性矩AiZi²(cm²·m²)
构件自身惯性矩(cm²·m²)
距中和轴距离Zj(m)
总纵弯曲应力σ(N/mm²)
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
1
849.82
3.46
2940.38
10173.71
237.63
1.72
137.86
2
1333.02
3.23
4305.65
13907.25
—
1.62
108.64
3
455.13
5.30
2412.19
12784.61
—
2.75
78.65
4
876.14
7.22
6325.73
45671.78
411.65
3.66
64.34
Σ
3514.11
15983.9
82537.35
649.28
利用上表的数据可得:
Δ=
即中和轴离基线的距离为4.6m。
船体剖面对水平中和轴的惯性矩为:
剖面上各构件的应力为:
式中
。
综上所述,该船的总纵强度能达到要求。
《船体强度与结构设计》
课程设计报告书
院系:
工程学院
专业:
船舶与海洋工程
班级:
船舶1102
学号:
201011442223
学生姓名:
王伟鹏
指导教师:
张娟老师
时间:
2013—2014学年第一学期
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- 关 键 词:
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