船舶结构与强度设计报告书.docx
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船舶结构与强度设计报告书
5000吨江海直达船结构规范计算书第1页共33页
船舶结构
规范
设计书
吨江海直达船5000指导老师:
班级:
船海1101班
小组成员:
姓名:
学号:
学号:
姓名:
学号:
姓名:
学号:
姓名:
2014/7/2
完成日期:
1
5000吨江海直达船结构规范计算书第2页共33页
一.小组成员分工及贡献度
二.小组设计任务
三.5000吨江海直达船说明
四.确定4800mm平台构件尺寸
(1)#5—#12区域
(2)#12—#35区域
(3)#35—#134区域
(4)#134—船首区域
五.4800mm平台甲板结构图
六.有限元建模及强度计算
七.课程设计总结
八.附件
2
5000吨江海直达船结构规范计算书第3页共33页
一.小组成员分工及贡献度
1.成员分工
按规范确定4800mm平台甲板构件尺寸:
绘制4800mm平台甲板结构图:
#134—船首有限元建模及结构强度直接计算:
Word制作及后期整理:
PPT制作:
2.贡献度1.0xxx
1.0xxx
1.0xxx
1.0
xxx
二.小组设计任务
平台甲板构件尺寸,绘制甲板结构图按照规范确定4800mm1.
2.#134—船首区域有限元建模及结构强度直接计算
三.5000吨江海直达船说明
一.说明
本船主要运输矿石及钢材,兼顾煤碳及水泥熟料等货物。
航行于长江武汉至宁波中国近海航区及长江A、B级航区。
船舶结构首尾3
5000吨江海直达船结构规范计算书第4页共33页
为横骨架形式,中部货舱区采用双底双舷、单甲板、纵骨架式形式,所有构件尺寸均按CCS《国内航行海船建造规范》(2006)要求计算。
1.主要尺度
L107.10设计水线长:
米WLL104.10米计算船长:
B17.5型宽:
米
D型深:
7.6米
d5.8米结构计算吃水:
2.主要尺度比
L104.1长深比:
5?
?
?
5.95
17.5B17.5B宽深比:
?
?
2.5?
2.30
7.6D
2.肋距及中剖面构件布置:
尾~#10以及#140~首肋距为mm600#10~#140肋距为mm700
本船按规范要求的标准肋距为:
1.2.8.1肋骨、横梁或纵骨(船底、舷侧、甲板)的标准间距Sb应按下式计算:
且不大于mmSb?
0.5?
0.016L0.74
5000吨江海直达船结构规范计算书第5页共33页
式中:
L—船长,m。
本船标准间距:
m0.667?
0.5?
?
L0.5?
0.0016?
104.1Sb?
0.00161.2.8.2在首尾尖舱内,肋骨或舷侧纵骨的标准间距应为按本节1.2.8.1计算所得值和的较小者。
m0.6本船首尾尖舱标准间距:
m0.6m﹜?
min﹛0.667m,0.6Sb?
四.确定4800mm平台构件尺寸
(1)#5—#12区域
1.甲板
且不小于mmmm610s?
6.5t?
平台甲板:
mm82.实肋板在每个肋位处均应设置实肋板,其腹板高度h、厚度t和面板剖面积A,应分别不小于按下列各式计算所得之值:
但不必大于mm786mm150085?
7.6?
140?
?
h?
85D?
1409.123mm?
104.1?
6?
6?
0.03?
0.03t?
L3cm?
14.875?
0.85?
17.5?
A?
0.85B式中:
—船宽,;
mB—型深,;
mD—船长,,计算时取值不必大于。
mLm2503.压载水舱舱壁上水平桁材
桁材剖面模数应不小于按下式计算所得之值:
W223cm3.451987.6?
2.8412?
bhl12?
?
4.9?
?
W
式中:
—桁材支持面积的宽度,;m4.9b
—由桁材跨距中点处量至深舱顶的垂直距离,或量至溢流管顶垂直距h5
5000吨江海直达船结构规范计算书第6页共33页
离的一半,取大者,;m2.84
—桁材跨距,。
m3.45l
桁材的剖面惯性矩应不小于按下式计算所得之值:
I44cm17143?
3.45?
?
2.5?
1987.6I?
2.5Wlcm
16?
500其取⊥43cm4452cm?
46745IW?
20?
5004.纵向非水密支承舱壁
则舱壁板的最小厚度在下层货舱内应为,在甲板间舱内应mm790mL?
为;(船长小于时,最小厚度均应为。
)mmm906mm55.支柱
1.支柱负荷计算(2.10.1)
对于支柱所受的载荷,应按下式计算:
PkNP?
P?
7.06abh?
P?
P001本区域取#-3和#3甲板下首平台支柱进行计算:
支柱位置
支持长度a(m)
支持宽度b(m)
压头h(m)
P(kN)1
P(kN)0
P(kN)
尾楼甲板下右舷#-3
3.1
2
1
43.8
43.8
主甲板下#3,#-3
2.7
2.1
1.2
48
48
2.支柱剖面积(2.10.2)及支柱壁厚(2.10.3)
2.10.2.1支柱的剖面积应不小于按下式计算所得之值:
A
P2cmA=
l12.265.10
r2.10.3.1管形支柱的壁厚t应不小于按下列两式计算所得之值:
6
5000吨江海直达船结构规范计算书第7页共33页
Pmmt1=
l?
4.90.392dpdpmmt2=
40时为;管形支柱的最小壁厚:
船长时为;mm?
L<90mm560mm60L6mm<。
时为mm7L?
90m主甲板下首平台支柱进行计算如下:
#-3和#3本船
区域
负荷P(kN)
长度l(m)
拟取
′r
A′
I′
A
t1
t2
实取
机舱平台上
214.8
2
φ108×14
3.35
41.3
466.8
23.3
8.4
2.7
×φ10814
#35区域)#12—2(2.4.5)1.甲板(甲板负荷不超过的下甲板和平台甲板kpa40,应不小于按下式计算所得之t第3甲板和平台甲板的厚度2.4.5.2
值:
,且不小于mmmm6?
t10sm,计算时取值应不小于骨材的标准间距。
式中:
—骨材间距,smm?
6.67t?
10?
0.667:
机舱平台横梁间距smm667由上可知平台甲板厚度取是合适的。
mm8)2.82.甲板骨架()机舱平台甲板的计算压头(2.8.1.11.2.8.1.1,可知机舱平台甲板计算压头取由《规范》表mh?
2.6机舱平台甲板骨架2.#12~#357
5000吨江海直达船结构规范计算书第8页共33页
(1)横梁(2.8.2)
甲板横梁的剖面模数应不小于按下式计算所得之值:
W33cmshlCCCDd?
W?
312式中:
—系数,根据横梁所在区域的甲板(包括桥楼和尾楼甲板)总层数决C1定:
对于层,,对于层,,对层,,对于层CCC2?
1.053?
1.33?
421111及层以上,,对于首楼甲板,;CC1.33?
?
0.93411、—系数,见表2.8.2.1;CC32—型深,;mDd—吃水,;ms—横梁间距,;m—甲板计算压头,,见本节2.8.1.1;mh—横梁跨距,,计算时取值应不小于。
mm2l
=,m?
2.60.667s?
m,h,?
C4.0,D?
7.60md?
5.80m,?
0.93C?
,C0.40,l312。
m2.97由《规范》计算得到剖面模数:
?
?
33cm2.9786.29?
2.65.80?
4.0?
0.667?
?
7.60W0.93?
?
0.40?
?
实际构件的剖面模数的计算:
计算时需要考虑附连带板,对于横梁,规范如下:
1.2.2.2次要构件的带板宽度,取为1个骨材间距。
所以,本船横梁附连带板宽度取为mm667实际构件的剖面模数为构件和附连带板的整体剖面模数
钢材型号的选取:
8
5000吨江海直达船结构规范计算书第9页共33页
使用球扁钢型号选择器可以得到满足要求的球扁钢型号为:
г14a
又有规范如下:
2.8.2.3甲板横梁的腹板高度应不小于。
mm60综上所述,从安全方面考虑,将此处球扁钢型号选为:
г14a其,腹板高度。
3mm140cm97.95W?
(2)横骨架式甲板纵桁(2.8.3)
2.8.3.2支持横梁的甲板纵桁的剖面模数应不小于按下式计算所W得之值:
23bhl?
4.75Wcm
式中:
b—甲板纵桁所支承面积的平均宽度,;mh—甲板的计算压头,,见本节2.8.1.1;m—甲板纵桁的跨距,。
ml2.8.3.5甲板纵桁的剖面惯性矩应不小于按下式计算所得之值:
I4cmWl?
I23cm—本节所要求的甲板纵桁剖面模数,式中:
W—甲板纵桁的跨距,m
l对于本船,32cm4.69676.413?
2.49W?
4.75?
?
2.6?
其中,取#16,#23两处支柱之间的距离4.69m。
l4cm?
6344.754?
?
I2?
676.4134.692.8.3.6甲板纵桁的腹板高度应不小于横梁穿过处的切口高度的1.6倍。
对切口的设计,应使腹板上的应力集中为最小。
甲板纵桁腹板的厚度应不小于其高度的加。
mm41%9
5000吨江海直达船结构规范计算书第10页共33页
由《规范》,1.2.2.1主要构件带板的有效剖面积A应按下列各式确定,但取值不小于面板剖面积:
(1)安装在平板上:
2cmbtpA?
10f2/3?
?
但不大于;,式中:
—系数,等于bl/0.3lf;—主要构件所支承的面积的平均宽度,mb;—主要构件的长度,ml;
—带板的平均厚度mmtp2/3?
?
所以带板的有本船根据上述规范,,8mm?
0.4575,f?
0.3?
tp7.2/2.6?
效剖面积为:
2cm?
91.134?
2.49?
8A?
10?
0.457510?
400综上,取⊥
12?
140其参数为3cm1117.03W?
(由1.2.4.2算得)4cm33549.36I?
(3)横骨架式强横梁(2.8.4)
2.8.4.1对于支持甲板纵桁的强横梁,其尺寸应由直接计算确定。
计算时,假定强横梁两端为刚性固定,并承受由甲板纵桁传递的集中载荷,许用弯曲应力为。
2mm124N/2.8.4.2支持甲板纵桁的强横梁的剖面惯性矩应不小于按下式计算I所得之值:
4cmWII?
2式中:
—按2.8.4.1计算所得的强横梁剖面模数,;3Wcm强横梁跨距m。
I—10
5000吨江海直达船结构规范计算书第11页共33页
本船的强横梁不支持甲板纵桁,考虑制造方便,取与纵桁相同的尺寸,即:
10?
400强横梁取⊥
12?
140其参数为3cm?
1117.03W4cmI33549.36?
显然该尺寸满足2.8.4.2要求,由于认为不支撑甲板纵骨,故按2.8.4.2得出的结果是偏于安全的。
3.支柱(2.10)
1.支柱负荷计算(2.10.1)
2.10.1.1对于支柱所受的载荷,应按下式计算:
PP?
7.06abh?
P?
P?
PkN001式中:
—支柱所支持的甲板面积的长度,,见图2.10.1.1;ma
—支柱所支持的甲板面积的平均宽度,,见图2.10.1.1;mb—支柱所支持的甲板的计算压头,,见本章2.8.1.1;mh,按简支梁支座反力计算。
—上方支柱所传递的载荷,PkN0本船取#23机舱甲板下首平台支柱进行计算:
支柱位置
支持长度a(m)
支持宽度b(m)
压头h(m)
P(kN)1
P(kN)0
P(kN)
主甲板下机舱平上#23
4.45
3.4
1.2
128.18
76.9
205.1
#23主甲板下机舱平下
4.45
3.4
2.6
277.7
205.1
482.8
2.支柱剖面积(2.10.2)及支柱壁厚(2.10.3)
2.10.2.1支柱的剖面积应不小于按下式计算所得之值:
A11
5000吨江海直达船结构规范计算书第12页共33页
P2cmA=
l12.265.10
r见本节2.10.1.1;式中:
—支柱所受的载荷,,kNP—支柱的有效长度,,为支柱全长的0.8倍;ml
I,—支柱剖面的最小惯性半径,cmr=
rA应不小于按下列两式计算所得之值:
2.10.3.1管形支柱的壁厚tPmmt1=
l4.90.392dp?
dpmmt2=
402.10.1.1;式中:
—支柱所受的载荷,,见本节PkN2.10.2.1;—见本节l。
—管形支柱的平均直径,mmdp;;时为管形支柱的最小壁厚:
船长时为mm<90m<60m65mm?
60mLL时为。
mm790mL?
主甲板下首平台支柱进行计算如下:
本船#23
区域
负荷P(kN)
l(m)长度
拟取
r′
A′
I′
A
t1
t2
实取
机舱平台上
203.8
2.2
14φ108×
3.35
41.3
466.8
22.9
7.8
2.35
12×φ102
机舱平台下
365.6
2.3
14146φ×
4.82
58.1
1390
37.2
9.03
3.3
14
φ108×
#134区域—(3)#351.甲板平台甲板厚度:
#35本船—#134mm6.67?
?
t?
10s10?
0.667实取平台甲板厚度:
本船#35—#134mm10?
t2.甲板骨架12
5000吨江海直达船结构规范计算书第13页共33页
1.计算压头(2.8.1.1)
此处平台为储物仓平台,计算压头m?
2.0h2.甲板纵骨
2.8.5.2货物甲板纵骨剖面模数应不小于按下列两式计算所得之值:
W,对;23m90L?
sLshlW?
2.50.6?
cm,对。
23m90L<shlW?
5cm
式中:
s—纵骨间距,;m—甲板的计算压头,;mh按本节2.8.1.1的规定,但在船中部区域内的甲板开口线以外,L0.422.6L;?
h
1780?
Ll—纵骨跨距,,计算时取值应不小于;mm2—船长,,计算时取值不必大于。
mLm200对于本船,4800平台为储物仓平台;船长;在#35—#134间,mL>90纵骨可分为四段,分别是#35—#83、#83—#86、#86—#130以及#130—#134,为了节约建造成本,选其中最长的一段纵骨即#35—#83段纵骨来计算,其余各段均选用与该段相同规格的骨材,计算如下:
纵骨间距,甲板的计算压头,纵骨跨距,m32.016ml2h?
m?
s?
0.667船长。
所以本船#35—#83的甲板纵骨所需的最小剖面模数m104.1L?
为:
32mc54.734104.10.6670.6?
?
?
?
W2.50.66722.8?
?
?
?
实际构件的剖面模数的计算:
13
5000吨江海直达船结构规范计算书第14页共33页
本船纵骨附连带板宽度取为mm667实际构件的剖面模数为构件和附连带板的整体剖面模数
钢材型号的选取:
使用球扁钢型号选择器可以得到满足要求的球扁钢型号为:
г14
3.甲板强横梁
2.8.7.3支持甲板纵骨的强横梁剖面模数应不小于按下式计算所得W之值:
23Shl5W?
cm式中:
—强横梁间距,;mS—甲板的计算压头,,按本节2.8.1.1的规定;mh—强横梁跨距,。
ml2.8.7.6支持甲板纵骨的强横梁剖面模数惯性矩应不小于按下式计I
算所得之值:
4cmWl?
2I式中:
—本节所规定的强横梁剖面模数,;3Wcm—强横梁跨距,。
ml对于本船,强横梁间距沿船长方向略有不同,为了节约建造成本,S选间距最长的一段来计算,其余各段均选用与该段规格相同的桁材,计算如下:
强横梁间距,甲板计算压头,强横梁跨距。
m?
2m?
S2.668h?
ml4.00214
5000吨江海直达船结构规范计算书第15页共33页
23427.307?
4.002?
W?
5?
2.668?
2.0cm
4cm3420.165?
?
?
427.3074.002I?
2带板的有效剖面积为:
2cm104.88?
2.668?
10?
A?
100.3931?
8×350
10×100综上,取⊥其3643.69W?
cm(由1.2.4.2算得)418744.92?
Icm3.舱壁骨架
本船#83、#86、#130处的横舱壁均为水密平面舱壁。
1.舱壁板
规范中有:
平面舱壁板的厚度t应不小于按下式计算所得之值,但应不小于:
mm5.5
mmhs4t?
式中:
—扶强材间距,;
ms—在舷侧处由列板下缘量到舱壁甲板的垂直距离,,但取mh值应不小于。
m2.5对于本船:
,7.95mm,h?
0.65s?
所以,
mm?
7.33?
?
t4?
0.657.952.舱壁扶强材
规范中有:
舱壁扶强材的剖面模数应不小于按下式计算所得之值:
W15
5000吨江海直达船结构规范计算书第16页共33页
23CshlW?
cm
式中:
—扶强材间距,;ms—在舷侧处由扶强材跨距中点量到舱壁甲板的垂直距离,,mh但取值不小于;
m2—扶强材跨距,;ml—系数,按下面情况选取:
C扶强材端部不连接或与无扶强的板直接连接;6C?
,,扶强材端部用肘板连接,扶强材端部直接通纵向构3C?
件搭接。
对于本船:
。
3,mC?
3.475m,l?
5.75?
s?
0.65m,h所以,23224.04?
5.75?
?
W3?
0.65?
3.475cm计算时需要考虑附连带板,本船扶强材附连带板宽度取为。
mm650使用球扁钢型号选择器可以得到满足要求的球扁钢型号为:
г22
(4)#134—船首区域
1.甲板
,且不小于mmmms6t?
10式中:
—骨材间距计算时计算时取值应不小于骨材的标准间距。
ms,本船平台甲板厚度:
mm?
6?
10?
0.6st?
10其中船首骨材标准间距为m0.6Sb?
本船实取首部平台甲板厚度:
mm8t?
2.甲板骨架
1.计算压头(2.8.1.1)
16
5000吨江海直达船结构规范计算书第17页共33页
此处平台为储物仓平台,计算压头mh?
2.02.甲板横梁应不小于按下式计算所得之值:
甲板横梁的剖面模数W32cmshlDd?
CCW?
C3123平台为储物仓平台,横梁所在区域甲板总层数为对于本船,4800,)(取结构吃水层,取m?
5.87.6m,dC?
0.40,?
4.0C?
1.05,D?
,C321,所以跨距点并非按规范确定,偏于保守)(m2.6h?
2.0m,l?
0.6s?
m,—船首的甲板横梁所需的最小剖面模数为:
本船#140?
?
322cm?
2.02.650.9616?
?
0.40?
7.65.8?
4.0?
0.6?
shlDdWC?
C?
C?
?
1.05312实际构件的剖面模数的计算:
计算时需要考虑附连带板,本船横梁附连带板宽度取为mm600实际构件的剖面模数为构件和附连带板的整体剖面模数12г使用球扁钢型号选择器可以得到满足要求的球扁钢型号为:
又有规范如下:
。
甲板横梁的腹板高度应不小于mm60其12:
г综上所述,从安全方面考虑,将此处球扁钢型号选为。
3cm67.1866W?
甲板纵桁3.应不小于按下式计算所得之值:
支持横梁的甲板纵桁的剖面模数W23bhl?
4.75Wcm甲板纵桁的剖面惯性矩应不小于按下式计算所得之值:
I
17
5000吨江海直达船结构规范计算书第18页共33页
4cmWl?
2I对于本船,32cm?
142.2722.64.75?
?
2.0?
2.4W?
其中,取#142—#146两处支柱之间的距离。
l
4cm2.4?
682.9056?
2?
142.272?
I主要构件带板的有效剖面积A应按下列各式确定,但取值不小于面板剖面积:
2cmbtpA?
10f
2/3?
?
所以带板根据上述规范,本船,8mmtp?
0.5916f?
0.3?
,7.2/2.6?
的有效剖面积为:
2cm123.05202.6?
8?
A?
10?
0.5916?
7×300综上,取⊥
10010×其3cm?
493.88W(由1.2.4.2算得)4cm12844I?
4.甲板强横梁
强横梁尺寸和纵桁取为一样
7×300即,取⊥
10010×5.横梁
为了制造方便,该处的横梁和#134—船首的横梁取为一样的尺寸,即г12。
3.水密舱壁
#134—#140为深舱,采用下列规范。
1.#140舱壁(防撞舱壁)
2.12.2.1计算防撞舱壁构件时,其值应为相应规定高度的1.25h倍。
2.13.2.1平面舱壁板厚度t应不小于按下式计算所得之值:
mm2.5ht?
4s?
式中:
—扶强材间距,;ms
18
5000吨江海直达船结构规范计算书第19页共33页
—由舱壁板列下缘量至深舱顶的垂直距离,或量至溢流h管顶垂直距离的一半,取较大者,。
m板的厚度应不小于:
当时为;当时为m90L<8mmm60L?
90m?
;当时为。
mm6L<60m7mm对于本船,,所以防撞舱壁厚度为:
m?
0.657m,sh?
t?
4?
0.65?
(h?
1.25)?
2.5?
10.19mm
实取mm?
12t2.#134舱壁
,所以舱壁厚度为:
m0.65,s?
h?
7m
t?
4?
0.65?
h?
2.5?
9.38mm
实取mm10t?
3.舱壁水平桁
2.13.5.1桁材剖面模数应不小于按下式计算所得之值:
W23bhl12W?
cm式中:
—桁材支持面积的宽度,;mb
—由桁材跨距中点处量至深舱顶的垂直距离,或量至溢流管顶h垂直距离的一半,取大者,;m
—桁材跨距,。
ml
2.13.5.2桁材的剖面惯性矩应不小于按下式计算所得之值:
I4cmWl?
I2.5式中:
同本节2.13.5.1。
lW、
2.13.5.3桁材腹板高度应不小于被支持的舱壁扶强材腹板高度的19
5000吨江海直达船结构规范计算书第20页共33页
2.5倍,腹板的厚度应不小于在桁材平面处舱壁板的厚度,面板的宽度应不大于腹板高度或面
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