船舶結構強度課程設計說明書

1、重慶交通大學 航海學院船舶強度與結構設計課程設計說明書課題：船舶強度與結構設計專業(yè)：10船舶與海洋工程班級：四班學號：10960201學生姓名：王雪指導教師：楊 敬 東日期：2013.6.25目錄一、 船體結構設計任務書二、 船體結構尺寸確定1、 外板2、 甲板3、 雙層底4、 舷側骨架5、 甲板骨架6、 支柱三、 第二貨艙中剖面結構圖四、 參考文獻船體結構設計任務書1、 按CCS頒布的鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范（2009年）設計下述船舶的船中剖面結構（船型：雙甲板尾機型干貨船）船長L 99.0 米船寬B 16.4 米型深D 9.3 米吃水d 6.5 米排水量 7500 噸L/B 6.036585

2、>5B/D 1.76<2.5方形系數(shù)Cb 0.700.6（滿足規(guī)范要求）2、 與設計有關的條件該船主要裝運雜貨。上甲板艙口兩側及貨艙船底采用縱骨架式結構，其余采用橫骨架式。甲板間高H 3米縱股間距s 自9#131#肋位，700毫米；其余600毫米雙層底高h 第一貨艙2.2米；其余1.3米艙口寬度b 8米艙口長度l 16米最大靜水彎矩（壓載出港）14276t.m艙容系數(shù) 1.51立方米/T(即裝載率r=0.66T/立方米)上甲板貨物計算載荷p 1.3T/立方米3、 課程設計報告要求（1） 編制船體結構設計計算書（2） 繪制設計橫剖面的結構圖用1:50比例繪制。船體結構尺寸確定一、外板

3、厚度計算校核1.船底板 (1)按規(guī)范2.3.1.3要求，船底為縱骨架式時其船中部0.4L區(qū)域的船底板厚度應不小于下式計算所得之值： mm；mm式中：s=0.7m,L=99m, d=6.50m,Fb=1.0,按2.3.1.2規(guī)定，h1= 0.26C, 計算時取不大于0.2d;按2.2.3.1規(guī)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: 實取t=12mm(2)離船端0.075L區(qū)域內(nèi)的船體板厚度t按規(guī)范2.3.1.4要求應不小于按下式計算所得之值： mm式中:L船長,m；s 肋骨或縱骨間距

4、,m，計算時取值應不小于；肋骨或縱骨的標準間距,m根據(jù)1.2.8。1規(guī)范sb=0.0016L+0.5 =0.0016*99+0.5=0.6584則:t=(0.035L+6) =(0.035×99+6)× =9.465mm實取t=10mm按規(guī)范2.3.1.5要求，船中部0.4L區(qū)域的船底板厚度應不小于端部船底板厚度，則本船要求的基本板厚為t= 10.9480mm。本船船底板厚度實取 t=14 mm，滿足規(guī)范要求。2、平板龍骨：按規(guī)范2.3.2.2規(guī)定，平板龍骨厚度應按中部船底板厚度增加2mm，則要求平板龍骨厚度t=12.9480 mm，且均不小于相鄰船底板厚度。按2.3.2.

5、1規(guī)定，平板龍骨寬度應不小于下式之值： b=900+3.5L式中:L-船長，m。平板龍骨的寬度不必大于1800mm。平板龍骨的寬度應在整個船長內(nèi)保持不變。 式中：L=99則：b=900+3.5×99=1246.5mm本船實取平板龍骨厚度t=16 mm，寬度b=1500mm，滿足規(guī)范要求。3、舭列板：按2.3.3.1規(guī)定，舭列板為橫骨架式時其厚度應不小于按2.3.1.2計算所得之值：式中：s-肋骨間距（m）,計算時取值應不小于縱骨的標準間距sb。d-吃水，m。L-船長，m;但計算時取不必大于200m。Fb -折減系數(shù)，見本章2.2.5.7；m ，其中，s為0.7m;S為船底桁或龍骨間距

6、，1.4m；h1=0.26C,計算時取不大于0.2d；C系數(shù)，見本章第2節(jié)2.2.3.1。式中：L=99 s=0.7 sb=0.6584 Fb =1.0 d=6.5 S=1.4 則：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則： t1=10.84mm t2=13.685mm船實取舭列板厚度為t=16mm，滿足規(guī)范要求。4、舷側外板： 本船舷側采用橫骨架式結構，按規(guī)范2.3.4.2要求進行計算,船中部0.4L區(qū)域內(nèi)舷側外板厚度t應符合下列規(guī)定：（1）、距基線以

7、上舷側外板厚度t應不小于按下列兩式計算所得之值： mm mm式中：L=99 ; s=0.7 ;sb=0.6584; Fd=1 ;d=6.5;S=2.5 E=1.0784 m ; 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。則： t1=9.9868mm t2=8.7412mm所以t=12mm（2）、距基線以下舷側外板厚度應不小于下兩式計算之值： mm mm式中：L=99 ; s=0.7 ;sb=0.6584 ;Fd=1 d=6.5 S=2.5 E= 1.0694 h1=1.3

8、m則： t1=9.85 mm; t2=12.32 mm;所以t=16 mm、距基線 至 區(qū)域內(nèi)的舷側外板厚度t，由上述計算所得之值用內(nèi)插法求得。5.舷頂列板 （1）按規(guī)范2.3.5.1要求，舷頂列板的寬度應不小于： b=800+5L=800+5×99=1295 mm， 但不必大于1800 mm。則本船舷頂列板寬度實取b=1500 mm，符合規(guī)范要求。（3） 按規(guī)范2.3.5.2要求，舷側為橫骨架式時，船中0.4L區(qū)域內(nèi)舷頂列板厚度t應不小于按下列兩式計算所得之值： mm mm式中：L1=L=99m；s=0.7m；Fd=1.0；E=1.0694；則： mm； mm; 在船中部0.4L區(qū)

9、域內(nèi)的舷頂列板的厚度，在任何情況下均不小于強力甲板邊板厚度的0.8倍，也不小于相鄰舷側外板的厚度。舷頂列板的厚度可逐漸向兩端過渡到端部的舷側外板厚度。寬度按2.3.5.1規(guī)定應b0.1D=0.1×9=0.9m。本船舷頂列板厚度實取t=16mm，滿足規(guī)范要求。6.局部加強 按照規(guī)范2.3.6.1要求，與艉柱連接的外板、軸榖處的外板以及多推進器架托掌固定處的外板厚度，應不小于端部厚度的1.5倍，也不小于中部外板的厚度。則：t=1.5×9.465=14.20mm本船該區(qū)域的外板厚度實取t=16mm，滿足規(guī)范要求。7.內(nèi)底板（1）按規(guī)范2.6.9.1要求，內(nèi)底板厚度應不小于以下各式

10、計算之值：船中部0.4L區(qū)域： t=0.04L+5s+2.1機艙區(qū)域： t=0.055L+4.8式中：L=99 m，s=0.7m則：船中部0.4L區(qū)域：t=0.04×99+5×0.7+2.1=9.56 mm;機艙區(qū)域：t=0.055×99+4.8=10.245 mm;（2）按規(guī)范2.6.13.1要求，內(nèi)底板的厚度應按2.6.9.1公式計算，但計算可減小1mm。則：船中部0.4L區(qū)域：t=8.56 mm機艙區(qū)域：t=9.245 mm本船內(nèi)底板厚度實取：機艙區(qū)域：t=12mm，滿足規(guī)范要求。 其余區(qū)域：t=12mm，滿足規(guī)范要求。8.首柱、球鼻首前端和錨鏈筒出口處兩側

11、外板（1）按規(guī)范2.14.1.2要求，鋼板焊接首柱在夏季載重線以上0.5m處一下區(qū)域的板厚t應不小于按下式計算所得之值：t=0.08L+5.5 mm式中：L=99 m，則：t=0.08×99+5.5=13.42 mm（2）按規(guī)范2.14.5.1要求，球鼻前端以及易受錨和錨鏈碰損部分的外板應予以增厚，加厚板的厚度可取為鋼板首柱的厚度。本船以上部位的厚度實取t=16mm，滿足規(guī)范要求二、甲板1.強力甲板（1）按規(guī)范2.4.2.1要求，開口線外強力甲板厚度t，除應符合中剖面模數(shù)要求外，還應不小于按下列各式計算所得之值： mm mm式中：s=0.7 m，L1=L=99 m，F(xiàn)d=1.0則：

12、mm mm本船該區(qū)域內(nèi)強力甲板厚度實取t=12mm，滿足規(guī)范要求。（2）按規(guī)范2.4.2.2要求，在開口邊線以及離船端0.075L區(qū)域內(nèi)的強力甲板，其厚度應不小于按下式計算所得之值： mm式中：s=0.7 m，L=99 m則： mm本船該區(qū)域內(nèi)的強力甲板厚度實取t=12mm，滿足規(guī)范要求。（3）甲板邊板（2.4.3）按規(guī)范2.4.3.1要求，在船中部0.4L區(qū)域內(nèi)的強力甲板寬度，應不小于（6.8L+500）mm，但不必大于1800mm；強力甲板邊板在端部的寬度，應不下于船中部寬度的65%。強力甲板的邊板厚度應不小于強力甲板厚度。則： 船中部0.4L區(qū)域：b1=6.8L+500=6.8×

13、;99+500=1173.2 mm船端部：b2=0.65b1=0.65×1173.2=762.58 mm本船強力甲板邊板實取12×1500 mm；滿足規(guī)范要求。2.上層建筑及甲板室甲板厚度根據(jù)規(guī)范（2.17.5.4） mm,且不小于5 mm其中L=99 m,s=0.7 m;sb=0.6584;tc干燥處tc=1;其他tc=0；C可?。旱谝粚樱?.5；第二層：5.0；第三層：4.5；則 ：第一層干燥處t=6.7044 mm，其他t=7.7044 mm； 第二層干燥處t=6.1894 mm, 其他t=7.1894 mm; 第三層干燥處t=5.6744 mm，其他t=6.6744

14、 mm;可統(tǒng)一取8 mm。3首樓甲板根據(jù)規(guī)范（2.17.5.5）首樓甲板厚度應不小于t=0.02L+6*1.03=8.16 mm 實取t=10 mm。4.駕駛甲板t=0.02L+C=6.98 mm； 式中C=5.0；實取t=8 mm。5.頂棚甲板t=0.02L+C=6.48 mm；式中C=4.5；實取t=8 mm三、船底骨架1.中桁材按照規(guī)范2.6.10.1要求，中桁材的高度和厚度符合規(guī)范2.6.2.1和2.6.2.2要求。（1）按規(guī)范2.6.2.1要求，中桁材高度應不下于按下式計算所得之值： mm，且不小于650mm式中：B=16.4 m，d=6.5 m則： mm本船中桁材高度實取h=100

15、0 mm，滿足規(guī)范要求。（2）按照規(guī)范2.6.2.2要求，中桁材的厚度應不小于下屬規(guī)定：1）船中部0.4L區(qū)域內(nèi)：t=0.0077h0+4 mm式中：h0=983 mm，則t=0.0077×983+4=11.5691 mm2）船端0.075L區(qū)域內(nèi)中桁材厚度比船中部0.4L區(qū)域內(nèi)中桁材厚度減少2mm即，t=11.5691-2=9.5691 mm；3）爐艙內(nèi)中桁材厚度應較船中部0.4L區(qū)域內(nèi)中桁材增厚2.5mm即，t=11.5691+2.5=14.0691mm本船中桁材厚度實?。簷C艙區(qū)域t=16 mm，滿足規(guī)范要求； 其余區(qū)域t=14 mm，滿足規(guī)范要求。2.旁桁材由于本船船寬為16.

16、4 m，則只設置左右各一道旁桁材。按照規(guī)范2.6.10.2要求，旁桁材厚度應滿足2.6.4.1要求，即其厚度可比中桁材厚度減少3mm。即：船中部0.4L區(qū)域：t=11.5691-3=8.5691 mm； 船端部0.075L區(qū)域：t=9.5691-3=6.5691 mm； 機艙區(qū)域：t=14.0691-3=11.0691 mm同時水密旁桁材厚度應比相應的旁桁材增厚2mm，且不應小于肋板厚度。即：船中部0.4L區(qū)域：t=8.5691+2=10.5691 mm 船端部0.075L區(qū)域：t=6.5691+2=8.5691 mm機艙區(qū)域：t=11.0691+2=13.0691 mm本船旁桁材厚度實取：

17、機艙區(qū)域t=16 mm，滿足規(guī)范要求； 其余區(qū)域t=13 mm，滿足規(guī)范要求。3肋板按照規(guī)范2.6.11.2要求，橫骨架式實肋板應較規(guī)范2.6.5.1要求的實肋板厚度增厚10%，但不必大于15mm，而水密和油密肋板厚度與規(guī)范2.6.6.1相同。肋板厚度與高度之比一般不小于1/130。（1）按照規(guī)范2.6.5.1，貨艙和機艙實肋板的厚度應不小于按下式計算所得之值，但不必超過15mm：t=0.0077h0+1 mm式中：h0=983 mm，則：t=0.0077×983+1=8.5691 mm則橫骨架式實肋板厚度t=1.1×8.5691=9.42601 mm本船實肋板厚度實取t=

18、10 mm，滿足規(guī)范要求。（2）按照規(guī)范2.6.6.1要求，水密和油密肋板厚度較貨倉實肋板增厚2mm，但一般不必大于15mm。即：t=9.42601+2=11.42601 mm本船水密和油密肋板實取t=12 mm，滿足規(guī)范要求。（3）按照規(guī)范2.6.11.2要求：1）本船非水密肋板垂直加強筋的規(guī)格實取10×150mm，滿足規(guī)范要求。2）本船水密、油密肋板垂直加強筋的尺寸與規(guī)范2.6.6.2相同，依照規(guī)范2.6.6.1、2.6.6.2要求，本船實取水密、油密垂直加強筋的規(guī)格為12×150mm，W=45cm3，滿足規(guī)范要求。4.船底縱骨（1）按規(guī)范2.6.12.2要求，船底縱骨

19、的剖面模數(shù)W，應不小于按下式計算所得之值： 本船船底縱骨實取為L160×100×10，W=220.459cm3（帶板10×500），滿足規(guī)范要求。（2）按規(guī)范2.6.12.3要求，本船內(nèi)底縱骨實取為L140×90×10，W=166.351 cm3（帶板8×500），滿足規(guī)范要求。5.舭肘板按規(guī)范2.6.15.1、2.6.15.2和2.6.15.3要求（1）連接主要構件的舭肘板：其高度和寬度為肋骨腹板高度的1.65倍，厚度與實肋板厚度相同。本船肋骨高度為400mm（見舷側骨架計算），即要求h=1.65×400=660mm，本船

20、舭肘板實取為，滿足規(guī)范要求。（2）連接次要構件的舭肘板：其高度為內(nèi)底至最近一層甲板之間高度的10%或肋骨腹板高度的2.2倍中的較大者。本船內(nèi)底至最近一層甲板之間的距離為5.0m，其10%為500mm，本船肋骨高度為125mm，其2.2倍為275mm，本船舭肘板實取為，與肋骨采用搭接，其搭接長度按規(guī)范2.6.15.4和2.5.5.3要求取為200mm。四、舷側骨架1.肋骨（1）按照規(guī)范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，除首尾尖艙外，主肋骨的剖面模數(shù)w應并不小于按下式計算所得值；W=c*c1*s*d*l2 cm3=2

21、24.82 式中：s肋骨間距；m d吃水，m l肋骨跨距，mc=(2+0.65*d/D)/(1.45-（D1/2）/l)=5.49c1-系數(shù)，當L>=90m時，c1=1取用球扁鋼30b×12 Wx=239(1)按主肋骨的剖面慣性矩l應不小于按下式計算所得之值：I=3.2Wl= 2158.27肘板（8.3.1.2，2.8.2.4，2.6.15.3）：標準寬度b1=194mm肘板沿斜板寬度h=233mm選用上肘板(2)按照規(guī)范2.7.2.8，2.7.5.1，2.13.6，要求，首尾尖艙內(nèi)的肋骨剖面模數(shù)W和剖面慣性矩I分別不小于按下列兩式計算所得之值：W=4.6sdD=188.37

22、I=3.5Wl=1977.89式中：s肋骨間距 d-吃水 D-型深 l-肋骨跨距,取3m(3)甲板間及上層建筑肋骨的剖面模數(shù)w應小于按下式計算所得之值：W=CC1sdlD(/2)C=0.7+4*d/DC1-系數(shù)，上甲板一下第一層甲板間c1=1,第二層甲板甲板間，c1=1.1;第三層及其以下各層甲板間，c1=1.45,對于首樓肋骨，c1=0.9,橋樓和尾樓肋骨c1=0.8本船首尖艙內(nèi)主肋骨為實取L125×80×8（帶板10×600），滿足規(guī)范要求要求。c=3.59,s=0.7,d=6.5,D=9.3W=71.06(艏樓肋骨)；W=44.10（尾樓肋骨）艏樓肋骨取用球

23、扁鋼18b×11 Wx=73.5尾樓肋骨取用球扁鋼16b×9 Wx=47.9滿足規(guī)范要求要求。（2）按照規(guī)范2.7.2.8要求，本船首尖艙內(nèi)主肋骨為實取L125×80×8（帶板10×600），滿足規(guī)范要求要求。2.舷側縱桁按照規(guī)范要求，本船舷側縱桁實取為，滿足規(guī)范要求。3.橫骨架式強肋骨按照規(guī)范2.7.4.1、2.7.4.4要求，本船強肋骨實取為，滿足規(guī)范要求。五、甲板骨架1.甲板縱骨（1）第一甲板：按規(guī)范2.21.2.2要求， 本船實取縱骨為L140×90×10，滿足規(guī)范要求。 （2）第二甲板1）尾#24（露天強力甲板、非

24、載車區(qū)）：按2.8.5.1規(guī)定 實取該區(qū)域甲板縱骨為：L90×56×8，滿足規(guī)范要求。2）#24#122（載車區(qū)域）：按2.21.2.2要求，本船實取縱骨為L125×80×10，滿足規(guī)范要求。 3）#124首（露天甲板非載車區(qū)）：按2.8.5.1規(guī)定 實取該區(qū)域甲板縱骨為：L125×80×8， 滿足規(guī)范要求。2.強橫梁（1） 第一甲板強橫梁：按規(guī)范2.21.2.3要求，1）#17以后區(qū)域：本船實取該區(qū)域強橫梁為，滿足規(guī)范要求。 2）機艙區(qū)域：本船實取機艙強橫梁為，滿足規(guī)范要求。 3）其余區(qū)域：本船實取強橫梁為，滿足規(guī)范要求。（2）第二

25、甲板強橫梁：1）#3及以后強橫梁：按2.8.7.3和2.8.7.6規(guī)定，實取該區(qū)域強橫梁為：，滿足規(guī)范要求。2）#7、#11、#15、#19、#23強橫梁：按2.8.7.3、2.8.7.6要求，實取該區(qū)域強橫梁為：，滿足規(guī)范要求3）#27、#31、#35強橫梁：按2.21.2.3、2.21.2.3要求實取強橫梁為，滿足規(guī)范要求。4）#39#109強橫梁：按2.21.2.3要求本船實取強橫梁為，滿足規(guī)范要求。5）#113、#117、#121、#123強橫梁：按2.21.2.3要求實取強橫梁為， 滿足規(guī)范要求。6）#125、#129、#133、#137強橫梁：按2.8.7.3和2.8.7.6要求，

26、實取該區(qū)域強橫梁為：，滿足規(guī)范要求。7）#140以前強橫梁：按2.8.7.3要求，實取該區(qū)域強橫梁為：，滿足規(guī)范要求。第一甲板強橫梁：按規(guī)范2.21.2.3要求選用 球扁鋼32b×13 Wx=294 Ix=58493.甲板縱桁首尖艙強力甲板縱桁要滿足深艙甲板縱桁要求（2.13.8.3）。（1）第一甲板甲板縱桁：按2.8.6.1要求， 1）#17以后區(qū)域：取甲板縱桁與強橫梁規(guī)格相同，即為：。2）機艙區(qū)域：A#17#29甲板縱桁：本船實取支持強橫梁的甲板縱桁為， 該區(qū)域不支持強橫梁的其余甲板縱桁取為，滿足規(guī)范要求。B機艙其余區(qū)域甲板縱桁：本船實取支持強橫梁的甲板縱桁為， 該區(qū)域不支持強橫

27、梁的其余甲板縱桁取為，滿足規(guī)范要求。C其余區(qū)域：本船實取支持強橫梁的甲板縱桁為，滿足規(guī)范要求。（2）第二甲板甲板縱桁：1)#63以后甲板縱桁： 本船#63以后甲板縱桁不支持強橫梁，其規(guī)格取為：。2)#63#109甲板縱桁：按2.8.6.1和2.8.6.2要求， 本船實取支持強橫梁的甲板縱桁為：， 該區(qū)域不支持強橫梁的其余甲板縱桁取為：，滿足規(guī)范要求。3）#109以前甲板縱桁：該區(qū)域甲板縱桁不支持強橫梁，其規(guī)格取為：，滿足規(guī)范要求。第六部分 支柱計算(1)支柱的載荷（2.10.1）按照規(guī)范2.10.1.1要求，對于支柱所受的載荷P，應按下式計算： P=7.06abh+P0 KN式中： a支柱所支

28、持的甲板面積的長度，m， b支柱所支持的甲板面積的平均寬度，m， h支柱所支持的甲板的計算壓頭，m， P0上方支柱所傳遞的載荷，KN, a=16m，b=8m，h=0.14p+h0-1.2=0.14×（1.3×9.8）+1.2-1.2=1.78m上方支柱所傳遞的載荷=0 KN則得：上方支柱承受的載荷=7.06abh+=7.06×16×8×1.78=1608.55 KN;下方支柱所傳遞的載荷=1.3×9.8=12.74 KN，則計算得：下方支柱承受的載荷=7.06abh+=1608.55+12.74=1621.29 KNP=+=3229.84KN（2） 支柱的剖面積按照規(guī)范2.10.2.1要求，支柱的剖面積A應不小于按下式計算所得值：式中：P支柱所承受的載荷，KN, l支柱的有效長度，m，為支柱全長的0.8倍； r支柱剖面的最小慣性半徑，cm=1608.55KN, =1621.29 KN上支柱的有效長度=0.8×3=2.4m，下支柱的有效長度=9-3-1.3=4.7m；則根據(jù)規(guī)范查得：上支柱剖面的最小慣性半徑=7.33cm 下支柱剖面的最小慣性半徑=9.65cmA=3支柱的壁厚按照規(guī)范2.10.3.1要求，管