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13000吨散货船局部舱段强度分析analysisof13000tonsofbulkcargoshipcabinloca

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摘 要摘 要 本船为钢质全焊接结构、单甲板、方尾、前倾首柱带球首、单机单桨、单舵、短艏楼和艉楼、柴油机直接驱动的尾机型近海航区货船，全船设有三个货舱，并配有经ZC认可的钢质钢质液压折叠式舱口盖。本船设有艏楼，尾部主甲板上设五层甲板室。全船采用的是混合骨架形式。本船的货舱区域不设有支柱，并且采用抗扭箱，支持舱口端横梁的结构形式。船体主要构件按照中国船级社《国内航行海船建造规范》（2006）对近海航区要求进行设计。本船的肋骨间距船尾至10#和176#至船首为600mm，其它的为700mm，船底的纵骨间距为665mm。全船按总布置要求，设置左右舷贯通的水油密横舱壁七道，横舱壁均使用垂直扶强材扶强，此外，根据布置的需求设置局部纵、横舱壁数道。全船材料采用满足CCS（2001年）规范要求的船用钢，艏、艉柱采用钢板焊接。船体结构焊接要求按“船体结构焊接规格表”进行，船厂应编制合理的焊接工艺，以尽量减少焊接引起的变形，焊接船体结构的焊接材料应符合CCS《材料与焊接规范》（2001年）要求。建造厂可根据其实际情况（船厂施工场地、起重能力、施工工艺等）对船体结构进行划分，船厂应根据本船的结构特点预先制定合理的施工工艺。船上所有液体舱柜内，在其上下构件上均应开有流水（油）孔、透气孔。该设计主要是对13000吨级散货船的局部舱段结构进行横向强度校核，参照设计任务书的对本船的要求，以及所给的船舶主尺度、总布置图和型线图，按照《钢制海船入级规范》（2006）对船体结构进行计算。通过强度校核，该船满足设计任务书的要求并且满足规范和总布置的要求。关键词散货船；结构强度分析；外板；肋骨
目录
第一章.绪论 1
1.1前言 1
1.2散货船现状与发展 2
1.3 软件介绍 2
第二章.13000吨散货船船型介绍 4
2.1船型 4
2.2航区及用途 4
2.3主尺度 5
2.4载重量、载货量及吨位 5
2.5干舷及稳性 6
2.6设计要点 6
2.6.1外板 6
2.6.2甲板 6
2.6.3船底结构 6
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2.6.4舷侧骨架 6
2.6.5甲板骨架 7
2.6.6舱壁 7
2.6.7上层建筑和甲板室 7
2.6.8货舱口围板 7
2.6.9其它 7
第三章.结构计算书 8
3.1概述 8
3.1.1评估依据 8
3.1.2图纸资料 8
3.2船体结构布置 10
3.2.1主尺度 10
3.3结构有限元模型 10
3.3.1模型范围 10
3.3.2坐标系 13
3.3.3边界条件 14
3.4载荷 14
3.4.1计算工况 14
3.4.2货物压力 15
3.4.2.1均匀轻货满载工况（密度0.8） 15
3.4.2.2均匀轻货满载工况（密度0.9） 16
3.4.3舷外水压力 16
3.4.3.1满载工况（设两种满载工况吃水取相同） 16
3.4.3.2压载工况 17
3.4.4压载水压力 17
3.4.5载荷受力示意图 17
3.5许用应力 20
3.6计算结果及结论 21
3.7结论 22
3.7.1校核结果 22
3.7.2变形云图 23
3.7.3应力云图 24
3.7.4局部结构强度有限元分析小结 42
第四章.局部结构强度加强 43
4.1应力汇总表 43
4.2局部加强建议 45
总结 46
致谢 48
参考文献 50
绪论
1.1前言
近些年来, 航运在为公众造福与为政治服务的意义急剧提高的同时，航运承担的责任也急剧加大，通过有关各方面的努力,船舶安全状况在不断地改善。但是这丝毫没有减轻航运业所受到的压力，世界船队在不断的增长, 其构成也是越来越复杂，但是正如统计资料所显示的，海上事故在不断减少。尽管如此，但Erica油轮在法国海岸折断的事警示我们，绝对不可以躺在功劳簿上沾沾自喜。每一次的海上事故，每一个海底冤，每一例海洋污染都在向我们提出警告：我们必须不间断地想办法降低风险，提高船舶质量水平与安全系数。特别对于散货船，现如今，散货船运输在世界贸易中处于核心地位，随着世界人口的增长, 对诸如谷物、煤炭及其他大宗货物的散装运输的需求也日益强烈。继前几年新造船的稳步发展之后, 有人预测, 今后几年对散货船的需求量仍有一定的增长。散货船及其运输有一种高效率的压力，20世纪七八十年代以来，船舶朝着大型化的方向发展。为了装载更多的货物，通过使用轻型承重构造以减轻船舶自重、降低造价。与码头装卸效率相适应，散货船不得不承受着超常的装载效率，其结果，就是今天散货船所遭遇的野蛮对待，直至磨损、锈蚀。引起结构问题的原因有很多，例如货物装卸所造成的磨损、结构设计的不严谨、强度不够等等，有时，结构问题导致整体框架发生偏移，外壳大面积被撕开，货舱进水，进而导致横舱壁和邻舱进水，最终导致船舶折成两截。类似事故的发生，经常伴随着船员的丧生，国际船级社协会曾对这类事故组织了详细的研究分析并提出了对策，这些对策后来为IMO所采纳。在他们所探讨的结果中，有一点是大家从头到尾一直未变的共识，就是设计船舶时候要对船舶强度以及各应力方面多留个心眼。因此，对船舶的结构强度进行系统的分析具有十分重要的工程意义。
全球大约有4500 艘散装货船, 肩负着30%的世界海洋运输业务, 尽管所载货物外型不一, 轻重不同, 但对散货船来讲都存在一个共同的问题, 即船舶强度问题. 对一些重货、高密度货, 如矿砂、钢材等, 对船舶结构及堆装处理提出了更高的要求. 如何才能把营运中的风险降至最低, 如何才能提高散货船营运的安全系数, 保证人、船、货的安全, 延长船舶的使用寿命, 这有赖于散货船在结构强度设计中的合理性, 若要将可能产生的过度应力以及货舱造成的潜在损伤降至最低, 则必须考虑散货船在制造过程中的结构强度设计问题。
1.2散货船现状与发展
散货船是专门装运谷物，媒和矿砂等散货的船舶。如果散货的货源充足，装载量较大，则可使用抓斗，吸粮机，装煤机以及皮带输送机等机器装卸货物。它与杂货船相比，散货船装卸速度快，并且运输效率更高。散货船大都为单甲板、双层底的尾机型船，货舱口要比杂货船的大，远洋运输的散货船平均的载重量大约为4000吨左右，最大的达到270000吨。
近些年来,世界的造船中心正在从欧美等高成本的国家向东南亚等地转移,我国的船舶工业正面临着巨大的发展机遇与挑战。在这样的大环境下,凭借我国完善的工业基础与强大的综合国力,凭借政府的大力扶植,我国的船舶工业得以飞速发展,并已具有了比较成熟的国际市场的竞争经验,一跃成为了世界第三造船大国。我国船的舶工业的船舶接单数量和造船产量已连续7年排名世界第三,出口市场已扩大到60多个国家与地区。2005年,我国造船总量首次破2500万吨。也正因为如此，目前我国超大型散货船的船令也是越来越老，其吨位越来越大，其艘数逐年增多，其船员也越来越新，而世界上此类船舶的事故在近年也在增加，为此，在进行散货船结构强度设计时也得从多方面考虑，比如钢材和型材的选取，两者尺寸的大小，以及所分配的位置以及数量，同时不仅应考虑到弯矩，也还得考虑到某个剖面的剪力，不能让这些剖面有应力集中现象，不仅如此，还应让各材料间的力有着良好的传递性，使其强度符合规范的要求。

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