大开口船舶扭转实验装置设计
大开口船舶是指那些甲板具有长大货舱开口的船舶，这类船舶的结构特点使其可以大大提高装卸效率，成为现在发展的主要船型之一，但它的大开口特点又使船体的扭转刚度受到呢严重削弱，这对船舶的航运安全提出呢巨大的挑战，尤其在现在这样一个这类船舶在向大型化方向发展的时代，这使得对其扭转强度的研究越来越显得重要。目前人们对于大开口船舶的扭转强度无论是在理论计算还是软件模拟计算方面都有一定得研究。但是在单纯的定性和演示性方面的研究，还存在着大大的缺陷，虽然这类研究在具体的工程中没有多大用处，但是在教学工作中却有一定的用处，当前由于船舶的扭转强度和总纵强度相比较显得很小，所以造成呢目前的一些人不重视对船舶的扭转强度的学习和研究，但事实在世界上有很多由于扭转强度造成的海事事故，所以重视船舶扭转强度，尤其是大开口船舶扭转强度迫在眉睫，对船舶扭转强度定性的演示性的研究可以通过实验演示来给同学们一个感性的认识，让同学们更容易对这方面引起重视，并认真学习研究，而且这也能让同学们更加容易对这方面的知识进行掌握。所以本文就大开口船舶发生扭转现象的各种原因进行学习研究，然后通过模拟发生扭转的原因确定船舶扭转试验装置设计的总体原则。在设计几种大开口船舶扭转实验装置的可行方案，并根据设计的几种可行方案，通过solidworks对它们进行三维建模并由此生成工程图。最后通过实验装置设计的一般要求，选择一种相对来说的最佳方案，在让一些辅助的测量工具和实验方案进行结合，增加一定量的测量数据，使从数据上也让人们对扭转产生重视。关键词： 大开口船舶；扭矩；扭转变形目录
第一章 绪论 1
1.1 大开口船舶的发展现状 1
1.2 大开口船舶的结构特点 2
1.3 大开口船舶扭转实验装置的研究意义 6
第二章 大开口船舶的扭转理论 9
2.1 船舶在斜浪中航行时引起的扭转力矩 9
2.2 船舶发生倾斜时引起的扭转力矩 12
2.3 船舶在摇摆时引起的扭转力矩 13
第三章 实验装置的设计 16
3.1实验装置设计的基本要求 16
3.2几种实验装置设计方案 17
3.2.1船模的材料的选择 17
3.2.2方案一 17
3.2
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
船舶在斜浪中航行时引起的扭转力矩 9
2.2 船舶发生倾斜时引起的扭转力矩 12
2.3 船舶在摇摆时引起的扭转力矩 13
第三章 实验装置的设计 16
3.1实验装置设计的基本要求 16
3.2几种实验装置设计方案 17
3.2.1船模的材料的选择 17
3.2.2方案一 17
3.2.3方案二 19
3.2.4方案三 20
3.2.5 方案四 22
第四章 实验装置的选择 25
4.1 对方案一的分析 25
4.2 对方案二的分析 27
4.3 对方案三的分析 28
4.4 对方案四的分析 29
4.5 实验设计方案的选择 30
结 论 34
致 谢 35
参 考 文 献 36
第一章 绪论
1.1 大开口船舶的发展现状
大开口船舶是指具有长大开口的船舶，这类船舶的特点是；舱口宽度占呢船宽的80%以上，而舱口长度也达到甚至超过呢舱壁间距的90%，货舱舱口的开口大小远远超过呢其他货[1]。这一特点使其装卸效率大大提高，让大开口船舶成为现代的发展船型之一。大开口船舶中的一类典型的船舶就是集装箱船，此外常见的内河双壳槽型驳，矿砂船以及多用途货船都属于这类船舶。由于集装箱船是目前世界上大开口船舶中数量最多，种类最多的船舶，和油船，散货船并称为当今世界主要发展的三大船型。下面就介绍集装箱船的发展现状及趋势。
集装箱船顾名思义就是装载集装箱的船，只是装载的集装箱是具有统一规格标准的。把不同的货物或者商品先装进标准集装箱里，然后在装入集装箱船内进行运输，可以大大提高装卸效率，减少货损，实现门对门的运输服务，减少码头的费用，从而提高经济效益。适合于转口多航线长的港口。
世界上第一艘集装箱船建于1957年，航行于纽约与休斯顿之间，在三个月后，其取得的巨大航运效益引起呢航运界的关注。至此，集装箱船迎来呢他的快速发展，按照国际航运界的的习惯，目前分为六代集装箱[2]。
表11集装箱船的发展历史
集装箱船的代数
第一代
第二代
第三代
第四代
第五代
第六代
集装箱数目
1000TEU以下
10002499TEU
25003499TEU
35004799TEU
48006600TEU
6600TEU以上
时间
1967年以前
19681971年
19721983年
1983年开始
1995年开始
1998年开始
1978年十一届三中全会以后，我国开始呢改革开放，伴随着改革开放的就是国内国际市场的不断开拓，这促进呢我国船舶以及内河与海洋运输业的不断创新与开发。虽然我国当时正处于发展中国家，技术条件和经济条件均落后，但是通过各方面的努力，我国集装箱的吞吐量比重逐年递增，促使了我国集装箱船的运输。我国目前无论是在集装箱船舶的制造，还是集装箱船的运输，还是在拥有的集装箱货运码头上来看，都已经步入呢世界的先进行列。在制造上面，无论是作为民企的扬子江造船，还是作为国企的文冲造船都在集装箱的制造上面占据呢世界很大的份额；在运输和拥有的码头上来说，随着中国在世界经济中占据举足轻重的地位和号称世界工厂称号的确立，集装箱运输和集装箱运输码头的建立就得到呢飞速发展。从集装箱船舶在国类外发展，我们不难看出。集装箱船是生产发展的必然产物，而从其的发展历程不难看出，集装箱船的发展趋势即是大型化。促进集装箱船大型化的原因有很多，主要原因有以下六点。
(1)随着科技进步,.造船技术水平提高,大大增加了集装箱船舶大型化发展的可行性。
(2)世界经济形势的回升、全球国际贸易量的增长,海运量需求的持续上升,是集装箱船向大型化发展的主要原因，可以说是集装箱船舶大型化发展的必然结果。
(3)各个航运公司之间的联盟趋势引导了集装箱船大型化发展。
(4)集装箱船种类的广泛性，促使适箱货物增多,集装箱船的大型化也得到呢进一步的促进。
(5)船舶大型化发展的直接原因就是其成本优势。
(6)在国际贸易中跨国公司数量的日益增加，是促使船舶大型化发展的主要原[3]。
以上是集装箱船的发展现状，基本可以看成是大开口船舶的发展现状，即是在随着社会的科学技术的进步与经济的全球化，大开口船舶应运而生，并且不断随着大型化方向发展。其实不但朝着大型化发展，还朝着航速的高速化、码头配置的不断现代化、集装箱箱型的大型化、信息管理的现代化等方向进一步发展。
1.2 大开口船舶的结构特点
大开口船舶属于一类有着自己的运输特点的船舶，而它的运输特点也间接决定呢它的结构特点。下面就其进行讨论。
（1）大开口船舶属于装卸效率高的一类船舶。根据相关的统计,一般杂货船的平均装卸效率约为200容积吨/小时,而大开口船则每台吊车约为12002400容积吨/小时，大大超过呢一般的船舶[4]；为了提高装卸效率,这就要求货仓开口大,另外,为了尽可能地增大装载量,也要将舱口开得大些。一般货舱仓口宽度约为0.35一0.5B(B为船宽），而大开口船则大致为0.7―0.85B，个别甚至可达0.9B，货仓口也特别长,二个货
第一章 绪论 1
1.1 大开口船舶的发展现状 1
1.2 大开口船舶的结构特点 2
1.3 大开口船舶扭转实验装置的研究意义 6
第二章 大开口船舶的扭转理论 9
2.1 船舶在斜浪中航行时引起的扭转力矩 9
2.2 船舶发生倾斜时引起的扭转力矩 12
2.3 船舶在摇摆时引起的扭转力矩 13
第三章 实验装置的设计 16
3.1实验装置设计的基本要求 16
3.2几种实验装置设计方案 17
3.2.1船模的材料的选择 17
3.2.2方案一 17
3.2
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
船舶在斜浪中航行时引起的扭转力矩 9
2.2 船舶发生倾斜时引起的扭转力矩 12
2.3 船舶在摇摆时引起的扭转力矩 13
第三章 实验装置的设计 16
3.1实验装置设计的基本要求 16
3.2几种实验装置设计方案 17
3.2.1船模的材料的选择 17
3.2.2方案一 17
3.2.3方案二 19
3.2.4方案三 20
3.2.5 方案四 22
第四章 实验装置的选择 25
4.1 对方案一的分析 25
4.2 对方案二的分析 27
4.3 对方案三的分析 28
4.4 对方案四的分析 29
4.5 实验设计方案的选择 30
结 论 34
致 谢 35
参 考 文 献 36
第一章 绪论
1.1 大开口船舶的发展现状
大开口船舶是指具有长大开口的船舶，这类船舶的特点是；舱口宽度占呢船宽的80%以上，而舱口长度也达到甚至超过呢舱壁间距的90%，货舱舱口的开口大小远远超过呢其他货[1]。这一特点使其装卸效率大大提高，让大开口船舶成为现代的发展船型之一。大开口船舶中的一类典型的船舶就是集装箱船，此外常见的内河双壳槽型驳，矿砂船以及多用途货船都属于这类船舶。由于集装箱船是目前世界上大开口船舶中数量最多，种类最多的船舶，和油船，散货船并称为当今世界主要发展的三大船型。下面就介绍集装箱船的发展现状及趋势。
集装箱船顾名思义就是装载集装箱的船，只是装载的集装箱是具有统一规格标准的。把不同的货物或者商品先装进标准集装箱里，然后在装入集装箱船内进行运输，可以大大提高装卸效率，减少货损，实现门对门的运输服务，减少码头的费用，从而提高经济效益。适合于转口多航线长的港口。
世界上第一艘集装箱船建于1957年，航行于纽约与休斯顿之间，在三个月后，其取得的巨大航运效益引起呢航运界的关注。至此，集装箱船迎来呢他的快速发展，按照国际航运界的的习惯，目前分为六代集装箱[2]。
表11集装箱船的发展历史
集装箱船的代数
第一代
第二代
第三代
第四代
第五代
第六代
集装箱数目
1000TEU以下
10002499TEU
25003499TEU
35004799TEU
48006600TEU
6600TEU以上
时间
1967年以前
19681971年
19721983年
1983年开始
1995年开始
1998年开始
1978年十一届三中全会以后，我国开始呢改革开放，伴随着改革开放的就是国内国际市场的不断开拓，这促进呢我国船舶以及内河与海洋运输业的不断创新与开发。虽然我国当时正处于发展中国家，技术条件和经济条件均落后，但是通过各方面的努力，我国集装箱的吞吐量比重逐年递增，促使了我国集装箱船的运输。我国目前无论是在集装箱船舶的制造，还是集装箱船的运输，还是在拥有的集装箱货运码头上来看，都已经步入呢世界的先进行列。在制造上面，无论是作为民企的扬子江造船，还是作为国企的文冲造船都在集装箱的制造上面占据呢世界很大的份额；在运输和拥有的码头上来说，随着中国在世界经济中占据举足轻重的地位和号称世界工厂称号的确立，集装箱运输和集装箱运输码头的建立就得到呢飞速发展。从集装箱船舶在国类外发展，我们不难看出。集装箱船是生产发展的必然产物，而从其的发展历程不难看出，集装箱船的发展趋势即是大型化。促进集装箱船大型化的原因有很多，主要原因有以下六点。
(1)随着科技进步,.造船技术水平提高,大大增加了集装箱船舶大型化发展的可行性。
(2)世界经济形势的回升、全球国际贸易量的增长,海运量需求的持续上升,是集装箱船向大型化发展的主要原因，可以说是集装箱船舶大型化发展的必然结果。
(3)各个航运公司之间的联盟趋势引导了集装箱船大型化发展。
(4)集装箱船种类的广泛性，促使适箱货物增多,集装箱船的大型化也得到呢进一步的促进。
(5)船舶大型化发展的直接原因就是其成本优势。
(6)在国际贸易中跨国公司数量的日益增加，是促使船舶大型化发展的主要原[3]。
以上是集装箱船的发展现状，基本可以看成是大开口船舶的发展现状，即是在随着社会的科学技术的进步与经济的全球化，大开口船舶应运而生，并且不断随着大型化方向发展。其实不但朝着大型化发展，还朝着航速的高速化、码头配置的不断现代化、集装箱箱型的大型化、信息管理的现代化等方向进一步发展。
1.2 大开口船舶的结构特点
大开口船舶属于一类有着自己的运输特点的船舶，而它的运输特点也间接决定呢它的结构特点。下面就其进行讨论。
（1）大开口船舶属于装卸效率高的一类船舶。根据相关的统计,一般杂货船的平均装卸效率约为200容积吨/小时,而大开口船则每台吊车约为12002400容积吨/小时，大大超过呢一般的船舶[4]；为了提高装卸效率,这就要求货仓开口大,另外,为了尽可能地增大装载量,也要将舱口开得大些。一般货舱仓口宽度约为0.35一0.5B(B为船宽），而大开口船则大致为0.7―0.85B，个别甚至可达0.9B，货仓口也特别长,二个货
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