120m近海多用途船横剖面结构规范设计.docx
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1、目 录摘要1关键词1引言11 概述21.1 CCS船级社概述21.2 本船结构规范设计板材、型材选择51.2.1船体板材设计51.2.2 船体骨架设计72 120 m近海多用途船102.1本船结构形式102.2 本船主要要素152.3 横剖面153 船体结构尺寸确定163.1 外板163.2 甲板183.3 双层底193.4 舷侧骨架233.5 甲板骨架234 船体构件尺寸汇总245 中剖面结构图24总结25致谢26参考文献27附录1 120M近海多用途船横剖面结构28120 m近海多用途船结构规范设计金兵(浙江海洋学院 普陀科学技术学院 浙江 舟山 316004):本次设计目的是符合任务书要
2、求、强度规范要求,布置合理的120m多用途船。设计船为钢质单甲板、双底、单机单桨、单舵、纵横混合骨架形式结构,主要从事近海运输工作。该设计根据中国船级社2006年钢质海船入级与建造规范针对120m近海多用途船横剖面进行结构设计,内容包括船体结构计算书、中横剖面图的绘制等。:多用途船;中横剖面;结构规范设计多用途船1是指具备多种用途功能的船舶。广义的说,凡能装运两类以上货物的船舶都可称多用途船。不过,一般所讲的多用途船是特指多用途干货船。干货的品种很多,按其对船舶性能及设备等的要求可归纳成五类,即件杂货、散货、集装箱、重大件货及滚装货。所以多用途船的目标,就是高效率地载运这五类货。多用途船是进入
3、60年代以后世界各主要造船国家竞相发展起来的。 目前,多用途船力求向广泛多用性方向发展,按其对货类的载运能力来分析,建造的多用途船主要可划分成四类:1)以载运集装箱为主的多用途船;2)以运输重大件、特长件为主的多用途船;3)兼运集装箱及重件货的多用途船,这类船将上述两类多用途船的特点和功能结合在一起;4)兼运集装箱及重货、滚装货的泛多用途船。多用途船的最基本要求是如何高效率地载运多种货类。由此,构成多用途船相应的一些特点。 1)大多数多用途船从载运多种类型货物的方便性出发,设置两层甲板。有的船为适应装运汽车和不宜重压货物的需要,设置多层甲板或活动甲板。多用造船的机舱绝大多数在尾部,对于机舱布置
4、在尾部确有困难的船舶,才将机舱适当前移。 2)多用途船的型宽常比普通货船要大,因多用途船常装运甲板集装箱或甲板货以提高载货能力,故从稳性要求需取较大的船宽。型深主要从装运的货物对舱容的要求出发,大多数从装运集装箱所需的层数出发确定,亦即考虑集装箱的高度、层数、必要的间隙及舱口围板高度等来确定型深。3)多用途船一般均设置舷边舱,且多作压载舱用,舷边舱主要形式有如下三种:(1)设于甲板间。(2)设于大舱内。 (3)设于整个舷侧。目前大型船舶的结构设计主要分为两类方法23。一类为结构规范设计,主要以各船舶所入的船级社的规范为依据进行船舶结构的构件尺寸设计,如4另一种方法是结构直接设计5,主要以船舶强
5、度计算软件为手段进行船舶结构的构件尺寸设计,如ansys有限元分析软件6、MSC PATRAN有限元分析软件7、SESAM水动力分析软件8等。目前设计阶段常用的方法是以结构规范设计为主,结构直接设计为辅的设计方法9。1.1 CCS船级社概述本计算书结构设计根据中国船级社2006年钢质海船入级与建造规范0(以下简称规范)第2篇“船体”, 第2章“船体结构”以及第6章“散货船”要求进行计算。船级社最早诞生于18世纪的英国。当时的海上运输和船舶技术都很落后,海上事故常有发生,从而使保险商的利益受到损害。为了规避和转移海运的巨大风险,英国船舶保险商欲成立一个对船舶技术状况专门鉴定的机构,并根据船舶技术
6、状况的优劣来确定保险费率。1760年,一些从事船舶、货物保险的生意人在伦敦塔街上的劳埃德咖啡馆成立了国际上最早的对船舶的安全航行负责的专门机构劳埃德船级社,实施船舶检验和登记入级,以保障船舶质量和航行安全。顾名思义,船级社是一个给船舶评定等级的、实施技术检验的专业性机构。从第一个船级社成立至今,世界上已有约50个国家和地区成立了船级社。船级社是本国船舶工业支持保障系统的重要组成部分,是各国参与国际公约、规范和标准制定的重要技术支持机构,是船舶工业产业链上的重要一环,又是造船及航运安全的重要监督力量,是具有独立、公正地位的机构,是不以营利为目的的。每个国家只有一个船级社。中国船级社是中国惟一从事
7、船舶入级检验业务的专业机构。主要承担国内外船舶、海上设施、集装箱及相关工业产品的入级检验、鉴证检验、公证检验和经中国政府和外国(地区)政府主管机关授权,执行法定检验以及经有关主管机构核准的其他业务。 中国船级社(CCS)是中国惟一从事船舶入级检验业务的专业机构,是国际船级社协会10家正式会员之一。在国内,它是中国政府法定的中国旗船舶的技术检验机构,是行业标准和技术规范的制定者,是船检业务的主力军。CCS的前身是成立于1956年的中华人民共和国船舶检验局。1986年,经国务院批准成立了中国船级社,与船检局实行“一个机构、两块牌子”。其主要任务是:承担国内外船舶、海上设施、集装箱及相关工业产品的入
8、级检验、公正检验、鉴证检验和经中国政府、外国(地区)政府主管机关授权,执行法定检验等具体检验业务以及经有关主管机构核准的其他业务。1993年2月14日,国务院第109号令发布中华人民共和国船舶和海上设施检验条例明确指出,为了保证船舶、海上设施和船运货物集装箱具备安全航行、安全作业的技术条件,保障人民生命财产的安全和防止水域环境污染,凡从事国际航行的船舶、在海上航行的乘客定额一百人以上的客船、载重量一千吨以上的油船、滚装船、液化气体运输船和散装化学品运输船、船舶所有人或者经营人要求入级的其他船舶,必须向中国船级社申请入级检验。在第四条中规定,中国船级社经中国船检局授权,可以代行法定检验。1998
9、年年底,按照国务院水监体制改革的部署,中国船检体制进行了重大改革,中国船级社与船舶检验局实行了“局社、政事”分开。经过多年的发展,CCS的船舶检验业务水平已与国际同行保持了同步发展。2004年5月10日,中国海事局委托CCS代行船舶法定检验协议签署。这体现着中华人民共和国政府将悬挂中国国旗的国内航行船舶的法定检验权,正式以法律的形式委托给中国船级社。同时,中国海事局向CCS颁发了A类中华人民共和国船舶检验机构资质认可证书和中华人民共和国船舶检验机构法定检验质量管理体系证书。CCS国内船舶检验中心同时也对符合入级条件的国内航行船舶提供入级检验服务。除接受本国政府的授权外,CCS还接受了23个国家
10、或地区的授权,为悬挂这些国家或地区旗帜的船舶代行法定检验,并接受20个国家或地区的授权,代行ISM规则认证。CCS还加强了与各国政府主管当局联系,目前已获得14个国家或地区的授权,接受执行ISPS认证审核。 作为中国惟一从事船舶检验业务标准和规范的制定者,CCS是国内行业规范与技术标准的领跑者。迄今为止共制定出版了13套规范指南和6套法定检验技术规则和补充规定。通过实施VCBP计划,提升了CCS规范、科研、审图、现场检验的整体水平,填补了我国对大型高科技含量船舶检验的空白,进一步缩小了CCS与国际先进船级社之间的技术和品牌差距。CCS也集中了国内最优秀的验船师人才,把国内6000多名验船师中的
11、1000名精华搜罗在旗下,培养造就了一支高学历和经验丰富的专职船舶检验队伍。1988年5月,CCS加入国际船级社协会(IACS),成为其正式成员,其规范标准与世界同步。1992年,按照IACS质量认证体系的要求,建立起中国船级社质量管理体系,并获得了IACS颁发的质量体系符合证书。CCS严格按照质量体系要求从事入级船舶检验发证工作,确保整个服务活动过程受控,从而确保检验质量,使CCS级船舶港口国检查记录得到了根本性的好转,成为国际船级社协会(IACS)正式成员中安全质量记录最好的船级社之一。随着航运和造船业的高速发展,CCS入级船队规模得到了壮大,一大批超大型、高技术、高附加值船舶,包括30万
12、吨VLCC油轮、17.5万吨散货船、5688TEU集装箱船选择加入CCS船级,所从事的入级检验及授予的船级符号和附加标志,也得到了国内外保险界的认可及保险条款上的优惠。 近年来,CCS在国家交通主管机关领导下,与省(市)地方船检部门密切合作,逐步加大对国内水域航行船舶的安全技术监督的力度,基本稳定了内陆水域和国内沿海的航运安全形势。CCS国内验船中心按照中国政府的要求,以国家安全生产法为依据,参照国际航行船舶技术标准,提高中国水域船舶的安全技术标准,配合中国交通主管部门对“四区一线水域(即渤海湾、琼州海峡、舟山水域、长江一线),四客一危船舶(即客船、客滚船、客渡船、高速客船和油船、液货船、危险
13、品船)”进行了专项整顿,有力地推进了中国水域的船舶运输安全和水域环境清洁。2001年,CCS根据国务院发展研究中心提出的中国船级社发展战略,制定出“三步走发展战略”,把CCS的业务属性定位于“风险管理”,业务特征定位于“技术权威性、服务公正性、业务国际性”,并把CCS的活动明确为“海上安全链”中的重要一环。CCS正以我国船舶检验行业主力军的姿态向国际一流船级社奋进。 截至2004年12月,CCS的入级船舶总吨位达到了1919万总吨,比上年增长201万总吨,船舶艘数上升到1801艘,平均船龄14.6年,包括30万吨级VLCC油轮、17.5万吨级散货船、5688TEU集装箱船在内的一批高技术、高附
14、加值、超大型船舶加入CCS级。CCS级船舶的港口国检查(PSC)记录在IACS中处于优秀行列,已经连续三年在美国海岸警备队保持零纪录,在巴黎备忘录、东京备忘录也保持较好水平;有25艘CCS级船舶取得了“21世纪质量船舶”证书,为我国船队赢得了荣誉。2004年,CCS紧紧抓住国际航运市场,特别是中国航运、造船市场快速发展的有利时机,以安全质量为主题,各项工作成绩显著,为下一步发展奠定了坚实的基础。 国内船舶检验领域在船龄、船型、安全质量、技术含量等方面都有较大改善的情况下,船舶艘数达到8119艘,总吨位978万总吨。在吸收借鉴国际航行入级船舶检验管理先进理念的基础上,研究并提出了对国内建造、营运
15、船舶实施检验分级制度。分级制度的实施,将逐步改善提升国内造船、航运的安全质量水准。工业服务领域,在质量认证认可优势业务稳步发展的基础上,海洋工程、工程监理、保险公估、认证认可、风险管理等领域也取得了好的成绩,特别是在润扬长江公路大桥等桥梁监理领域的出色表现,向再造一个“陆上船级社”迈出了一大步。 规范科研方面,科技创新已经成为推进CCS发展的主导力量。通过实施VCBP计划,提升了CCS规范、科研、审图、现场检验的整体水平,填补了我国对大型高科技含量船舶检验的空白,进一步缩小了CCS与国际先进船级社之间的技术和品牌差距;由CCS主导推进的行业联合研发的“优选型散货船”(OBC)的船型开发,取得良
16、好效果。推进了川江及三峡库区、京杭运河等内河船型标准化工作。积极参与国际标准制定领域内的竞争,在推动IACS共同规范标准的制定上发挥了积极作用,扩大了国际影响。另悉,今年7月1日,随着CCS出任国际船级社协会副主席,及明年担任主席,将促使CCS推进国际化进程,向国际一流船级社迈进。1.2 本船结构规范设计板材、型材选择本计算书型材选择根据中国船级社2006年钢质海船入级与建造规范10(以下简称规范) 第2篇“船体”中的附录。1.2.1船体板材设计钢质海船入级规范对中部0.4L和离船端0.075L区域的船体(包括船底板、平板龙骨、舭列板、舷侧外板和舷顶列板)分别按横骨架式和纵骨架式给出了最小板厚
17、计算公式。还规定,外板厚度在中部0.4L区域内保持不变,然后向首尾两端,逐渐递减至船端0.075L区域的板厚,这正好与船体承受的总纵弯曲力矩沿船长的分布相一致。在同一横剖面内的外板,也根据其所处的部位具有不同的厚度。平板龙骨和舷顶列板在船体梁的最下端和最上端,不仅承受较大的总纵弯曲应力,同时考虑到腐蚀、磨损较大(平板龙骨还承受船舶建造或修理时的龙骨墩反力),它们的厚度都分别比船底板及舷侧外板厚,并且还专门规定了它们的宽度。此外,还对局部区域的外板规定了局部加强措施。例如:首部船底板、与尾柱相连的外板、轴包板、锚链管区域的外板、外板开口处及船楼端部等特殊部位的板都要增厚。在计算船中部外板厚度时,
18、一般都有两个公式。例如,海船中部0.4L区域内的船底板不得小于下列两式计算值:船底为横骨架式时1.2.2 船体骨架设计(1)船体骨架设计计算的一般注意事项(a)在进行船体骨架设计时,要根据各部位结构的形式选择规范的有关章节逐条进行计算。除构件的布置、尺寸等符合规范要求外,还要注意构件的相互连接设计。限于篇幅,这里不一一叙述,下面只对计算的一般注意事项加以说明。骨架的受力不同,其作用不同,对构件尺寸的要求也会不同。肋骨、纵骨、横梁、舱壁扶强材、组合肋板骨材等构件主要对板起扶强作用,承受由板传递来的载荷,同时连续纵骨还是船体梁的重要纵向构件。这些构件所要求的剖面模数或惯性矩一般较小(通常称为小骨材
19、或扶强材,钢质海船入级规范称为次要构件),可根据规范附录直接选用型钢。要注意的是,一般要选用我国已生产的型号。如果骨材高度不受限制,为减轻结构重量,应选用高一档的型钢号;对纵骨建议选用球扁钢或扁钢,以避免不对称梁自由翼板的折减;对小型船舶或内河船舶多采用扁钢或不等边角钢。实肋板、船底桁材、强肋骨、舷侧纵桁、强横梁、甲板纵桁、舱壁桁材等构件是船体的主要支撑构件和传力构件。它们所需的剖面模数或惯性矩较大(通常称为强骨材,钢质海船入级规范称为主要构件),常采用焊接的T型材,在一些小型船舶或内河船舶上也采用折边型材。这里要提醒注意的是,除规范另有规定外,对海船,型材腹板厚度应不小于(其中为腹板上的扶强
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