【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 大 。 現(xiàn)今的多用途船的載重量大多在 10 000 t～ 30 000 t 之間 。 散貨船和油船等運(yùn)輸大宗貨的船舶 ， 航速要求較低 ， 一般在 14 kn～ 15 kn 之間 ， 集裝箱船的航速較高 ， 通常超過(guò) 20 kn， 有的高達(dá) 25 kn。 多用途船的航速范圍分布較寬 ， 低的只有 12 kn， 高的超過(guò) 19 kn， 有些搭載冷藏貨的 ， 航速可超過(guò)21 kn。 多用途船的航速分布雖寬 ， 但速長(zhǎng)比都處于較高區(qū)間 ， 一般都高于 ， 這個(gè)數(shù)字也涵蓋了載重量?jī)H為 4 000 t 左右 、 航速在 13 kn 的小船 ， 例如一型 3 500 DWT 重吊多用途船的服務(wù)航速為 18 kn， 速長(zhǎng)比高達(dá) ， 主機(jī)功率為 3 680 kW，每載重噸為 kW， 可謂民用貨物運(yùn)輸船中之最高者 。 散貨船 、 油船和集裝箱船都是單甲板 ， 但多用途船大多設(shè)有一層或多層 二甲板 。多用途船在一個(gè)航次中經(jīng)常裝有多種貨物 ， 外型尺寸和重量相差很大 ， 需要合適的艙位把貨物分票 ， 避免混裝 ， 確保貨物安全 ， 所以船上要設(shè)置較多分隔的貨艙和多層甲板來(lái) 滿足這種要求 。 我國(guó)以前建造的多用途船除上甲板外還設(shè)置了兩層固定式二甲板 ， 將貨艙分為三層 ， 底層貨艙較高 ， 二甲板之間的貨艙則較低 ， 三層甲板都采用液壓貨艙蓋 。 這種貨船受當(dāng)時(shí)造船技術(shù)所限 ， 貨艙口較小 ， 貨艙內(nèi)裝卸盲區(qū)大 ， 裝卸貨很不方便 ， 效率很低 。 隨著造船技術(shù)的發(fā)展 ， 現(xiàn)代多用途船發(fā)生了很大的改變 。江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 貨艙大開(kāi)口 ， 裝卸貨無(wú)盲區(qū) 。 二甲板多為可折式 ， 可隨貨物需要設(shè)置于預(yù) 定的高度 ，在裝散裝谷物時(shí)也可當(dāng)作谷物止移艙壁使用 。 不需要二甲板時(shí)可以?xún)?chǔ)存于船上合適的位置 。 可折式二甲板的設(shè)計(jì) ， 增加了船舶攬貨的靈活性 ， 提高了船舶營(yíng)運(yùn)能力 ，被越來(lái)越多的船東采用 。 世界各地貨物輸入和輸出的不同決定了船東對(duì)多用途船的需求必然各有所求 ，某一種船型很難被其他船東完全采納 ， 所以不能像三大主流船舶那樣 “ 一型多主 ”， 大批量建造 。 由于不同的船東有不同的需求 ， 造成了多用途船型多而雜 。 規(guī)范設(shè)計(jì)的基本步驟 按規(guī)范進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般流程如圖 11 表示： 圖 11規(guī) 范結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程圖 1）據(jù)線型圖、總布置圖及任務(wù)書(shū)的要求，通過(guò)調(diào)查研究，總體分析同類(lèi)船舶在結(jié)構(gòu)上的優(yōu)缺點(diǎn)，定出結(jié)構(gòu)形式、肋骨間距及改進(jìn)措施。 2）船體中部受總縱彎曲的力最大，是全船結(jié)構(gòu)的主要矛盾所在，所以設(shè)計(jì)從船的中部開(kāi)始，即在船的中部 范圍內(nèi)選 2～ 4 個(gè)具有代表性的剖面，如機(jī)艙口剖面等進(jìn)行設(shè)計(jì)。先按規(guī)范計(jì)算主要構(gòu)件尺寸，然后參考型船的實(shí)際結(jié)構(gòu)尺寸并結(jié)合使用要求及材料供應(yīng)情況等來(lái)選取新設(shè)計(jì)船的構(gòu)件尺寸 (尺寸應(yīng)符合材料規(guī)格與型號(hào) )，對(duì)某些規(guī)范上未規(guī)定的構(gòu)件需參考型船按經(jīng)驗(yàn)決定或用計(jì)算方法決定，在這過(guò)程中逐漸 繪制出船體中部剖面圖。規(guī)范計(jì)算與船體中部剖面圖繪制是交叉進(jìn)行的。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 3）據(jù)船體中部剖面圖與總布置圖進(jìn)行全船結(jié)構(gòu)布置，即繪制基本結(jié)構(gòu)圖。同時(shí)完成主要構(gòu)件計(jì)算書(shū)。 4）進(jìn)而完成其它所有的圖紙與文件。 船體中部剖面圖與基本結(jié)構(gòu)圖是全部結(jié)構(gòu)的全局性構(gòu)想，它集中反映了設(shè)計(jì)船的結(jié)構(gòu)型式，主要構(gòu)件尺寸、連接方式與構(gòu)件布置等，是其它結(jié)構(gòu)圖的原則依據(jù)。但隨著結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段的深化與發(fā)展，所有結(jié)構(gòu)圖的繪制與計(jì)算都免不了要反復(fù)修改，直至最后定型能彼此準(zhǔn)確呼應(yīng)。 1）結(jié)構(gòu)的整體性原則， 2）受力均 勻性和有效傳遞原則， 3）結(jié)構(gòu)的連續(xù)性和減少應(yīng)力集中原則， 4）局部加強(qiáng)原則。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù) 船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常是在船舶總體設(shè)計(jì)基本完成以后，根據(jù)已定的主要尺度、型線圖、總布置圖以及任務(wù)書(shū) (對(duì)船舶用途、航區(qū)、裝載、建筑形式、甲板層數(shù)、主要設(shè)備，使用要求等等 )的要求進(jìn)行的。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是在滿足船舶總體設(shè)計(jì)的要求下 ,解決船體結(jié)構(gòu)的形式、構(gòu)件的尺度與連接方式等設(shè)計(jì)問(wèn)題 ,要求達(dá)到最小的結(jié)構(gòu)重量 ,能保證船體具有足夠的強(qiáng)度和剛性 ,從而降低造船成本 ,以取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能。 船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，一般隨全船設(shè)計(jì)過(guò)程分為三個(gè)階段，即初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)設(shè)計(jì)，在不同的階段完成不同的工作： 1） 初步設(shè)計(jì)，根據(jù)批準(zhǔn)的技術(shù)任務(wù)書(shū)對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 (例如，船體材料及結(jié)構(gòu)型式的選擇、重大技術(shù)措施的采取等 )做出分析比較，對(duì)主要構(gòu)件的布置與尺寸做出理論的估算，并繪制橫剖面圖，給出鋼料預(yù)估單。 2） 詳細(xì)設(shè)計(jì)，根據(jù)確認(rèn)的初步設(shè)計(jì)及審批初步設(shè)計(jì)時(shí)所作的各項(xiàng)決定進(jìn)行。在江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 這一階段中，全面解決結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的技術(shù)問(wèn)題，最終確定構(gòu)件的布置、尺寸及連接方式，提交送驗(yàn)船部門(mén)審查所需要 的設(shè)計(jì)圖紙及技術(shù)文件。 3） 生產(chǎn)設(shè)計(jì)，主要繪制各部結(jié)構(gòu)、構(gòu)件連接的施工詳圖。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的作用 船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)科學(xué)的研究、論證、優(yōu)化的過(guò)程。在滿足強(qiáng)度的前提下 ,優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ,盡可能地減少船體自重 ,提高載重能力。在選用船體構(gòu)件材料規(guī)格時(shí) ,主要考慮經(jīng)濟(jì)性 。在保證船體強(qiáng)度和使用要求下盡量減少船體結(jié)構(gòu)重量 ,以提高船舶的載重量。絕對(duì)不能盲目地追求超載狀態(tài)的所謂“船舶強(qiáng)度” ,導(dǎo)致船體自重增加 ,船舶建造成本的提高 ,船舶航速降低 ,營(yíng)運(yùn)收入減少 ,實(shí)際船體結(jié)構(gòu)也未達(dá)到加強(qiáng)的目的。因此 ,貨船設(shè)計(jì)在滿足規(guī)范 的前提下 ,應(yīng)以盡可能多的載貨為設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn) ,直接提高營(yíng)運(yùn)效益。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法 仿型設(shè)計(jì)（母型船設(shè)計(jì)法）：按 母型船的結(jié)構(gòu)形式，構(gòu)件尺寸與航行經(jīng)歷，經(jīng)分析處理設(shè)計(jì)出新的同類(lèi)船舶。這種方法主要的模仿母型船進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)工作量少，便宜、強(qiáng)度可靠。但對(duì)目前船型、機(jī)型復(fù)雜的情況已不適應(yīng)。 規(guī)范設(shè)計(jì)：目前民用船主要采用這種方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即主要按船舶建造規(guī)范進(jìn)行，輔以必要的強(qiáng)度計(jì)算。這種方法設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便，一般強(qiáng)度能保證，但規(guī)范只能包括一般的運(yùn)輸船舶和通用的結(jié)構(gòu)形式，而對(duì)特種尺度的船、特種船舶與 特殊型式的結(jié)構(gòu)，仍然要用船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法進(jìn)行強(qiáng)度校核。且設(shè)計(jì)所能達(dá)到的水平取決于規(guī)范制訂的水平，其設(shè)計(jì)主動(dòng)權(quán)不在設(shè)計(jì)者手里。 直接計(jì)算法設(shè)計(jì)：對(duì)規(guī)范規(guī)定以外的船舶，只有采用直接計(jì)算的方法來(lái)決定設(shè)計(jì)船的構(gòu)件尺寸，當(dāng)然，對(duì)同類(lèi)船的參考及經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)用也是不可少的，因?yàn)橛?jì)算方法目前還發(fā)展得不夠完善。 近幾年來(lái)，概率分析設(shè)計(jì)方法，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法正在應(yīng)用到船舶設(shè)計(jì)中來(lái)，并必將逐步取代目前常規(guī)的設(shè)計(jì)方法。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求： 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中會(huì)出現(xiàn)眾多的矛盾，如何處理好這些矛盾，使設(shè)計(jì)的船體具有恰當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和良好的技 術(shù)經(jīng)濟(jì)性能，是設(shè)計(jì)者必須遵循的原則，也是對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出的江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 要求。這些矛盾主要反映在如下幾個(gè)方面： 1）強(qiáng)度與重量的矛盾 船體必須具有足夠的強(qiáng)度，這是首要問(wèn)題，否則會(huì)造成結(jié)構(gòu)的損壞，危及安全。要提高強(qiáng)度，一般需加大構(gòu)件尺寸，尺寸過(guò)大，強(qiáng)度過(guò)剩以會(huì)造成船體自重增加，使成本提高，并減少船舶的運(yùn)載能力，使經(jīng)濟(jì)性能欠佳。必須恰當(dāng)?shù)靥幚砗眠@一對(duì)矛盾。 保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是矛盾的主要方面，在此前提下應(yīng)力求減輕結(jié)構(gòu)重量。 2）結(jié)構(gòu)和工藝性的矛盾 船舶建造的方法對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有重大影響，必須密切結(jié)合承造廠的實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)的工藝性要求。 3）結(jié)構(gòu)與使用性的矛盾 結(jié)構(gòu)的布置和尺寸的選取應(yīng)符合使用要求。例如：干貨船貨艙的結(jié)構(gòu)布置便于貨物的裝卸，油艙的構(gòu)件尺寸應(yīng)合理地考慮油氣的腐蝕余量等。 4）選材料與材料來(lái)源的矛盾 選用材料時(shí)不僅要考慮材料的機(jī)械性能與工藝性能，也要考慮材料的來(lái)源及國(guó)家供應(yīng)情況，立足國(guó)內(nèi)，對(duì)內(nèi)河中、小船舶及船舶的次要部位可以選用較低級(jí)別的材料或代用材料。 總之，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程是一個(gè)解決矛盾的過(guò)程，設(shè)計(jì)者應(yīng)有全局觀點(diǎn)。與總體輪機(jī)、電氣、設(shè)備的設(shè)計(jì)密切配合，確保船舶在各方面都具有良好的性能。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 第二章 船體結(jié)構(gòu)規(guī)范計(jì)算書(shū) ： 本船為干散貨船，鋼質(zhì)、單槳、單 舵、柴油機(jī)推進(jìn)，設(shè)單層連續(xù)甲板。結(jié)構(gòu)型式為混和骨架式，貨艙區(qū)域：雙底、雙舷、舷艙為縱骨架式；其它區(qū)域?yàn)闄M骨架式。全船為鋼質(zhì)全焊接結(jié)構(gòu)，材料除特殊聲明外，均為 CCSA 級(jí)鋼。 本船按中國(guó)船級(jí)社《鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范》（ 2021 年）按 A 級(jí)航區(qū)的有關(guān)要求進(jìn)行核算。 ： 總 長(zhǎng) oaL m 垂線間長(zhǎng) bpL m 型 寬 B m 型 深 D m 吃 水 d （ A 級(jí)） m 肋 距 s m ： 計(jì)算船長(zhǎng) L m 計(jì)算型寬 B m 計(jì)算型深 D m 計(jì)算吃水 d （ A 級(jí)） m 肋 距 s m 方型系數(shù) bC m 貨 艙 長(zhǎng) 1l m 貨 艙 寬 1b m 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 / 54 .00 / 0 16 .36 25LD ? ? ? / 12 .70 / 0 5 ? ? ? 符合規(guī)范要求 外板： 船底板 按 167。 amp。 167。 應(yīng)不小于下列計(jì)算所得： ( ) 5. 85t a L s mm? ? ?? ? ? ? 1t s d r m m? ? ? 式中： 1a? ?????? ?????? ?????? mm? mm? mm? mm? 實(shí)取 7t mm? 。 平板龍骨 按 167。 平板龍骨的寬度應(yīng)不小于 ，且應(yīng)不小于 。 B m? ? ? ? 本船平板龍骨實(shí)取 8t mm? ，寬度為 1400mm 。 舭列板 按 167。 0 .5 5 .7 1t t m m? ? ?船 底 板 式中： mm?船 底 板 采用圓舭 , 1000R mm? ,且超過(guò)實(shí)肋板以上 150mm ,實(shí)取 7t mm? 。 舷側(cè)外板（167。 ） 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 舷側(cè)外板的厚度在全船范圍內(nèi)與船底板厚度相同。 實(shí)取 7t mm? 。 舷側(cè)頂列板 按 167。 5 7t t m m??強(qiáng) 力 甲 板 邊 板 1 6 .2 1t t m m? ? ?舷 側(cè) 外 板 式中： mm?強(qiáng) 力 甲 板 邊 板 mm?舷 側(cè) 外 板 實(shí)取 7t mm? ? ?7 600? 。 尾封板 按 167。 尾封板厚度與尾部平板龍骨厚度相同，實(shí)取 7t mm? 。 內(nèi)舷板及內(nèi)底板： 內(nèi)舷板（縱艙壁板） 按 167。 與舷側(cè)外板厚度相同 ,實(shí)取 7t mm? 。 內(nèi)底板 按 167。 s h mm?? t mm?? 式中： mm? mm? 1 mm? 1 mm? 1425Qt? /v m t? 1 ? 實(shí)取 8t mm? 。 甲板： 船中貨艙區(qū)域強(qiáng)力甲板最小厚度應(yīng)不小于下式計(jì)算所得 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 按 167。 amp。 167。 ? ?85 8t a l? ? ? 式中： 1a? mm? 54Lm? 船中部甲板邊板的寬度應(yīng)不小于 ，實(shí)取寬度為 1600m 。 強(qiáng)力甲板邊板 按 167。 0 .51. 1 8. 08t L mm? ? ? 式中： 54Lm? 實(shí)取 10 (10 13 50 )t mm??，首甲板板厚度取 8t mm? ，尾 —— FR3 甲板板厚度取 8t mm? 。 若甲板上的貨物用抓斗裝卸時(shí)，則載貨部位甲板厚度應(yīng)增加 2mm 。 艙口角隅加強(qiáng)腹板 按 167。 艙口角隅采用圓角，半徑 1000R mm? ；實(shí)取艙口角隅加厚板 12t mm? 。 局部加強(qiáng) 按 167。 實(shí)船在甲板機(jī)械和系纜設(shè)備的部位下增設(shè)腹板， 12t mm? 。 實(shí)肋板 實(shí)肋板的剖面 模數(shù)Ｗ 按 167。 本船實(shí)肋板高度為 800mm 大于 800mm ，實(shí)肋板腹板厚度不小于該處船底板厚度，實(shí)取實(shí)肋板 8t mm? ,實(shí)取 8 800?? 。 水密實(shí)肋板 水密實(shí)肋板與舷艙水密艙壁在同一肋位上，其厚度取 10t mm? ，實(shí)取10 800?? 。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 舷艙內(nèi)單底實(shí)肋板 按 167。 其高度可為貨艙內(nèi)雙層底高度的 1/2 ，且不應(yīng)小于貨艙底部寬度的1/30 ，且不小于 300mm ，厚度與貨艙區(qū)域內(nèi)實(shí)肋板的厚度相同，上緣應(yīng)設(shè)折邊或面板。實(shí)取為 7 50080L ?。 實(shí)肋板間距 按 167。 本船為縱骨架式雙層底，實(shí)肋板間距應(yīng)不大于 ，本船實(shí)取 ,滿足規(guī)范要求。 人孔 本船人孔取 380450? 加強(qiáng)筋 實(shí)肋板加強(qiáng)筋取 10 100?? 中桁材 按 167。 高度和厚度與 水密 實(shí)肋板的高