【文章內容簡介】 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 20 kn， 有的高達 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 19 kn， 有些搭載冷藏貨的 ， 航速可超過21 kn。 多用途船的航速分布雖寬 ， 但速長比都處于較高區(qū)間 ， 一般都高于 ， 這個數(shù)字也涵蓋了載重量僅為 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航速為 18 kn， 速長比高達 ， 主機功率為 3 680 kW，每載重噸為 kW， 可謂民用貨物運輸船中之最高者 。 散貨船 、 油船和集裝箱船都是單甲板 ， 但多用途船大多設有一層或多層 二甲板 。多用途船在一個航次中經(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 ， 所以船上要設置較多分隔的貨艙和多層甲板來 滿足這種要求 。 我國以前建造的多用途船除上甲板外還設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 。 這種貨船受當時造船技術所限 ， 貨艙口較小 ， 貨艙內裝卸盲區(qū)大 ， 裝卸貨很不方便 ， 效率很低 。 隨著造船技術的發(fā)展 ， 現(xiàn)代多用途船發(fā)生了很大的改變 。江蘇科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 3 貨艙大開口 ， 裝卸貨無盲區(qū) 。 二甲板多為可折式 ， 可隨貨物需要設置于預 定的高度 ，在裝散裝谷物時也可當作谷物止移艙壁使用 。 不需要二甲板時可以儲存于船上合適的位置 。 可折式二甲板的設計 ， 增加了船舶攬貨的靈活性 ， 提高了船舶營運能力 ，被越來越多的船東采用 。 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)范設計的基本步驟 按規(guī)范進行結構設計的一般流程如圖 11 表示： 圖 11規(guī) 范結構設計流程圖 1）據(jù)線型圖、總布置圖及任務書的要求，通過調查研究，總體分析同類船舶在結構上的優(yōu)缺點，定出結構形式、肋骨間距及改進措施。 2）船體中部受總縱彎曲的力最大，是全船結構的主要矛盾所在，所以設計從船的中部開始，即在船的中部 范圍內選 2～ 4 個具有代表性的剖面，如機艙口剖面等進行設計。先按規(guī)范計算主要構件尺寸，然后參考型船的實際結構尺寸并結合使用要求及材料供應情況等來選取新設計船的構件尺寸 (尺寸應符合材料規(guī)格與型號 )，對某些規(guī)范上未規(guī)定的構件需參考型船按經(jīng)驗決定或用計算方法決定，在這過程中逐漸 繪制出船體中部剖面圖。規(guī)范計算與船體中部剖面圖繪制是交叉進行的。 江蘇科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 4 3）據(jù)船體中部剖面圖與總布置圖進行全船結構布置，即繪制基本結構圖。同時完成主要構件計算書。 4）進而完成其它所有的圖紙與文件。 船體中部剖面圖與基本結構圖是全部結構的全局性構想，它集中反映了設計船的結構型式，主要構件尺寸、連接方式與構件布置等，是其它結構圖的原則依據(jù)。但隨著結構設計階段的深化與發(fā)展，所有結構圖的繪制與計算都免不了要反復修改，直至最后定型能彼此準確呼應。 1）結構的整體性原則， 2）受力均 勻性和有效傳遞原則， 3）結構的連續(xù)性和減少應力集中原則， 4）局部加強原則。 結構設計的依據(jù) 船體結構設計通常是在船舶總體設計基本完成以后，根據(jù)已定的主要尺度、型線圖、總布置圖以及任務書 (對船舶用途、航區(qū)、裝載、建筑形式、甲板層數(shù)、主要設備，使用要求等等 )的要求進行的。 結構設計的基本內容 船體結構設計的主要內容是在滿足船舶總體設計的要求下 ,解決船體結構的形式、構件的尺度與連接方式等設計問題 ,要求達到最小的結構重量 ,能保證船體具有足夠的強度和剛性 ,從而降低造船成本 ,以取得良好的技術經(jīng)濟性能。 船體結構設計，一般隨全船設計過程分為三個階段，即初步設計、詳細設計和生產設計，在不同的階段完成不同的工作： 1） 初步設計，根據(jù)批準的技術任務書對整個結構的設計原則 (例如，船體材料及結構型式的選擇、重大技術措施的采取等 )做出分析比較，對主要構件的布置與尺寸做出理論的估算，并繪制橫剖面圖，給出鋼料預估單。 2） 詳細設計，根據(jù)確認的初步設計及審批初步設計時所作的各項決定進行。在江蘇科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 5 這一階段中，全面解決結構設計中的技術問題，最終確定構件的布置、尺寸及連接方式，提交送驗船部門審查所需要 的設計圖紙及技術文件。 3） 生產設計，主要繪制各部結構、構件連接的施工詳圖。 結構設計的作用 船舶結構設計的過程實際上是一個科學的研究、論證、優(yōu)化的過程。在滿足強度的前提下 ,優(yōu)化結構設計 ,盡可能地減少船體自重 ,提高載重能力。在選用船體構件材料規(guī)格時 ,主要考慮經(jīng)濟性 。在保證船體強度和使用要求下盡量減少船體結構重量 ,以提高船舶的載重量。絕對不能盲目地追求超載狀態(tài)的所謂“船舶強度” ,導致船體自重增加 ,船舶建造成本的提高 ,船舶航速降低 ,營運收入減少 ,實際船體結構也未達到加強的目的。因此 ,貨船設計在滿足規(guī)范 的前提下 ,應以盡可能多的載貨為設計出發(fā)點 ,直接提高營運效益。 結構設計的方法 仿型設計（母型船設計法）：按 母型船的結構形式，構件尺寸與航行經(jīng)歷，經(jīng)分析處理設計出新的同類船舶。這種方法主要的模仿母型船進行結構設計，其優(yōu)點是設計工作量少，便宜、強度可靠。但對目前船型、機型復雜的情況已不適應。 規(guī)范設計：目前民用船主要采用這種方法進行結構設計，即主要按船舶建造規(guī)范進行，輔以必要的強度計算。這種方法設計簡便，一般強度能保證，但規(guī)范只能包括一般的運輸船舶和通用的結構形式，而對特種尺度的船、特種船舶與 特殊型式的結構，仍然要用船舶結構力學的方法進行強度校核。且設計所能達到的水平取決于規(guī)范制訂的水平，其設計主動權不在設計者手里。 直接計算法設計：對規(guī)范規(guī)定以外的船舶，只有采用直接計算的方法來決定設計船的構件尺寸，當然，對同類船的參考及經(jīng)驗的運用也是不可少的，因為計算方法目前還發(fā)展得不夠完善。 近幾年來，概率分析設計方法，結構優(yōu)化設計方法正在應用到船舶設計中來，并必將逐步取代目前常規(guī)的設計方法。 結構設計的要求： 結構設計中會出現(xiàn)眾多的矛盾，如何處理好這些矛盾，使設計的船體具有恰當?shù)膹姸群土己玫募?術經(jīng)濟性能，是設計者必須遵循的原則，也是對結構設計提出的江蘇科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 6 要求。這些矛盾主要反映在如下幾個方面： 1）強度與重量的矛盾 船體必須具有足夠的強度，這是首要問題，否則會造成結構的損壞，危及安全。要提高強度，一般需加大構件尺寸，尺寸過大，強度過剩以會造成船體自重增加，使成本提高，并減少船舶的運載能力，使經(jīng)濟性能欠佳。必須恰當?shù)靥幚砗眠@一對矛盾。 保證結構強度是矛盾的主要方面，在此前提下應力求減輕結構重量。 2）結構和工藝性的矛盾 船舶建造的方法對結構設計有重大影響，必須密切結合承造廠的實際情況進行結構設計， 設計時應充分考慮結構的工藝性要求。 3）結構與使用性的矛盾 結構的布置和尺寸的選取應符合使用要求。例如：干貨船貨艙的結構布置便于貨物的裝卸，油艙的構件尺寸應合理地考慮油氣的腐蝕余量等。 4）選材料與材料來源的矛盾 選用材料時不僅要考慮材料的機械性能與工藝性能，也要考慮材料的來源及國家供應情況，立足國內，對內河中、小船舶及船舶的次要部位可以選用較低級別的材料或代用材料。 總之，結構設計的過程是一個解決矛盾的過程，設計者應有全局觀點。與總體輪機、電氣、設備的設計密切配合，確保船舶在各方面都具有良好的性能。 江蘇科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 7 第二章 船體結構規(guī)范計算書 ： 本船為干散貨船，鋼質、單槳、單 舵、柴油機推進，設單層連續(xù)甲板。結構型式為混和骨架式，貨艙區(qū)域：雙底、雙舷、舷艙為縱骨架式；其它區(qū)域為橫骨架式。全船為鋼質全焊接結構，材料除特殊聲明外，均為 CCSA 級鋼。 本船按中國船級社《鋼質內河船舶建造規(guī)范》（ 2021 年）按 A 級航區(qū)的有關要求進行核算。 ： 總 長 oaL m 垂線間長 bpL m 型 寬 B m 型 深 D m 吃 水 d （ A 級） m 肋 距 s m ： 計算船長 L m 計算型寬 B m 計算型深 D m 計算吃水 d （ A 級） m 肋 距 s m 方型系數(shù) bC m 貨 艙 長 1l m 貨 艙 寬 1b m 江蘇科技大學本科畢業(yè)設計（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。 應不小于下列計算所得： ( ) 5. 85t a L s mm? ? ?? ? ? ? 1t s d r m m? ? ? 式中： 1a? ?????? ?????? ?????? mm? mm? mm? mm? 實取 7t mm? 。 平板龍骨 按 167。 平板龍骨的寬度應不小于 ，且應不小于 。 B m? ? ? ? 本船平板龍骨實取 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? ,且超過實肋板以上 150mm ,實取 7t mm? 。 舷側外板（167。 ） 江蘇科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 9 舷側外板的厚度在全船范圍內與船底板厚度相同。 實取 7t mm? 。 舷側頂列板 按 167。 5 7t t m m??強 力 甲 板 邊 板 1 6 .2 1t t m m? ? ?舷 側 外 板 式中： mm?強 力 甲 板 邊 板 mm?舷 側 外 板 實取 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，實取 7t mm? 。 內舷板及內底板： 內舷板（縱艙壁板） 按 167。 與舷側外板厚度相同 ,實取 7t mm? 。 內底板 按 167。 s h mm?? t mm?? 式中： mm? mm? 1 mm? 1 mm? 1425Qt? /v m t? 1 ? 實取 8t mm? 。 甲板： 船中貨艙區(qū)域強力甲板最小厚度應不小于下式計算所得 江蘇科技大學本科畢業(yè)設計（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不小于 ，實取寬度為 1600m 。 強力甲板邊板 按 167。 0 .51. 1 8. 08t L mm? ? ? 式中： 54Lm? 實取 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，則載貨部位甲板厚度應增加 2mm 。 艙口角隅加強腹板 按 167。 艙口角隅采用圓角，半徑 1000R mm? ；實取艙口角隅加厚板 12t mm? 。 局部加強 按 167。 實船在甲板機械和系纜設備的部位下增設腹板， 12t mm? 。 實肋板 實肋板的剖面 模數(shù)Ｗ 按 167。 本船實肋板高度為 800mm 大于 800mm ，實肋板腹板厚度不小于該處船底板厚度，實取實肋板 8t mm? ,實取 8 800?? 。 水密實肋板 水密實肋板與舷艙水密艙壁在同一肋位上，其厚度取 10t mm? ，實取10 800?? 。 江蘇科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 11 舷艙內單底實肋板 按 167。 其高度可為貨艙內雙層底高度的 1/2 ，且不應小于貨艙底部寬度的1/30 ，且不小于 300mm ，厚度與貨艙區(qū)域內實肋板的厚度相同，上緣應設折邊或面板。實取為 7 50080L ?。 實肋板間距 按 167。 本船為縱骨架式雙層底，實肋板間距應不大于 ，本船實取 ,滿足規(guī)范要求。 人孔 本船人孔取 380450? 加強筋 實肋板加強筋取 10 100?? 中桁材 按 167。 高度和厚度與 水密 實肋板的高