42m钢质沿海高速交通艇结构强度设计 毕业设计.doc
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1、江苏科技大学本 科 毕 业 设 计(论文)学 院 船舶与海洋工程学院 专 业 船舶与海洋工程 学生姓名 刁维龙 班级学号 0945511110 指导教师 周玉龙 二零一三年六月江苏科技大学本科毕业论文42m钢质沿海高速交通艇结构强度规范设计The structural strength Standard design of the 42m steel high-speed boat traffic 摘要 高速船是舰艇中排水量较小而航速较高的船舶,作为高速船的最早船型-快艇早在二次世界大战以前就批量建造了。改革开放以来,随着社会经济的发展,人们的生活水平的不断提高,作为海上高速客运和娱乐工具的高
2、速船,在当今快节奏的社会中越来越受到人们的亲睐。高速船已成为船厂竞相开发的重要船型。本文通过海上高速船入级与建造规范(2005),对42m钢质沿海高速交通艇船体结构进行规范设计。探讨现阶段沿海高速交通艇的结构形式的一些问题,并编写42m沿海高速交通艇船体结构计算书,对船体结构绘制机舱、客舱、船艏部典型横剖面图以及基本结构图。同时本文也介绍了本船规范设计的全过程,通过分析本船的结构特点,最终可以提高结构的稳定性和可靠性,并对本方案的合理性做出解释。关键词:沿海高速艇;结构特点;结构强度;规范设计Abstract Hight speed craft are small and displaceme
3、nt boat in the ship.Hight speed craft has been built early before the Second World War. With the development of social and economic peoples living standards continue to improve since The Reform and Opening Up. As the sea and entertainment high-speed passenger or high-speed craft tools. In the fast-p
4、aced society, more and more people like the high speed craft. Racing to develop high-speed craft has become an important ship in the shipyard. 42m steel high-speed traffic on the coastal hull structure designed to regulate in this paper by Sea-level and Construction (2005). At this stage talk about
5、the structure about coastal hight speed craft. Preparation of 42m high speed craft hull structure calculations, draw the structure of the hull cabin, cabin, typical transverse section of the boat and basic structure. The paper describe the whole process of ship design. We can improve the structural
6、features of the ship, the final structure can improve the stability and reliability, and to explain the reasonableness of the program.Keyword:Coastal speed craft; Structural features; Structural strength; Standard design目录第一章 绪论11.1 研究的背景、目的与意义11.1.1 研究的背景11.1.2研究的目的与意义11.2 沿海高速艇的现状与发展趋势11.2.1 高速艇发展
7、历史11.2.2 高速艇现状31.2.3 高速艇的发展趋势31.3 结构设计方法51.3.1 结构设计方法的选择51.3.2 结构规范设计的步骤6 1.4 研究目标和内容6第二章 42m钢质沿海高速交通艇结构载荷计算72.1 说明72.1.1 主要尺度72.1.2 航区72.1.3 艇体结构布置与构件形式7 2.2 结构设计载荷8 2.2.1 重心处垂向加速度8 2.2.2 艇底波浪冲击压力92.2.3 舷侧、甲板、上层建筑和舱壁压力10第三章 船体结构构件尺寸16 3.1 一般规定16 3.1.1 论述163.1.2 符号16 3.2 最低要求16 3.2.1 最小板厚16 3.2.2 船底
8、组合型材17 3.3 钢结构弯曲强度17 3.3.1 板 17 3.3.2骨材 20 3.4 骨材剪切强度 26 3.4.1 纵骨端部的有效剪切面积26 3.4.2 桁材端部的有效剪切面积26第四章 船体重量、重心计算28 4.2重量、重心计算方法.28 4.3 注意事项 28 4.4 重量、重心计算表 29第五章 本船设计原理 36 5.1 设计过程 36 5.2 本船结构特点分析 37结 语38致 谢39参 考 文 献40第一章 绪论1.1 研究的背景、目的与意义1.1.1 研究的背景中国是一个水网稠密,海岸线漫长的国家,内陆江河纵横交错,湖泊星罗棋布,沿海岛屿众多。21世纪是海洋的世纪,
9、开发利用海洋资源,在海上进行各种各样的生产活动需要用到船舶,比如在陆地与海上石油钻井平台之间的人员物资的运送,陆地上的游客到沿海岛屿旅游观光,都需要用到高速交通艇。近年来大陆与台湾之间的交流日益密切两岸之间的经济活动也需要到大量的交通艇,监管部门在海上的巡逻,军队在沿海的巡逻等也会用到高速艇。随着经济社会的发展,人员交流的货物贸易越来越频繁,人们对高速艇的需求必定会越来越旺盛,特别是几年港澳地区、珠三角、长三角人员流动密集迫切需要发展沿海高速客运。国际上对高速交通艇的需求量也非常大,近几年由于国内建造成本相对低廉,大量的订单飘向中国,在金融危机的缓冲期高速艇产业也是国家的经济的一个发展出口。目
10、前大部分高速艇都出口,为了保持竞争优势,对高速艇的设计显得尤为重要。本题选做42m钢质沿海交通艇,该船入级CCS,因为是客运船为了保证乘客的安全,所以对结构的强度要求较高。1.1.2研究的目的与意义船舶结构规范设计,其目的在于通过对游艇结构规范设计,使我们在完成毕业设计的过程中,得到设计构思,方案的分析,结构的工艺性,船体基本结构图,总布置图,AutoCAD的使用,编写计算书,查阅资料等方面的综合训练,树立正确的设计思想,掌握基本的设计方法,培养自己具有初步的船舶结构设计,结构分析,计算能力和画图能力。在做毕业设计的过程中我们必定会遇到各种难题,为了解决这些难题可以从导师哪儿学到更多的知识,同
11、时这次毕业设计也是对自己责任心,态度,四年所学专业课课程知识的检验。1.2 沿海高速艇的现状与发展趋势1.2.1 高速艇发展史高速艇是指在二次世界大战前后兴起的一些航速高而排水量较小的军用或民用船舶。高速船舶主要从事海上客运、娱乐、体育运动等,其船体通常由钢,铝,或者更轻的非金属材料。发动机采用轻型柴油机或者高速汽油机推进方式采用螺旋桨或喷水推进器。沿海高速船技术的发展和水上高速客运的发展是相辅相承缺一不可的。我国早在60年代初期就致力于军用和民用高速船艇的研究,并且很快取得了实质性的进展。1965年左右,中国广州珠江口处的水上客运便采用了高速船技术。中国船舶工业改革开放以前,在对军用高速船研
12、究中积累的许多科研成果和经验,改革开放后迅速转向民用,推动了中国水上运输工具高速化的发展。近几年来中国工程技术人员在高速船研究开发方面有了很大进展,目前已经开发和使用的高速船有:侧壁气垫船、双体侧壁气垫船、全垫升气垫船、水翼艇、滑行艇、地效翼船以及高速双体船和高速单体船,船型约30多种。 据某网站统计,目前在全国高速运输航线上航行的高速客船计176艘,主要航行在长江三角洲、琼州海峡、东海水域、珠江三角洲、长江中下游,渤海黄海水域和黑龙江等沿海、内陆水域。其中高速船拥有量最多的水域是珠江三角洲,因为广州那边作为改革开放的前沿阵地发展最快。其在营运的高速船约占我国高速船总量的54%;其次是长江中上
13、游水域和长江三角洲与东海水域,各占14%;再次是黄海渤海水域,均占10%。在这些高速艇中国产的仅占百分之30。其中大多数为气垫船,进口船约占百分之70,进口船占据了绝大部分国内市场。其中最多的是从从澳大利亚、挪威等国进口的,其次是从俄罗斯进口的水翼船。中国近年来研制比较成功的著名高速船有:成功开发了160客位的侧壁式气垫船,该船用于香港到蛇口航线。“远舟一号”水翼船也是一种非常成功的开发船型,该艇有108客位,速度达到了较高的78公里/小时,主要性能指标超过了国内外同型船,是较理想的川江船型,有两艘已经投入运营,证明国内先进船型是有可能取代进口船型的。ps30型全浸式水翼艇,该船长29m,载人
14、294名,船员9人,航速43节,用于澳门到香港航线,该船技术水平达到了国际先进。受到了国内外造船行业的关注。近年来,国内还引进了国外先进的穿浪船技术,已制造一艘在宁波地区使用,实验证明这是一种高速运输旅客的优良船型。此外,中国地面效应艇的研制方面进来也加大了力度。正在进行12载客量,20载客量艇的研制,目标向100载客量努力。这种介于飞机和船舶之间能做水上高速飞航的运输工具在许多特殊场合能发挥很大作用,发展前景很好。1.2.2 高速艇现状目前在中国运营的高速艇有很大部分是从国外进口的,但是随着国内的建造水平提高,近年国内高速艇市场蓬勃发展。近年来海上交通事故频发,客船由于速度快体积较小在发生海
15、上事故事经常船沉人亡,所以对高速艇的结构强度要求很高。市场上对高速艇的需求和用途也是越来越广泛,不同用途的船结构的差距也非常大。由于中国消费水平参差不齐,还有大部分旅客希望乘坐低价快速船,这样目前中国设计建造的高速单体客船由于造船成本低,船舶线型优化能到达较高的航速,可望有较大发展。该类单体型常规船中受到使用部门欢迎的有平头蜗尾船,“深v船”,都已在市场上占据位置。1.2.3 高速艇发展趋势中国各地内陆、沿海水域的气象、水文、航道和地理条件有很大的差异,有很大的经济发展水平差距,因此决定了中国高速船艇必须因地制宜,多样化发展。对于高速客船来说,在满足我国有关航区客观环境要求的前提下,一般经济比
16、较发达地区追求高速、安全、豪华。然而运输成本和运价也必须控制在适当的范围,这两个因素仍是促进高速船舶普遍发展的关键。对于船舶来说,速度越快,要求的最低主机功率也就越大,相应的高速船的营运成本也会增高。在南方珠江三角洲地区,由于较高的经济水平,乘客经济承受能力较强,所以在该地区高速客船更新换代中,速度更快的船受到亲睐,而在其他地区则要根据此地的实际情况进行具体的分析论证。目前,珠江三角洲航线上的高速客船数量已趋于饱和,也没有开发出足够的新的航线,但在营运的高速船有一部分需要更新,所以该水域对高速船的需求趋向平衡发展。其他水域的高速船运输虽然处于发展的初期阶段,需求量很旺盛,但由于各地经济水平发展
17、不平衡,高速船的增长速度将会因地而异,其中近年来长江三角洲地区和东海沿岸经济发展速度迅速,对高速船的需求必将会在近期内有较大幅度的增长。此外,由于发展旅游业长江中上游对高速船需求增多,环渤海地区经济发展的需要也会有一定的增长。 从高速客船发展形势来看,近期市场需求看好的船型主要是:沿海发展穿浪船,长江上游发展水翼艇,同时,一些地区会需要气垫船,常规船型的高速客船也会不断有需求,双体船也还会有需求。地效飞船的研制工作会加快,气垫双体船、双体水翼船等复合新船型也会投入资金研发。 此外,从长远发展趋势来说,可以发展水、陆快速联运的集装箱船和高速客滚船,可以用作短途快速保鲜运输的高速货船,将在与飞机空
18、运的短途运输竞争中获得相当大的发展空间。因此有人做出预测,高速客滚船、高速货船、和集装箱船将是21世纪主要开发的高速船型。当今世界交通运输发展的重要趋势之一是水路运输的高速化。国民经济的高速发展也对发展高速水运提出了迫切需求,充分发挥江河湖海水域交通资源优势,因地制宜,大力发展高速水运具有十分重要的意义,我国有丰富的水运资源,为发展水上客货运输提供了得天独厚的优越条件。支持发展水上高速客运是中国政府已定的政策,中国造船工业部门也已明确的将高速船作为重点发展的船型加以科研“攻关”和安排设计、生产放在了发展纲要中。高速船在速度,效率,标价,舒适度上都优于其他水上运输工具,热衷于搭载高速运输船,在轮
19、渡航线上旅行的乘客与日俱增。从目前来看,大多数用户把目光集中在载客量100到500人,速度在25到30节的中高速船上。从长远来看,载客量1000人,航速35节以上的大型高速船需求量将增加。高速艇的发展趋势将是大型化,速度更快,更舒适,有的高速艇还可再直升机。集运输,旅游,休闲与一体。高速船发展过程中存在的突出问题:(1) 由于新建高速公路、桥梁,新建机场,大量客车投入运营,再加上高速铁路的发展也吸引了大量的旅客,因此水路客运量占全国的比重越来越少。(2) 很多航线上投入了大量的性能相似的高速船,导致竞争激烈,单船的载客量下降,原本能盈利的航线现在也是入不敷出。(3) 有一部分航线上的船舶非常老
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