300TUE集装箱船结构规范设计

第一章绪论1.1 内河造船业概述改革开放20 多年来，随着社会主义市场经济体制的建立和完善，内河造船企业，特别是民营造船企业，正逐步发展壮大，成为一支不可忽视的造船产业大军。

从20 世纪90 年代中期开始，我国造船已连续多年稳居世界第3 位。

英国劳氏船级社对中国近几年造船企业接单量占国际市场的份额进行了统计，具体数据为：1998 年占2. 5%，2000 年上升为5.6%，2001 年达到11. 3%，2002 年为12. 6%。

以中国船舶重工集团公司和中国船舶工业集团公司为龙头的大中型骨干企业，是我国造船行业的中坚力量。

就地区而言，除大连、上海、广州3 大造船基地外，以江苏为代表的地方造船业，成为我国又一大造船基地。

同时，在我国有的11 万km 内河航道上，各种不同类型的船舶数量不断增加，沿长江流域从东到西，已形成了船、机、设备等配套的造船体系。

随着西部大开发步伐的加快，三峡大坝蓄水，带动了川江造船业的迅猛崛起。

国家对澜沧江———湄公河中、老、缅、泰国际航行河流的开发，激活了金三角的旅游业、经贸业。

加之内河船型标准化提上议程等，这一切都给内河造船业带来了难得的发展机遇。

目前，除已转向国际船舶市场建造出口船的部分内河造船企业，其企业管理和建造技术达到或接近国内先进水平外，还有相当数量的内河造船企业或多或少地存在着管理落后、设备简陋、建造技术落后、建造质量差等诸多问题，加之序竞争等现状，严重地制约了内河造船业的持续健康发展。

为解决这些问题，首先应认真做好资质审查与认可工作。

近年来，一些地区的海事（船检）部门分别对辖区范围内的民营设计单位和造船企业进行了设计技术条件或生产技术条件资质、等级的申请、认证及发证工作。

这是将内河造船业纳入规范化管理及健康发展的必由之路，各级职能部门必须认真执行，谨防流于形式。

其次是民营造船企业要不断地自我完善。

民营企业能否不断地自我完善，是其能否保证持续发展的关键。

要发挥民营造船企业的机制优势、运作优势，克服形形色色的不规范行为。

11.2内河集装箱发展及特征综述众多国内外的水运与区域经济发展的相互依存的实例证实了包括内河运输的水运对人类历史和经济发展的重要作用。

美国密西西比河流经美国辽阔的中部地区连通了五大湖、连接了墨西哥湾，把远离大海的中部地区通向世界，缩短了沿海和内陆的经济差距。

1995年，美国河航运完成货量617亿吨，在全美社会总运量的20%，但运输费用仅占2%，由此可见美国内河运输对经济发展的作用。

西欧的内河运输也是世界大港的主要集疏运方式，如比利时的安特卫普港通向欧洲的货流的运输方式中，内河航运是第一位的。

还值得一提的是斯凯开德尔河—莱茵河运河，1999年完成了集装箱化货物的运输量达1200万吨，是内河集装箱运输成为流域地区经济贸易发展的推动力。

在国内，改革开放以来，珠江三角洲内河水网的发展直接带动了珠江三角洲经济的快速增长。

早在1995年，珠江三角洲外贸进出口已占全国35%，包括到香港中转的国际集装箱进出口箱量704万TEU，其中通过内河运输的国际集装箱为83万TEU,分别占当年全国的国际进出口集装箱的58%和61%，使珠江三角洲成我国重要经济增长点。

长期以来，我国内河运输的货种主要是散货和矿建材料，但随着经济的发展和产业结构的调整，内河航道及配套设施的建设，集装箱货运量大增，而集装箱运输具有安全、优质、经济、适合多式联合和实现门到门运输的有点，现在已经成为世界上公认的运输干杂货物、机械设备。

固态和液态散货的先进运输方式之一，而且内河集装箱运输所体现的一次运量大、成本低、便于管理等特性，使内河集装箱运输有极大的发展，因此，内河集装箱船也成为了内河航运的主要船型。

1.3集装箱船的特点1．集装箱船由于其所装的是标准规格的集装箱，集装箱船的结构和一般的货船不同，为了便于装卸，垂向采用直壁式结构。

集装箱船的货舱口宽度几乎和货舱宽度一样大，舷边只留了宽度不大的甲板边板。

这样的开口对船的抗弯、抗扭和横向强度都很不利。

为了弥补强度的不足，在结构上通常采用以下措施加强：(1) 采用具有水密舷边舱的双舷侧；(2) 增加甲板板和舷侧板的厚度；(3) 加强两个货舱口之间的舱口端横梁和甲板横梁。

由于货舱的开口大，为了保证强度，必须采用相应的加强措施。

出于装卸方便的要求，从抗扭强度上考虑，最方便的就是在舷侧设内纵壁和抗扭箱；从稳性角度考虑，最方便的就是在舷侧设压载水舱。

2．集装箱船货舱区域的舷侧都具有双层壳板，其货舱载货的有效宽度和货舱宽度差不多。

内舷侧纵壁对甲板大开口造成的总纵强度的削弱做了补偿。

此外，舷边舱还能提高船体的抗沉性和用作压载水舱。

舷边舱内一般设置平台甲板，对增加总纵强度和刚度都有帮助，同时，平台甲板还可用作人员通道。

集装箱船舷侧多采用纵骨架式，有些船舶将上层平台甲板以下采用横骨架式，上层平台与甲板间采用箱形结构作为抗扭箱，以提高船舶的抗扭强度和总纵强度。

3．由于集装箱船甲板外飘、航速快，船体受到波浪的冲击力比较大，造成的冲荡应力也比较大，加上总纵合成应力也比较大，所以船体内结构所受的弯矩值也就大，所选取的构件尺寸也应较大。

和一般货船比，所受应力较大，疲劳问题更严重，从而对上甲板的设计与施工，舱口围板的设计与施工都提出了较高的要求。

4．为了装更多的集装箱，集装箱船通常设计成大的货舱开口和狭长的甲板条船舶，这使得船体的水平弯曲、扭转效应、横向强度在其总纵强度中所占的比例明显上升，舱口角隅处也会有明显的应力集中。

而随着货舱开口的宽度增加，应力集中也越来越明显，在机舱前端壁为纵横构件的交汇处，应力集中达到了最大。

一般的船舶货舱上甲板角隅采用抛物线形、椭圆形、圆弧形。

临近机舱处的甲板角隅的应力集中最大，若设计成抛物线形等常规形式，则需要很大的圆弧半径，这要求集装箱与纵舱壁、横舱壁的间隙更大，也会影响到布置的合理性，所以通常在角隅处设计成负半径的结构形式。

而舱口角隅的大小也将影响到集装箱的布置以及构件的布置。

5．为了获得更大的空间，装更多的集装箱，集装箱船的艏部线型往往外飘很严重，并且舷侧肋骨与外板夹角也很小（远远小于900）。

而且集装箱船的航速很高，通常大于20kn，并且伴有较高冰区等级，这对船首的外板抨击加强也提出了很高的要求。

有冰区加强的集装箱船在艏部的外板厚度增加较明显，并且肋骨尺寸也有较大的增加，另外在冰区加强的区域内设置了大量的防倾肘板。

集装箱船的艏楼上通常设有档浪板或防浪罩。

31.4 结构设计概述船体结构设计通常是在船体总体设计基本完成以后，根据以定的主尺度，型线图，总布置图以及任务书（对船舶用途，航区，建筑形式，甲板层数，主要设备，使用要求等）的要求进行的。

结构设计的任务是选择合适的结构材料和结构形式，决定全部构件的尺寸和连接方式，在保证足够的强度和安全性等要求下，使结构具有最佳的技术经济性能。

1、母型船设计法：就是按照母型船的结构形式，结果尺寸和航区等，经分析处理设计出新的同类船舶。

2、规范设计法：目前民船主要采用这种方法进行结构设计，即主要按船舶建造规范进行，辅以必要的强度计算。

这种方法设计简便，一般强度能保证，但规范只能包括一般的运输船舶和通用的结构形式，而对特种尺度的船，特种船舶与特殊形式的结构，仍要按照船舶结构力学的方法进行强度校核。

3、直接设计法：对规范规定以外的船舶，只有采用直接设计的方法来决定设计船的构件尺寸，目前这种方法还不够完善。

4、近几年来，结构设计由确定性设计逐渐向概率性设计原理过度。

概率设计原理就是将结构寿命期内影响结构安全和性能的各参数作为随机变量，用概率和数理统计方法分析结构在使用期内基本满足要求的概率。

1、根据型线图，总布置图以及任务书的要求，通过调查研究，总体分析同类船舶在结构上的优缺点，确定结构形式，肋骨间距以及改进措施。

2、船体中部剖面结构设计。

3、根据传统中部剖面与总布置图进行全船结构布置，即绘制基本结构图。

同时完成主要构件计算书。

4、完成其它所有的图纸和文件。

船体中剖面图与基本结构图是全部结构的全局性构想，它集中反映了设计船的结构形式，主要构件尺寸，连接方式与构件布置，是其它结构图的原则依据，但随着设计阶段的深入与发展，结果图的绘制与计算都要不断修改和完善，直至达到最佳。

1.4.5 结构布置的一般原则1、结构的整体性原则2、受力均匀性和有效传递原则3、结构的连续性和减少应力集中原则4、局部加强原则5第二章 结构规范计算书2.1 说明本船为内河集散两用船，航区为长江A 级航区。

主要用于运载标准集装箱。

本船为球鼻艏、方尾全焊接结构的钢质货船，设单层连续甲板、尾部设四层甲板室，采用单机、单桨流线型双支点平衡舵。

本船设单层连续甲板，货舱区域为纵骨架式，设双层底及抗扭箱，艏艉及上层建筑结构为横骨架式，本计算书按CCS2009《钢质内河船舶建造规范》进行计算与校核。

2.2 船体主要参数总长L OA 104.60 m两柱间长PP L 100.60 m型宽B 16.66 m型深D 6.35 m设计吃水d 5.50 m航 区 A 级肋 距 0.55m梁 拱 0.25m2.3结构尺寸计算2.3.1 平板龙骨、外板、内底板、甲板根据中国船级社《钢质内河船舶建造规范》（2009）t)(γβα++=s L a t mm式中：L ——船长，m ；s ——肋骨或纵骨间距，m ；a ——航区系数，A 级航区船舶取a =1；7γβα、、——系数按纵骨架式，由表其中： s=0.55m ，1=a ，066.0=α，5.4=β，8.0-=γ，L=100.60 m=1t )(γβα++s L a= 1⨯(⨯⨯= 8.31 mm根据《钢质内河船舶建造规范》（2009） 应不小于按下式及)(γβα++=s L a t mm式中：L ——船长，m ；s ——肋骨或纵骨间距，m ；a ——航区系数，A 级航区船舶取a =1；γβα、、——系数按纵骨架式，由表其中：s=0.55m ，1=a ，05.0=α，9.3=β，0.1=γ，L=100.60 mt 2=)(γβα++s L a= 1⨯（⨯⨯= 8.175mm根据《钢质内河船舶建造规范》（2009）船底板厚度t 尚应不小于按下式计算所得之值：4.8t =式中：d ——吃水，m ；s ——肋骨或纵骨间距，m ；r ——半波高，m A 级航区取r =1.25 m其中：s=0.55，5.5=d ，r =1.25 mt 3r d s +=8.4=⨯25.15.5⨯=6.92mm实取船底外板厚度：t=10 mm根据《钢质内河船舶建造规范》（2009）得：平板龙骨宽度b应不小于B1.0=⨯=1.666m实取=b1800mm船中部平板龙骨厚度应按船中部船底板厚度增加1mm,首、尾部平板龙骨厚度应不小于船中部船底板厚度。