关于船体结构的生产设计与详细设计

关于船体结构的生产设计与详细设计
关于船体结构的生产设计与详细设计

关于船体结构的生产设计与详细设计

摘要:船体结构的详细设计和生产设计对于船的建造是至关重要的。建造什么样的船、怎样建造船,离不开详细设计和生产设计。本文通过介绍如何进行船体结构的详细设计和生产设计,以及二者的关系,来说明在船体结构建造方面应该解决和注意的问题。

关键词:船体结构生产设计详细设计

一、船体结构的生产设计概述

船体结构的详细设计主要解决建造什么样的船的问题,而生产设计则是解决怎样建造船的问题是经过船级社和船东的认可、退审,并将退审意见协调处理以后转化为详细设计工作图、而进行的下一道工序,是详细设计的延伸,为船厂生产现场提供工艺、具体细则、生产安排和数字化的建造模式。所以,在生产设计阶段,一定要准确依据详细设计的退审图和总体说明书以及相关技术文件,来完成生产设计的各项图纸的设绘、工艺文件的编制等等具体的工作。因此作为上道工序的准确详细的设计,一定要为生产设计打下坚实的基础。

很大程度上,船体结构生产设计的质量优劣是由详细设计决定的。由于经过船级社和船东认可退审的图纸,船体的结构型式、结构布置、各种大开口、构建尺寸、减轻孔等很重要的总体设计原因都确定了,生产设计阶段都不能随便改变。遇到这种特殊情形,一定要发生变化时,一定要和船东或者船级社协商说明更改原因,在征得业主同意的时候,留下书面的签字认可文件。文件更改的手续频繁,一定会延误设计的周期,阻碍生产设计的正常进行。但这不绝对,在生产过程中,是会存在着加工、制作、安装是否方便、节省浪费、减轻加重劳动强度方面的问题,这些问题都有待于生产设计当中,好好的加以解决。

二、生产设计与详细设计要协同进行

众所周知,一艘船的合同生效后,则交船期即已确定,对工厂来说,开工时间、施工图的出图日期也已确定。该船各大生产环节必须一环扣一环,如有脱节,势必给下道工序增加很大压力,造成极大困难。根据我们的实践经验,详细设计事关全局,为确保工厂从开工到交船的各生产大节点计划地如期实现,保质保量按时地完成生产设计的大量图纸、施工文件的设绘和编制工作。因此,要求作为生产设计上道工序的详细设计工作,尽量提早与总体、机、电等相关专业充分协调,按时完成送审图、退审图、技术文件的处理工作,及时保质保量移交给生产设计,以便如期按工厂的生产大节点进行生产设计的各项工作。

由于船舶本身是一种极为繁杂的工程建筑物,影响因素众多;加上主、客观条件的限制,在详细设计过程中不免有这样或那样问题,有待于在生产设计阶段予以解决,特别是在详细设计阶段,对结构工艺性问题考虑不足,这是难免的,这就要求生产设计予以补充和细化。所以,如果详细设计不能按时完成送审图、退审图等前期准备工作,压力必然最后加在生产设计工程技术人员身上。为了确保工厂生产大节点进度,生产设计人员就必须加班加点,把上道工序拖下来的时间抢回来。这样,生产设计大量的结构工艺性问题,就来不及充分考虑,生产设计的图纸质量就会受到影响。为此,详细设计与生产设计的工程技术人员,必须相互协调,同心协力,互相补足和深化,及时反馈,及时解决问题,也只有这样,才会不断改进,提高设计质量。

三、生产设计是详细设计的细化

生产设计是解决怎样造船的问题。那么生产设计的任务,就是在详细设计基础上,将基本结构图、典型横剖面图等详细设计结构图所表达的设计意图、设计思想,按分段划分图和船体车间的生产习惯,按加工、制造、安装工艺与流程、工艺信息等,设绘、编制成施工图纸和工艺文件,作为车间施工的依据。

担任生产设计的工程技术人员,应该花更多精力和时间去考虑处理一些结构工艺性问题,在

遇到详细设计与生产设计有矛盾时,必须经过协调,予以很好解决,以便既满足结构要求,又能解决施工中的加工、制造、安装、焊接等工艺问题,这就是通常所说的结构工艺性问题。下面以旁桁材上流水孔位置合理化为例予以说明。

当我们进行灵便型散货船的生产设计时,经常碰到如图一所示的结构。在原来的详细设计当中,中内龙骨和中3、中7、中10旁桁材下面设计300mm直径的流水孔,距肋板300mm;而不同区域的中内龙骨和旁桁材的厚度也不尽相同,对于板厚变化接头的选择,都是定在距肋板某肋位150mm的位置,而流水孔的中心线又处于距肋位300mm的位置,所以桁材板厚变化接头恰巧位于流水孔圆弧的切线位置,然而桁材的加工都是通过数控切割实现的,在这种情况下,直径为300mm的流水孔圆弧正好与板厚接头线相切。这不仅给加工带来了一定的麻烦,而且给电焊、拼板造成了障碍,甚至无法进行施焊。经与相关人员的联系和研究后,我们依据电焊、拼板、加工等工艺的要求,将流水孔中心进行调整,移开50mm 即距肋位350mm处,这样不但不影响流水孔的功能,而且还能够满足拼板、加工、制造、电焊的要求,顺利解决了结构工艺性方面的问题。虽然将流水孔中心线移位50mm微不足道,但是这不仅提供了施工上的方便,也保证了船体结构的质量。如图二所示。

图二

四、结束语

详细设计以及生产设计是设计的两个不同的阶段,可其初衷都是要建造一艘按照船级社和船东的高要求高质量的船舶,为企业赢得更棒的声誉和增强工厂的经济效益。因此,不管是详

细设计,还是生产设计的所有工程技术人员,都要牢固树立起详细设计为生产设计服务、生产设计为车间生产服务的思想观念。不能分家,要寻求更深的合作,共同提高。本文通过对生产设计和详细设计做了简要概述,以及论述了二者的关系和应该解决的问题,以供相关人员参考。

参考文献:

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[3]徐向东,仰莼雯,彭兴宁,胡嘉骏,陈瑞章.联合载荷作用下的整船有限元分析[J].船舶力学,1999,(01).

[4]张亚,陈宁.船舶生产设计日程管理系统研究[J].江苏科技大学学报(自然科学版),2006,(02).

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船体强度与结构设计复习材料

船体强度与结构设计复习材料 绪论 1.船体强度:是研究船体结构安全性的科学。 2.结构设计的基本任务:选择合适的结构材料和结构型式,决定全部构建的尺寸和连接方式,在保证具有充足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。 3.全船设计过程:分为初步设计、详细设计、生产设计三个阶段。 4.结构设计应考虑的方面:①安全性;②营运适合性;③船舶的整体配合性;④耐久性;⑤工艺性;⑥经济性。 5.极限状态:是指在一个或几个载荷的作用下,一个结构或一个构件已失去了它应起的各种作用中任何一种作用的状态。 引起船体梁总纵弯曲的外力计算 船体梁:在船体总纵强度计算中,通常将船体理想化为一变断面的空心薄壁梁。 总纵弯曲:船体梁在外力作用下沿其纵向铅垂面内所发生的弯曲。 总纵强度:船体梁抵抗总纵弯曲的能力。 引起船体梁总纵弯曲的主要外力:重力与浮力。 船体梁所受到的剪力和弯矩的计算步骤: ①计算重量分布曲线平p(x); ②计算静水浮力曲线bs(x); ③计算静水载荷曲线qs(x)=p(x)-bs(x); ④计算静水剪力及弯矩:对③积分、二重积分; ⑤计算静波浪剪力及弯矩: ⑥计算总纵剪力及弯矩:④+⑤。 重量的分类: ①按变动情况来分:不变重量(空船重量)、变动重量(装载重量); ②按分布情况来分:总体性重量(沿船体梁全场分布)、局部性重量(沿船长某一区段分布)。静力等效原则: ①保持重量的大小不变;②保持重心的纵向坐标不变; ③近似分布曲线的范围与该项重量的实际分布范围相同或大体相同。 浮力曲线:船舶在某一装载情况下,描述浮力沿船长分布状况的曲线。 载荷曲线:在某一计算状态下,描述引起船体梁总纵弯曲的载荷沿船长分布状况的曲线。载荷、剪力和弯矩之间的关系: ①零载荷点与剪力的极值相对应、零剪力点与弯矩的极值相对应; ②载荷在船中前后大致相等,故剪力曲线大致是反对成的,零点靠近船中,在首尾端约船长的1/4处具有最大正、负值; ③两端的剪力为零,弯矩曲线在两端的斜率为零(与坐标轴相切)。 计算状态:指在总纵强度计算中为确定最大弯矩所选取的船舶典型装载状态,一般包括满载、压载、空载等和按装载方案可能出现的最为不利以及其它正常营运时可能出现的更为不利的装载状态。 挠度及货物分布对静水弯矩的影响: ①挠度:船体挠度对静水弯矩的影响是有利的;

船舶动力装置课程设计

船舶动力装置课程设计 一、设计目的 1、进一步掌握舰船动力装置的基本概念和基本理论; 2、掌握船机浆设计工况选择的理论和方法; 3、掌握工况船舶采用双速比齿轮箱速比优先选计算方法; 4、掌握主机选型的基本步骤方法; 5、初步掌握船机浆工况配合特性的综合分析方法。 二、基本要求 1、独立思考,独立完成本设计; 2、方法合适,步骤清晰,计算正确; 3、书写端正,图线清晰。 三、已知条件 1、船型及主要尺寸 (1) 船型:单机单桨拖网渔船 (2) 主尺度 序号尺度单位数值 1 水线长M 41.0 2 型宽M 7.8 3 型深M 3.6 4 平均吃水M 3.0 5 排水量T 400.0 6 浆心至水面距离M 2.5 (3) 系数 名称方形系数Cb 菱形系数Cp 舯刻面系数数值0.51 0.60 0.895 (4) 海水密度ρ =1.024T/M3 2、设计航速 状态单位数值 自航KN 10.4 拖航KN 3.8 3、柴油机型号及主要参数 序号型号标定功 率(KW) 标定转速 (r/min) 柴油消耗率 (g/kw·h) 重量(kg) 外形尺寸(L× A×H)mm 1 6E150C-1 163 750 238 2500 2012×998× 1325 2 6E150C-1 220 750 238 3290 2553×856× 1440 3 8E150C-A 217 1000 228 2700 2065×1069× 1405 4 8E150C-A 289 1000 228 3500 2591×957× 1405

5 6160A-13 164 1000 238 3900 3380×880× 1555 6 X6160ZC 220 1000 218 3700 3069×960× 1512 7 6160A-1 160 750 238 3700 3380×880× 1555 8 N-855-M 195 1000 175 1176 9 NT-855-M 267 1000 179 1258 1989×930× 1511 10 TBD234V8 320 1000 212 4、齿轮箱主要技术参数 序号型号 额定传递能 力kw/(r/min) 额定输入 转速 (r/min) 额定扭 矩N*m 额定推 力KN 速比 1 300 0.184--0.257 750--1500 1756.2-- 2459.8 49.0 2.04,2.5,3 ,3.53,4.1 2 D300 0.184--0.257 1000-2500 1193.64- -2459.8 49.0 4,4.48,5.0 5,5.5,5.9, 7.63 3 240B 0.18 4 1500 1756 30--50 1.5,2.3 4 SCG3001 0.16--0.22 750--2300 30--50 1.5,2.3,2. 5,3.5 5 SCG3501 0.257 750--2300 1.3,2.3,2. 5,3.5,4 6 SCG3503 0.25 7 1000-2300 4.5,5,5.5, 6,6.5,7 7 SCG2503 0.184 1000-2300 4,4.5,5,6, 6.5,7 8 GWC3235 0.45--1.35 --1800 4283--12 858 112.7 2.06,2.54, 3.02,3.57, 4.05,4.95 5、双速比齿轮箱主要技术参数 序号型号额定传递能 力 kw/(r/min) 额定输入转 速(r/min) 额定推力 KN 速比 1 GWT36.39 0.42--1.23 400--1000 98.07 2--6 2 GWT32.35 0.52--1.32 --1800 112.78 2--6 3 MCG410 0.74--1.8 4 400--1200 147.0 1--4.5 4 S300 0.18--0.26 750--2500 49.03 2.23,2.36,2.52,2.56

船体结构与强度设计总结

1、结构的安全性是指结构能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种载荷和(或)载 荷效应,并且在偶然事件发生时及发生后,仍能保持必须的整体稳定性。此外,结构在正常使用时,还必须适合营运的要求,并在正常的维护保养条件下,具有足够的耐久性。 2、船体强度计算包括: (1)确定作用在船体或各个结构上的载荷的大小及性质,即外力问题;外载荷 (2)确定结构剖面中的应力与变形,即结构的响应分析(亦称载荷效应分析);或者求使结构失去它应起的各种作用中的任何一种作用时的载荷,即结构的极限状态分析(亦或求载荷效应的极限值),即内力问题。响应 (3)确定合适的强度标准,并检验强度条件。衡准(结构的安全性衡准都普遍采用确定性的许用应力法) 3、通常将船体强度分为总强度和局部强度来研究。 4、结构的安全性是属于概率性的。 5、把船体当做一根漂浮的空心薄壁梁(成为船体梁),从整体上研究其变形规律和抵抗破坏 的能力,通常成为总强度。总强度就是研究船体梁纵弯曲问题。从局部上研究局部构件变形规律和抵抗破坏的能力,通常称为局部强度。 6、作用在船体结构上的载荷,按其对结构的影响可分为:总体性载荷、局部性载荷。 按载荷随时间变化的性质可分为:不变载荷、静变载荷、动变载荷和冲击载荷。 7、总体性载荷是指引起整个船体的变形或破坏的载荷和载荷效应。 局部性载荷是指引起局部结构、构件变形或破坏的载荷。 冲击载荷,是指在非常短的时间内突然作用的载荷,例如砰击。 8、结构设计的基本任务是:选择合适的结构材料和结构型式,决定全部构件的尺寸和连接 方式,在保证具有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。 9、船体结构设计,一般随全船设计过程分为三个阶段,即初步设计、详细设计和生产设计。 10、结构设计应考虑:安全性、营运适合性、船舶的整体配合性、耐久性、工艺性、经济性。 11、大多数结构的优化设计都以最小重量(或最小体积)作为设计的目标。但是,减小结构 尺寸、降低结构重量,往往会增加建造工作量,从而增加制造成本同时还会引起维护保养费用的增加。因此,应该研究怎样才能达到降低结构重量和降低初始成本这两个目标的最佳配合。 1、船体重量按分部情况来分可以分为:总体性重量、局部性重量。 按变动情况分可以分为:不变质量和变动质量。 2、对于船体总纵强度的计算状态,选取满载:出港、到港;压载:出港、到港;以及装载 手册中所规定的各种工况作为计算状态。 3、计算波浪弯矩的船体标准计算方法是以二维坦谷波作为标准波形的,计算波长等于船长。 4、计算波浪弯矩时,确定船舶在波浪上平衡位置的方法一般有逐步近似法和直接法两种, 直接法又称为麦卡尔法。 5、史密斯修正:计及波浪水质点运动所产生的惯性力的影响,即考虑波浪动水压力影响对 浮力曲线所做作的修正,称为波浪浮力修正,或称史密斯修正。 6、船体梁:在船体总纵强度计算中,通常将船体理想化为一变断面的空心薄壁梁,简称船 体梁。 7、船体梁在外力作用下沿其纵向铅垂面内所发生的弯曲,称为总纵弯曲。船体抵抗总纵弯 曲的能力,成为总纵强度(简称纵强度)。 8、波浪附加剪力、波浪附加弯矩完全是由波浪产生的附加浮力(相对于静水状态的浮力增 量)引起的,简称波浪剪力和波浪弯矩。

船舶动力装置课程设计苏星

、设计目的 1、进一步掌握舰船动力装置的基本概念和基本理论; 2、掌握船机浆设计工况选择的理论和方法; 3、掌握工况船舶采用双速比齿轮箱速比优先选计算方法; 4、掌握主机选型的基本步骤方法; 5、初步掌握船机浆工况配合特性的综合分析方法。 、基本要求 1、独立思考,独立完成本设计; 2、方法合适,步骤清晰,计算正确; 3、书写端正,图线清晰。 三、已知条件 1、船型及主要尺寸 (1)船型:单机单桨拖网渔船 (2)主尺度 (3)系数 ⑷海水密度P =M3

2、设计航速 3、柴油机型号及主要参数

4、齿轮箱主要技术参数 5、双速比齿轮箱主要技术参数 1、船体有效功率,并绘制曲线

2、确定推进系数 3、主机选型论证 4、单速比齿轮箱速比优选,桨工况特性分析 5、双速比齿轮箱速比 6、综合评判分析 五、参考书目 1、渔船设计》 2、船舶推进》 3、船舶概论》 4、船舶设计实用手册》(设计分册) 六、设计计算过程与分析 1、计算船体有效功率 ⑴ 经验公式:EHP=(EOA E)AV L 式中:EHP ---- 船体有效马力, A 排水量(T),L 船长(M)。在式①中船长为时,A E的修正量极微,可忽略不计。所以式①可简化为EHP=EA V L。 根据查《渔船设计》 5、可知EO 计算如下:船速v= X 十=S, L=,C p=;V/(L/10)3= - /(41 - 10)3=;v/ Vgl=VX 41)=; 通过查《渔船设计》可得E0=。 (2)结果:EHP=E(O AXV L = 2、不确定推进系数 (1)公式PX C=P/ P s=n c Xn sXn pXn r 式中P E:有效马力;P s:主机发出功率;n C:传动功率;n S:船射效率;n P: 散水效率;n r :相对旋转效率。 2)参数估算 伴流分数:w=-= 推力减额分数:由《渔船设计》得t= -=

船舶结构常见设计方法略谈

船舶结构常见设计方法略谈 【摘要】近来多次发生由于船舶建造质量低下,导致船舶开裂、断裂、沉没等重大安全事故。由此本文主要介绍了内河低质量船舶结构检查要点,分析了在船舶安全检查中常见的船舶结构缺陷。 【关键词】船舶结构;设计;缺陷 一、船舶主要结构的检查 1、强力甲板 强力甲板作为参与船体总纵强度的甲板,开口半径不小于开口宽度的1/10,开口角隅应为圆角;焊接方面的选择,船体外板、甲板、内底板、舱壁板和舱口围板之间的连接应采取对接焊接,强力甲板则采用双面连续焊;对于半径小于610mm的舱口角隅应使用厚于甲板1.5倍的加厚板进行塞焊补强。 主要问题:舱口角隅没有复板;复板没有进行塞焊;甲板开口的补强未满足要求;强力甲板单面焊接。 2、甲板骨架 强力甲板的纵骨应连续延伸到甲板的首尾两侧,纵骨与横骨之间用焊接牢牢固定住,且在纵骨末端相邻处至少保持一个肋距的距离。同样的在甲板上的纵桁与横舱壁交接点应当在与舱壁垂直桁或扶强材对准的前提下,焊接牢固。在强肋骨的部位应增设与甲板纵桁尺寸相同的强横梁。 主要问题:纵桁、舱壁扶强材和龙骨未校准;甲板纵桁过舱壁处的过渡不够规范;舱口端梁、舱口纵桁的焊接严重不符合要求;纵桁、横梁尺寸不一致,无法良好连接。 3、舱壁 水密舱壁在我国古代造船技术上便得到了发明与应用,它能够使船体在巨大的水压下或被破损的情况下,保持船体的浮力与稳定,是船舶结构中非常重要的一环。水密舱壁设置在船首距首垂线0.05~0.1L范围内,对于大于30m的船设在前后舱壁,小于或等于30m的船则在机舱前壁设置水密舱壁,舱壁高度延伸至干舷甲板或首升高甲板。横向舱壁之间的距离应根据舱深来设置,最大距离不应超过舱深的六倍。人孔除非是特别需要,则在保证水密的条件下进行开设,否则水密舱壁上一般不开设人孔,尤其是防撞舱壁更是禁止开设。 主要问题:机舱间距太大;机舱开设人孔,水密不够;舱壁的管线开口在设计水线以下。

船舶动力装置课程设计说明书

《船舶动力装置原理与设计》 说明书 设计题目:民用船舶推进轴系设计 设计者:陈瑞爽 班级:轮机1302班 华中科技大学船舶与海洋工程学院 2015年7月

一.设计目的 主机与传动设备、轴系和推进器以及附属系统,构成船舶推进装置。因此,推进装置是动力装置的主体,其技术性能直接代表动力装置的特点。推进装置的设计包括轴系布置、结构设计、强度校核以及传动附件的设计与选型等,而尾轴管装置的作用是支承尾轴及螺旋浆轴,不使舷外水漏人船内,也不能使尾轴管中的润滑油外泄,因此,尾轴管在推进系统设计中意义重大。本设计是根据指导老师给出的条件,对船舶动力装置进行设计,既是对课程更深入的理解,也是对自身专业能力的锻炼。 二,设计详述 2.1:布置设计 本船为单机单桨。主机经减速齿轮箱减速后将扭矩通过中间短轴传给螺旋桨轴和螺旋桨。本计算是按《钢质海船入级规范》(2006年)(简称《海规》)进行。 因此,我们将轴系布置在船舶纵中剖面上,其中,轴的总长为9000mm,轴系布置草图及相关尺寸,见图1。 图1 2.2:轴系计算

(一):已知条件: 1.主机:型号:8PC2-6 型式:四冲程,直列,不可逆转,涡轮增压,空冷船用柴油机 缸数:8 缸径/行程:400/460mm 最大功率(MCR):4400kW×520rpm 持续服务功率:3960kW×520rpm 燃油消耗率:186g/kW·h+5% 滑油消耗率:1.4g/kW·h 起动方式:压缩空气3~1.2MPa 生产厂:陕西柴油机厂 2.齿轮箱:型号300,减速比3:1。 3.轴:材料35#钢,抗拉强度530MPa,屈服强度315MPa。 4.键:材料45#钢,抗拉强度600MPa,屈服强度355MPa。 5.螺栓:材料35#钢,抗拉强度530MPa,屈服强度315MPa (二):轴直径的确定 根据已知条件和“海规”,我们可以计算出轴的相关数据,计算列表见表3.1: 表3.1轴直径计算 考虑到航行余量,轴径应在计算的基础上增大10%。故最终取297.70 mm 根据计算结果,取螺旋桨轴直径为379.96 mm,中间轴直径为297.70mm。 上表螺旋桨直径计算中,F为推进装置型式系数

船舶结构优化设计方法及应用实践微探周琦

船舶结构优化设计方法及应用实践微探周琦 发表时间:2019-02-21T15:44:46.337Z 来源:《防护工程》2018年第32期作者:周琦 [导读] 不论何种船舶结构,其创造性、综合性、经验性都比较强,随着市场经济的转型,科学技术的迅速发展,各行各业逐渐开始创新周琦 上海中远海运重工有限公司上海市 200030 摘要:不论何种船舶结构,其创造性、综合性、经验性都比较强,随着市场经济的转型,科学技术的迅速发展,各行各业逐渐开始创新,船舶制造行业也应该进行创新。在实际中采取何种优化方法,才能获取相应的效果,这就需要结合实际的建造需求,文章主要探讨的是船舶结构优化设计的方式及其应用实践。首先分析了船舶结构优化设计的概述,同时阐述了各类优化设计方式及其应用。 关键词:船舶结构;优化设计;概念;应用 近几年,随着我国市场经济的迅速发展,船舶行业也得到了较好的发展,在科技时代背景下,船舶建造行业也面临着较大的挑战,对船舶的制造速度和制造质量提出了更高的要求。借助何种手段,在确保船舶制造质量的同时,缩减制造速度是当前船舶制造企业首要解决的难题。全球范围内的造船大国,仅创建了大量的数字化造船体系。 1船舶结构优化设计概述 1.1船舶结构优化设计概念 随着船舶行业的不断发展,计算机技术的不断转变,与船舶设计相关的知识、技术也在发生了变化。在船舶设计制造过程中不管应用何种设计方式,首先需要确保船舶使用的安全性、便捷性,进而再追求船舶设计的经济利益,这也是船舶结构设计的原则。对船舶结构设计进行优化主要是为了挖掘更大的经济效益,同时创新船舶设计结构形式,在设计过程中主要包含设计大小、设计外形等信息,追求目标与重量的同时,还需要符合相应的标准,满足相应的约束限制,以此确保在船舶设计过程中,实现动力形态与精力形态的完美结合。 1.2船舶结构优化分类 按照变量属性,将船舶结构优化划分为离散模型、连续模型、混合变量模型。由于船舶制造过程中自身的比较繁琐,在建造过程中包括连续性、离散性,在骨材制造中包含连续性,在钢材厚度、型材上涉及离散性内容,因此,船舶结构优化设计本身属于一项混合优化设计方式。 2船舶结构经典优化设计方式 2.1准则优化设计方式 准则法是在力学相关知识和工程设计相关经验的基础上,创建出来的优化设计方式。这类船舶结构经典优化设计方式,在符合所有约束限制的设计方案内,选择最佳的准则法设计方式。 准则法经典优化设计方法的优点包括:(1)物理层的作用比较清晰,能够更好地开展分析工作;(2)准则法计算方式比较简单;(3)在具体的计算环节里,结构分析的次数较少;(4)计算过程中收敛速度较快,在最初使用传播结构优化设计的时候,这类设计方式得到了广泛的应用。准则优化设计方式的缺点包括:(1)无法确保计算结果的最优化;(2)收敛性难以验证;(3)在优化过程中,设计工作人员需要按照实际状况完成各项工作。 基于准则法的缺点,将其融入了形状优化内,通过实践形状优化设计方式,能够有效避免应力集中问题。若是力学模型中涉及大量的变量,使用这类方法能够简化设计环节。目前,在一般的船舶建造工程内,常见的准则法包括:位移准则法、能量准则法、满应力准则法。 2.2数学规划设计方式 随着准则法的不断发展,相关专家学者对数学规划也展开了探讨,在1970年,相关学者创新了结构优化定义,为规范法注入了活力。通常情况下使用的方式为:单目标排序法、降维法、函数评价法等。在使用过程中是将多个目标进行规范,简化为单个目标,通过优化单个目标进行实现设计方式的优化。 数学规划法是在规划论的基础上存在,由于理论较为全面,因此使用范围也比较广,数学规划法自身还具备一定的收敛性。但是在应用中依旧存在一些缺点,主要包括:(1)计算环境较为复杂、收敛耗费的时间比较长,特别是是在变量较多的情况下,收敛耗时比较明显;(2)在计算上还存在一些隐性缺陷。 针对上述问题,相学者进行了改进,在规范法中融入了准则法的优点,依照力学的特征进行了完善,其完善范围包括:选取显示、导入倒数、制约功能、连接变量等方面,很大程度提升了运算速度。 3船舶与海洋工程结构环境载荷来源以及设计原理 船舶结构在服役期间会受到各种外界环境的激励作用,通过设备与海洋平台的相互作用可以产生多种复杂的环境载荷变化,严重时会导致船舶受损。结合研究的现状来看,船舶与海洋工程结构所受到的外界环境载荷在本质上都属于动载荷的范畴。既然属于动载荷,那么其势必成为结构性能设计的重要指标。在船舶与海洋工程平台的结构设计活动中,除了动力优化本身的特点之外,还需要结合静力优化设计的相关要求与内容,通过理论与方法的融合与创新来实现相应的设计目标。一般来说,频率变化较快且动态特性较为稳定的结构可以实现约束目标的效果,动力响应速度、优化约束效果以及目标的结构动力都将成为优化设计工作的主要目标之一。 4船舶与海洋工程结构振动问题的研究现状 随着船舶工程的不断发展以及船舶与海洋工程结构稳定性研究工作的不断深入,当前许多研究人员与学术人员也将注意力集中在了工程结构的振动方面。其中,张生明等人通过使用流体边界法结合结构有限元的方式对于振动的计算特征进行了分析,同时得到了板架结构的相关参数,包括变长比、边界条件以及阻尼参数等不同的内容。另外,邹春萍等人通过结合流固耦合的技术内容实现了用有限元技术对船舶模态分析与动态数值计算的工作,同样为实现在船舶的设计阶段对船舶结构震动进行预测与评估提供了技术依据。目前,板架结构作为船舶与海洋平台结构应用过程中最为重要的结构形式之一,其在结构动态优化中也逐渐成为了核心实践环节。一些学术研究人员开始考

船舶动力装置原理与设计教学大纲2013-2014

《船舶动力装置原理与设计》课程教学大纲 一、课程名称:船舶动力装置原理与设计 The Principle and Design of Marine Power Engineering 二、课程编号:0802011 三、学时与学分:48h/3+3w/3 四、先修课程:船舶柴油机、船舶原理、轮机工程导论 五、课程教学目标: 1. 掌握船舶动力装置原理、特点及选型方法,学会为给定船舶选择动力装置型式。 2. 掌握船舶柴油机推进装置总体设计步骤,重点学会主要设备选型与设计的方法。 3. 熟悉船舶柴油机动力装置性能,基本具备分析动力装置的工况特性的能力。 4. 掌握船舶管路系统的原理与计算方法,学会为给定船舶配置必须的管路系统。 六、适用学科专业 轮机工程 七、基本教学内容与学时安排 ●船舶动力装置总论(4学时) 船舶动力装置的含义及组成 船舶动力装置的类型及特点 船舶动力装置的基本特性指标 对船舶动力装置的要求 ●推进装置设计(10学时) 推进装置设计的内容 推进装置型式的确定与选型分析 轴系的任务,组成与设计要求 轴系的布置设计 传动轴的组成与设计 支承轴承与轴系附件 轴系零部件的材料 轴系合理校中设计 ●船舶后传动设备(8学时) 概述 船用摩擦离合器 船用减速齿轮箱 船用液力偶合器 船用弹性联轴器

可调螺距螺旋桨装置 ●船舶管路系统(12学时) 燃油管路 滑油管路 冷却管路 压缩空气管路 排气管路 舱底水系统 压载水系统 消防系统 供水系统 机舱通风管路 船舶空调系统 管路附件,管路计算和布置 ●船舶推进装置的特性与配合(10学时) 概述 船、机、桨的基本特性 机桨匹配 典型推进装置的特性与配合 船、机、桨在变工况时的配合 ●船舶动力装置设计(4学时) 船舶动力装置设计的观点、内容与程序 船舶动力装置设计发展概况 总体设计应考虑的几个问题 机舱中机械设备的布置与规划 ●课程设计(3周) (一)题目:船舶艉轴艉管装置的设计与计算 (二)目的: 通过课程设计,熟悉船舶艉轴艉管装置的结构型式;掌握艉轴艉管装置设计与计算的方法;了解艉轴艉管装置与船舶总布置、型线和船体结构的相互关糸; 学习主要零部件材料选取及相关标准应用的方法;学习推进装置主要配套设备的. 选型步骤。 (三)要求: 1、独立完成课程设计的各项任务。

《船体结构与强度设计》习题题目练习

《船体结构与强度设计》复习题 一、判断题 1、长期以来,总强度一直是船体结构强度校核的主要方面。(√) 2、强度标准设计又称为计算设计方法,是目前应用比较广泛的方法。(√) 3、船舶除具有一定的强度外,还必须具有一定的刚度。(√) 4、对那些抗扭刚度较低的船体来说,扭转强度的研究就显得十分必要。(√) 5、在单跨梁的弯曲理论中,我们规定弯矩在梁的左断面逆时针为正,在梁的右断面顺时针为正,反之为负。(√) 6、在材料力学中,多数是根据剪力方程与弯矩方程或根据载荷、剪力与弯矩三者之间的微积分关系来画剪力图与弯矩图,在结构力学中也是一样。(×) 7、通过在方程中引入初始点的弯曲要素值来求解梁挠度曲线方程的方法叫做“初参数法”。(√) 8、如果梁上受到几个载荷共同作用时,就可以用“叠加原理”来进行计算。(√) 9、求解静不定梁往往是利用弯曲要素表,并通过变形协调条件来进行,而不能利用“初参数法”。(×) 10、在船体结构中,除了少数的桁架结构外,大多数的结构都是以弯曲变形为主的静不定杆系,例如连续梁、刚架及板架等属于这类杆系。(√) 11、变形连续条件就是变形协调条件。(√) 12、交叉梁系中不受任何外载荷作用的杆系称为无载杆。(√) 13、从原则上讲,力法可以解一切静不定结构。(√) 14、在船体结构计算中,常将甲板纵骨与船底纵骨视作连续梁,而甲板横梁与船底肋板作为它们的弹性支座。(×) 15、所谓“位移法”就是以杆系节点处的位移为基本未知数的方法。(√) 16、位移法中关于弯曲要素正负号的规定与力法中的规定一样。(×) 17、节点平衡方程又叫位移法方法,且此方程为正则方程。(√) 18、在弯矩分配法基本结构下,连接于节点的各杆杆端的固端弯矩一般来说相互平衡,即作用于节点上的固端弯矩之和等于零。(×) 19、和位移法相比,弯矩分配法可以使问题简单化,因为绕过了求节点转角这一步而直接求出杆端弯矩。(×) 20、正则方程就是力的互等定理的反应。(√) 21、所谓“位移法”就是以杆系节点处的位移为基本未知数的方法。(√) 22、最小变形能定理,又称最小功原理,是莫尔定理的特殊情况。(×) 23、广义位移应理解为杆件在变形中广义力作用点处沿力作用方向的位移,广义力与广义位移永远成线性关系。(×) 24、运用能量法能够解决结构的位移问题,也能解决静不定问题。(√) 25、若杆件横断面对于两个主对称轴的惯性矩不同,则杆在失稳时总是在刚度最大的平面中弯曲。(×) 26、在造船界,通常把杆件在弹性范围外失稳的力叫做临界力,以区别弹性范围内失稳的欧拉力。(√) 27、对于高强度钢与普通钢,虽然具有相同的弹性模量,但具有不同的屈服极限,因此用这两种材料做成的杆件,尽管其断面形式相同、跨度相同、固定情况相同,他们的欧拉力是不同的。(×) 28、对于任意多跨连续梁,只要其每个跨度是等距、等断面的,并且两端是自由支持的,这时不论跨度有多少,其欧拉力都等于每跨单独时的欧拉力。(√)

CATIA船舶设计

【转】CATIA船舶设计精讲 1 引言 众所周知,CATIA[1]软件在航天航空、汽车等一些高端技术的制造行业得到非常广泛的应用和取得非常成功的效果。而将CATIA引入造船行业则是直接引用或间接借鉴了CATIA在航天、航空、汽车等制造行业内的先进成熟技术。这些技术对常规船舶、特别对航母、军舰、豪华游轮、钻井平台等特殊海洋工程平台的设计上有着非常独特的借鉴[1,2]。 CATIA可实现船舶的可视化三维设计。其基本功能可涵盖船舶设计的各个方面,贯穿分析、设计、建造、维护整个船舶产品生命周期。CATIA软件各项模块功能强大、工作模式转换灵活,设计手段丰富简捷,其在船舶机舱三维设计中运用的 基本功能可概括为以下6个方面: 1.船体结构模型的设计与导入; 2. %26ldquo;制造%26rdquo; 各类真正的三维设备、部件系列实体建模; 3.舱室三维实体布置; 4.二维原理图设计及设备、管路三维布置与部件定位; 5.各类统计汇总报表、加工表单、布置图、安装图的输出; 6.电子样船。 2 利用CATIA进行船舶的三维设计 CATIA软件的各个模块的运行平台,无缝地集成了基本的通用机械CAD功能与专用的船舶设计CAD功能。在实际进行船舶设计时,用户可根据其具体的设计项目,分门别类地实时切换工作模式(即船体结构、曲面造型、管系设计、电气电缆设计、风管设计、知识工程、人机工程、零件及装配设计、机械制图、机构仿真、模具设计、钣金设计、物理量计算、干涉检查、强度分析等工作模式),灵活机动地采用该工作模式环境中的各种设计手段、方法,因而,用户可最大限度地调用CATIA 软件的各种知识工程资源,同时,亦可构筑自己%26ldquo;个性 化%26rdquo;工作模式,在其平台上设置各类工具条,选择合适的图标,补充相应的指令,从而来创造性地完成自己的设计工作。 1. 1船体结构模型的设计与导入 船体结构是进行船舶舱室设计的基础,CATIA软件针对目前船舶制造行业的各种CAD/CAM/CAE软件的实际应用情况,提供了与这些软件(如:TRIBON / NAPA / Maxsurf / Fastship / AUTOCAD等)的专用或标准接口。这些专用或标准接口,

船体强度与结构设计 复习精选.

绪论 一.填空 1. 作用在船体结构上的载荷,按其对结构的影响可分为:总体性载荷和局部性载荷。 2. 作用在船休结构上的载荷,按载荷随时间变化的性质,可分为;不变载荷、静变载荷、动变载荷和冲击载荷。 二.概念题: 1. 静变载荷等等 三.简答题: 1.船体强度研究的内容有哪些?2.作用在船体结构上的载荷如何进行分类?试说明。3.为什么要对作用在船体结构上的载荷进行分类? 4.结构设计的基本任务和内容是什么? 第一章: 一、填空题 1. 船体重量按分布情况来分可以分为:总体性重量、局部性重量。 2. 对于计算船体总纵强度的计算状态,我国《钢质海船入级和建造规范》中规定,选取满载:出港、到港;压载:出港、到港;以及装载手册中所规定的各种工况作为计算状态。 3. 计算波浪弯矩的传统标准计算方法是以二维坦谷波作为标准波形的,计算波长等于船长。 4. 计算波浪弯矩时,确定船舶在波浪上平衡位置的方法一般有逐步近似法和直接法两种,直接法又称为麦卡尔法。 5. 计及波浪水质点运动所产生的惯性力的影响,即考虑波浪动水压力影响对浮力曲线所作的修正,称为波浪浮力修正,或称史密斯修正。 二、概念题: 1. 船体梁 2. 总纵弯曲 3. 总纵弯曲强度 4. 重量曲线 5. 浮力曲线 6. 荷载曲线 7. 静水浮力曲线8. 静水剪力、弯矩曲线9. 波浪附加浮力10. 波浪剪力11. 波浪弯矩 12. 静波浪剪力13. 静波浪弯矩14. 静置法15. 静力等效原则16. 史密斯修正 二、简答题: 1. 在船体总纵弯曲计算中,计算总纵剪力及弯矩的步骤和基本公式是什么? 2. 在船体总纵弯曲计算中重量的分类及分布原则是什么? 3. 试推导在两个及三个站距内如何分布局部重量。 4. 空船重量曲线有哪几种计算绘制方法?试推导梯形重量分布的计算公式。 5. 教材中,静水剪力、静水弯矩的计算采用的是什么方法?静波浪剪力、静波浪弯矩的计算采用的是什么方法?两种方法可以通用吗(计算方法唯一吗)? 6. 波浪浮力曲线需要史密斯修正吗?为什么? 第二章: 一、填空题 1. 纵向连续并能有效传递总纵弯曲应力的构件称为纵向强力构件。 2. 构成船体梁上冀板的最上层连续甲板通常称为强力甲板。 3. 在确定板的临界应力时,通常不考虑材料不服从虎克定律对稳定性的影响。 4. 在船体构件的稳定性检验和总纵弯曲应力的第二次近似计算中,需要对失稳的船体板进行剖面面积折减,折减时首先需要将纵向强力构件分为刚性构件和柔性构件两类。 5. 外板同时承受总纵弯曲、板架弯曲、纵骨弯曲及板的弯曲的纵向强力构件称为第四类构件。 6. 船体总纵弯曲时的挠度,可分为弯曲挠度和剪切挠度两部分来计算。 7. 为了按极限弯矩检验船体强度,须将所得的极限弯矩Mj与在波谷上和波峰上的相应计算弯矩M进行比较,即应满足Mj/M≥n,n称为强度储备系数。

船舶结构设计基础作业1

1波浪包括哪些要素?并叙述在实际计算时各个波浪要素的选取方法。 答:波浪要素包括波形、波长与波高。 在实际计算时,波形为坦谷波, 取计算波长等于船长,波高随船长变化,并且规定按波峰在船舯和波谷在船舯两种典型状态进行计算。 2试简述浮力曲线的绘制方法 答:浮力曲线是指船舶在某一装载状态下(一般为正常排水量状态),浮力沿船长分布状况的曲线。浮力曲线的纵坐标表示作用在船体梁上单位长度的浮力值,其与纵向坐标轴所围的面积等于作用在船体上的浮力,该面积的形心纵向坐标即为浮心的纵向位置。通常根据邦戎曲线求得浮力曲线。下图为邦戎曲线及获得的浮力曲线. 船舶在波浪中有可能发生倾斜,若浮心与重心的纵向坐标之差不超过船长的0.05%~0.1%,则可认为船舶已处于平衡状态,否则须进行纵倾调整。 浮态第一次近似计算 根据静水力曲线去确定相应与给定排水量时的平均吃水dm、浮心纵向坐标xb、水线面漂心坐标xf 以及纵稳心半径R。 由于实船的R远大于KC,所以 确定了首尾吃水之后,利用邦戎曲线求出对应于该吃水线时的浮力分布,同时计算出总浮力及浮心纵向坐标。如果求得的这两个数值不满足精度要求,则应作第2次近似计算。 浮态第二次近似计算 A-水线面面积 若浮心与重心的纵向坐标之差不超过船长L的0.1%,排水量与给定的船舶重量之差不超过排水量 ,应根据最后一次确定的首尾吃水求出浮的0.5%,则认为调整好了,由此产生的误差不超过5%M max 力分布曲线。 3若被换算构件的剖面积为ai,其应力为σi,弹性模量为Ei;与其等效的基本材料的应力为σ,弹性模量为E,根据变形相等且承受同样的力P,则与其等效的基本材料的剖面积为a为多少?

船舶生产设计

现代船舶设计可分为:初步设计(合同设计),详细设计,和生产设计三阶段 初步设计与详细设计是解决造什么样的船的问题.生产设计则是解决怎样造船和怎样合理组织造船生产的问题。 生产设计特点:1生产设计要解决的是“怎样造船”的问题2生产设计将涉及,工艺,管理融为一体3生产设计必将涉及整个生产体系4生产设计将通过事前准备工作而贯穿整个船舶设计过程的始终5生产设计的过程是在图面上“模拟造船”的过程6生产设计的工作图表式现场生产的唯一依据。 生产设计的基本内容:生产设计的事前准备工作、生产设计图纸和管理表的绘制。 生产设计包括两部分内容:船体生产设计和舾装生产设计 舾装生产设计又分为:船装,机装,和电装生产设计.船装又可分为内装,外装,管装和涂装.内装是以居住舱室为主的室内舾装设计,外装指舱室外全船各层甲板的舾装设计,又称甲板舾装,管装是指除机舱以外的全船性管系舾装,涂装是指全船的除锈处理与涂料涂装设计,包括原材料的预处理 生产设计前的准备工作,主要有生产技术准备,计划准备和工程控制准备三项工作 原则工艺说明书与船舶建造方针书的区别:1前者在推行生产设计前编制的综合性造船工艺文件后者是在推行生产设计之后编制的2,前者是由船厂设计部门或者是船体车间,在方案设计,初步设计和技术设计的同时或之后(在施工设计阶段),从整个船厂,船舶产品的角度,以船体为中心和重点,后者是以船体和舾装为中心和重点 船舶建造方针书是以船体为基础,以舾装为中心,以现代化造船技术为主导 建造方针书的内容一般可分为两部分:一为合同概要,主要技术参数和主要无量,基本方针和部门方针二为附图,附表和综合协调。 分段划分的原则:1吊车最大起重原则2原材料最佳利用原则3均衡组织生产原则4船体结构强度合理性原则5施工工艺合理性原则6安全施工原则7扩大分段舾装原则。 船台建造法分为:1塔式建造法2环形总段建造法3岛式建造法4一条半建造法5两段建造法6一线两点建造法。 造船网络是网络计划技术在造船工程中的应用,他表示整个造船生产过程各工序之间的先后顺序,衔接关系和作业时间,用以组织造船生产,控制尽可能缩短造船周期。 网络图优化和调整:增加劳动力,实行多班制,延长作业时间,采用新工艺,新技术。 日程计划表:1船厂建造计划线表(在船厂所有船的日程进度)2综合日程表(反应一条船建造总计划)3主日程表(也是一条船,作为各车间进行生产活动的直接依据,包括船台吊装主日程表,船体舾装主日程表和平台周期表)4月计划表(各工作部门生产的依据,某个车间,班组,场地一个月所要做的具体工作的开工日期及完工日期)。 分段建造方法:1按基准面:正造法,反造法,卧造法,侧造法2按装配顺序:分离法,放射法,插入法,框架法 胎架形式有:平面胎架,曲面胎架(包括斜切胎架),活络胎架 生产设计的计划准备包括确定船舶建造的顺序计划,负荷计划和日程计划 负荷计划即工程量的测算计划,也就是船厂所具有的生产能力和预想的工作量之间的对比.它主要由船厂生产负荷计划,各阶段负荷计划和分段负荷计划三部分组成, 船厂生产负荷计划是在订货计划阶段编制的负荷计划,是在生产技术准备中确定建造法时进行编制的, 日程计划是从船体完工交船日期倒推到加工开始和钢材到厂交货日期为止 船厂建造计划线表反映加工开始,分段制造,上船台,下水和交船 所谓船体零件是指经号料,加工后可供装配的船体构件.船体部件是指两个或两个以上的船体零件装焊成的船体构件.组合件是指零件和部件或者是部件与部件装焊成的船体

船舶结构课程设计报告

船舶与海洋工程学院 《船舶结构设计》课程设计报告 专业:船舶与海洋工程 班级:xxxxx 组员:xxxxxx 题目:第1题 指导教师:xx 完成时间:xxxxx

目录 1 课程设计任务 (1) 2设计任务小组分工 (1) 3 基本结构设计方案及基本结构图的绘制 (1) 4 基于《CCS-国内航行海船建造规范(2006)》规范的结构设计 (2) 5 甲板板架结构有限元建模与强度计算 (8) 5.1 有限元建模前的考虑 (8) 5.2 有限元建模 (8) 5.3 有限元强度计算结果 (11) 6 总结 (13) 附录一甲板基本结构图图纸 (14) 附录二甲板板架规范计算书 (114)

1 课程设计任务 1)熟悉《国内航行海船建造规范》第2篇船体部分中的第一章(通 则)、第二章(船体结构)和第八章(散货船补充规定)的基 本内容; 2)根据《国内航行海船建造规范》确定5000吨江海直达船甲板 板架基本结构设计方案; 3)绘制主甲板基本结构图、完成船体结构构件规范计算书; 4)完成甲板板架结构#-6—#12区域有限元计算书 2设计任务小组分工 3 基本结构设计方案及基本结构图的绘制 3.1基本结构设计方案 本船主要运输矿石及钢材,兼顾煤碳及水泥熟料等货物。航行于长江武汉至宁波中国近海航区及长江A、B级航区。首先根据本船的特点确定甲板结构形式:船舶结构首尾甲板结构为横骨架形式,中部单甲板、纵骨架式形式。然后初步确定肋距: 尾~#10及#140~首肋距为600mm

#10~#140 肋距为700mm 实肋板间距2100mm 本船规范要求的标准肋距为(1.2.8.1): S = 0.0016L+0.5 = 0.0016×104.1+0.5 = 0.667 mm (以下均同) 根据母型船的货舱分布及结构特点确定横舱壁位置和分舱数,然后根据船舱长度和船的主尺度确定构件的大概数目和位置。这样,可以初步确定船舶的基本结构图。 3.2基本结构图的绘制 确定好横舱壁数目和位置,肋距等,结合母型船的基本结构图,可以在CAD 中初步绘制甲板的基本结构图。 3.3基本结构图的最终确定 根据规范去校核基本结构图是否符合规范,修改掉不符合规范的地方,根据规范重新确定,最后确定下来基本结构图。 主甲板的基本结构图见附录一。 4 基于《国内航行海船建造规范》的结构设计 取横骨架式甲板横梁的尺寸计算和尺寸的确定为典型例子:

38.船舶动力装置课程设计

中国海洋大学本科生课程大纲 课程属性:公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能,课程性质:必修、选修 一、课程介绍 1.课程描述 船舶动力装置课程设计是轮机工程专业在学完船舶动力装置课程后必修的重要的实践性课程。本课程的教学需要综合运用过去所学过的专业知识,完成主机选型、轴系设计计算、图样绘制等工作。通过本课程的大量训练,使学生初步获得船舶动力装置的综合设计能力,为毕业设计进行一次综合性训练和准备,为以后的实际工作打下基础。 2.设计思路 船舶动力装置课程设计的开设旨在培养学生具备正确的设计思想和观点,进一步掌握船舶动力装置设计的基本原理、基本内容和方法,灵活应用过去所学的数学、物理基础知识和专业知识,在查阅相关国家标准和国内外参考文献的基础上,解决实际的设计问题,经过设计计算和图样绘制,完成轮机工程专业设计基本技能的培养和训练,为今后从事船舶动力装置设计打下坚实的基础。 本课程的教学任务是根据给定的工作环境和设计参数,进行船舶动力装置轴系的设计,完成中间轴、螺旋桨轴和推力轴的设计计算和图样绘制工作。学生通过本课程的学习,对船舶推进系统、轴系、管系、船、机、桨工况配合,机舱布置与规划等有较为系统的认识,为以后从事的工作打下良好的基础。 本课程教学任务:船舶轴系设计。依据给定参数,完成如下工作: (1)确定中间轴、螺旋浆轴以及推力轴的材料和轴径; (2)计算出各轴承的负荷,完成轴承的设计或选用; (3)对主要零部件进行强度校核; (4)进行轴系合理校中设计; - 1 -

(5)绘制轴的零件图2张,编写设计说明书。 3. 课程与其他课程的关系: 先修课程:工程热力学、船舶动力装置 二、课程目标 学生通过学习本课程,能够具有一定的从事船舶动力装置设计的基本知识,具有如下基本技能: (1)综合运用船舶动力装置课程和其他先修课程的理论和实际知识,掌握轴系设计的一般规律,树立正确的设计思想,培养分析和解决实际问题的能力(2)学会从机器功能的要求出发,合理地制定设计方案,正确计算零件的工作能力,确定其几何尺寸形状、结构及材料,并考虑制造工艺、使用、维护、经济和安全等问题,培养机械设计能力; (3)学会运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料等,培养船舶动力装置设计的基本技能。 三、学习要求 船舶动力装置课程设计的学习要求如下: (1)各学习小组可采用组内合作学习,合理分配工作任务。 (2)小组内各成员应独立完成所承担的任务。 (3)按照工程图标准绘制零件图,并标注相关尺寸,选取主要零部件的材料,注明技术条件。 (4)设计说明书内容充实,结构完整,层次分明,有所创新;报告书用计算机打印。 (5)严守纪律,按时完成任务。 四、教学进度 - 1 -

关于船舶结构设计方法的浅析

关于船舶结构设计方法的浅析 发表时间:2019-06-25T17:19:26.820Z 来源:《基层建设》2019年第7期作者:王春 [导读] 摘要:文章主要从船舶结构优化设计概述出发,分别阐述了船舶结构经典优化设计方式,以及可靠性的优化设计方法,以期为相关行业提供有效的参考与借鉴。 广东中远海运重工有限公司 摘要:文章主要从船舶结构优化设计概述出发,分别阐述了船舶结构经典优化设计方式,以及可靠性的优化设计方法,以期为相关行业提供有效的参考与借鉴。 关键词:船舶结构;优化;设计方法 近几年,随着我国市场经济的迅速发展,船舶行业也得到了较好的发展,在科技时代背景下,船舶建造行业也面临着较大的挑战,对船舶的制造速度和制造质量提出了更高的要求。借助何种手段,在确保船舶制造质量的同时,缩减制造速度是当前船舶制造企业首要解决的难题。全球范围内的造船大国,仅创建了大量的数字化造船体系。 一、船舶结构优化设计概述 1.船舶结构优化设计概念 随着船舶行业的不断发展,计算机技术的不断转变,与船舶设计相关的知识、技术也在发生了变化。在船舶设计制造过程中不管应用何种设计方式,首先需要确保船舶使用的安全性、便捷性,进而再追求船舶设计的经济利益,这也是船舶结构设计的原则。对船舶结构设计进行优化主要是为了挖掘更大的经济效益,同时创新船舶设计结构形式,在设计过程中主要包含设计大小、设计外形等信息,追求目标与重量的同时,还需要符合相应的标准,满足相应的约束限制,以此确保在船舶设计过程中,实现动力形态与精力形态的完美结合。 2.船舶结构优化分类 按照变量属性,将船舶结构优化划分为离散模型、连续模型、混合变量模型。由于船舶制造过程中自身的比较繁琐,在建造过程中包括连续性、离散性,在骨材制造中包含连续性,在钢材厚度、型材上涉及离散性内容,因此,船舶结构优化设计本身属于一项混合优化设计方式。 二、船舶结构经典优化设计方式 1.数学规划设计方式 随着准则法的不断发展,相关专家学者对数学规划也展开了探讨,在 1970 年,相关学者创新了结构优化定义,为规范法注入了活力。通常情况下使用的方式为:单目标排序法、降维法、函数评价法等。在使用过程中是将多个目标进行规范,简化为单个目标,通过优化单个目标进行实现设计方式的优化。数学规划法是在规划论的基础上存在,由于理论较为全面,因此使用范围也比较广,数学规划法自身还具备一定的收敛性。但是在应用中依旧存在一些缺点,主要包括: (1)计算环境较为复杂、收敛耗费的时间比较长,特别是是在变量较多的情况下,收敛耗时比较明;(2)在计算上还存在一些隐性缺陷。针对上述问题,相学者进行了改进,在规范法中融入了准则法的优点,依照力学的特征进行了完善,其完善范围包括:选取显示、导入倒数、制约功能、连接变量等方面,很大程度提升了运算速度。 2.准则优化设计方式 准则法是在力学相关知识和工程设计相关经验的基础上,创建出来的优化设计方式。这类船舶结构经典优化设计方式,在符合所有约束限制的设计方案内,选择最佳的准则法设计方式。准则法经典优化设计方法的优点包括:(1)物理层的作用比较清晰,能够更好地开展分析工作;(2)准则法计算方式比较简单;(3)在具体的计算环节里,结构分析的次数较少;(4)计算过程中收敛速度较快,在最初使用传播结构优化设计的时候,这类设计方式得到了广泛的应用。准则优化设计方式的缺点包括:(1)无法确保计算结果的最优化;(2)收敛性难以验证;(3)在优化过程中,设计工作人员需要按照实际状况完成各项工作。基于准则法的缺点,将其融入了形状优化内,通过实践形状优化设计方式,能够有效避免应力集中问题。若是力学模型中涉及大量的变量,使用这类方法能够简化设计环节。目前,在一般的船舶建造工程内,常见的准则法包括:位移准则法、能量准则法、满应力准则法。 三、智能型优化设计方式 由于当前属于科学技术时代,因此,在船舶结构设计中智能型优化设计方式使用较为普遍,在明确了最基础的设计方式之后,接着根据实际情况深入研究设计问题,用数学规划的方案总结出最佳的设计方案。例如:某船舶结构设计公司,借助智能型优化设计方式,系统内部的专家技术系统,为优化结构设计奠定了基础,在实际的应用中发现智能型船舶结构优化设计有效融合了经典的优化设计方式与人工智能,全面提升系统的设计效率。根据相关调查,目前智能型船舶结构优化设计主要包括两种:一是神经网络设计法、二是专家系统设计法,这类系统在轮船结构优化设计上得到了广泛应用。例如:在设计过程中可以将轮船的节剖面发送至专家系统,专家将在线对表壳进行理性分析,将专家的主观经验整合,以此实现结构设计的优化。由于这类系统是效仿专业人士开展优化设计工作,其中储存的理论知识、优化设计结果具有十分重要的作用。 四、可靠性的优化设计方法 复杂的挑战。虽然很多优化平台针对不同设计问题为使用者提供了优化算法的选择建议,如 iSIGHT和Optistruct等,但采纳这些建议的结果大多是缩小可选优化算法的范围,而使用者仍需要根据知识经验在小范围的优化算法中选取合适的算法。此外,没有一个优化问题会仅有一种最优的优化算法,即每种优化算法对于某种特定的问题都有其优点与缺陷,因此仍然需要使用者合理地进行选择。概率论与数理统计方法首先在 40 年代后期由原苏联引入到结构设计中,产生了安全度理论。这种理论以材料匀质系数、超载系数、工作条件系数来分析考虑材料、载荷及环境等随机性因素。早在 50 年代,人们就在船舶结构的优化设计中指出了可靠性概念,随后,船舶设计的可靠性受到人们的重视,开始研究可靠性设计方法在船舶结构建造中的应用。船舶结构可靠性的理论和方法根据设计目标的不同要求,可以得出不同的结构可靠性的优化设计准则。大体分为以下 3种: (1)根据结构的可靠性 R?,要求结构的重量 W 最轻,即:MinW(X),s.t.R ≧ R? (2)根据结构的最大承重量 W?,要求结构的可靠性最大或者破损概率最小,即:Min Pf(X),s.t.W(X)≦ W? (3)兼顾结构重量和可靠性或破损概率,实现某种组合的满意度达到最大,即:Max[a1uw(X)+a2upf(X)]

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