基于油船CSR结构设计关键技术研究--《大连理工大学》2006年硕士论文
基于油船CSR结构设计关键技术研究
【摘要】：一系列油船海损事故如1989年的Exxon Valdiz，1993年的Braer，1996年的SeaEmpress，1997年的Nakhtodka，1999年的Erika以及最近的2002年的Prestige，使世界航运业和国际海事组织承受着前所未有的压力。
油船的安全问题越来越受到各国政府、航运界、造船上业界及各业界组织的重视。在分析这些事故的过程中，发现传统规范存在两大隐忧：
(1) 各家船级社为提高自身竞争力，竞相采用轻船概念，降低了规范的标准，使船舶隐含不安全因素：
(2) 旧规范不透明，不公开，可能导致使用者由于理解方面的偏差，使结构设计出现不合理因素。
油船共同结构规范(Common Structural Rules for Double Hull Oil Tankers，以下简称油船CSR)的目的在于确保船舶在设计、建造、营运和维护过程中船体结构的安全。
本文以50000DWT成品油／原油船结构设计为基础，应用油船CSR进行其结构设计，并用有限元软件进行了屈曲评估。同时利用了其他几条不同吨位的油船中剖面进行了规范校核，致力于找出基于油船CSR进行结构设计的不同船型的设计准则及关键技术，以期为有限元屈服和高级屈曲评估提供一个合理的建模基础，以减少后续有限元验证的人工工作量，提高工作效率。本文研究的主要内容包括：
(1) 以基于油船CSR的50000DWT成品油／原油船的中剖面结构设计为切入点，参考不同吨级油船的设计规律，找出基于油船CSR的油船中剖面结构设计关键技术和设计准则：
(2) 针对槽形舱壁设计中出现的问题，建立槽形舱壁的优化模型，得出满足规范要求的槽形舱壁重量最轻槽形的全局最优解；同最初方案相比，考虑了结构布置因素的优化方案节省钢材99.26t，优化重量占全船空船重量12310t的0.81％；
(3) 针对船首底部砰击设计中出现的问题，改善结构形式，得出满足规范要求的优化方案，比最初方案优化结构重量约69t，约比原方案节省船底砰击加强区域双层底内实肋板和纵桁钢料27.5％；
(4) 针对研究中遇到的问题，从作者的观点出发，总结了油船CSR的优点以及一些有待改进的地方。
【关键词】：
【学位授予单位】：大连理工大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2006【分类号】：U674.133.1【目录】：
独创性说明2-3
Abstract4-9
1 绪论9-19
1.1 选题的意义、应用价值及研究背景9-14
1.1.1 油船CSR的背景9-11
1.1.2 本文研究油船CSR的意义11-14
1.2 国内外研究概况14-17
1.2.1 油船CSR国外研究现状14
1.2.2 油船CSR国内研究现状14
1.2.3 油船结构优化设计国内外研究概况14-17
1.3 论文主要研究内容17-19
2 油船CSR简介19-26
2.1 油船CSR的特点和主要改进19-24
2.1.1 特点19-22
2.1.2 油船CSR的改进22-24
2.2 共同规范的发展方向24-26
2.2.1 涂层标准24
2.2.2 IMO的最终目标:建立GBS24-26
3 基于油船CSR的中剖面结构设计26-63
3.1 规范要求的应用26-54
3.1.1 最小要求26-27
3.1.2 基于指定要求的载荷27-35
3.1.3 设计验证-船体梁极限强度35-39
3.1.4 设计验证-整体有限元分析39-40
3.1.5 设计验证-疲劳评估40-46
3.1.6 规定尺寸要求和强度评估(FEM)间的联系46
3.1.7 屈曲强度和极限强度在规范计算中的应用46-54
3.2 中剖面不同部位构件的控制准则54-56
3.2.1 甲板板和甲板纵骨54-55
3.2.2 舷侧外板和舷侧纵骨55-56
3.2.3 底边舱斜板56
3.2.4 内底56
3.2.5 外底56
3.3 不同船型基于油船CSR的中剖面结构设计准则56-62
3.4 结论62-63
4 垂直槽型舱壁结构优化设计63-72
4.1 提出问题63
4.2 控制准则分析63-68
4.2.1 规范要求63-68
4.2.2 对规范要求的分析68
4.3 垂直槽型舱壁结构优化68-70
4.3.1 优化模型68-70
4.3.2 优化结果70
4.4 有限元屈服及屈曲验证70-71
4.5 结论71-72
5 首部抗砰击结构设计与优化72-83
5.1 规范要求72-80
5.1.1 CCS钢质海船入级与建造规范要求72-74
5.1.2 油船CSR要求74-80
5.2 满足规范要求的结构形式对比80-81
5.3 50000DWT成品油/原油船首部抗砰击算例及结果对比81-82
5.4 结论82-83
6 油船CSR优缺点分析83-85
6.1 优点83
6.2 缺点83-84
6.2.1 波浪载荷偏于保守83
6.2.2 静水弯矩包络线定义偏于保守83
6.2.3 中垂静水弯矩规范要求最小值取值偏于保守83
6.2.4 槽形舱壁屈曲的评估方法未加入规范83-84
6.2.5 高级屈曲评估载荷取得偏于保守84
6.3 结论84-85
参考文献86-89
攻读硕士学位期间发表学术论文情况89-90
攻读硕士学位期间参与的科研项目90-91
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1 绪论…………………………………………………………………………………………1
1.1概述…………………………………………………………………………………1
1.1.1总体设计………………………………………………………………………………1
1.1.2性能设计………………………………………………………………………………1
1.2 1800吨成品油船的设计任务书要求………………………………………1
1.2.1航区及用途……………………………………………………………………………1
1.2.2主要性能及尺度………………………………………………………………………1
1.3 设计任务书分析……………………………………………………………………2
1.3.1船型分析………………………………………………………………………………2
1.3.2稳性………………………………………………………………………………………2
1.4基本设计思路……………………………………………………………………3
1.4.1设计船舶的主要尺度的初步确定…………………………………………………3
1.4.1.1排水量的确定………………………………………………………………………3
1.4.1.2主尺度的确定………………………………………………………………………3
1.4.1.3重心的确定…………………………………………………………………………3
1.4.2型线的设计……………………………………………………………………………3
1.4.3静水力曲线的计算和绘制…………………………………………………………3
1.4.4螺旋桨的设计…………………………………………………………………………3
1.5设计过程的简要总结……………
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