外文原文Structural Reliability Analysis of a Single Hull Bulk Carrier and a Double Hull Bulk CarrierProfessional paper[Abstract]：The ultimate bending moment and the maximal shear stress of two structural forms (sin -gle-hu11 and double—hul1) are calculated by using the combined moment which determined by stochastic process, and then the assessment of reliability is carried out．The results indicate that by introducing the double hull structure，the shear stress decreases a lot，while the capability resistance to bending can be enhanced to some extent also．Finally，the effects on ultimate bending moment and the maximum shear stress with different width of double side skin are investigated， after the analysis．the proposal of selecting the width of double side skin is put forward．[Key words]： bulk carriers；single hull；double hull；reliability1 IntroductionThe LMIS casualty database shows that structural failure contributes with 19％ of the e- conomic losses and 74％ of the fatalities on bulk carriers，so the focus on the structural failure events in present structural reliability study seems justified．The statistical data also shows that app．70％ of the casualties on the bulk carriers are resulted from water ingress due to broadside failure； water ingress due to failure of hatch covers and coamings；water ingress in the fore end．It indicates that the assessment of reliability to ultimate bending strength and broadside on bulk carriers is useful to the safety of ships．A single hull bulk carrier is remoulded to a double hull structure in this paper．The reliability of the two structural forms is compared；the results indicate that the shear stress of broadside has been decreased a lot on the double hull bulk carrier，the probability of structural failure is decreased；the double hull structure come into being box，which strengthens the torsion rigidity at the same time the corruptness on outer side shell can be turned away．Using double hull structure is a useful method to increase the strength of side shell and ensure the safety of the ship，while the effect on longitudinal strength is obsolete．2 The combined bending momentStill water and wave bending moments are to be calculated when assessing the total lon- gitudinal strength，and the combined bending moment is used as the total longitudinal bending moment of the hull．The still water bending moment is varied with different loading condi- tion．Even though at the same loading condition，the value and operating time of the load is modified due to the difference of the load collocations and the sail time，so it should be regarded as stochastic processes．Wave bending moment is the load operating on the hull by the wave，it should be regarded as stochastic process in the design life cycle because of the randomicity of the wave．In actual ship rule such as China CCS，Norway DNV，and SII of IACS，the method of managing the still water and wave bending moments is adding the maximums of the two loads viz．two maximums appear at the same time in the design life cycle．The still water and wave bending moments are not regarded as stochastic processes but stochastic variable by Soding．It shows that the combined method in actual ship criterion is conservative．The Moan u?wnl?=97303.01kN·m； .s 51.6890wkm??AThe reliability index of sagging is：β=4.847 ； here， =0.0.098； =0.763； =1.053 =2.705x kN·m；u?wnl?sM510.51.7420wMkN??AThe results above show that the resistance to bending can be enhanced by remoulding the ship to double hull structure， but obsolete．While the shear stress of side can be decreased to half of primary structure’s (50.7％) by leading in double hull structure，so the result of enhancing the shear strength is very obvious．4 The width of double side skinThe selection of the width of double side skin refers to many aspects，such as structure，cost and construction．etc．Here the effects to result arose by the width are to be discussed．In this paper，1.20m，1.35m，1.50m，1.65m ， and 1.80m are used as the width of double side skin， ultimate bending moment and maximal shear stress are calculated respectively while the other conditions are changeless the calculation process is the same to the condition of 1.20m．Ultimate bending m0ment and maximal shear stress are shown in Tab．5．Relevant curves of ultimate bending moment and maximal shear stress are shown in Fig.3．Tab．5 The effect of the width of double side skinFig．3 The effect of the width of double side skin to ultimatebending moment and maximal shear stressIt can be seen from Tab.5 and Fig.3，when the width of double side skin increases，the location of neutral axis reduces，the ultimate bending moment increases appreciably at the beginning and then reduces，while the maximal shear stress reduces appreciably at the beginning and then increases．So the width of double side skin is not the bigger，the better，but exists an optimum value，here，the ultimate bending moment and maximal shear stress can both reach the optimum values．For the bulk carrier of this paper，the optimum value is about 1.50m．5 Conclusions and suggestionThe following conclusions can be obtained by comparing the difference of two structures center on reliability：(1)For the bulk carriers，the broadside is one of the most slender structures．It endures multiple actions such as shear force，torsion moment and local stress etc．The shear strength of side can be enhanced greatly by remoulding the bulk carrier to double hull structure．It can be made out from this paper，the shear stress of side can be decreased to half of primary structure’s (decreased from 76.987N/ to 39.036N/ )by leading in double hull structure，the shear 2m2strength of side is to be enhanced；(2)Capability resistance to bending can be enhanced to some extent by the double hull structure．The increased extent of reliability index of sagging and hogging is equal on the whole，it is increased 0.021 at hogging，and increased0.024at sagging．According to the example，the ultimate bending moment increased 2.8％（ increased from 3.662x kN·m to 6103.765x kN， m)； 。610(3) When the width of double side skin increased from 1．20m to 1．80m the ultimate bending moment increased at the beginning and then reduced，while the maximal shear stress reduced at the beginning and then increased，so there is an optimum value．It should be noticed，from 1.20m to 1.50m ，the width of double side skin increased 2％ ，but the change extend of shear stress and ultimate bending moment is less than 1/10 of the change of width．At the same time， the cost of ship is increased if the double hull structure is introduced．for this paper，when the width of double side skin is 1.20m，1.50m，1.80m，the cost increased respectively 6％ ，6.5％ and 6.4％.Otherwise，the storage capacity will decrease by introducing double hull structure，the storage capacity decrease about 3％ when the width of double side skin is 1．20m．decrease about 4.5％ when the width of double side skin is 1.50m and 5.8％ when 1.80m．so the width of double side skin need not select the optimum value from the point of economical efficiency．For this paper ,the optimum value calculated is 1.50m，compare to 1.20m，the change extent of ultimate bending moment and maximal shear stress is only 0.2％．while the cost increased 0.5％，at the same time，the storage capacity decreased 1.5％．So the selection of the width is an integrated problem，structure strength，economical efficiency，construction requirement and many other aspects should be considered，the width of double side skin should be tried to dwindle after meeting the requirement of structure strength and construction condition．No need to select the optimum value．外文譯文單雙舷側(cè)散貨船結(jié)構(gòu)可靠性分析專業(yè)論文[摘要]：采用按隨機(jī)過(guò)程確定的載荷組合彎矩和雙舷側(cè)兩種結(jié)構(gòu)分別計(jì)算船舶的極限彎矩和最大剪應(yīng)力，進(jìn)行可靠性評(píng)估，結(jié)果表明雙舷側(cè)結(jié)構(gòu)可以大幅減小舷側(cè)的剪應(yīng)力，并在一定程度上提高了總縱強(qiáng)度；最后分析了雙舷側(cè)寬度對(duì)極限彎矩和最大剪應(yīng)力的影響，提出了選取雙舷側(cè)寬度值的建議。[關(guān)鍵詞] ：散貨船；單舷側(cè)；雙舷側(cè)；可靠性1 介紹由物流管理信息系統(tǒng)的傷亡數(shù)據(jù)庫(kù)顯示,結(jié)構(gòu)破壞導(dǎo)致了19%的經(jīng)濟(jì)損失和74%的散貨船事故,所以在目前的結(jié)構(gòu)可靠性研究中關(guān)注結(jié)構(gòu)破壞事件顯得合情合理。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)還顯示,散貨船傷亡人數(shù)中的70%都是由于舷側(cè)破壞導(dǎo)致進(jìn)水;艙口蓋和艙口圍板的破壞導(dǎo)致進(jìn)水;前端部分進(jìn)水。它表明對(duì)前端和舷側(cè)的抗彎強(qiáng)度的可靠性評(píng)估對(duì)散貨船安全有很大幫助。在本文介紹單體散貨船改造為雙體船的船舶結(jié)構(gòu)。比較兩個(gè)結(jié)構(gòu)形式的可靠性,結(jié)果表明,在雙殼散貨船中舷側(cè)的剪切應(yīng)力已經(jīng)減少了很多,結(jié)構(gòu)破壞的概率卻降低了;雙殼結(jié)構(gòu)形成箱,增強(qiáng)了扭轉(zhuǎn)剛度同時(shí)避免舷側(cè)外板的改變。使用雙殼結(jié)構(gòu)對(duì)提高舷側(cè)外板的強(qiáng)度和確保船只的安全是一個(gè)有用的方法,而對(duì)縱向強(qiáng)度的影響很小。2 組合彎矩靜水和波浪彎矩的計(jì)算是用來(lái)評(píng)估總縱強(qiáng)度,并結(jié)合彎矩用作總縱向彎矩的船體。在靜水彎矩是隨不同的加載條件改變。即使在同一加載條件，負(fù)載的價(jià)格和工作時(shí)間由于不同的負(fù)載配置和航行時(shí)間而被修改,所以它應(yīng)當(dāng)被視為隨機(jī)過(guò)程。波浪彎矩是指負(fù)載加載在有波浪的船體,它可以被視為設(shè)計(jì)生命周期中的隨機(jī)過(guò)程,因?yàn)椴ɡ说碾S機(jī)性。對(duì)于實(shí)際的船規(guī)如中國(guó)CCS、挪威DNV、和國(guó)際船級(jí)社的SII,其方法是管理靜水和波浪彎矩的最大值是添加兩個(gè)加載,即在設(shè)計(jì)生命周期中出現(xiàn)的兩個(gè)最大值。同時(shí)靜水和波浪彎矩不能被視為隨機(jī)過(guò)程但可以是隨機(jī)變量.其表明該組合方法在實(shí)際船舶標(biāo)準(zhǔn)中是比較保守的。本文采用的是Moan 是波浪系數(shù)。bCw(12)????3/23/210.7530/1010303510.75350/1 0LLw? ???????????????? 最大波浪彎矩在設(shè)計(jì)生命周期 是,woM（13）?20.1(0.7)(),.9 ()wBCLsaginwo hoiM??? 所以 和 的單殼船體結(jié)構(gòu)可以得到（如表.3 顯示）。,so,結(jié)合在下垂和中拱的因素可以由 Matlib 程序計(jì)算, =0.7214(sagging): w?=0.6697(hogging).w?表.3 最大靜水彎矩 和波浪彎矩 (單位 kN·m),soM,wo在本文的計(jì)算是進(jìn)行基礎(chǔ)的雙殼改造,所以兩種結(jié)構(gòu)的主尺度沒(méi)有多大區(qū)別,但雙殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)草案有適當(dāng)?shù)南鄳?yīng)增加，根據(jù)公式(11)到(13),影響組合因素是船的主尺度是長(zhǎng)度,船寬和方形系數(shù)而設(shè)計(jì)草案沒(méi)有影響到它,所以組合系數(shù)的兩種結(jié)構(gòu)是平等的。該方法在 Ref,第2章,第七節(jié)用于本文,計(jì)算最終彎矩的兩種結(jié)構(gòu)，然后獲得定義為預(yù)期價(jià)值的極限彎矩 ，估計(jì) 的不確定性和不確定性的模型來(lái)體現(xiàn)在隨機(jī)變量 。根uMu u?據(jù)規(guī)定舷側(cè)的剪切應(yīng)力在(2001)、船舶結(jié)構(gòu)的分冊(cè),第2部分,第2章，計(jì)算舷側(cè)的最大剪切應(yīng)力。根據(jù)“Manhai”的相關(guān)數(shù)據(jù),最大剪切應(yīng)力出現(xiàn)在船舶到達(dá)港口時(shí)的隔艙壁載荷,火焰號(hào)碼是75,最大剪切力 。驗(yàn)證表明, 在下垂位置處的靜水剪切和波浪剪4.5710sFkN??切的總和是最大的,其值為 結(jié)果的細(xì)節(jié)顯示在表.4:6表.4 極限彎矩和最大剪切應(yīng)力可靠性指標(biāo)的單殼散貨船總縱向彎矩的條件下中拱是使用遺傳算法計(jì)算, β=5.356；這里， =0.048； ,=0.764； =0.978； =97282.9kN·m；u?wnl?sM。51.680wMkNm??A可靠性指標(biāo)的下垂是：β=4.680； =0.101； =0.762； =1.052 =2.700xuw?nl sMkN·m； 。505.791wk可靠性指標(biāo)的雙殼散貨船總縱向彎矩的條件下中拱是：β=5.37l； =0.048； =0.764； =0.978; =97303.01kN·m；u?wnl?s。51.6890wMkNm??A可靠性指標(biāo)的下垂是：β=4.847； =0.0.098； =0.763； =1.053 =2.705xuw?nlsMkN·m； 。505.7421wk上面的結(jié)果顯示,抗彎曲能力能提高船體改造為雙殼結(jié)構(gòu),但太過(guò)時(shí)。通過(guò)雙殼雙殼結(jié)構(gòu)，一側(cè)的剪切應(yīng)力可以減少到原來(lái)主要結(jié)構(gòu)的的一半(50.7%),所以提高其抗剪強(qiáng)度的結(jié)果是顯而易見(jiàn)的。4 雙舷側(cè)的寬度雙舷側(cè)寬度的選擇指的是多方面的,如結(jié)構(gòu)、成本和施工等。在這里,討論影響結(jié)果引發(fā)的寬度,在本文，1.20米、1.35米、1.50米、1.65米和1.80米用作雙舷側(cè)的寬度,極限彎矩和最大剪切應(yīng)力分別計(jì)算，而其他條件都不變的計(jì)算過(guò)程是相同的情況1.20 m。極限彎矩和最大剪切應(yīng)力顯示在表.5，相關(guān)曲線的極限彎矩和最大剪切應(yīng)力是圖.3 所示。表.5 雙舷側(cè)寬度的影響圖.3 極限彎矩和最大剪切應(yīng)力對(duì)雙舷側(cè)的影響表.5和圖.3可以看出,當(dāng)雙舷側(cè)的寬度增加時(shí),中性軸的位置減少,極限彎矩開(kāi)始明顯地增加,而后又減少,而最大剪切應(yīng)力剛開(kāi)始明顯地降低,而后開(kāi)始增加。所以雙舷側(cè)的寬度不是越大,效果越好,而是存在一個(gè)最佳值,在這里,極限彎矩和最大剪切應(yīng)力都能達(dá)到最優(yōu)值。對(duì)于本文的散貨船,最優(yōu)值約為1.50米。5 結(jié)論和建議以下結(jié)論可以在可靠性上通過(guò)比較兩種結(jié)構(gòu)中心的差異:(1) 對(duì)散貨船,舷側(cè)是其中最細(xì)長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)，存到多個(gè)操作如剪切力、扭矩和局部應(yīng)力等。通過(guò)重塑散貨船為雙殼結(jié)構(gòu)，舷側(cè)的抗剪強(qiáng)度能大大提高。它可以從本文得出,舷側(cè)的剪切應(yīng)力可以減少到主要結(jié)構(gòu)的一半(從 76.987N/ 減少到39.036N/ )2m2m通過(guò)引入雙殼結(jié)構(gòu),其抗剪強(qiáng)度的一邊是要增強(qiáng)的；(2) 性能在某種程度上可以增強(qiáng)雙殼結(jié)構(gòu)的抗彎曲性，中垂和中拱的可靠性指標(biāo)的增加程度總體上是相等的，在中拱它是增加0.021,而在中垂增加了0.024。根據(jù)示例中,極限彎矩增加了2.8%(從3.662× kN·m增加到3.765× kN)；610610(3) 當(dāng)雙舷側(cè)的寬度從1.20m增加到1.80m，最終的彎矩開(kāi)始先增加然后減少,而最大剪切應(yīng)力先下降然后增加,所以有一個(gè)最佳價(jià)值。應(yīng)該注意到,從1.20米到1.50米,雙舷側(cè)的寬度增加了2%,但是更改的剪切應(yīng)力和極限彎矩的延伸不到寬度的改變的1/10。與此同時(shí), 如果是雙殼結(jié)構(gòu)，介紹了船舶成本的增加。本文中，當(dāng)雙舷側(cè)的寬度是1.20米、1.50米、1.80米，成本分別增加了6%、6.5%和6.4%。另外,通過(guò)引入雙殼結(jié)構(gòu)后存儲(chǔ)容量會(huì)降低, 當(dāng)雙舷側(cè)寬度是1.20 m時(shí)存儲(chǔ)容量減少約3%，當(dāng)雙舷側(cè)的寬度是1.50米時(shí)減少約4.5%和當(dāng)1.80米時(shí)減少5.8%。所以雙舷側(cè)的寬度不需要選擇最優(yōu)值的一點(diǎn)來(lái)自于經(jīng)濟(jì)效率。對(duì)于本文，最優(yōu)價(jià)值計(jì)算是1.50米，與1.20米相比,極限彎矩和最大剪切應(yīng)力的變化程度只有0.2%。雖然成本增加了0.5%,同時(shí),但存儲(chǔ)容量下降了1.5%。所以寬度的選擇是一個(gè)綜合的問(wèn)題,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、經(jīng)濟(jì)效益、施工要求和許多其他方面應(yīng)該考慮, 在會(huì)議后結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和施工條件的需求下雙舷側(cè)的寬度應(yīng)該盡量減少，不需要選擇最優(yōu)值。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告題 目： 散貨船快速性研究 學(xué) 院： 船舶與建筑工程學(xué)院 學(xué)生姓名：專 業(yè)：班 級(jí)：指導(dǎo)教師：起止日期：畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告1、綜述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說(shuō)明選題的依據(jù)和意義1.散貨船的發(fā)展歷史20 世紀(jì) 50 年代以前沒(méi)有專用散貨船，都是用普通雜貨船運(yùn)輸散貨。糧食、水泥等散貨的流動(dòng)性比液體小，都有一定的休止角，因而裝這些散貨時(shí)在艙口圍扳內(nèi)裝滿后，艙口四周的甲板下仍留有一個(gè)棋形空檔。船在海上發(fā)生橫搖后，散貨流向空檔，形成橫貫整個(gè)船寬的自由表面。出現(xiàn)較大橫搖時(shí)散貨將流向一舷，船隨即橫傾，在風(fēng)浪中很容易發(fā)生傾覆事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，20 世紀(jì) 50 年代全世界有 150 余艘運(yùn)送散貨的船發(fā)生海損事故。為了解決這個(gè)安全問(wèn)題，才逐步形成了現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的典型專用散貨船結(jié)構(gòu)型式：兩舷布置底邊艙加高艙口圍板以保證滿艙，兩舷布置底邊艙便于清艙，也能增加抗沉性；雙層底和四個(gè)邊艙區(qū)采用縱骨架式結(jié)構(gòu)以保證船體總縱強(qiáng)度，兩舷邊艙之間水線附近的總縱彎曲應(yīng)力很小，采用結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的橫骨架式結(jié)構(gòu)：兩個(gè)貨艙口之間的甲板不參與保證總縱強(qiáng)度，這里的甲板板明顯地比艙口線以外的甲板板薄，骨架也減弱。典型專用散貨船的出現(xiàn)，較好地解決了散貨流動(dòng)問(wèn)題，改善了散貨運(yùn)輸?shù)陌踩?，使海上散貨船運(yùn)輸進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段。在隨后的幾十年里散貨船得到了迅速發(fā)展，1960 年只有1/4 的散貨由單甲板承運(yùn)，而自 1980 年以來(lái)，幾乎所有的散貨都由專用的散貨船承運(yùn)。20 世紀(jì) 80 年代中期以后，散貨船船體損傷引起的沉船事故逐漸增多，散貨船的安全問(wèn)題再度受到世人關(guān)注，目前已經(jīng)出現(xiàn)了雙殼體結(jié)構(gòu)散貨船，雖然雙殼體散貨船的空船重量和建造成本有所增加，但其安全、經(jīng)濟(jì)和運(yùn)營(yíng)優(yōu)勢(shì)越來(lái)越得到航運(yùn)界的認(rèn)同，散貨船的雙殼化己是大勢(shì)所趨。2.國(guó)內(nèi)外散貨船發(fā)展現(xiàn)狀及需求自從20世紀(jì)50年代中期，由遮蔽甲板船發(fā)展而來(lái)的散貨船技入營(yíng)運(yùn)以來(lái)，散貨船隊(duì)經(jīng)過(guò)五十多年的發(fā)展，已經(jīng)成為世界海上運(yùn)輸中一股舉足輕重的運(yùn)輸力量。據(jù)1992年初的統(tǒng)計(jì)，全世界共有干散貨船4846艘、21590萬(wàn)載重噸；到1995年1月1日，整個(gè)世界散貨船隊(duì)300總噸以上的船舶己達(dá)5342艘，計(jì)21890萬(wàn)載重噸。另外還有ORE/BULK/OIL（OBO）型船239艘，2690萬(wàn)載重噸；1998年底，全球共有1萬(wàn)噸以上的散貨船5518艘，總載重量26550萬(wàn)噸，約占商船總噸位的34.2%。在“9.11”恐怖事件和全球經(jīng)濟(jì)低迷的影響下，2002年世界船運(yùn)市場(chǎng)不景氣，到2002年底，世界上共有散貨船5779艘，總計(jì)約26300萬(wàn)載重噸，約占世界商船總量的1/3。進(jìn)入2003年之后，國(guó)際造船市場(chǎng)和航運(yùn)市場(chǎng)持續(xù)好轉(zhuǎn)，全球新船訂造異?；钴S，世界新船訂單量大幅增長(zhǎng)，全年造船產(chǎn)量也突破了歷史最高紀(jì)錄。2003年世界新船成交量、手持訂單量和造船產(chǎn)量三大造船指標(biāo)突破歷史最高紀(jì)錄，散貨船新船訂造量比上一年同期增長(zhǎng)24%左右。而散貨船的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在雙殼化、大型化、快速性、多用途化、使同年限增長(zhǎng)、環(huán)保和自動(dòng)化程度提高等幾個(gè)方面。 在國(guó)內(nèi)，散貨運(yùn)輸約占貨運(yùn)量的40%，日益發(fā)展的散貨船隊(duì)在能源運(yùn)輸、國(guó)際貿(mào)易中是一支主力軍，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要地位。從船隊(duì)結(jié)構(gòu)情況看，我國(guó)干散貨船隊(duì)船舶噸位偏小，平均載重噸低于世界平均水平，其中2萬(wàn)~5萬(wàn)噸散貨船約占43%。而且這些2萬(wàn)~5萬(wàn)噸散貨船船齡老化情況比較嚴(yán)重：從船隊(duì)規(guī)模看，2000年以前2萬(wàn)~5萬(wàn)噸散貨船的數(shù)量基本滿足國(guó)內(nèi)運(yùn)輸需要，2000年后隨看貨運(yùn)量的增加，尤其是我國(guó)礦石的進(jìn)口量近兒年的持續(xù)快速增加，極大地增加了散貨船貨運(yùn)量。因此，我國(guó)船隊(duì)最近幾年應(yīng)加快老齡散貨船的更新及大型散貨船的建造，以適應(yīng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。 在國(guó)內(nèi)，散貨運(yùn)輸約占貨運(yùn)量的40%，日益發(fā)展的散貨船隊(duì)在能源運(yùn)輸、國(guó)際貿(mào)易中是一支主力軍，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要地位。從船隊(duì)結(jié)構(gòu)情況看，我國(guó)干散貨船隊(duì)船舶噸位偏小，平均載重噸低于世界平均水平，其中2萬(wàn)~5萬(wàn)噸散貨船約占43%(以載重噸計(jì))。而且這些2萬(wàn)~5萬(wàn)噸散貨船船齡老化情況比較嚴(yán)重：從船隊(duì)規(guī)?？?，2000年以前2萬(wàn)~5萬(wàn)噸散貨船的數(shù)量基本滿足國(guó)內(nèi)運(yùn)輸需要，2000年后隨看貨運(yùn)量的增加，尤其是我國(guó)礦石的進(jìn)口量近兒年的持續(xù)快速增加，極大地增加了散貨船貨運(yùn)量。因此，我國(guó)船隊(duì)最近幾年應(yīng)加快老齡散貨船的更新及大型散貨船的建造，以適應(yīng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。 3.選題的意義：隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，散貨船運(yùn)輸在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用日益重要。要實(shí)現(xiàn)我國(guó)成為世界第一造船大國(guó)的目標(biāo)，首先就要在產(chǎn)量上超過(guò)日本和韓國(guó)，為此應(yīng)該把噸位大、技術(shù)難度小、已形成優(yōu)勢(shì)的三大主力船型之一的散貨船作為發(fā)展的重點(diǎn)，加大投入，增加技術(shù)儲(chǔ)備，積極參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。目前國(guó)內(nèi)的各大船廠都在努力打造自己的品牌船型，像上海滬東船廠設(shè)計(jì)被譽(yù)為“中國(guó)滬東型”的7.4萬(wàn)噸散貨船、上海外高橋造船廠開(kāi)發(fā)建造的17.5萬(wàn)噸好望角型散貨船、渤海船舶重工有限責(zé)任公司的17.4萬(wàn)噸雙殼體散貨船等都是國(guó)際上極具競(jìng)爭(zhēng)力的散貨船型。目前國(guó)內(nèi)外的散貨船需求大增，我們應(yīng)該抓住機(jī)遇，加快散貨船的建造和運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。而對(duì)于散貨船的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中，對(duì)載重量要求的提高外，對(duì)快速性這一方面的的要求也再不斷的提升，故而對(duì)其研究是比較重要的一環(huán)。雖然近些年來(lái)石油價(jià)格有漲有落，但適當(dāng)提高航速有利于提高運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性，所以近幾年建造的散貨船服務(wù)航速略有提高。以好望角型散貨船為例，七、八年前有些好望角型散貨船的服務(wù)航速尚有13.5節(jié)或14節(jié)的，但近年建造的好望角型散貨船的服務(wù)航速都在14.5節(jié)以上，最近不少船東都要求服務(wù)航速達(dá)到15節(jié)以上。因此，在船舶初投資增加不多的條件下，如何提高船舶載重量和服務(wù)航速是開(kāi)發(fā)好望角型散貨船的一個(gè)重要研究課題，也是一個(gè)較難解決的課題，所以當(dāng)前世界上對(duì)新的大型散貨船的研究開(kāi)發(fā)中，大方形系數(shù)線型快速性和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中減輕船體重量已成為重要的研究?jī)?nèi)容。 2、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問(wèn)題：一）總布置圖設(shè)計(jì)二）重量重心計(jì)算、浮態(tài)及初穩(wěn)性計(jì)算三）阻力估算四）螺旋槳設(shè)計(jì)3、研究步驟、方法及措施步驟：（1）開(kāi)題報(bào)告（2）文獻(xiàn)綜述（3）外文翻譯（4）完成設(shè)計(jì)任務(wù)（5）設(shè)計(jì)總結(jié)方法及措施：利用自己所學(xué)的船舶專業(yè)知識(shí)，結(jié)合完成《船舶快速性》課程設(shè)計(jì)時(shí)方法，以及課后對(duì)散貨船及快速性的學(xué)習(xí)和了解完成此次設(shè)計(jì)任務(wù)。[參考文獻(xiàn)][1] 王公衡.船舶推進(jìn)[M].上海：上海交通大學(xué)教材供應(yīng)科，1959. 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為150000噸級(jí)左右的散貨船，稱為好望角型船。該船型以運(yùn)輸鐵礦石為主，由于尺度限制不可能通過(guò)巴拿馬運(yùn)河和蘇伊士運(yùn)河，需繞行好望角和合恩角，臺(tái)灣省稱之為“海岬” 型。由于近年蘇伊士運(yùn)河當(dāng)局已放寬通過(guò)運(yùn)河船舶的吃水限制，該型船多可滿載通過(guò)該運(yùn)河。（2）總載重量DW 為60000噸級(jí)，通常稱為巴拿馬型。顧名思義，該型船是指在滿載情況下可以通過(guò)巴拿馬運(yùn)河的最大型散貨船，即主要滿足船舶總長(zhǎng)不超過(guò)274.32米，型寬不超過(guò)32.30米的運(yùn)河通航有關(guān)規(guī)定。根據(jù)需要，調(diào)整船舶的尺度、船型及結(jié)構(gòu)來(lái)改變載重量。（3）總載重量DW 為35000噸級(jí)- 40000噸級(jí)的散貨船，稱為輕便型散貨船。其中超過(guò)４萬(wàn)噸的船舶又被稱為大靈便型散貨船。眾所周知，干散貨是海運(yùn)的大宗貨物，這些噸位相對(duì)較小的船舶具有較強(qiáng)的對(duì)航道、運(yùn)河及港口的適應(yīng)性，載重噸量適中，且多配有起卸貨設(shè)備，營(yíng)運(yùn)方便靈活，吃水較淺，世界上各港口基本都可以?？?，因而被稱之為“靈便型” 。（4）總載重量DW 為20000噸級(jí)一27000噸級(jí)，稱為小型散貨船?？神?cè)嗣绹?guó)五大湖泊的最大船型。最大船長(zhǎng)不超過(guò)222.5米，最大船寬小于23.1米，最大吃水要小于7.925米。用于運(yùn)輸?shù)V砂的船，由于載重量越大，運(yùn)輸成本越低，目前，礦砂船最小的總載重量為57000噸；最大的為260000噸；大多數(shù)為12000噸- 150000噸左右。由于船型高大，在高潮時(shí)岸上的起貨設(shè)備的高度往往不夠高。因此，這種礦砂船在裝卸貨的同時(shí)，利用壓載水的多少來(lái)調(diào)節(jié)船舶吃水高低。（5）大湖型散貨船：是指經(jīng)由圣勞倫斯水道航行于美國(guó)、加拿大交界處五大湖區(qū)的散貨船，以承運(yùn)煤炭、鐵礦石和糧食為主。該型船尺度上要滿足圣勞倫斯水道通航要求，船舶總長(zhǎng)不超過(guò)222.50米，型寬不超過(guò)23.16米，且橋樓任何部分不得伸出船體外，吃水不得超過(guò)各大水域最大允許吃水，桅桿頂端距水面高度不得超過(guò)35.66米，該型船一般在３萬(wàn)噸左右，大多配有起卸貨設(shè)備。二、本課題研究的背景及意義隨著06年爆發(fā)的經(jīng)濟(jì)危機(jī)之后，全球的經(jīng)濟(jì)一直是不太景氣，處在緩慢的回升或停滯不前的狀態(tài)中，在這前提下，人們更加重視成本和效率，力求以最小付出換取最大利潤(rùn)。而對(duì)于全球進(jìn)出口運(yùn)輸中，船舶運(yùn)輸占據(jù)其運(yùn)輸量的大部分，而散貨船的運(yùn)輸量又是占據(jù)船舶運(yùn)輸中的大部分，故而對(duì)散貨船的設(shè)計(jì)要求越來(lái)越高，特別其快速性方面。中國(guó)一直是進(jìn)出口大國(guó)，很依賴海上運(yùn)輸通道，其作用直接影響著中國(guó)的經(jīng)濟(jì)命脈。而在各類(lèi)船型中，散貨船占據(jù)著重要的地位，故而散貨船快速性研究是非常重要和必要的。綜合船東對(duì)散貨船營(yíng)運(yùn)效率，船舶的油耗，以及對(duì)海洋生態(tài)的保護(hù)，現(xiàn)代對(duì)船舶性能的研究主要集中在對(duì)船舶快速性的研究。三、散貨船快速性研究分析散貨船快速性研究與船舶設(shè)計(jì)其實(shí)本質(zhì)上是包含關(guān)系，船舶的設(shè)計(jì)其實(shí)本身就包含了對(duì)快速性的研究、設(shè)計(jì)，故而其研究方式和其是一樣的，分階段進(jìn)行的。需要在深入分析任務(wù)書(shū)和廣泛調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，從全局出發(fā)，提出各種可行方案。通過(guò)繪圖和計(jì)算得出有關(guān)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)或其他指標(biāo)，確定一個(gè)或者幾個(gè)能滿足任務(wù)書(shū)要求的設(shè)計(jì)方案及其技術(shù)、經(jīng)濟(jì)論證數(shù)據(jù)，提交有關(guān)方面審查討論。這個(gè)階段的研究工作雖然是非常基礎(chǔ)的，但這是后續(xù)散貨船船型設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，所以一定要確?？焖傩詳?shù)據(jù)計(jì)算的正確性以及總布置和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。經(jīng)過(guò)研究散貨船的類(lèi)型等方面的要求，將初步設(shè)計(jì)劃分成以下幾個(gè)部分：一、散貨船主尺度的確定二、型線圖和總布置圖的設(shè)計(jì)三、重量重心計(jì)算四、散貨船浮態(tài)及初穩(wěn)性計(jì)算五、螺旋槳設(shè)計(jì)葉永心. 在文獻(xiàn)[12] 中簡(jiǎn)要的介紹了在中國(guó)船舶科學(xué)研究中心發(fā)展的升力線設(shè)計(jì)及性能預(yù)報(bào)兩類(lèi)程序,進(jìn)而介紹了它們?cè)谂灤O(shè)計(jì)方面的應(yīng)用,包括估算螺旋槳最佳直徑、最佳轉(zhuǎn)速、求最大航速、通過(guò)葉梢減載來(lái)控制空泡與激振力,以及改變轂徑比對(duì)性能的影響等。另一方面的應(yīng)用是預(yù)報(bào)螺旋槳的敞水特性,本文給出了四只螺旋槳的理論預(yù)報(bào)值及其與模型試驗(yàn)結(jié)果的比較,還預(yù)報(bào)了兩只槳在非均勻流場(chǎng)中單個(gè)葉片的推力與轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、推力偏心度。最后應(yīng)用升力線預(yù)報(bào)程序預(yù)報(bào)了切割槳直徑后的性能,與模型試驗(yàn)結(jié)果作了比較,吻合甚好。孫勤，顧蘊(yùn)德，鄭淑珍在文獻(xiàn)[ 6 ]中探討了串列螺旋槳的模型系列試驗(yàn)和圖譜設(shè)計(jì)方法，探討了串列漿的重要參數(shù)(包括槳距比、葉錯(cuò)角以及前后槳的直徑、螺距分布和配合、葉型和葉輪廓等)對(duì)其性能的影響,發(fā)表了兩組串列螺旋槳系列試驗(yàn)圖譜CLB4-40-2和CLB4-55-2,并給出了用圖譜方法設(shè)計(jì)串列螺旋槳的框圖。 對(duì)于直徑不受限制的情況:在(1/2)B_p≥4時(shí),串列槳的效率比相近盤(pán)面比的普通槳略高,最佳直徑減少4％以上;對(duì)于直徑受限制的情況:在(1/2)B_p≥4時(shí),串列槳效率皆較相近盤(pán)面比的普通單槳為高,其效率增加量隨功率系數(shù)(2/1)B_p的增大或直徑系數(shù)δ的減小而增加。而串列螺旋槳是安裝在同一軸上、同方向轉(zhuǎn)動(dòng)的兩只特定的普通螺旋槳組。與普通槳相比,它對(duì)船體、尾軸幾乎沒(méi)有更多的要求, 從制造、安裝和使用方面看, 也易于推廣差不多對(duì)現(xiàn)有營(yíng)運(yùn)船舶不作任何處理就能裝置串列螺旋槳。在非常規(guī)的船用推進(jìn)方式中,它是最簡(jiǎn)單的一種。應(yīng)業(yè)炬，趙連在文獻(xiàn)[20] 中的船舶快速性中，著重講解了在船舶阻力q-，依次討論阻力的成因、主要特性，確定阻力的方法和減小阻力的途徑；對(duì)阻力相似定律、船模阻力試驗(yàn)、船型對(duì)阻力的影響等重要問(wèn)題都進(jìn)行了比較細(xì)致的探討；此外，還扼要介紹了各類(lèi)高速船舶的阻力特點(diǎn)。船舶推進(jìn)以螺旋槳推進(jìn)為主，除闡述螺旋槳的基本原理、幾何特征、水動(dòng)力性能、船體與螺旋槳的相互影響、空泡現(xiàn)象及槳葉強(qiáng)度外，著重討論螺旋槳的圖譜設(shè)計(jì)及船．機(jī)一槳的配合問(wèn)題；對(duì)螺旋槳的理論設(shè)計(jì)方法也作了必要的介紹，此外還概略介紹了普通螺旋槳以外的特種推進(jìn)裝置。E C Astagneto,P G Maioli. 在文獻(xiàn)[17]中介紹了鏈傳動(dòng)具有傳動(dòng)效率高、承載能力強(qiáng)、可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳動(dòng)等諸多優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、采礦、冶金、起重、運(yùn)輸、石油、化工、汽車(chē)、紡織以及印刷包裝等各種機(jī)械的動(dòng)力傳動(dòng)中在各種工程應(yīng)用中不斷向高速、高精度方向發(fā)展,針對(duì)高速鏈傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)研究已成為該領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一.鏈傳動(dòng)在工程應(yīng)用中主要有等速鏈傳動(dòng)和步進(jìn)鏈傳動(dòng)兩類(lèi).本文主要研究以上兩類(lèi)鏈傳動(dòng)系統(tǒng)在中若干動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)問(wèn)題.論文取得如下主要研究成果:提出并建立了以鏈系統(tǒng)中心距、與鏈條緊邊兩端第一個(gè)滾子嚙合接觸的主、從動(dòng)鏈輪齒的位置角為基本參數(shù),適用于任意結(jié)構(gòu)參數(shù)下具有緊邊與松邊的完整滾子鏈系統(tǒng)的一般參數(shù)化動(dòng)力學(xué)模型.模型中計(jì)輸入軸扭轉(zhuǎn)彈性、鏈節(jié)拉伸彈性、鏈節(jié)慣性力、重力以及從動(dòng)軸阻力矩等多種因素的影響較好地模擬滾子鏈傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)行為,為揭示各種中高速鏈傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性提供一種有效的方法. 基于該參數(shù)化模型,研究并歸納了多邊形效應(yīng)、嚙合沖擊以及鏈節(jié)間隙,扭轉(zhuǎn)振動(dòng)、鏈條緊邊與松邊振動(dòng)及鏈條動(dòng)態(tài)張力變化的影響規(guī)律.研究表明嚙合沖擊會(huì)激起鏈傳動(dòng)系統(tǒng)高階諧波振動(dòng)成分;間隙將導(dǎo)致直接參與嚙合作用的鏈節(jié)沖擊振動(dòng)幅值等。四、 總結(jié)船舶快速性研究的過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)科學(xué)的研究、論證的過(guò)程，它是船舶設(shè)計(jì)的重要組成成分。設(shè)計(jì)過(guò)程是一項(xiàng)涉及面很廣的復(fù)雜工作，對(duì)設(shè)計(jì)的要求也是多方面的。在本文的第三部分中對(duì)快速性研究的內(nèi)容做了粗略的劃分，其實(shí)際工作內(nèi)容還包括很多的方面。設(shè)計(jì)的主要依據(jù)是按照設(shè)計(jì)任務(wù)的要求和相關(guān)規(guī)范的要求來(lái)嚴(yán)格的執(zhí)行，以達(dá)到主要技術(shù)形態(tài)的參數(shù)和指標(biāo)的可靠性。其總體布置設(shè)計(jì)對(duì)散貨船的快速性有十分重要的影響，不僅涉及面廣而且貫穿了船舶設(shè)計(jì)的各個(gè)階段?？傊翱焖傩匝芯康倪^(guò)程需要設(shè)計(jì)者結(jié)合實(shí)際情況和需要，進(jìn)行創(chuàng)造性的工作。[參考文獻(xiàn)][1] 王公衡.船舶推進(jìn)[M].上海：上海交通大學(xué)教材供應(yīng)科，1959. 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