2400吨级江海直达货船优化设计研究

论文摘要

由于商品流通的扩大,许多货物需要由海上和内河协作配合运输,江海直达运输正是这样一种方式。在中国,江海直达船舶有着广阔的发展和应用前景,它对连接中国的沿海、远洋航运和内河航运起着重要的作用。本文以2400吨江海直达货船为研究对象,根据本船的船型特点,研究适合的优化设计方法与思路,借鉴国内外船舶优化研究方法,对本船进行优化设计研究。主要有两方面内容：一是对其结构进行优化。本船采用的优化方法是把货舱区顶边舱的斜舱壁改为直舱壁,这样做的结果使得货舱容积增大,装卸货物方便,但甲板大开口同时也增大。甲板大开口的增大,将影响船舶的总纵强度和扭转强度,因此,将对本船进行强度校核。对本船进行结构优化设计后,通过MSC.Patran/Nastran软件建立全船有限元模型,根据中国船级社《散货船结构强度直接计算分析指南》及相关规范,采用全船有限元直接计算法对船体结构强度进行校核和分析,以便真实的考虑各种载况和波浪条件下,船舶航行状态下的各种响应,并校核大开口条件下船体的总纵强度。二是对其推进节能进行改进。船舶节能目前已成为世界各国造船界和航运界研究的重要课题,它关系到节约燃料和费用、环境保护以及船舶营运经济效益等问题。随着造船业和世界经济的发展,油价越来越高,致使船舶燃料费用呈显著增高趋势,占船舶营运总费用开支成本的比例较大。目前,船舶推进节能的技术和方法有很多,对本船推进节能的应用,本文采取一种简单而又实用的方法——改变齿轮箱的减速比,来提高螺旋桨的效率,在主机发挥相同功率的情况下,可以降低燃油消耗率,达到节能的目的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 江海直达船舶发展概况
• 1.2.1 国内研究背景及现状
• 1.2.2 国外研究背景及现状
• 1.3 本文主要工作任务
• 第2章 船体结构优化
• 2.1 船体结构
• 2.1.1 2400吨江海直达货船主尺度及主要参数
• 2.1.2 结构形式
• 2.2 结构优化
• 2.2.1 优化策略
• 2.2.2 优化方法
• 2.3 船体强度理论
• 2.3.1 船体总纵强度
• 2.3.2 船体横向强度
• 2.3.3 船体扭转强度
• 2.4 船体结构强度有限元分析方法
• 2.4.1 有限元法的发展
• 2.4.2 船体结构强度有限元分析方法
• 2.5 本章小结
• 第3章 计算模型及工况载荷
• 3.1 有限元模型
• 3.1.1 坐标规定
• 3.1.2 单位制定义
• 3.1.3 符号规定
• 3.1.4 模型范围
• 3.1.5 单元和网格
• 3.1.6 材料参数
• 3.1.7 创建材料模型
• 3.1.8 给模型附属性
• 3.2 边界条件
• 3.3 计算工况
• 3.3.1 CCS规定
• 3.3.2 全船模型计算工况
• 3.4 计算载荷
• 3.4.1 空船重量
• 3.4.2 基于CCS的模型计算载荷
• 3.4.3 整船计算的设计波载荷模型
• 3.4.4 本船计算的设计波
• 3.5 本章小结
• 第4章 计算结果及分析
• 4.1 位移计算结果
• 4.2 应力计算结果
• 4.2.1 许用应力
• 4.2.2 工况一应力计算结果
• 4.2.3 工况二应力计算结果
• 4.2.4 应力结果分析
• 4.3 总纵强度校核
• 4.3.1 计算依据
• 4.3.2 基本剖面模数及惯性矩
• 4.3.3 剖面模数的计算
• 4.4 本章小结
• 第5章 船舶节能技术及措施
• 5.1 概述
• 5.2 船舶节能技术
• 5.2.1 节能船型
• 5.2.2 水动力节能附加装置
• 5.2.3 船机桨最佳匹配
• 5.2.4 新型油料节能技术
• 5.2.5 新型高效推进器
• 5.2.6 高效舵
• 5.3 节能螺旋桨
• 5.3.1 卡普尔（Kappel）螺旋桨
• 5.3.2 大侧斜螺旋桨
• 5.3.3 尾流收缩叶梢有载螺旋桨（CLTP）
• 5.4 本章小结
• 第6章 2400吨江海直达货船推进节能的应用
• 6.1 2400吨江海直达货船的推进系统
• 6.1.1 主机、减速齿轮箱主要参数
• 6.1.2 推进因子及收到马力
• 6.1.3 原螺旋桨参数
• 6.2 2400吨江海直达货船的推进节能的应用
• 6.2.1 推进节能采用的方法
• 6.2.2 改进螺旋桨的设计
• 6.2.3 改进螺旋桨与原螺旋桨比较
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢