摘 要

本文设计对象为49m金枪鱼延绳钓船，主要任务是对主船体进行结构设计和结构横向强度的校核。该船采用横骨架式全焊接结构，中部设双层底结构、首尾部为单底，首部设有球鼻艏。整个结构设计过程分为规范设计和强度计算校核两个部分，按照《钢质海洋渔船建造规范》（2015）进行规范计算，来确定主船体结构型式和结构主要构件与次要尺寸；依据《国内航行海船建造规范》（2012及修改通报）相关要求直接计算校核横向结构强度，采用Patran/Nastran软件对横向结构进行有限元建模和强度计算，对一个完整的鱼舱舱段进行横向强度校核。本文详细说明了结构规范计算的内容与有限元建模直接计算校核强度的方法和步骤，利用这种结构设计和强度校核方法说明船体结构设计的思路。设计结果表明：主船体结构构件尺寸和船体舱段结构横向强度满足规范要求，结构设计合理。

关键词： 结构 规范设计 有限元 强度校核

Abstract

In this paper,we will finish the design of a 49m Tuna fishing boat,and it is our main task to finish the structure design of the ship hull and check the transverse strength of the structure.The double bottom is adopted in the middle of this ship which is made of all welded structure,while the prow and the stern are single bottom. There is a bulbous bow on the prow.The whole process of the structure design can be divided into two parts which includes the specifications design and the direct calculation of strength.The specifications design is based on the steel marine vessel construction norms (2015) to calculate component sizes.And the direct calculation of strength is in accordance with the sailing ship construction standards (2012and modified bulletins) by software Patran / NASTRAN finite element strength calculation,transverse strength check of a complete fish room cabin.This article explains in detail the method and the contents of the process of he calculating the structural specification and the direct calculation of the finite element.The design method of the hull structure is illustrated by two kinds of structural design methods. And the results show that the main hull structural component size and hull cabin structure transverse strength meet the requirements of the specifications,the structure design is reasonable.

Key Words：structure, standard design, finite element, strength check

目录

1. 绪论 4

1.1. 概述 4

1.2. 研究背景及意义 4

1.2.1. 国内外背景 4

1.2.2. 金枪鱼延绳钓渔船的结构特点 4

1.2.3. 研究意义 5

1.3. 设计内容 5

2. 结构设计概述 5

2.1. 结构设计的依据 5

2.2. 结构设计任务 6

2.3. 结构设计的方法 6

2.4. 规范设计的基本步骤 6

2.5. 结构布置的一般原则 7

3. 结构规范设计 7

3.1. 概述 7

3.1.1. 船体描述 7

3.1.2. 设计依据 7

3.1.3. 本船的主尺度 8

3.1.4.计算船长 8

3.1.5.骨材标准间距 8

3.2 外板 8

3.2.1 船底板和舭列板（2.2.1.2）（2.2.3.1） 8

3.2.2 平板龙骨（2.2.2） 9

3.2.3 舷侧外板（2.2.4） 9

3.2.4舷顶列板（2.2.5.1）（2.2.5.3） 9

3.2.5 通海阀箱（2.2.7.3） 9

3.2.6 轴毂出口处外板加强（2.2.6.3） 9

3.2.7 舭龙骨（2.2.8） 10

3.2.8 方龙骨（2.2.9） 10

3.3甲板 10

3.3.1强力甲板 （2.3.2.1） 10

3.3.2 甲板边板（2.3.3） 10

3.4单层底 10

3.4.1中内龙骨（2.4.2.1） 10

3.4.2旁内龙骨（2.4.2.1） 11

3.4.3 肋板 11

3.4.4 舭肘板（2.4.5） 12

3.5 双层底 12

3.5.1 中桁材（2.6.2.1）（2.6.2.2） 12

3.5.2 轻型肋板（2.6.8）（2.5.5） 12

3.5.3 组合肋板（2.5.7） 13

3.5.4 水密肋板（2.6.6） 13

3.5.5 旁桁材（2.6.4.1） 13

3.5.6 内底板及内底边板（2.6.9） 13

3.6 舷侧骨架 14

3.6.1 肋骨（2.7.2）（2.7.4） 14

3.6.2 尖舱肋骨（2.7.3） 15

3.6.3 深舱肋骨（2.10.4.1） 16

3.6.4 强肋骨（2.7.6.1） 16

3.6.5 机舱舷侧纵桁（2.7.5.1） 17

3.6.6 深舱（FR67-FR75）舷侧纵桁（2.11.2.4） 17

3.6.7 支持强横梁的肋骨（2.10.3.8） 18

3.7 甲板骨架 19

3.7.1 甲板计算压头（2.8.1） 19

3.7.2 甲板横梁（2.8.2.1） 19

3.7.3 甲板纵桁（2.8.3.1）（2.8.8.1） 20

3.7.4 强横梁（2.7.3.1） 22

3.8 舱壁结构 23

3.8.1 水密舱壁（2.10.1）（2.10.2）（2.10.3） 23

3.8.2 平面舱壁扶强材（2.10.3.5） 23

3.8.3 舱壁桁材（2.10.5.1） 24

3.8.4 深舱舱壁（2.11.2.1） 25

3.8.5 深舱舱壁扶强材（2.11.2.3） 25

3.8.6 深舱舱壁桁材（2.11.2.4） 26

3.9 首柱、尾柱和尾框底骨 26

3.9.1首柱（2.12.1.2） 26

3.9.2 尾柱（2.12.2.3） 27

3.9.3尾框底骨（2.12.2.6） 27

3.10 船端加强 27

3.10.1艏尖舱内加强(2.13.1) 27

3.10.2 艉尖舱内加强(2.13.3) 28

3.10.3 艏部开孔平台(2.13.1.9) 28

3.11 主机基座 29

3.11.1 主机基座构件尺寸(2.14.1.3) 29

3.11.2 横隔板、横肘板(2.14.1.3) 29

3.12 上层建筑 29

3.12.1 上层建筑壁板厚度 （2.15.2）（2.15.3） 29

3.12.2 上层建筑壁板扶强材（2.15.2.6） 30

3.13舷墙 31

3.14 支柱校核(2.9) 32

4. 鱼舱舱段横向强度校核 33

4.1. 前言 33

4.2. 结构模型 33

4.2.1. 模型范围 33

4.2.2. 模型单元 35

4.2.3. 模型坐标系 35

4.2.4. 边界条件 35

4.3. 计算载荷 36

4.3.1. 载荷类型及（2.1.1）（2.1.2） 36

4.3.2. 计算工况（2.1.3） 36

4.4. 材料参数 38

4.5. 许用应力评估 39

4.5.1. 计算结果汇总 39

4.5.2. 计算结果显示 39

4.6. 建模小结 44

4.6.1. 计算结果分析 44

4.6.2. 建模心得 45

5. 总结 45

参考文献 47

1. 绪论

1.1. 概述

金枪鱼的营养价值和经济价值很高，贸易额较大，仅次于底层鱼、虾，是世界水产品贸易的第三大类商品，市场贸易额高达50亿美元，这个数字在所有水产品中占总贸易量的9%。金枪鱼主要活动区域为太平洋、印度洋及大西洋的热带和温带水域。目前，某些远洋渔业发达国家与地区正在大力发展金枪鱼渔业这一特色产业。因此，金枪鱼延绳钓渔船的研究设计成为当下的一种趋势。

1.2. 研究背景及意义

1.2.1. 国内外背景

我国的金枪鱼渔业发展较为迅速，特别是在加入WTO后，金枪鱼渔业快速融入世界金枪鱼贸易体系，之后形成了稳定的出口市场。虽然起步较晚，金枪鱼产品在国内的加工、流通和销售市场也在逐步形成。2000年，世界冷冻金枪鱼出口量依然保持在1999年的水平上。近十年来，这个数据一直稳定在130-140万吨。

金枪鱼产品主要以生鲜和冷冻两种方式出售，其出口国主要集中在东亚地区和部分欧洲国家，其中中国台湾，出口了43万吨金枪鱼，总价值11亿美元；法国出口14万吨，总价值1.029亿美元；西班牙出口13万吨，总价值2.236亿美元。还有一些其他国家，如韩国，出口10万吨金枪鱼，哥伦比亚则出口将近7万吨金枪鱼。这些数据足以说明金枪鱼的贸易量还是很大的。

1.2.2. 金枪鱼延绳钓渔船的结构特点