55000噸遠洋散貨船畢業(yè)設計學位論文1

1、目 錄緒 論 （2）第一章 設計任務書及分析（4）第二章 全船說明書（9）第三章 船舶主要要素的確定（12）第四章 型線設計（18）第五章 靜水力計算 （23）第六章 總布置設計（25）第七章 船舶阻力計算（28）第八章 螺旋槳圖譜設計（30）第九章 艙容要素計算（34）第十章 穩(wěn)性計算書（36）第十一章 最小干舷計算（44）參考文獻（47）附 錄 （47）1.調查報告2.靜水力性能計算數(shù)據(jù)結束語 （55）摘 要：本船為近海55000噸散貨船，該船主要裝運散貨如谷物、煤及一些干貨（鋼管等），根據(jù)遠洋航道和經(jīng)濟情況，著重解決船舶的艙容。本船的設計，總體上滿足設計所需的要求。因本船為散貨船，首先考

2、慮載貨量和艙容對其主尺度的限制，并且其積載因數(shù)較大，不能只按最小干舷設計，同時應考慮到船舶的經(jīng)濟性。本船設計中特別注意降低造價，降低消耗，提高運輸能力，以最少的投資獲得最大的運輸能力，提高本船的經(jīng)濟性。abstractthis paper deals with the design of 55000t bulk carrier, the ship main shipping bulk cargo like grain, coal and some solid stuffs (steel pipe and so on) , according to the coastal waterways a

3、nd the economic situation, focus on ship cabin capacity. the ships design, satisfies the request which as a whole the design needs. because this ship is a bulk freighter, paramount consideration freight capacity and volume of compartment to its host criterion limit, and its load factor is big, canno

4、t only press the smallest freeboard design, simultaneously should consider ships efficiency. in this ship design the special attention reduces the construction cost, reduces the consumption, sharpens the transport capacity, obtains the biggest transport capacity by the least investments, enhances th

5、is ships efficiency.關鍵詞：散貨船 設計 性能計算 55000t緒 論全文內(nèi)容包括任務書分析，主要要素的確定，船體型線設計，船舶性能計算，總布置設計，浮態(tài)調整，艙容和各種載況下的穩(wěn)性計算，阻力計算，螺旋槳設計調查提綱和調查報告等內(nèi)容。整個設計過程以貨艙艙容、穩(wěn)性、操縱性和經(jīng)濟性為中心。確保設計的船具有足夠的載貨量，改善設計船的穩(wěn)性和操縱性，同時具備良好的經(jīng)濟性。設計船的主要數(shù)據(jù)如下：總長loa=192m,兩柱間長lpp=185m,設計水線長lw=188.6m, 型寬b=32m,型深d=17.9m,設計吃水t=11.2m,排水量=60983t , 浮心縱向位置xb=3.922

6、m(舯前)，方形系數(shù)cb=0.884，棱形系數(shù)cp=0.891。全文分十一個部分，用數(shù)據(jù)和圖表對以上內(nèi)容進行了說明，對該散貨船的設計做了全面的闡述。 第一章 設計任務書及分析設計任務書一. 設計題目 ： 55000噸遠洋散貨船二. 設 計 人 ： 三. 設計指導人: 四. 設計時間： 五. 設計工作量: 說明書 2 頁 圖紙 4 張( 1-3 號圖紙)六. 設計（論文）主要內(nèi)容：1. 船型、航區(qū)與用途 設計船為鋼質、單甲板、雙殼散貨船，船型根據(jù)調查結果確定。本船適合于遠洋航區(qū)。2.船級 船舶包括船體，輪機，設備和舾裝等應符合abs船級社的規(guī)范。3.航速、續(xù)航力及自持力 本船試航速不低于14.2

7、kn/h;續(xù)航力18000海里，自持力52d。4主機、輔機及燃料 主機、輔機擬采用低油耗國產(chǎn)或引進專利國內(nèi)生產(chǎn)柴油機，其型號與功率由設計者按設計要求自行選定。5.設備 錨、系泊、舵、工作、救生、消防及航行信號等設備根據(jù)規(guī)范要求及實際需要配置。6.乘員編制及配置 船舶定員28人，不包括蘇伊士運河船員6人。室內(nèi)設施按艙室設備規(guī)范配置。七外文閱讀與翻譯 1閱讀有關文獻。2翻譯與設計任務有關文章，字符2萬。八基本要求：1進行畢業(yè)設計調查，完成開題報告。2確定設計船主要要素：根據(jù)任務書，通過分析，確定船舶主要要素。3型線設計：按型船改造、圖譜或自行設計等方法進行型線設計并提交相應圖紙。4總布置設計：按照

8、圖紙標準完成設計船總布置圖紙一套。5性能校核： 1）穩(wěn)性計算：至少計算二種典型載況完整穩(wěn)性。 2）完成功率、螺旋槳計算書及預報航速。 3）編寫設計報告書。九.應完成的任務：1. 圖紙（1）船舶型線圖 （2）船舶總布置圖 （3）靜水力曲線圖 （4）邦容曲線圖 （5）插值曲線圖2.計算文件與說明書 （1）船舶主尺度與船型系數(shù)的選擇說明 （2）船舶型線設計說明 （3）船舶總布置設計概述 （4）船舶穩(wěn)性計算書 （5）阻力及速率計算書（包括槳的主要要素確定） （6）船舶干舷計算 設計指導人： （簽名） 2007年6月 5日 任務書分析：1.對本船的簡單分析：散貨船自20世紀50年代中期出現(xiàn)以來，總體上保

9、持著強勁的增長勢頭。在國際航運業(yè)中，散貨船運輸占貨物運輸?shù)?0%以上。由于貨運量大，貨源充足，航線固定，裝卸效率高等因素，散貨船運輸能獲得良好的經(jīng)濟效益，散貨船已成為運輸船舶的主力軍。隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展，散貨船運輸仍將保持較高的增長勢頭。在國內(nèi)，散貨運輸約占貨運量的40%，日益發(fā)展的散貨船隊在能源運輸、國際貿(mào)易中是一支主力軍，在國民經(jīng)濟發(fā)展中占有重要地位。從船隊結構情況看，我國干散貨船隊船舶噸位偏小，平均載重噸低于世界平均水平，其中2萬5萬噸散貨船約占43%(以載重噸計)。而且這些2萬5萬噸散貨船船齡老化情況比較嚴重：從船隊規(guī)模看，2000年以前2萬5萬噸散貨船的數(shù)量基本滿足國內(nèi)運輸需要，20

10、00年后隨看貨運量的增加，尤其是我國礦石的進口量近兒年的持續(xù)快速增加(2003年已達1.6億噸)，極大地增加了散貨船貨運量。因此，我國船隊最近幾年應加快老齡散貨船的更新及大型散貨船的建造，以適應我國經(jīng)濟發(fā)展的需求。本船可用于以下航線：1）遠東-北美西海岸航線 該航線包括從中國，朝鮮，日本蘇聯(lián)遠東海港到加拿大，美國，墨西哥等北美西海岸各港的貿(mào)易運輸線。從我國的沿海地各港出發(fā)，偏南的經(jīng)大隅海峽出東海；偏北的經(jīng)對馬海峽穿日本海后，或經(jīng)清津海峽進入太平洋，或經(jīng)宗谷海峽，穿過鄂霍茨克海進入北太平洋 2）遠東-加勒比，北美東海岸航線 該航線常經(jīng)夏威夷群島南北至巴拿馬運河后到達。從我國北方沿海港口出發(fā)的船只

11、多半經(jīng)大隅海峽或經(jīng)琉球庵美大島出東海。 3)遠東-南美西海岸航線從我國北方沿海各港出發(fā)的船只多經(jīng)琉球庵美大島。硫黃列島，威克島，夏威夷群島之南的萊恩群島穿越赤道進入南太平洋，至南美西海岸各港。 4）遠東-東南亞航線 該航線是中，朝，日貨船去東南亞各港，以及經(jīng)馬六甲海峽去印度洋，大西洋沿岸各港的主要航線。東海，臺灣海峽，巴士海峽，南海是該航線船只的必經(jīng)之路，航線繁忙。 5）遠東-澳大利亞，新西蘭航線 遠東至澳大利亞東南海岸分兩條航線。中國北方沿海港口幾朝，日到澳大利亞東海岸和新西蘭港口的船只，需走琉球久米島，加羅林群島的雅浦島進入所羅門海，珊瑚湖；中澳之間的集裝箱船需在香港加載或轉船后經(jīng)南海，蘇

12、拉威西海，班達海，阿拉弗拉海，后經(jīng)托雷斯海峽進入珊瑚海。中，日去澳大利亞西海岸航線去菲律賓的居民都洛海峽，望加錫海峽以及龍目海峽進入印度洋。2.散貨船的特點： 在國際航運業(yè)中,散貨和液貨運輸占貨物運輸?shù)?0%以上。由于運量大、貨源充足、航線固定、裝卸效率高等因素,散貨船及液貨船能獲得良好的經(jīng)濟效益,成為運輸船舶的主力軍。這類船舶目前的發(fā)展趨勢大致是船種標準化、系列化,其中散貨船主要船種是好望角型(capesize)、巴拿馬型(pana2max)、靈便型(hand ymax)等。這類船舶的船長趨向縮短,船寬和型深增加,長寬比l/b相應下降,靈便型l/b約在5.55.8之間,船體短肥,但載重量和航

13、速卻不斷地增加,而且由于船級社協(xié)會等機構對船體安全性問題越來越重視,各種新要求和規(guī)則不斷推出,船體的空船重量也不斷增加。因此研究這一類標準化系列化船型的快速性、操縱性、適航性、船體結構的安全性、防污染性能以及綜合節(jié)能等,是目前航運界和造船界一個相當重要的課題,目的是追求船舶營運的經(jīng)濟性,降低造價,使船東以最小的初投資獲得最大的經(jīng)濟效益。靈便型散貨船(handybulker)原指載重量為2萬4萬噸的較小型散貨船，此型船吃水淺，能進出世界眾多港口，具有靈便、通用的特點隨著航運和造船業(yè)的發(fā)展，靈便型散貨船也得到了進一步的發(fā)展，演變出載重量更大的3.5萬載重噸以上大靈便型散貨船(handymaxbul

14、ker)，而把3.5萬載重噸以下稱之為小靈便型散貨船(smallhandybulkerorhandysizebulk)；由于受到河道的限制，6萬8萬噸巴拿馬型（panamaxbu1ker）最大船長294m，寬32.2m，吃水12m；10萬18萬噸好望角型散貨船(capesizebulkcarrier)在20世紀60年代中后期問世，是通過好望角連接大西洋和太平洋的典型船型，主要承擔海上長航線的煤炭和鐵礦石運輸任務，其代表船型噸位逐步由10萬12萬噸發(fā)展到14萬15萬噸，近期又發(fā)展到17萬20萬噸。此外，還有以下幾個特點：1） 船型主要為中機或尾機型。2） 主要尺度的吃水，受各停靠港口航道及碼頭前

15、沿水深的限制較大。散貨船主要是裝貨為主，所以它的艙容是最主要的，且型深對艙容影響最大，。3） 貨艙與貨艙口：為便于裝卸，艙口數(shù)與貨艙數(shù)相同，艙口寬度約占船寬的70 80%。3.本船是載重型船舶，其設計流程圖如下頁框圖所示：分析設計任務書，找出主要矛盾，確立設計思想決定船型和總布置估算確定l, b ,t, d, 估算f(l,b,d)性能校核得出滿足要求的方案選擇最佳方案不滿足修改主尺度及系數(shù)或修改總體布置載重型船舶設計流程圖4.設計中應解決的中心問題本船是一條運輸船舶，滿足任務書上所規(guī)定的各項要求，使本船在技術上具備必要的能力，從而保證其運輸任務的完成，這是設計本船時首先要考慮的主要因素。在設計

16、中應保證船舶的適航性，避免在航行中發(fā)生諧振。另外，在設計中還應該保證船舶有一定的首尾吃水，以避免在風浪中發(fā)生飛車、砰擊和減少甲板上浪等現(xiàn)象的發(fā)生。 本船為低速柴油機驅動，設計航速為14.20knots（節(jié)），本船又屬于運輸船，因此我們要妥善處理船舶快速性和經(jīng)濟性的矛盾，從這一主要矛盾去考慮進行主尺度的選擇和優(yōu)化。5.妥善處理船舶快速性與經(jīng)濟性的矛盾在本船主尺度確定時，為提高其經(jīng)濟性，從以下兩個方面去注意：第一，在滿足載貨量要求的情況下，力求減小其主要尺度，特別應力求縮短船長，以便減少船體鋼料的消耗量，降低造價。第二，在設計中應使設計船達到設計任務書中規(guī)定航速要求的同時，力求所選擇的主機功率最小

17、,這樣船舶造價也相對減少。在主機功率一定的情況下，應力求獲得較高的航速，以便縮短航次的航行時間，增加年航次數(shù)，從而提高運輸能力。6.本船的一些設計思想。 a 采用尾機型 b 按照規(guī)范的要求，本船采用雙殼雙底 c 以平齊的主甲板，首樓，前傾首柱與球鼻首，方形尾封板和開式船尾框架，半平衡舵和一個固定螺距螺旋槳 d 主機、輔機及燃料：主機、輔機擬采用低油耗國產(chǎn)或引進專利國內(nèi)生產(chǎn)柴油機，其型號與功率由設計者按設計要求自行選定 e 設備：錨、系泊、舵、工作、救生、消防及航行信號等設備根據(jù)規(guī)范要求及實際需要配置。第二章 全船設計說明書2.1船型及用途 本船為鋼質、單甲板、單機、單槳、，柴油機驅動的散貨船；

18、主要航行于遠洋航道。2.2船級船舶包括船體，輪機，設備和舾裝等應符合abs船級社的規(guī)范。2.3主尺度總 長: 192m 設計水線長：188.6m垂線間長: 185m 型 寬：32m型 深： 17.9m 設 計吃 水：11.2m排 水 量： 60983t 2.4人員配置船長： 1 人 政委 1人輪機長： 1 人 蘇伊士運河 6人其他船員：25人合計 ：34 人 2.5主要船型及系數(shù)方形系數(shù) ：0.884 棱形系數(shù) ：0.891舯剖面系數(shù)：0.993 水線面系數(shù)：0.960浮心縱向位置：3.922m 滿載試航速度： 14.2kn 續(xù)航力：18000海里2.6穩(wěn)性及干舷穩(wěn)性和干舷均符合2004年船舶

19、與海上實施法定檢驗規(guī)則要求。2.7艙容艙內(nèi)容積為65919m3，艙口圍板內(nèi)容積4223.2 m3 ,共計70142.2 m3 2.8艙室布置 一 主船體布置。1）在#221船首設置首尖艙。 2）#35#221肋位設有舷邊壓載頂水艙和底艙，主要是為了在空載調節(jié)其浮態(tài)和重心。3）在#35#221肋位內(nèi)設有高度為2.0m的雙層底。4）機艙設在#12#35肋位，lc=18.86m。5）在#18#28肋位及#72#148設燃油艙。6）貨艙設在#35#229肋位。7）舵機艙設在#-1#1肋位。日用水艙設在#12#15肋位。二 上層建筑劃分上層建筑一共五層，第一層為救生甲板，高度3.5m,第二層到第三層為居

20、住甲板，高度為3.15m.。第四層為駕駛甲板，高度為2.65m。第五層為羅經(jīng)甲板。2.9船體結構：全船的除#12肋位以前和#221肋位以后肋距為600mm，中間部分全為820mm,雙層底高是2.0m; 機艙處雙層底高是1.82m。為了改善船舶的裝卸條件，本船在貨艙內(nèi)不設支柱，而在艙口處設艙口圍板以增加艙容。2.10推進設備2.10.1主機：型 號：大連船用柴油機廠6s50mcc型 額定功率：9480kw 油 耗：171g/kwh 額定轉速：127r/min重 量：273t 數(shù) 目： 1臺 2.10.2螺旋槳：盤面比：0.582 槳 徑：5.57m螺距比：0.646 推進效率：0.507葉 數(shù)：

21、4 轉 速：127r/min2.10.3舵設備本船采用半懸掛式半平衡舵舵，舵的剖面采用流線型。用實船統(tǒng)計資料選擇面積時，常用船體縱中剖面水下部分的面積或船長與吃水的乘積的百分數(shù)來表示，即舵面積：ar=*lpp* d,其中取1.60%，lpp=185m, d=11.2m, 則ar=33.152m。舵高hhmax7.42m舵寬bb=ar/h4.467m展舷比=h/b1.660726351舵平衡比 k0.26配合間隙 d5.57ma0.12d=0.6684b=0.20d=1.114c=0.14d=0.77982.10.1錨設備及系泊設備通過舾裝數(shù)n計算：n=+2bh+a/10,其中=60983t,b

22、=32m,a為船長l范圍內(nèi)夏季載重水線以上船體部分和上層建筑以及各層寬度大于b/4的甲板室側投影面積的總和，根據(jù)總布置圖，計算得a1572.9m2h為從夏季載重水線到最上層艙室頂部的有效高度，h22.5m計算得n3146.6按2006年鋼質內(nèi)河船舶入級與建造規(guī)范配備如下：首錨為3個，9300kg/個；首錨錨鏈總長660m，選擇直徑為76mm的錨鏈；拖索長度280m，破斷負荷1471kn；系船索6根，每根長度200m，破斷載荷為520kn。2.11其它設備2.11.1救生設備 根據(jù)船舶與海上設施法定檢驗規(guī)則，本船配備救生圈和氣脹式救生環(huán)共4個，其中帶救生浮索救生圈2個，32人救生艇一條。2.11

23、.2防、信號設備 配備前后桅燈各一、前后錨燈各一、舷燈、艉燈、工作燈應照明甲板。第三章 船舶主要要素的確定3.1初步估算型船資料 ：主要要素范圍初定： 在進行各主要要素范圍初定之前，應首先弄清楚本設計船選取基本要素時應首先要考慮哪些問題，以及考慮問題的主次。本船為布置地位型船，因而在選取主尺度時，一般要先考慮布置地位，在此基礎上盡可能的提高船舶的快速性、耐波性等性能，而浮力、穩(wěn)性等則是必須要滿足的。理清這些矛盾，才能在確定主要要素時有的放矢，合理選擇。(1）船長1.浮力。滿足浮力方程。但船長過大，將增加船體重量。2.布置地位和艙容。滿足艙容要求，本船布置地位不是主要考慮的方面，3.快速性，一定

24、排水量的船和航速下，增加船長，有利快速性，但將增 加空船重量，增加建造成本，于經(jīng)濟性不利。4.其他方面。耐波性方面，避免船長與波長相近，增加l可以提高航向穩(wěn)定性，但不利回轉性。l過長，不利總縱強度。港口限制條件。（2）船寬1.浮力。最先考慮的是滿足浮力要求。2.艙容和布置地位。增加b有利艙容和布置。3.初穩(wěn)性高的上下限。船寬增加，有利增加初穩(wěn)性高度，但b過大，不利于橫搖緩和性。在實際中，從造價方面，要求降低船長，加大船寬，但一般不能過寬，還受到航道限制，橫搖緩和性的約束。一般在吃水受到限制的條件下，可增加船寬。（3）吃水 設計吃水的選擇主要從浮力及保證螺旋槳有適宜的直徑這兩個方面來考慮。1.從

25、浮力方面看，增加吃水，可減小cb或b及l(fā)，對快速性和減輕空船重量等許多方面都是有利的。當然減小b和l都應該滿足穩(wěn)性和布置地位等有關的要求。所以，如果吃水不受限制，在不影響l和b滿足其它要求的情況下，吃水的選擇一般總是用足給定的限制條件。2.從螺旋槳直徑看，吃水的大小與螺旋槳直徑有直接的關系，如果吃水太小，對槳的直徑限制太大，會嚴重影響推進效率。（4）型深1.艙容要求。d對增加艙容貢獻最有效。對空船重量增加影響很小。2.總縱強度。d越大，對總縱強度有利，但可能會增加重心高度和風壓力矩。（5）方形系數(shù)方形系數(shù)是一個反映船體水下部分肥瘦程度的系數(shù)，是排水量和各主要尺度間的紐帶，故選擇主要尺度時，也同

26、時選擇方形系數(shù)。從船體重量及載重量方面考慮，cb太小，船的主尺度就會很大，船體重量就會增加，鋼料消耗增大，船舶造價也就隨著提高，同時由于空船重量大了，載重量會相應降低；從適應航道要求上，如果cb也小，必然使船舶的l、b變得很大，不適應航道的要求，同時也不利于操縱性。但是對于高速艦船，減小cb通常對改善阻力性能是有利的。 方形系數(shù)主要根據(jù)浮力和快速性兩個基本因素來選擇。對于本設計船，如果浮力的要求不難滿足的話，可以主要根據(jù)快速性的要求選取與fn相配合的cb。3.1.1 初步確定排水量 由統(tǒng)計公式：dw=0.7666+0.1304（dw/105）-0.0775(dw/105)2+0.1294(dw

27、/105)3-0.1441(dw/105)4+0.0469(dw/105)50.829 =dw/dw66345m3本船最大載重時是結構吃水狀態(tài)，所以該排水量為結構吃水排水量。3.1.2第一次主要要素估算 3.1.2.1船長的確定 經(jīng)驗公式法的計算值與母型船相比偏大，采用母型船換算法得lpp=lppo(/o)1/3=183.7m考慮到其他因素，取185m。3.1.2.2船寬的確定 原理同上得b=bo(/o)1/3=32.57m考慮到其他因素，取b=32m3.1.2.3吃水的確定 采用母型船換算t=to(/o)1/3=11.21m 考慮其他因素，取t11.2m3.1.2.4型深的確定 采用母型船干

28、舷換算法。d=do*t/to=17.93.1.2.5估算方型系數(shù)cb取=1.0006，k=1.025，則由浮力平衡方程式=*k*l*b*t*cb可以得到：在結構吃水狀態(tài)下 cb0.86943.1.3粗估主機功率1)收集型船資料，選取與本船排水量接近的干散貨船，利用其海軍系數(shù)初步估計本船的主機功率。本船參考國內(nèi)50000噸散貨船資料（見型船資料表），其海軍系數(shù)c472.7因為排水量接近的干散貨船，c相同，所以，所以求出p=9930.38kw=13510.72馬力。3)選取大連船用柴油機廠6s50mcc柴油機產(chǎn)品名稱6s50mcc功率(rated power)：9480kw 12900bhp缸徑(

29、cylinder bore)：500mm活塞沖程(piston stroke)：2000mm轉速(speed)：127rpm耗油量(bsfc)：171g/kwh重量(weight)：273t3.2關于性能的校核3.2.1貨艙艙容校核3.2.1.1載貨量wc 的計算：載重量dw包括了貨物、人員及行李、食物、淡水、燃油、滑油、爐水以及備品供應品的重量，如果設計狀態(tài)還有壓載水的話，則還包括壓載水的重量。（1）人員重量： 34人（2）人員重量：65kg*34=2210kg（3）行李重量：55kg*18=1870kg（4）食品和淡水的總儲備量：34*52*153.5kg=271388kg, 定量標準食品

30、每人每天3.5kg，淡水每人每天150kg。（5）燃油儲備量wf171*10-6*9480*24*522023t（6）滑油重量：wl=wf=0.02*2023t=44.06t, 取=0.02。（7）備品和供應品重量：0.5%*lw=0.005*11579t=57.9t。載貨量wc=55000t-2.27t-1.87t-271.4t-2023t-44.6t-57.9t=52644t。3.2.1.2設計船貨艙所需容積：vc=wc*uc/kc, uc取1.35，容積折扣系數(shù)kc=0.99,vc=52644t*1.35/0.99=71787.3。 設計新船提供的貨艙容積：vtc=lcackc。 lc1

31、85-9-6.5-20149.5 計算船中處貨艙橫剖面面積：參考型船資料，結合設計船的主尺度，將貨艙橫剖面初步設計如下：; 得出ac453m2散貨船kc=0.135+1.08cb=0.1.074； 求得：vtc=lcackc=69.19*116.515*0.999=72735。vtcvc ,相差并不很多，省略對倉容的調整。3.2.2空船重量的估算及排水量的校核根據(jù)散貨船統(tǒng)計公式，wh3.90kl2b(cb+0.7)*10-4+1200 得出k9.517，wh7579.416two=co(lbd)2/3 co=0.981.28，這里取為1.20，得出wo2687twmcm(pd/0.7355)0

32、.5,對于低速主機，mcr在10000kw以下時，cm89，這里取為9得出wm1022.123lwwh+wo+wm=11288.72t排水量儲備取lw的5校核排水量：滿載排水量為：= dw+（1+5）lw=11853.16t1=dw/dw=66345，與第一次計算排水量1比較：3.2.3航速校核根據(jù)經(jīng)驗公式v2.42lpp0.17273b-0.22589t-0.0664cb-0.41631（ps/0.736）0.205n-0.01033經(jīng)計算，所得航速v=15.6kn，大于設計書要求的14.2kn，將根據(jù)情況在后面適當改變主機，以獲得最佳效益。3.2.4穩(wěn)性校核根據(jù)文獻3的公式：=1.534m

33、在此式中:；,其中水線面系數(shù)cw=(1+2cb)/3=0.9130.610.65，這里取0.64根據(jù)規(guī)定，gm=1.5340.15m,故滿足要求。3.2.5橫搖周期校核 由以下公式計算： b/d2.56，f取1.02。 gmo未計及自由液面修正的初穩(wěn)性高，kg=*d=0.64*17.9=16.235m =16.235s 滿足規(guī)范要求的最小值8s。3.3主尺度優(yōu)化以上主尺度的確定只是一個初步設計方案，但并不是一個最佳的設計方案，在實際設計中設計方案的優(yōu)化是非常重要且是必須的。優(yōu)化的主要步驟有：1確定設計變量。一般而言有船長，船寬，型深，吃水，方形系數(shù)。主機功率或航速。在設計中長將以上參數(shù)無量綱化

34、。2建立目標函數(shù)。船舶設計是多目標多學科多參數(shù)多約束的設計問題，目標函數(shù)的確定直接關系到設計的優(yōu)越性。一般而言將選擇對設計質量有重大影響的指標列出，根據(jù)其影響程度給與加權。運輸傳播設計的經(jīng)濟性方面的主要目標有pfr,npv等。3約束條件。一般根據(jù)航道港口的限制條件，船東的技術要求，規(guī)范法規(guī)公約的具體要求定出。4確立設計的模型。5選擇優(yōu)化方法。主要的優(yōu)化方法有網(wǎng)格法，最優(yōu)化法，模擬退火法，遺傳算法。本次設計根據(jù)老師的要求就不具體進行優(yōu)化。但實際中一定要優(yōu)化。第四章 型線設計4.1概 述型線設計是船舶總體設計的一項重要內(nèi)容。初步設計階段中的型線設計通常是在船舶主尺度（l、b、d、d、cb）確定后與

35、總布置設計配合進行的，但在設計方案構思；和選擇主尺度時，就要對船體型線有所考慮，并在型線設計中加以體現(xiàn)和檢驗。正式的型線圖是性能計算、結構設計、各種布置和建造放樣的依據(jù)，必須認真對待。綜合起來，型線設計應注意以下幾個方面：4.1.1保證良好的航海性能型線設計時，通常是把快速性（阻力與推進）放在主要地位來考慮的。一般來說從快速性、耐波性、穩(wěn)性、及抗沉性上來考慮船體水下部分的型線；同時從耐波性、穩(wěn)性以及砰擊等方面來考慮水上部分的型線，力求做到船體水下和水上兩部分型線在幾何上的合理配合。4.1.2考慮總布置要求包括需要的甲板面積、船艙尺度、艙口尺寸、機艙和設備的布置、浮態(tài)調整等總布置的要求。在總布置

36、和性能相矛盾時，應適當降低對某些性能的要求，以照顧布置上的經(jīng)濟、合理、實用和安全。4.1.3考慮船體結構的合理性和工藝性 在型線設計中考慮船舶性能、總布置、結構、工藝等要求時，首先要根據(jù)不同類型船舶的不同使用特點，綜合權衡。另外，設計中可參照優(yōu)秀的母型船型線，并按設計船要求用適當?shù)姆椒ㄗ鬟m當?shù)男薷摹?.1.4 外觀造型水線以上的首尾輪廓線、甲板邊線以及外露的折角線應考慮外觀和造型方米昂的要求。對于客船、游船等更應考慮型線與上層建筑等相互的協(xié)調，使之成為一個優(yōu)美的整體。本次設計根據(jù)老師要求，采用型船改造法進行型線設計。4.2主要型線要素的選擇型線設計的結果是以型線圖來表達船體外形的幾何形狀?？刂?/p>

37、船體型線的要素主要是：a. 橫剖面面積曲線b. 設計水線和甲板邊線c. 橫剖線形狀d. 側面輪廓線4.2.1棱型系數(shù)cpcp的大小反映了浮力沿船長的分布情況。波主要發(fā)生在首端，首波峰高壓區(qū)主要在首端cp大，浮力沿船長分布得比較均勻；cp小，浮力相對集中在船中，船的首尾兩端尖瘦。對中低速船，船的興波阻力在船首附近。cp小，滿載水線呈微凹形，這樣不但可減少首波波高，而且可減少波峰區(qū)的水動壓力在船舶前進方向上的分力，以降低興波阻力。對于中低速船，由于選取cb接近經(jīng)濟方形系數(shù)，因此cp無法達到最佳值。所以，在較小fn下，從cb的經(jīng)濟值及與之適應的cm值出發(fā)選擇cp較為適宜。選用比cp最佳值大的經(jīng)濟值，

38、有利于在同尺度條件下艙容最大，也有利于尾機型船舶的機艙及軸系布置。設計型線時參考指導老師給出的型船資料：本船cb=0.8694，型船cm=0.9970 ,則cp=cb/cm=0.8720。4.2.2浮心縱向位置xb在一定棱形系數(shù)下，浮心縱向位置xb表示了船的排水體積在中前和中后的相對大小，即反映中前和中后的相對豐滿度。當xb在中前時，船首豐滿，會使興波阻力增加，船尾瘦削可降低旋渦阻力。當xb在中后時，則產(chǎn)生相反的效果。本船在設計中xb占船長百分比取與型船相同值。型船xb93.302m，占垂線間長178m的52.417。因此，設計船浮心縱向位置位于船中前2.417處。4.2.3船首形狀設計水線以

39、上的首柱做成傾斜的,這樣不僅可以是水線以上的面積迅速增加，有利于減小迎浪航行中縱搖和升沉運動，而且傾斜首柱使設計水線以上的水線變得瘦削，可減少首端激波。另外，傾斜首柱增加了甲板面積，并且使船外形美觀大方。從經(jīng)濟性和實用性角度來考慮，前傾過大，會增加總長和造價，增大噸位，增長泊位，降低進出港時的安全。因此設計水線以下的首柱形狀時繼續(xù)保持水上的傾斜度，并和底龍骨圓滑的連接。查了諸多型船的船首，選擇有球首的，簡圖4.1如下： 圖4.1 球首4.2.4船尾形狀船尾輪廓線的形狀的選擇主要是考慮舵和螺旋槳的布置以及與橫剖面型線的配合，現(xiàn)代單槳運輸船舶一般都采用巡洋艦尾，其側面輪廓圖見下圖4.2：圖4.2船

40、尾4.2.5船底船底采用水平龍骨，根據(jù)首尾部輪廓按照光順性和協(xié)調性的要求繪制出船底線。4.3型線繪制在本次的設計中，也采用cad繪制遷移圖進行型線對母型船的改造。母型船方形系數(shù)為0.8776，棱形系數(shù)為0.8806，中剖面系數(shù)cm為0.9970,水線面系數(shù)為cw0.9538,浮心縱向位置為xb93.302m,垂線間長lpp178m，船寬b=23.7m,吃水t10.4m。設計船中剖面系數(shù)取cmo=cm=0.9970,則cp=cb/cm=0.8720。因為設計船和母型船的浮心縱向位置相同，所以要按型船的橫剖面面積曲線繪制設計船的橫剖面面積曲線。只需修改面積曲線的棱形系數(shù)具體如下：根據(jù)型船橫剖面圖量

41、測得的各站面積值，經(jīng)無因次化后得到橫剖面面積比。以站號為x軸，面積比為y軸繪制型船橫剖面面積曲線（見圖4.3曲線1）用”1-cp”法進行橫剖面面積曲線修改：設計船的棱形系數(shù)cp=0.8720，型船棱形系數(shù)cpo0.8806因此；且cpocp設計船cp小，則將型船面積曲線向內(nèi)遷移。遷移量參照新老船舶cp差值（在面積曲線圖內(nèi)，將x軸（整個0站20站）作為參照cp，最大值為cpmax=1，在面積為1處的值為新老船cp差0.0086，面積0處cp為0，兩點連成直線，則可以很清楚地得到每一對應面積面積曲線向內(nèi)遷移的遷移值），得到曲線2。（見圖4.3曲線2）改造前后的橫剖面面積曲線如下圖4.3所示： 圖4

42、.3 橫剖面面積曲線根據(jù)面積曲線2與曲線1對比，可以得到各站面積遷移量，利用相同遷移量將型船型線圖上（半寬圖）各站進行遷移（遷移距離與面積曲線對應站遷移距離相同，方向也相同），遷移后得到新的站號，直接讀出各水線在新站線的半寬值b1，再根據(jù)型船與設計新船船寬關系轉化得出半寬b2，其中b2=b1*b/bo=b1*32/23.7=1.3502b1，制成型值表。根據(jù)半寬值b2，畫出輔助半寬水線圖，并生成橫剖面圖。水線均按設計新船標準繪制，與水線圖形成對應的點，在橫剖面圖上都畫在輔助水線上，輔助水線的n水線=設計新船實際n水線*(t/to)，繪出的橫剖面圖的各條站線與實際水線的交點出的半寬值即為我們設計

43、船舶的對應站的水線實際半寬值。根據(jù)草圖得出設計船的型值，制成型值表，以便繪制正式型線圖。4.3.1型線圖組圖步驟：4.3.1.1 畫格子線本次采用電子版的格子線。4.3.1.2畫橫剖面圖根據(jù)上述從圖譜中得到的設計船的標準水線的取值繪出各條標準水線，然后，再根據(jù)各站的半寬值繪制出本船的各條橫剖線。在繪制過程中，嚴格遵守從圖譜中獲取的各站半寬值，特別是水下部分的型值，如果在繪制橫剖線時，為了保證型線的光順性與協(xié)調性可以適當?shù)匦薷脑O計船水上部分的型值。在繪制完各條橫剖線后，再在該橫剖線圖中重新繪制出各條水線，根據(jù)本船的設計吃水和型深的實際特點，本船共設10條水線，其中水上部分1條。這樣就可到各條水線

44、在每一站上的半寬值，以便在后面繪制半寬水線圖。4.3.1.3畫半寬水線圖對應橫剖面圖中各條水線與各條站線的交點的半寬值，用紙條在半寬水線圖上描繪出各點，并光順連接，做出半寬水線。4.3.1.4繪制側視圖繪制側面輪廓線，包括船舶的首尾側面輪廓線、船底線和舷弧線，在設計中主要是參考型船的首尾形式，并且前面已經(jīng)分析了本船的首尾形狀及船底形狀，結合設計船的自身特點自行繪制。甲板平面輪廓線是指甲板邊線的水平投影，它反映甲板的面積大小及首尾部分的形狀。由于本船為貨船，因此甲板平面輪廓與總布置尤為重要，應結合貨艙口尺度、設備的布置、甲板作業(yè)和裝卸貨物等要求加以考慮。在設計時，先對船舶的大概布置做一個草圖，按

45、總布置的要求進行設計。4.3.1.5檢驗、量型值、標注畫斜剖線，檢驗已做出的型線圖 對不光順及投影關系不正確的地方進行修改，以達到型線圖的要求“關順性、一致性、協(xié)調性”。檢驗完畢后，在圖上讀出型值，并對圖紙進行標注。第五章 靜水力計算型線繪制完成并光順后，將各站型值量出，填好靜水力性能計算要素表。通過靜水計算程序計算得出靜水力計算結果。看對應的方案優(yōu)化后的設計參數(shù)是否滿足電算的結果，如果不滿足則需對型線進行修改。根據(jù)計算結果繪制靜水力曲線圖、邦金曲線圖、排水量-進水角曲線圖和穩(wěn)性插值曲線圖。后在附錄二里附本船靜水力計算詳細數(shù)據(jù)和結果。其主要結果如下：tdzbxbcbcwcmcp11.26098

46、3.285.8383.9220.8840.960.9930.891sxfzmzmld/cmm/cm5682.28-2.45813.632263.89759.113850.664靜水力曲線 邦戎曲線穩(wěn)性橫截曲線 第六章 總布置設計總布置設計是船舶中極為重要的一環(huán)，船舶的總體布局對船舶的使用效能和航行性能均有重要影響?？偛贾迷O計包括：（1）區(qū)劃船舶主體和設置上層建筑，包括確定機艙、貨艙、油水艙、工作艙室、居住艙室和其他各種艙室的位置和地位。（2）調整船舶的浮態(tài)。（3）布置船舶艙室及設備。（4）規(guī)劃各部位的的通道和出入梯口?？偛贾么_定各項重量分布，影響船舶的縱傾、橫傾和船舶的重心高度，從而影響船舶的

47、浮態(tài)，穩(wěn)性。貨船的容積，甲板地位是否足夠，各項設備布置是否合理，貨物裝卸及交通路程是否方便等，直接影響船舶的使用效果。從本船設計時主要考慮以下幾個方面：（1）最大限度的滿足和提高船的使用效率，這是本船總布置設計的根本出發(fā)點。（2) 保證船舶具有良好的航海性能，在各種載況下有適宜的浮態(tài)和穩(wěn)性。降低船側面受風面積和重心高度。使船舶有一定的吃水，避免螺旋槳的飛車。（3) 注意船體結構的合理性和工藝性。（4) 滿足法規(guī)和規(guī)范的要求，例如消防法規(guī)對防火的要求等等。（5）盡力搞好外部造型和內(nèi)部裝潢。6.1總體規(guī)劃本船采用垂直式首柱，簡易的閉式尾型，水平龍骨，單槳單舵尾機型，設首樓，尾部有煙囪和天線、信號燈

48、、桅桿，設4部起貨設備。6.2主船體艙室劃分根據(jù)鋼質海船船舶入級與建造規(guī)范的要求，本船至少該設置8道水密艙壁。由本船的實際情況出發(fā)，分別設尾尖艙艙壁、機艙艙壁、隔離空艙艙壁、貨艙艙壁和首尖艙艙壁七道艙壁。本船肋骨間距按規(guī)范中間取820mm，#0肋位位于0號站處；#12肋位以前以及#221肋位以后的首尾部分的肋距均為600mm。（1）在#221船首設置首尖艙。 （2）在#35 #221肋位設有舷邊壓載水艙，主要是為了在空載調節(jié)其浮態(tài)和縱傾，分別是：no1舷邊壓載水艙：#35 #72； no2舷邊壓載水艙：#72#110 ；no3舷邊壓載水艙：#110#148；no4舷邊壓載水艙：#148 #18

49、6；no5舷邊壓載水艙：#186#221。（3）尾尖艙壁設在#12肋位。（4）在#35 #221肋位內(nèi)設有高度為2.0m的雙層底，機艙部位的雙層底1.815m。（5）機艙設在#12 #35肋位，lm=15.8m。（6）貨艙設在#35 #221肋位，艙長152.52m，滿足規(guī)范要求。（8）舵機艙設在#-1 #1肋位。6.3上層建筑6.3.1首樓首樓從船首至#217肋位，高度為1.46m。這里主要是工作處所，布置有油漆燈具間、木作間、錨鏈艙等。6.3.2上層建筑上層建筑位于#12 #35肋位，艇甲板艙室高度為3.8m；設置有2層居住甲板，高度同為3.15m；駕駛室高度為2.495m，以上為羅經(jīng)甲板

50、。6.4雙層底本船的雙層底設計高度為2.0m，從#35肋位一直延伸至#221肋位。雙層底所設的艙室壓載水艙和燃油艙。燃油艙位于#72 #148肋位，雙層底艙室的布置對于調整船舶滿載或空載進出港的浮態(tài)起著關鍵作用。對于運輸船來說，無論何種情況均需使船舶的重心縱向位置與浮心縱向位置有相等的數(shù)值，即應滿足縱傾方程式 xg = xb但本船是尾機型，只有滿載出港在平浮狀態(tài)可以滿足以上方程式，剩下的幾種浮態(tài)在一定程度上會產(chǎn)生縱傾。根據(jù)力矩的原理，通過雙層底所攜帶的重量來調整浮態(tài)。燃油艙和淡水艙在航行中會不斷消耗，因此可設在船舯的位置，這樣不會因重量減少而影響船舶的浮態(tài)。同樣淡水艙也盡可能靠近上層建筑，考慮

51、船舶在各種航行狀態(tài)下要能平衡，所以在縱傾調整的時候，發(fā)現(xiàn)把淡水艙設置在尾部比較合適。6.5艙室及交通路線的布置（參見總布置圖）在完成船舶總體布局與區(qū)域規(guī)劃后，進入交通路線與艙室的布置。在進行艙室布置時，合理的組織、利用和分配空間，充分提高船舶有限空間使用率，盡量的擴大艙室的空間感。按照船員工種分層居住的要求即甲板部位條件的優(yōu)劣和差異，將使用性質與要求各不相同的生活區(qū)和工作區(qū)作合理的規(guī)劃，使艙室布置分區(qū)明確、布置緊湊、方便工作和生活、減少相互干擾。6.5.1工作艙室的布置駕駛室設在駕駛甲板上，內(nèi)布置有操舵儀、海圖桌。海圖桌設在駕駛室的后面。駕駛臺前的船口用前傾式，有利于增加駕駛員的視野，減小盲區(qū)

52、。舵機艙設在主甲板之下尾尖艙內(nèi)，位于#-1-#1肋位。6.5.2居住艙室的布置船員的居住艙室大多布置在各層甲板的外側，舒適程度較高，且自然通風和采光良好。艙室內(nèi)床布置方向不同，適合各種船員的喜好，在靠窗的一側布置寫字桌和軟椅。這樣采光較好的區(qū)域，形成學習、辦公和交談工作的角落。為了不防礙走廊的交通，所有的門都是向內(nèi)開的。6.5.3公共處所的布置廚房設在主甲板上主甲板左側，便于各種管道的布置。廚房門采用鋼制門，保證失火時，不會蔓延至機艙和船員艙室。浴廁室設在各層甲板的居住艙室旁，且位于同一垂直柱體內(nèi)，節(jié)省管路。衛(wèi)生處與廚房相隔，內(nèi)部應設置的大便器、小便器、洗手池、淋浴噴頭的數(shù)量按艙室設備規(guī)范配置。6.5.4交通路線的布置通道布置力求規(guī)則整齊。主甲板上的通道采用對稱式，布置于機艙口圍壁的前方。上甲板的信道與主甲板的信道上下對應，保證結構的連續(xù)性。梯道的設置依據(jù)各處所和用途的不同，有不同的種類