船舶設(shè)計(jì)原理7-3實(shí)船分析(35-36)

1、17500噸多用途貨船設(shè)計(jì)噸多用途貨船設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)技術(shù)任務(wù)書(shū)一、設(shè)計(jì)技術(shù)任務(wù)書(shū) （1）航區(qū)、航線）航區(qū)、航線 無(wú)限航區(qū)，不定線航行無(wú)限航區(qū)，不定線航行 （2）用途）用途 集裝箱、包裝雜貨、散裝谷物、工集裝箱、包裝雜貨、散裝谷物、工業(yè)成品、原材料、成形木材等業(yè)成品、原材料、成形木材等 DW 17500t （3）貨艙容積）貨艙容積 包裝容積不低于包裝容積不低于25000m3 （4）船級(jí)）船級(jí) 中國(guó)船級(jí)社中國(guó)船級(jí)社 國(guó)際公約及規(guī)范國(guó)際公約及規(guī)范 （5）主機(jī)）主機(jī) B W6L67GF 17497kw115r/min （6）航速）航速 15.9Kn （7）續(xù)航力）續(xù)航力 12000n mile （8）

2、起貨設(shè)備）起貨設(shè)備 采用采用25t電動(dòng)液壓起重機(jī)電動(dòng)液壓起重機(jī) （9）船員人數(shù)）船員人數(shù) 39人人二、對(duì)本船的簡(jiǎn)要分析二、對(duì)本船的簡(jiǎn)要分析性質(zhì)：多用途貨船性質(zhì)：多用途貨船1、特點(diǎn)：尾機(jī)型或中尾機(jī)型、特點(diǎn)：尾機(jī)型或中尾機(jī)型 中間甲板（雜貨）中間甲板（雜貨） 貨艙開(kāi)口大貨艙開(kāi)口大 船寬較大，船寬較大，L/B6.5 設(shè)置較多壓載水艙設(shè)置較多壓載水艙2、設(shè)計(jì)解決問(wèn)題：、設(shè)計(jì)解決問(wèn)題：B、D及艙口尺寸應(yīng)考慮集裝箱的位置及艙口尺寸應(yīng)考慮集裝箱的位置 變吃水變吃水 設(shè)置二層甲板設(shè)置二層甲板 設(shè)置長(zhǎng)、短貨艙設(shè)置長(zhǎng)、短貨艙 提高裝卸效率提高裝卸效率 考慮穩(wěn)性要求考慮穩(wěn)性要求3、船型構(gòu)思、船型構(gòu)思如圖如圖9-1

3、三、初始排水量及主尺度確定 （一）排水量 根據(jù)表9-1，取母型船DW=0.73 第一近似排水量 （二）吃水 根據(jù)世界主要港口的情況，Tmax 10m 取圣勞倫斯水道可航型，T=9.20mtDWDW2400073. 0175001 （三）船寬 6 列 集 裝 箱 8 f t 8 f t 2 0 f t（1ft=0.3048m） 船寬應(yīng)大于22m；DW=1300025000t時(shí) 其船寬都取75ft=22.86m 即圣勞倫斯水道的限制船寬 本船取限制船寬B=22.86m（四）船長(zhǎng)及方形系數(shù)（四）船長(zhǎng)及方形系數(shù)由于任務(wù)書(shū)對(duì)航速的要求，選用由于任務(wù)書(shū)對(duì)航速的要求，選用L為為145、150、155、160

4、、165m，相應(yīng)求得，相應(yīng)求得5個(gè)個(gè)Cb根據(jù)書(shū)中根據(jù)書(shū)中149頁(yè)的頁(yè)的 表表9-2（船舶原理部分）（船舶原理部分）得出得出L=154m Cb=0.71978.1102 . 986.22005. 1025. 1240001kBTLCb（五）型深 母型船 L=145m Cb=0.71 D=13.2m 包裝容積包裝容積 =22770m3 設(shè)計(jì)船（由于船長(zhǎng)增加） 22770+922.86 （13.2-1.5） =25177m3 以以1CC型標(biāo)準(zhǔn)箱為對(duì)象，單個(gè)箱高型標(biāo)準(zhǔn)箱為對(duì)象，單個(gè)箱高2.591m，則，則5層箱高為層箱高為12.955m 雙層底高雙層底高1.50m 圍板高圍板高1.50m 間隙間隙0.

5、15m D=（1.5+12.955+1.15-1.5）m=13.105m 綜合以上的分析得出初步的主尺度：719. 0,20.13,20. 986.22,154,24000bCmDmTmBmLt四、重量校核 選用國(guó)產(chǎn)選用國(guó)產(chǎn)“大艙口大艙口”型貨船為母型船，計(jì)算空船重量型貨船為母型船，計(jì)算空船重量min/122,882661058,1218,3600652. 0,80.12,20. 98 .20,147,18600rnkwPRNDTWtWtWCmDmTmBmLtBmfbb，主機(jī)型號(hào) 1、船體鋼料重量 利用立方模數(shù)法計(jì)算 Wh=4428t 利用平方模數(shù)法計(jì)算 Wf=1584t 取Wm=1058t

6、LW=Wh+Wf+Wm=(4428+1584+1058) =7070t DW 1 =1-LW=24000-7070=16930t DW 1 =1-LW=24000-7070=16930t 比任務(wù)書(shū)要求的DW減少了570t,要修正 應(yīng)用諾曼系數(shù)求修正后的排水量 應(yīng)用書(shū)中84頁(yè)的計(jì)算N=1.294 =N DW=1.294X570=737.58 由于B及T已限定，而船長(zhǎng)與同噸位型船舶相比已偏大，故保持L、B、T不變，只增加Cb 由于增加Cb時(shí)，時(shí)，WhWf的增量微小的增量微小， 故取故取=600t = 1+ =24000+600=24600t Cb =(24600/24000)x0.719=0.73

7、7 重新估算完航速后，再校核其他性能 實(shí)例二、確定載重量實(shí)例二、確定載重量65000t油船主要要素油船主要要素一、設(shè)計(jì)要求及選優(yōu)衡準(zhǔn)：一、設(shè)計(jì)要求及選優(yōu)衡準(zhǔn)：1、設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)要求載重量載重量DW=65000t 續(xù)航力續(xù)航力R=10000n mile試航速度試航速度v 14.8Kn 主機(jī)最大持續(xù)功率主機(jī)最大持續(xù)功率 PB=15600HP 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速RPM=116船寬船寬 B 36.6m 吃水吃水 T 12.3m 耗油量耗油量 0.143Kg/HPh船員船員46人人 單程航距單程航距 1491 n mile 2、選優(yōu)衡準(zhǔn)優(yōu)衡準(zhǔn) 分別以分別以總造價(jià)最低總造價(jià)最低； 年利潤(rùn)最高年利潤(rùn)最高； 噸成本最低

8、噸成本最低； 航速最高航速最高； 投資回報(bào)年限最短投資回報(bào)年限最短； 凈現(xiàn)值最高凈現(xiàn)值最高； 必要運(yùn)費(fèi)率最低必要運(yùn)費(fèi)率最低 等等7個(gè)指標(biāo)為追求的目標(biāo)，進(jìn)行主要要素個(gè)指標(biāo)為追求的目標(biāo)，進(jìn)行主要要素選優(yōu)。選優(yōu)。 二、主要數(shù)學(xué)模型 1、空船重量估算模型 船體鋼料重量統(tǒng)計(jì)式；船寬時(shí)，縱艙壁為影響系數(shù)結(jié)構(gòu)形式對(duì)鋼料重量的0 . 14/1)(237. 00032. 0082. 00282. 0386. 0724. 1KKtCTDBKLWbpph 木作舾裝重量統(tǒng)計(jì)式 機(jī)電設(shè)備重量統(tǒng)計(jì)式0886. 0)10(3428. 0)(495. 14DWCDBLCWfppffHPPPPWBBBm主機(jī)最大持續(xù)功率，331

9、0)3 .12810683. 1( 2、容量計(jì)算數(shù)學(xué)模型 機(jī)艙、貨油泵艙、首尾尖艙的容量可通過(guò)合理確定各自艙長(zhǎng)予以保證，燃料與淡水等一般都布置在機(jī)泵艙區(qū)與首尾尖艙內(nèi)的相應(yīng)艙柜里面，對(duì)油船主尺度有影響的是貨油區(qū)容量。bpphBDCLKKKV3211K1長(zhǎng)度利用系數(shù)，即貨油區(qū)域長(zhǎng)度占垂線間長(zhǎng)的百分?jǐn)?shù)長(zhǎng)度利用系數(shù)，即貨油區(qū)域長(zhǎng)度占垂線間長(zhǎng)的百分?jǐn)?shù)K2與方形系數(shù)有關(guān)的計(jì)算系數(shù)與方形系數(shù)有關(guān)的計(jì)算系數(shù)K3計(jì)入舷弧、梁拱、油區(qū)船型前后收縮對(duì)容積的影響計(jì)入舷弧、梁拱、油區(qū)船型前后收縮對(duì)容積的影響。 4、船型系數(shù) 油船中剖面系數(shù)較大，當(dāng)CB0.8時(shí)， Cm=0.995CB0.8時(shí)， Cm與Cm成線性關(guān)系 5、

10、航速估算的數(shù)學(xué)模型 總阻力 采用60系列阻力回歸公式knVkwSVCPSCRKKTET)(32.14/152132海水中的有效功率可算得 6、穩(wěn)性與橫搖周期 7、經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 三、確定主要要素的方法與步驟 1、設(shè)計(jì)變量的選定 在確定本船的主要要素時(shí)，取船長(zhǎng)L、船寬B作為設(shè)計(jì)變量，吃水取常值（取最大的限制值），方形系數(shù)為因變量，型深D由艙容和干舷控制。給出船長(zhǎng)、船寬的絕對(duì)長(zhǎng)度上下限范圍之后，就形成了變量的可行范圍。 2、約束條件 給出L、B及Cb的上下限作為絕對(duì)尺度的約束；給定L/B、B/T、L/D、D/T的上下限作為相對(duì)尺度的約束；規(guī)定技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能的限值要求（如對(duì)航速的限制、橫搖周期的限制等）作為

11、性能方面的約束。 3、確定主要要素的步驟 （1）主尺度與船型系數(shù)計(jì)算 確定排水量的初始值 計(jì)算方形系數(shù)的初始值DWDW0kwLBTCb00K為附體體積系數(shù)為附體體積系數(shù)K=1.004（大船）（大船）K=1.01（小船）（小船）W為水的重量密度為水的重量密度 確定型深初始值D0 D0 =T+F(最小干舷） 計(jì)算空船重量LW LW=Wh+Wf+Wm 重新計(jì)算排水量 空船重量LW計(jì)算出后，從重量角度可得到新的排水量 =DW+LW 計(jì)算新的方形系數(shù) 檢驗(yàn)新的Cb與Cbo的誤差是否超過(guò)0.0001。如果超過(guò)這個(gè)誤差，則認(rèn)為重力與浮力不相平衡，則返回到，按新的方形系數(shù)重新計(jì)算空船重量，直到滿足要求為止。k

12、wLBTCb 艙容檢驗(yàn) 艙容檢驗(yàn)的目的是檢查初始型深能否滿足艙容要求。 若不滿足，需調(diào)整型深，然后回到重新計(jì)算，直到滿足精度要求。 船型系數(shù)計(jì)算 （2）性能校核 （3）經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算 （4）最優(yōu)方案選擇實(shí)例三、確定實(shí)例三、確定2640HP港作拖船的港作拖船的主要要素主要要素 一、本船的主要任務(wù)及要求 1）主要任務(wù)是在港區(qū)協(xié)助510萬(wàn)噸海船靠離碼頭 2）主機(jī)采用8NVD48-2U柴油機(jī)2臺(tái)，在額定轉(zhuǎn)速428r/min下，每臺(tái)主機(jī)額定功率為1320HP 3）續(xù)航120h 4)船員21人 5）采用雙機(jī)、雙槳、雙轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)流管舵，以獲得最大的拖力。二、對(duì)本船的簡(jiǎn)要分析 按設(shè)計(jì)要求，本船為港作拖船，主要任務(wù)是

13、協(xié)助大型船舶在港區(qū)內(nèi)靠離碼頭，因此本船應(yīng)具備以下特點(diǎn)： 1）操縱靈活，回轉(zhuǎn)半徑小 2）穩(wěn)性好，特別應(yīng)滿足拖索急牽時(shí)的穩(wěn)性要求，因此應(yīng)有足夠的初穩(wěn)性高度。 3）應(yīng)有較高的推進(jìn)效率，在拖曳時(shí)能產(chǎn)生較大的推力。 4）在保證穩(wěn)性的情況下，力求橫搖緩和，以利作業(yè)。 因此，本船船長(zhǎng)應(yīng)力求減小以改善操縱性。在保證穩(wěn)性的情況下，應(yīng)盡量減小船寬，以使橫搖盡量緩和。在滿足布置要求及螺旋槳供水的情況下，型深也不應(yīng)過(guò)大，以免引起重心過(guò)高、拖鉤位置升高及受風(fēng)面積加大而降低穩(wěn)性。 本船應(yīng)設(shè)計(jì)為尾縱傾式，以加大尾吃水增加螺旋槳直徑，從而提高推進(jìn)效率，增加推力。三、主要尺度及排水量估算 1、主尺度估算 （1）船長(zhǎng) 港作拖船主

14、要從操縱性及布置要求選取船長(zhǎng)。從總布置出發(fā)，當(dāng)肋骨間距取550mm時(shí)，從尾向首各艙所需的長(zhǎng)度：舵機(jī)艙3.3m，油艙及儲(chǔ)物艙7.15m，機(jī)艙13.75m，船員艙6.05m，首尖艙3.85 m，總計(jì)約為34.10m 按照呂松齡估算港作拖船公式： 實(shí)取垂線間長(zhǎng)為L(zhǎng)pp=34.0m (2)型寬 還是呂松齡估算港作拖船公式： 從機(jī)艙布置考慮，船寬不宜小于9.0m,實(shí)取 B=9.0m)62.33041. 08 .22mPLBpp（15. 95 . 134225. 05 . 1225. 0ppLB (3)吃水 拖船吃水一般由螺旋槳所需的淹沒(méi)深度、港口航道條件及對(duì)穩(wěn)性影響的B/T值來(lái)選定。 本船一般在深水港區(qū)

15、作業(yè)，因此其吃水不受限制。 吃水的選擇主要應(yīng)從提高推進(jìn)效率及要求一定的尾吃水和穩(wěn)性角度來(lái)考慮。)(5 . 33 . 31 . 0341 . 01 . 01 . 0mLTpp 若取中部吃水T=3.3m，則B/T=2.73,符合我國(guó)港作拖船的B/T為2.63.0的正常范圍。 若取尾吃水Ta=3.7m,首吃水近似為 Tf=T-(Ta-T)=3.3-(3.7-3.3)=2.9m 則縱傾值為0.8m或2.35%Lpp，我國(guó)港作拖船尾縱傾值為2.04.5%Lpp，所以本船取2.35%Lpp，是合適的。 綜合以上分析實(shí)取本船吃水T=3.3m (4)型深 在一定吃水條件下，型深的大小對(duì)拖船穩(wěn)性、淹沒(méi)深度、儲(chǔ)備

16、浮力均有影響。高的干舷淹沒(méi)深度、儲(chǔ)備浮力有利，但使重心、風(fēng)壓中心和急牽力中心提高，對(duì)穩(wěn)性和船員操作不利，故型深不宜取得過(guò)大。 根據(jù)我國(guó)港作拖船D/T為1.31.4,按此比值核算，本船型深為4.294.62m ,實(shí)取4.55m2、排水量的確定 （1）空船重量 參照母型船系列資料 船體鋼料重量Wh=ChLppBD=0.1234 9 4.55=167(t) 木作舾裝重量Wf=Cf(LppBD)2/3=0.6(349 4.55)2/3=74.4 (t) 機(jī)電設(shè)備重量Wm=CmPB=0.05 2640 =132(t) 因此空船重量為 LW= Wh + Wf + Wm =167+74.4+132=373.

17、4 (t) （2）載重量 燃油 W0=0.001 1.2 0.17(2640+360) 120=73.5(t) 其中單位耗油量為170g/HP .h,取儲(chǔ)備系數(shù)為1.2 滑油 取燃油重量的5%，則 Wt= 5% W0 =3.7 (t) 淡水。 1.2 10 70 21 0.001 =17.65 (t) 按10晝夜，每人每天消耗70Kg算，取儲(chǔ)備系數(shù)為1.2 糧食及蔬菜 取淡水的10%為1.8（t） 船員及行李 120 21 0.001=2.52（t） 備品及供應(yīng)品取2.35 （t） 則載重量合計(jì)為 DW=73.5+3.7+17.63+1.8+2.52+2.35 =101.5 （t） (3)排水量?jī)?chǔ)備及固定壓載 按空船重量的5%，則為0.05 373.4=18.65（t），本船實(shí)取18.6 t 固定壓載約為排水量的35%，本船