《遠(yuǎn)洋散貨船總體設(shè)計(jì)8700字（論文）》

IV第一章緒論1.1選題背景及意義作為用于被運(yùn)輸大眾散貨的載具，散貨船憑借著裝載貨物靈便、適應(yīng)性強(qiáng)等多種優(yōu)點(diǎn)，在世界經(jīng)濟(jì)低迷的當(dāng)下環(huán)境逐漸取代了曾經(jīng)主流的集裝箱船，成為了最為主流的貨運(yùn)船。散貨船按照噸位可以被劃分成5大類，其中1-3.9萬噸和4-5.9萬噸為靈便型、6－8萬噸為巴拿馬型、10-19萬噸為好望角型而20萬噸以上則被稱為超大型散貨船。各種不同的散貨船功能也各不相同超大型散貨船主要裝運(yùn)礦砂；好望角散貨船則是為了滿足在蘇伊士運(yùn)河通航受阻時(shí)轉(zhuǎn)為繞好望角航行的航路所帶來長航程、大載量的需求而發(fā)展來的；巴拿馬型散貨船顧名思義能從巴拿馬運(yùn)河通過的散貨船；1.2散貨船現(xiàn)狀分析為了讓船舶船舶運(yùn)輸?shù)陌踩院铜h(huán)保性滿足需求日漸升高的環(huán)保安全要求，各個(gè)相關(guān)的海事組織不斷地為其制定和推出新的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。這些新的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)包括了（1）船舶減少有害氣體排放（2）壓載水管理公約（3）船舶溫室氣體減排（4）涂層性能標(biāo)準(zhǔn)等。針對(duì)這些新規(guī)，各個(gè)國家和地區(qū)都做出了采取了相應(yīng)的行動(dòng)。比如日本參與新規(guī)后馬上提出了無壓載水船舶的概念，使用將船底設(shè)計(jì)為橫向傾斜結(jié)構(gòu)和加寬船體的方法，讓船舶即使在無壓載水的條件下也能有足夠吃水來滿足船舶的航行安全。此外，為了應(yīng)對(duì)PSPC的要求，日本的相關(guān)研究部門還構(gòu)想了原油船耐腐蝕鋼相關(guān)技術(shù)，此類鋼板由于自身的各種優(yōu)點(diǎn)對(duì)環(huán)境條件的要求很低，其優(yōu)點(diǎn)包括了優(yōu)秀的耐腐性和機(jī)械性以及可焊性。而作為造船強(qiáng)國的韓國也積極參與了國際海事組織提出的新規(guī)，在新規(guī)下設(shè)計(jì)及建造世界最大噸位的節(jié)能環(huán)保型汽車/卡車運(yùn)輸船。這艘宏偉的巨輪在設(shè)計(jì)階段就采用了新式的“鴨尾式”節(jié)能設(shè)計(jì)，同時(shí)采用了SAVER鰭來降低油耗和振動(dòng)。該船噸位達(dá)到了31.7萬噸，同時(shí)因?yàn)樵O(shè)計(jì)先進(jìn)，使其擁有極大的空間利用率和裝載率。截至到2019年7月14日，中國船廠持有訂單1595艘，占全球份額為48.93%，數(shù)量居世界第一。第二是日本，擁有訂單705艘，占全球份額21.63%，第三為韓國，擁有訂單428艘，占比為13.13%。而在中國持有的這些訂單中，散貨船訂單達(dá)到了937艘。今年因新冠疫情影響國際造船市場出現(xiàn)了08年金融危機(jī)以來的萎縮，今年一月到二月國際造船市場訂單成交同比減少60.7%，環(huán)比減少32.6%。而在散貨船方面1-2月僅成交13艘，同比減少82.9%。整個(gè)船舶市場面臨著巨大考驗(yàn)。盡管在這種市場萎縮的大環(huán)境下，中國依然承接了55%的全球訂單，居全球首位，可見中國造船行業(yè)的統(tǒng)治性地位。第二章主要要素的確定2.1主尺度分析與確定船的主要要素包括了排水量、主要尺度以及船型系數(shù)，而主要尺度又包括了長、寬、型深、吃水，船型系數(shù)包括了方形系數(shù)、水線面系數(shù)、棱形系數(shù)、中剖面系數(shù)，這些參數(shù)統(tǒng)稱為船舶主要要素。這些參數(shù)作為描述船舶幾何形狀的基本特征性數(shù)據(jù)對(duì)一些主要的技術(shù)性能譬如穩(wěn)性、穩(wěn)性快速性、容量、適航性、總布置和船舶經(jīng)濟(jì)性等都發(fā)揮著重大的作用，甚至決定了船舶質(zhì)量的好壞。綜上所述，如何合理的確定這些要素，在船舶總體設(shè)計(jì)中是一個(gè)非常重要的步驟。本船有非常詳細(xì)的母型船資料，所以選用母型船改造法對(duì)該船主尺度進(jìn)行確定。本船母型船資料如下：總長199.99m垂線間長192m,型寬32.26m，型深180m，設(shè)計(jì)吃水11.7m，方形系數(shù)0.849對(duì)該母型船使用母型船改造法用經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)主尺度進(jìn)行估算當(dāng)新船與母型船的航速和排水量相近時(shí),可用下式估算船長：L=Lo(Δ/Δo)1/3當(dāng)新船與母型船的航速和排水量相近時(shí),可用下式估算垂線間長：Lpp=2.3V1/3Δ1/3對(duì)于載重型船舶；,B和d可用排水量或載重量來換算。B=Bo(Δ/Δo)1/3d=do(Δ/Δo)1/3計(jì)算后的船舶主尺度如下總長199.35m垂線間長191.0m型寬32.157m吃水11.6627m型深17.943m方形系數(shù)0.82152.2空船重量的估算空船重量LW分成船體鋼料重量WH、舾裝重量WO和機(jī)電設(shè)備重量WM，在初步設(shè)計(jì)中采用較粗略得方法進(jìn)行估算首先利用統(tǒng)計(jì)公式WH=3.90KL2B(CB+0.7)×10-4+1200對(duì)船體鋼料重量進(jìn)行估算，計(jì)算結(jié)果為8586.079326噸。機(jī)電設(shè)備用公式WM=CM(PD/0.7355)0.5進(jìn)行估算，計(jì)算結(jié)果為1021.7755噸。舾裝重量由公式WO=KLB公式進(jìn)行計(jì)算，垂線間長為191m的散貨船取K為0.2，得舾裝重量為1228.3974噸，將三者相加，得空船重量為10836.25噸。第三章型線設(shè)計(jì)3.1型線繪制由于該船的船體線型圖已被指定，因此可以采用船體變形法對(duì)船體線型圖進(jìn)行重構(gòu)。母船的方形系數(shù)是0.8215t,棱鏡系數(shù)為0.8806,平均截面系數(shù)0.9970厘米,水飛行連續(xù)波系數(shù)=0.9538,浮動(dòng)的縱向位置中心XB=93.302m,豎線垂直距離之間的長度=191米,船寬B=32157米,吃水T=11.6627米。設(shè)計(jì)劑截面系數(shù)CMO=CM=0.9970，則CP=CB/cm=0.8720。自漂浮的縱向位置中心設(shè)計(jì)船和母船是相同的,設(shè)計(jì)船的橫截面積曲線應(yīng)該畫根據(jù)船的橫截面積曲線,只是改變該地區(qū)的棱鏡系數(shù)曲線如下：在船舶的橫截面上測量每個(gè)站的面積值后，根據(jù)尺寸的自由度確定橫截面的面積比。用站號(hào)繪制船舶截面面積曲線，曲線1)采用“1-cp”方法改變橫截面積設(shè)計(jì)船CP的棱形系數(shù)為0.8720，型船CP的棱形系數(shù)為0.8806所以lCp-Cp0|=|0.8720-0.8806|=0.0086；且Cpo>Cp如果設(shè)計(jì)船舶的CP較小，船型的面積曲線會(huì)向內(nèi)移動(dòng)。遷移量指的是CP區(qū)別新舊船舶(在該地區(qū)曲線,以軸(整個(gè)0-20站)為參考CP,最大值是Cpmax=1,值1是CP的不同領(lǐng)域的新老船0.0086,面積=0的CP在該地區(qū),兩個(gè)點(diǎn)連接成一條直線,然后每個(gè)相應(yīng)區(qū)域的遷移價(jià)值曲線可以清楚地確定),可以獲得和曲線2(見圖3.1,曲線2)改造前后前后的截面面積如下圖3.1所示：圖3.1貨船型線設(shè)計(jì)圖通過對(duì)面積曲線2和曲線1的比較，可以確定各站點(diǎn)的面積遷移量。船型線形圖(半幅圖)上各站的偏移量相同(偏移路線對(duì)應(yīng)面曲線對(duì)應(yīng)站，方向相同)。遷移完成后，可確定新站號(hào)，并可直接讀取新站線每條水線的半寬度值B1。根據(jù)船型與新船寬度的關(guān)系，確定半寬度B2，其中B2=B1*B/B0=B1*32/23.7=1.3502B1，并創(chuàng)建成形值表。根據(jù)半寬值B2，繪制輔助半寬水文圖并創(chuàng)建截面。所有水位線均按新設(shè)計(jì)船舶標(biāo)準(zhǔn)繪制，并與水位線圖形成對(duì)應(yīng)點(diǎn)，并繪制在橫截面圖的二次水位線上。輔助水線N=新設(shè)計(jì)船舶的實(shí)際水線N*(T/to)。橫截面圖上各站線與實(shí)際水線的交點(diǎn)線的半寬度值為本設(shè)計(jì)船舶相應(yīng)站實(shí)際水線的半寬度值。3.2繪制步驟3.2.1畫格子線本次采用電子版的格子線。3.2.2畫橫剖面圖根據(jù)從上述圖集得到的設(shè)計(jì)船舶標(biāo)準(zhǔn)水線值，畫出任意一條正常水線，再根據(jù)各工位的半寬度值畫出船舶的各橫截面線。在圖紙中，每個(gè)站的半寬度，特別是從水下部分地圖集中得到的形狀值，都得到了嚴(yán)格的遵守。繪制出橫截面線后，可對(duì)設(shè)計(jì)船舶水下部分的形狀值進(jìn)行相應(yīng)的改變，以保證形狀線的平順性和協(xié)調(diào)性。根據(jù)船的設(shè)計(jì)和模型的實(shí)際特征深度,在船上有十水行,包括1在水面上,所以你可以找到一半的寬度值在每個(gè)車站的水線,這樣就可以繪制半寬水線圖。3.2.3畫半寬水線圖對(duì)應(yīng)于各水線與各平臺(tái)水線在橫截面上的交點(diǎn)的半寬度值，半寬度水線上的每一點(diǎn)用紙帶表示，連接光滑形成半寬水線。3.2.4繪制側(cè)視圖畫側(cè)邊線，包括船首和船尾的側(cè)邊輪廓線、船底線和船首。在建造中，主要是指參考船的頭尾形狀。此外，前面分析了船頭和船尾的形狀以及船體的基本形狀，并結(jié)合原圖結(jié)合了施工船的特點(diǎn)。頂級(jí)輪廓的邊緣線的水平投影鍵盤,上表面的大小和形狀的頭,因?yàn)榇且凰邑洿?甲板面積和總布置的輪廓尤為重要,應(yīng)考慮結(jié)合裝貨口的要求,設(shè)備的安排,甲板操作和裝卸施工，根據(jù)總布置要求，繪制船舶總布置和施工示意圖。3.2.5檢驗(yàn)、量型值、標(biāo)注繪制傾斜截面，型線圖已創(chuàng)建，以改變不光滑部分和投影條件不正確，以滿足輪廓卡的要求。測試完成后，讀取圖紙上的類型值并在圖紙上做標(biāo)記。第四章總布置設(shè)計(jì)4.1概述總體布局設(shè)計(jì)的主要工作包括以下四個(gè)方面：（1）將船舶的主體和承重結(jié)構(gòu)分開，在船舶設(shè)計(jì)線以上勾勒出外形；（2）調(diào)整船舶的浮態(tài)(縱傾調(diào)整)；（3）船艙和設(shè)備的布置；（4）協(xié)調(diào)各部分入口、入口樓梯。4.2遵循的原則除了對(duì)所有類型船舶的布置有特殊要求外，在總布置中還必須遵守以下一般規(guī)則：（1）設(shè)施的性能應(yīng)盡可能提高；（2）布置必須考慮對(duì)船舶航行性能、結(jié)構(gòu)性能和安全性能的影響；（3）布置時(shí)，注意結(jié)構(gòu)的合理性，提高船舶的強(qiáng)度；（4）在組織施工時(shí)，注意設(shè)備的施工、維修、檢查、保養(yǎng)和更換的便利性；（5）生活艙室和工作艙室的布置應(yīng)考慮到工作的需要和方便，減少差異；（6）在經(jīng)濟(jì)實(shí)用的前提下，注重美觀寬敞的造型。4.3肋骨間距劃分《鋼質(zhì)海船入級(jí)與建造規(guī)范》規(guī)定，肋骨標(biāo)準(zhǔn)間距按下式計(jì)算：根據(jù)公式計(jì)算，實(shí)際選取肋位m。規(guī)范還規(guī)定首尾尖艙內(nèi)肋骨間距為0.6m，0肋位取在舵桿中心線處。4.4確定雙層底鋼質(zhì)海船建造規(guī)范規(guī)定，雙層底高度在任何情況下不得小于，且不小于按下式計(jì)算所得之值：式中—船寬，m；—吃水，。把設(shè)計(jì)船的相關(guān)型值代入，得到最小的。實(shí)際取雙層底的高度。4.5主船體內(nèi)部船艙的布置4.5.1總體劃分（1）水密艙壁劃分水密艙壁將船體劃分為首尖艙、貨艙、機(jī)艙、尾尖艙。按照《鋼制海船入級(jí)與建造規(guī)范》中規(guī)定，設(shè)計(jì)船水密艙壁數(shù)不少于6個(gè)。上甲板以下設(shè)六道水密橫艙壁,位置在#35、#74、#113、#152、#191、#227。（2）機(jī)艙的地位及長度參照同一型號(hào)主機(jī)的母型船，由于母型船機(jī)艙長度為18.04m，因?yàn)樵O(shè)計(jì)船的載重量和母型船相差很少，所以設(shè)計(jì)船的機(jī)艙長度取為18.04m。（3）首、尾尖艙長度的確定根據(jù)《船舶與海上設(shè)施法定檢驗(yàn)規(guī)則》的規(guī)定：1)貨船碰撞之間的距離障礙的貨船和第一垂直線不得小于0.05L或10m,但不得超過0.08，對(duì)于具有球鼻首的船舶，減少一半的投影長度全球鼻子前的夏季載重線垂直的線,但m時(shí)減小值應(yīng)不大于0.015L，即不小于0.385L。設(shè)計(jì)船取0.04L，為7.72m。2）尾尖艙長度參考母型船，本船取為10.1m。（4）貨艙區(qū)及其他艙室的劃分參考母型船貨艙區(qū)長度為158.26m，設(shè)計(jì)船載重量與母型船小500t，取157.44m，并將貨艙區(qū)劃分為五對(duì)貨艙和五對(duì)壓載水艙。參考母型船布置，以舵桿中心線處為0號(hào)肋位；船尾～#10為尾尖艙，#-2～#6為淡水艙，肋骨間距為600mm；#10～#35為機(jī)艙，#15～#19為艙底水存放艙，#20～#30為主機(jī)滑油循環(huán)艙，#35～#227為貨艙區(qū)，肋骨間距為820mm；#229～船首為首尖艙，肋骨間距為600mm。4.5.2內(nèi)部艙室劃分（1）尾尖艙區(qū)#-2～#6設(shè)有淡水艙（左、右）、船尾～#6設(shè)有舵機(jī)艙（中）。（2）機(jī)艙區(qū)設(shè)有雙層底，雙層底內(nèi)#15～#19設(shè)有艙底水艙,#13～#15設(shè)有艉管滑油循環(huán)艙,#20～#30設(shè)有主機(jī)滑油循環(huán)艙。機(jī)艙內(nèi)設(shè)有2層平臺(tái)：7.9m平臺(tái)和13.0m平臺(tái)。（3）貨艙區(qū)共有5個(gè)貨艙。每個(gè)貨艙都設(shè)置頂邊艙和底邊艙。具體劃分為：#35～#74設(shè)有第五貨艙和第一燃油艙（左、右），第五底邊壓載水艙（左、右），第五頂邊壓載水艙（左、右）；#74～#113設(shè)有第四貨艙和第四底邊壓載水艙（左、右），第四頂邊壓載水艙（左、右）；#113～#152設(shè)有第三貨艙和第三底邊壓載水艙（左、右），第三頂邊壓載水艙（左、右）；#152～#191設(shè)有第二貨艙和第二底邊壓載水艙（左、右），第二頂邊壓載水艙（左、右）；#191～#227設(shè)有第一貨艙和第一底邊壓載水艙（左、右），第一頂邊壓載水艙（左、右）；（4）艏尖艙區(qū)#229～#233設(shè)有錨鏈艙；#227～船首為艏尖艙兼首壓載水艙。4.5.3上甲板布置具體布置在布置圖上有上甲板圖，可以參見總布置圖。4.6上層建筑布置具體劃分情況如下：（1）尾樓甲板設(shè)有大廚室、機(jī)匠室、水手長室、餐廳、廚房、應(yīng)急發(fā)電機(jī)室、吸煙室、二氧化碳室、配電間、洗手間、電弄、管弄和通往上下層甲板的樓梯等。尾部設(shè)有液壓系泊絞車二臺(tái)和帶纜樁、導(dǎo)纜孔等系泊設(shè)備。（2）首樓甲板甲板上設(shè)有錨機(jī)和系泊設(shè)備。（3）艇甲板設(shè)有船員室、醫(yī)務(wù)室、三副室、三管輪室、救生器材室、消防器材室、電弄、管弄和通往上下層甲板的樓梯。艇的兩舷各設(shè)有一艘30人耐火全封閉機(jī)動(dòng)玻璃鋼救生艇，甲板尾部兩側(cè)設(shè)有兩部物料吊車和導(dǎo)纜樁。艇甲板布置有救生艇。（4）船員甲板設(shè)有大副室、二副室、大管輪室、二管輪室、會(huì)議室、貯藏室、電弄、管弄和通往上下層甲板的樓梯等。（5）船長甲板設(shè)有船長室、輪機(jī)長室、船東室、引水員室、貯藏室和通往上下層甲板的樓梯等。（6）駕駛甲板設(shè)有駕駛室、組合電臺(tái)室、蓄電池室、充放電室、海圖室和通往上下層甲板的樓梯等。（7）羅經(jīng)甲板設(shè)有后桅、雷達(dá)、聲光信號(hào)設(shè)備、磁羅經(jīng)、汽笛等設(shè)備。具體布置詳見總布置圖。4.7舾裝設(shè)備舾裝設(shè)備按《鋼質(zhì)海船入級(jí)建造規(guī)范》舾裝的要求選取。本船舾裝數(shù)(4.3)其中：―夏季載重線下的型排水量，t；―船寬，m；―從夏季載重水線到最上層艙室頂部的有效高度，m。―船長范圍內(nèi)夏季載重水線以上的船體部分和上層建筑以及各層寬度大于的甲板室的側(cè)投影面積，。經(jīng)過計(jì)算得出。4.7.1錨泊設(shè)備（1）錨首錨斯貝克錨3頭（其中1頭為備用），每頭錨重4320kg；。（2）錨鏈錨鏈選為AM3有擋錨鏈、φ56mm、總長577.5m，均分兩根。（3）起錨機(jī)選用臥式單側(cè)式電動(dòng)液壓起錨機(jī)2臺(tái)。（4）掣鏈器采用螺旋掣鏈器一對(duì)位于錨機(jī)和導(dǎo)鏈滾輪之間，底座處甲板加強(qiáng)。4.7.2系泊設(shè)備（1）系船索和拖索系船索5根，每根長190m，規(guī)格為φ65八股長絲丙綸繩。拖索1根,長220m,破斷負(fù)荷為1024kN。（2）系泊屬具帶纜樁、導(dǎo)纜孔、導(dǎo)纜滾輪采用國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。4.7.3舵設(shè)備采用流線型半懸掛平衡舵1只，擺缸式舵機(jī)1臺(tái)，功率25kW，最大轉(zhuǎn)舵角度為。4.7.4救生設(shè)備本船在艇甲板后部左右舷各一艘30人耐火型全封閉機(jī)動(dòng)玻璃鋼救生艇，船尾處懸掛一個(gè)救助艇，在首樓甲板上配置6人拋投式氣漲救生筏一只，全船配置救生圈16只，救生衣35件（居住艙按船員人數(shù)配齊30件）。4.7.5消防設(shè)備整個(gè)船配備有滅火系統(tǒng)，機(jī)艙和貨艙配備有二氧化碳滅火系統(tǒng)。（1）設(shè)有帶盒消防水槍25個(gè)，配備12mm、16mm開關(guān)雙水槍，DG65mm(215mm)；20米的水艙和接口，包括2-8000個(gè)機(jī)艙平臺(tái)、2-5200個(gè)機(jī)艙平臺(tái)和2-bills、9層甲板、3層救援甲板、2層甲板、3-艦長甲板和2-駕駛艙甲板。一樓有兩層甲板，帶盒水壺的存放位置靠近消火栓。色彩空間和油品分離室各配有兩個(gè)水霧噴嘴。（2）滅火器船上裝備有17臺(tái)手提式干粉滅火器(5kg)、11臺(tái)二氧化碳滅火器(5kg)和8臺(tái)手提式泡沫滅火器。機(jī)艙配有6臺(tái)手提式泡沫滅火器，10臺(tái)二氧化碳滅火器(5kg)，10臺(tái)干粉滅火器(5kg)，1臺(tái)手提式泡沫槍，5臺(tái)mpt65l泡沫滅火器。（3）消防隊(duì)配備2套消防設(shè)備，放置于庫房等適當(dāng)位置。（4）必須按照規(guī)定配備其他滅火設(shè)備。4.7.6門、窗及艙蓋（1）鋼質(zhì)門主甲板進(jìn)入船尾甲板空間和預(yù)報(bào)的艙門均為耐風(fēng)雨鋼門，門檻高度為600mm，艙室位于船尾380mm；救生甲板空間的外艙壁門、起居室、船長和駕駛甲板是耐風(fēng)雨的鋼門，閥值為250mm。排料間、電瓶間、一層及機(jī)艙平臺(tái)的門均為C級(jí)門或鋼門。出租車的門是滑動(dòng)門。（2）“A”級(jí)防火門門從廚房走道“階級(jí)A0”防火門,機(jī)艙的門應(yīng)急管是“階級(jí)室A60”自閉的門,門主甲板的機(jī)房是“階級(jí)室A60”自動(dòng)關(guān)閉門,走廊和樓梯的門是“階級(jí)A0”自閉的門。（3）“C”級(jí)防火門套間衛(wèi)生間的門為“C級(jí)”防火門。（4）“B”級(jí)防火門其余艙室門均為“B-0級(jí)”防火門。（5）金屬窗駕駛室的前壁是8扇800×710鋁矩形窗(其中2個(gè)內(nèi)部開，其余固定)和1扇1200×215；710鋁矩形窗(固定)。側(cè)壁后墻設(shè)有11扇500×710。在船長甲板上有16扇500(2)方矩形蓋窗，14扇500(2)，甲板上有710扇矩形窗，19扇500×710甲板；救生甲板上有710扇鋁矩形窗，監(jiān)控室前壁有21扇(9666)鋁矩形窗，其中有3扇1600窗的方形窗。（6）艙口蓋主甲板背面有一個(gè)830×830（h=600mm）防水螺釘蓋。630×630（h=600mm）中間防水。首樓甲板830×830（h=600mm）水密艙口蓋1只請參閱所附圖，以獲得完整的總體布局。4.8艙容校核（1）貨艙容積校核先計(jì)算出各站甲板下的橫剖面面積，畫出橫剖面面積曲線，找到貨艙區(qū)的位置，根據(jù)AutoCAD中面域特性，求出貨艙區(qū)的總?cè)莘e為，其大于該設(shè)計(jì)船貨艙區(qū)所需容積。因而滿足貨艙艙容要求。（2）壓載水艙容積校核根據(jù)AutoCAD中面域特性，將所有壓載艙的體積加和。本設(shè)計(jì)船壓載水艙所需容積為，因而滿足壓載水艙艙容要求。第五章螺旋槳的圖譜設(shè)計(jì)5.1船體主要參數(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，本設(shè)計(jì)船為單機(jī)，單槳，球首的沿海成品油船。具體參數(shù)根據(jù)型線設(shè)計(jì)與總布置設(shè)計(jì)后如表5.1：表5.1設(shè)計(jì)船船體主要參數(shù)項(xiàng)目單位數(shù)值設(shè)計(jì)水線長Lwlm191.00垂線間長Lppm191.00型寬Bm32.16型深Dm17.94設(shè)計(jì)吃水dm11.66方型系數(shù)CB0.822排水量t61994槳軸中心距基線Zpm3.305.2主機(jī)參數(shù)與航速校核型號(hào)MAN-B&W6S50MC-C額定功率9960kW額定轉(zhuǎn)速127r/min旋向右旋表5.2設(shè)計(jì)船推進(jìn)因子的確定項(xiàng)目公式數(shù)值據(jù)型船資料確定伴流分?jǐn)?shù)ω泰洛公式ω=0.5CB-0.050.361按經(jīng)驗(yàn)公式推力減額分?jǐn)?shù)t商赫公式t=kω(k=0.6)0.217相對(duì)旋轉(zhuǎn)效率ηR缺少資料，近似取得1.0船身效率ηHηH=(1-t)/(1-ω)1.22605.3MAU4葉槳圖譜設(shè)計(jì)5.3.1可達(dá)到最大航速計(jì)算根據(jù)初選的主機(jī)轉(zhuǎn)速，對(duì)MAU4-40、4-55以及4-70的圖譜插值計(jì)算。根據(jù)上一節(jié)計(jì)算結(jié)果，可得螺旋槳敞水收到馬力PD=7782.1hp根據(jù)MAU4-40，MAU4-55，MAU4-70的圖譜列表計(jì)算：表5.3圖譜插值結(jié)果√BP-δ圖譜設(shè)計(jì)的計(jì)算表項(xiàng)目單位數(shù)值假定航速Vkn13141516VA=(1-ω)Vkn8.3078.9469.58510.224BP=NPD0.5/VA2.576.43763.51053.44845.484BP0.58.7437.9697.3116.744MAU4-40δ94.334588.016481.641976.5123P/D0.588450.604960.621570.63892η00.483970.509950.534360.55547PTE=PDηHη0hp6242657768927164MAU4-55δ93.766986.018679.595574.4405P/D0.614870.643940.669980.68933η00.466660.491930.514390.53771PTE=PDηHη0hp6019634466346935MAU4-70δ92.997986.019179.129874.0296P/D0.622360.649890.673480.69985η00.453740.474940.49820.51789PTE=PDηHη0hp5852612564256679根據(jù)計(jì)算結(jié)果可繪制圖5.1。從PTE-f(V)曲線與船體滿載有效馬力曲線的交點(diǎn)，可獲得不同盤面比所對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)航速及螺旋槳最佳要素P/D、D及η0，統(tǒng)計(jì)于表5.4。表5.4最佳要素匯總MAUVmax/knP/Dδη0D/m4-4013.850.58687.5600.5236.4744-5514.030.62185.7600.5056.4234-7014.230.63585.1600.4856.470圖5.1MAU4葉槳圖譜設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果5.3.2空泡校核按柏利爾空泡界限線中的商船上限線，計(jì)算不發(fā)生空泡的最小展開面積比。槳軸埋深：hs=T-ZP=11.66-3.30=8.36m(5.1)p0-pV=pa+γhs-pV=10330+1025×6.08-174=18725kgf/m2(5.2)式中，計(jì)算溫度t=15oC，故pV=174kgf/㎡，ρ=104.63kgf·s2/m4,列表計(jì)算，如表5.5所示：表5.5空泡校核計(jì)算結(jié)果項(xiàng)目單位數(shù)值MAU4-40MAU4-55MAU4-70Vmaxkn13.8514.0314.23VA=0.5144Vmax(1-ω)m/s4.5534.6124.678(0.7πND/60)2(m/s)2908.163894.000906.974V0.7R2=VA2+(0.7πND/60)2(m/s)2928.888915.268928.855σ0.7R=(po-pv)/0.5ρV0.7R20.3850.3910.385τc(查柏利爾限界線)0.1730.1780.181T=PD?ηo?75/VAkgf934198904784312AP=T/0.5ρV0.7R2?τcm211.11210.4489.586AE=AP/(1.067-0.229P/D)m212.13611.53710.631AE/Ao=AE/(πD2/4)0.4550.4540.431根據(jù)表5.5中的計(jì)算結(jié)果，可畫出空泡校核結(jié)果圖5.2，從圖中可得不發(fā)生空泡的最小盤面比以及其所對(duì)應(yīng)的最佳螺旋槳要素，如表5.6所示。圖5.2空泡校核圖表5.6最佳螺旋槳要素AE/A0P/DD/mη0Vmax/kn0.4520.6156.4200.50913.98P=(P/D)*D=3.955.3.3強(qiáng)度校核按2001年《規(guī)范》校核t0.25R及t0.6R,應(yīng)不小于按下式計(jì)算之值：(5.3)計(jì)算功率Ne=6452.98KW。表5.7最佳螺旋槳要素項(xiàng)目單位數(shù)值0.25R0.60R弦長bm0.92081.2654K1查書上表7-2634207K2250151K31410635K4434A1=D/P(K1-K2D/P0.7)+K3D/P0.7-K42658.60935.87Y=1.36A1Ne/(Zbne)59748.8715304.97K5查書上表7-28223K63412K74165K8380330A2=D/P(K5+K6ε）+K7ε+K812841043材料系數(shù)K（鋁鎳青銅）1.1791.179X=A2GAdne2D3/(1010Zb)0.39790.2354t=(Y/(K-X))?mm276.572127.355實(shí)取槳葉厚度mm19895表5.8螺旋槳各半徑處厚度匯總做擬合線求得厚度數(shù)值單位厚度數(shù)值單位t0.2209.702mmt0.6116.086mmt0.3186.298mmt0.792.682mmt0.4162.894mmt0.869.278mmt0.5139.490mmt0.945.874mm6.3.4螺距修正根據(jù)尾軸直徑大小，決定轂徑比dh/D=0.16，需進(jìn)行修正。同時(shí)需對(duì)厚度差異進(jìn)行修正，修正如表5.9：表5.9螺距修正數(shù)值匯總Δ(P/D)B-0.00257由于實(shí)際槳葉厚度大于AU槳標(biāo)準(zhǔn)厚度，故需因厚度差異進(jìn)行螺距修正dh/D0.18設(shè)計(jì)槳（t/b)0.7R0.057取AU4-55為基準(zhǔn)螺旋槳標(biāo)準(zhǔn)槳（t/b)0.7R0.0551-s=30.866VA/(NP)13879.733Δ(t/b)0.7R-0.009Δ(P/D)t150.423修正后P/D151.0355.4螺旋槳的重量和性能5.4.1螺旋槳的重量螺旋槳材料為鋁鎳青銅，重量密度γ=7600kgf/m3；槳葉最大寬度bmax=1.277m。葉片重量(未計(jì)及填角料的重量）M=[1/3×R/10×∑(6)+0.166×0.02R]γ=1887.72kgf(5.4)式中0.166*0.02R是考慮槳轂至0.2R切面間的重量，∑(6)為梯形法積分分項(xiàng)和。4個(gè)葉片重量=7550.89kgf軸榖配合錐度K=1/13=0.077；榖長L0=0.975m；轂前端半徑R1=0.334；轂后端半徑R2=0.446m；槳軸直徑dt=0.508m；d3=0.410m。槳榖重量Gh=2239.65kgf螺旋槳總重=9790.53kgf5.4.2敞水特征曲線的確定由MAU4-40、MAU4-55的敞水性征曲線內(nèi)插，得到表5.10：表5.10敞水特征值J00.10.20.30.40.50.60.7KT0.2590.2330.2090.1740.1380.1000.0610.01610KQ0.2500.2370.2140.1910.1600.1260.0880.052η00.0000.2260.3150.4460.5570.6140.5920.246圖5.3敞水特征曲線圖5.4.3系柱和航行特征曲線計(jì)算由圖5.3得J=0時(shí)，KT=0.259，KQ=0.0250。計(jì)算功率：PD=Psηs=10517.12hp(5.5)主機(jī)轉(zhuǎn)矩(5.6)系柱推力(5.7)螺旋槳轉(zhuǎn)速(5.8)取轉(zhuǎn)速為128r/min，138r/min，148r/min進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如表5.11所示：表5.11航行特征計(jì)算表航行特性計(jì)算表項(xiàng)目單位數(shù)值Vkn121314151617VA=0.5144(1-ω)Vm/s3.9446.6877.2027.7168.2308.745N(r/min)135J=VA/nD0.2730.4630.4990.5340.5700.605KT0.1960.1830.1710.1600.1490.138KQ0.02300.02220.02120.02020.01920.0180η00.4650.5000.5300.5620.5900.613PTE=KTρn2D4(1-t)V/145.6hp420642554271429242634196Ps=KQ2пnρn2D5/75ηSηRhp716569156604629259815607N(r/min)125J=VA/nD0.3810.6460.6960.7460.7950.845KT0.1850.1710.1590.1480.1360.122KQ0.02230.02130.02020.01900.01780.0163η00.4940.5290.5630.5930.6170.634PTE=KTρn2D4(1-t)V/145.6hp340434083413340433363180Ps=KQ2пnρn2D5/75ηSηRhp551452674995469844024031N(r/min)115J=VA/nD0.4140.7020.7560