12000DWT近海成品油船主尺度確定要點(diǎn)

12000DWT近海成品油船方案設(shè)計(jì)–PAGE1–1船舶主要特點(diǎn) 21.1船型、航區(qū)及用途 21.2船級(jí) 21.3航速、續(xù)航力及自持力 21.4設(shè)備 21.5乘客編制及配置 21.6要求完成的設(shè)計(jì)內(nèi)容 22船舶主要要素確定 32.1排水量初步估算 32.1.1選取載重量系數(shù) 32.1.2排水量△初步估算 42.2初步擬定主尺度及方形系數(shù) 42.2.1主尺度比法 42.2.2統(tǒng)計(jì)法 42.3初選主機(jī) 52.4空船重量估算 52.4.1鋼料重量估算 52.4.2舾裝重量估算 52.4.3機(jī)電設(shè)備的重量估算 52.5重力與浮力平衡 62.5.1諾曼系數(shù)法修改主尺度 62.5.2重新計(jì)算校核 62.6載貨量Wc計(jì)算 62.7穩(wěn)性校核 82.8航速校核 92.8.1估算總推進(jìn)系數(shù) 92.8.2估算設(shè)計(jì)船的有效功率 102.8.3繪制有效功率曲線（EHP-V曲線） 112.8.4航速校核 122.9艙容校核 122.9.1雙層底高度及雙層殼寬度計(jì)算 122.9.2本船所能提供的總?cè)莘e 122.9.3貨油艙能提供的容積 132.9.4壓載水艙（即雙層殼之間）能提供的容積： 132.9.5貨油所需容積 132.9.6壓載水艙所需容積 132.9.7校核 132.9.8小結(jié) 14參考文獻(xiàn) 141船舶主要特點(diǎn)1.1船型、航區(qū)及用途本船為鋼質(zhì)、具有連續(xù)甲板、首樓和尾上層建筑、球鼻艏線型、傾斜艏、混合骨架全電焊結(jié)構(gòu)、雙底、單槳、單舵、艉機(jī)型、單柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的散貨（成品油）船、航區(qū)為近海航區(qū)。1.2船級(jí)本船按“CCS”有關(guān)規(guī)定設(shè)計(jì)1.3航速、續(xù)航力及自持力本船試航速不低于10.5kn；續(xù)航力3000nmile；1.4設(shè)備錨、系泊、舵、工作、救生、消防及航行信號(hào)等設(shè)備根據(jù)規(guī)范要求及實(shí)際需要配置1.5乘客編制及配置乘員人數(shù)按需要及調(diào)查后自定，室內(nèi)設(shè)施按艙室設(shè)備規(guī)范配置1.6要求完成的設(shè)計(jì)內(nèi)容1)確定主尺度及主要要素2)進(jìn)行總布置設(shè)計(jì)、繪制總布置草圖3)編寫設(shè)計(jì)報(bào)告書2船舶主要要素確定2.1排水量初步估算在初步設(shè)計(jì)階段，首先需要查找母型船資料。母型船相關(guān)系數(shù)和參量見下表：表2.1母型船數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)值載重量（t）12000載重量系數(shù)0.736總長（m）134.85設(shè)計(jì)水線長（m）129垂線間長（m）126型寬（m）22型深（m）10.6設(shè)計(jì)吃水（m）7.457排水量（t）16304方型系數(shù)0.761水線面系數(shù)0.885中橫剖面系數(shù)0.989棱形系數(shù)0.769K1=L/B5.727K22.950主機(jī)功率（KW）4456航速（kn）13.52.1.1選取載重量系數(shù)1．采用708研究所常用的載重量系數(shù)估算（《船舶設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》[1]）(2.1)其中：K—系數(shù)，對(duì)采用50%以上高強(qiáng)度鋼的大型或超大型油船K=1.01~1.03，對(duì)淺吃水船型（B/T>3.5）K=0.9~0.95；對(duì)DW=10000~50000t(縱舯剖面上無縱艙壁)的船K=1.0~1.02。此處K取1。中小型油船的載重量系數(shù)范圍大致為是0.6~0.75，符合要求，且與母型船相差不大，因此選擇0.741。2.1.2排水量△初步估算(2.2)2.2初步擬定主尺度及方形系數(shù)參考母型船，相關(guān)資料及經(jīng)驗(yàn)公式和統(tǒng)計(jì)公式，同時(shí)兼顧各主尺度的關(guān)系，初定船舶主尺度。2.2.1主尺度比法選擇出L/B=K1，B/d=K2及方形系數(shù)，已知排水量△后，就可應(yīng)用浮性方程算出L，B，d。(2.3)其中：—海水密度，取1.025t/cm3；k—附體系數(shù)，取1.006；K1，K2，取自母型船，型深初步按母型船D0/L0換算，即D=L(D0/L0)。初定主尺度為：=125.92m，B=21.99m，d=7.45m，D=10.59m，=0.761。2.2.2統(tǒng)計(jì)法由文獻(xiàn)《運(yùn)輸船舶設(shè)計(jì)特點(diǎn)》[2]介紹的主尺度統(tǒng)計(jì)公式計(jì)算：DW<40000t的油船：L=8.15DW0.3-15;B=11.13DW0.155-26;d=0.44DW0.3+0.665;D=1.786d-3.11初定主尺度為：=121.43m，B=21.73m，d=8.03m，D=11.23m，=0.741。由于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是考慮小于4w噸的油船的統(tǒng)計(jì)資料，且時(shí)間比較久遠(yuǎn)，不很準(zhǔn)確，由此選用有母型船資料換算而得到的主尺度。由此初步擬定主尺度為：=125.92m，B=21.99m，d=7.45m，D=10.59m，=0.761。2.3初選主機(jī)用海軍系數(shù)法估算設(shè)計(jì)船所需的主機(jī)額定功率。由母型船的相關(guān)資料得海軍系數(shù)：(2.4)設(shè)計(jì)船的設(shè)計(jì)航速為V=11kn，設(shè)計(jì)船與母型船的海軍系數(shù)相等，則設(shè)計(jì)船需要的主機(jī)功率為：(2.5)查相關(guān)資料初選主機(jī)型號(hào)為：MAN-B&WL60MC，額定功率2600kW，轉(zhuǎn)速123rpm。2.4空船重量估算2.4.1鋼料重量估算由《運(yùn)輸船舶設(shè)計(jì)特點(diǎn)》[2]上所提供的公式經(jīng)雙殼實(shí)船數(shù)據(jù)校核后建議K值如下：僅有雙底：1.10~1.15雙殼雙底：1.16~1.45改值對(duì)于載重量大于10萬噸以上應(yīng)偏向高值；對(duì)縱艙壁數(shù)量大于2以上及采用高強(qiáng)度鋼，應(yīng)修正。由于型船資料不完全，此處K值取在雙殼雙底范圍內(nèi)的1.2，計(jì)算所得：Ws=3890.81t2.4.2舾裝重量估算由《運(yùn)輸船舶設(shè)計(jì)特點(diǎn)》[2]上所提供的公式：最終計(jì)算所得：W0=363.47t2.4.3機(jī)電設(shè)備的重量估算由《運(yùn)輸船舶設(shè)計(jì)特點(diǎn)》[2]上所提供的公式：最終計(jì)算可得機(jī)電重量為：WM=451.3t最終的空船重量為：LW=4705.60t2.5重力與浮力平衡2.5.1諾曼系數(shù)法修改主尺度實(shí)際載重量：。要求載重量：DW=12000t。載重量增量：，載重量允許的誤差為△的0.1%，重力浮力不平衡，須用諾曼系數(shù)法進(jìn)行平衡。由《船舶設(shè)計(jì)原理》[4]74頁的圖3-4查得本船諾曼系數(shù)N=1.3。排水量增量：。根據(jù)浮性微分方程：，保持方形系數(shù)不變，改變L，B，d。計(jì)算得：=126m，B=23m，d=7.45m，D=10.6m，=0.761，△=16941.86t。2.5.2重新計(jì)算校核新的空船重量：鋼料重量：Ws=3963.447t舾裝重量：W0=375.02t機(jī)電重量：WM=451.30t總的空船重量為：LW=4789.77t新的載重量：。載重量增量：，/△2=0.05%＜0.1%，符合要求，重力浮力平衡調(diào)整完畢?！?16941.86t，在此排水量下要達(dá)到航速11kn，所需主機(jī)功率為：，因而最初選定的主機(jī)型號(hào)是合理的。2.6載貨量Wc計(jì)算燃油重量(2.7)式中：——包括一切用途在內(nèi)的耗油率，取200g/kW·h；——主機(jī)持續(xù)常用功率（CSR），2288kW；R——續(xù)航力，3000nmile；——服務(wù)航速，，或比適航速度小0.5~1kn，取10.5kn；k——考慮風(fēng)浪影響而引起航行時(shí)間增加的儲(chǔ)備系數(shù)，通常取1.15~1.2，取為1.2；d——儲(chǔ)備天數(shù),取為5天。燃油總量為=238.56t。2．爐水重量(2.8)爐水總量為=11.9t。3．滑油重量(2.9)其中：為比例系數(shù)，通常柴油機(jī)船取3%~5%，偏于安全的考慮取=5%?；涂偭繛?11.9t。4．船員生活用水本船船員24人，每人每天耗水按100kg計(jì)，則生活用水總量為：其中增加的10天為5天儲(chǔ)備，5天停港。5．人員及行李每人體重按65kg計(jì)算，每人的行李按50kg計(jì)，則人員及行李重為：（65+50）×24/1000=2.76t6．食品每人每天按5kg計(jì)，食品重為：7．備品備品的統(tǒng)計(jì)數(shù)字一般為50t~70t，或者一般可取為（0.5%LW~1%LW），本船備品重取為60t。8．載貨量載貨量=11680.5t。2.7穩(wěn)性校核在主尺度確定時(shí)通常只做初穩(wěn)性校核，其內(nèi)容是估算初穩(wěn)性高度，并檢驗(yàn)其是否符合設(shè)計(jì)船所要求的數(shù)值。1．初穩(wěn)性下限要求初穩(wěn)性方程式：(2.10)式中：——所核算狀態(tài)下的初穩(wěn)性高度；——相應(yīng)吃水的浮心高度；r——相應(yīng)吃水下的橫穩(wěn)心半徑；——所核算狀態(tài)下的重心高度；——自由液面修正值，此處忽略。利用近似公式估算和r，選用《船舶設(shè)計(jì)原理》[4]確定系數(shù)a1,a2。根據(jù)文獻(xiàn)《油船總體設(shè)計(jì)》[3]中介紹的方法估算水線面系數(shù)：經(jīng)計(jì)算得到Cw=0.867母型船=0.885，考慮到與母型船相似，本船取=0.885。(2.11)(2.12)=ξ·D，空載油船ξ=0.6~0.66；偏于安全的考慮，取ξ＝0.66，則＝7.65m。，滿足初穩(wěn)性高度下限要求。2．初穩(wěn)性上限要求為使橫搖和緩，搖幅不過大，希望不發(fā)生諧搖，即：調(diào)諧因子(2.13)式中：——船舶橫搖自搖周期，(2.14)——波浪周期，(2.15)λ——波長，我國沿海情況波長躲在60m~70m,偏于安全的考慮，λ取70m；計(jì)算可得=9.92s，=6.69s，式中：B——船寬m；——B/d不同的系數(shù)，由《船舶設(shè)計(jì)原理》[4]中公式計(jì)算得=1.04；——重心高度。綜上，設(shè)計(jì)船的初穩(wěn)性滿足規(guī)范要求。2.8航速校核航速校核實(shí)質(zhì)就是航速或馬力估算，其目的是：初步估算設(shè)計(jì)船在給定主機(jī)情況下的航速，或初步確定在所要求航速下需要的主機(jī)功率。本設(shè)計(jì)要校核當(dāng)主機(jī)發(fā)出額定功率時(shí)，航速能否達(dá)到任務(wù)書要求的設(shè)計(jì)航速11kn。2.8.1估算總推進(jìn)系數(shù)船身效率1．伴流分?jǐn)?shù)⑴泰勒公式：(2.16)⑵漢克歇爾公式：(2.17)根據(jù)《船舶原理》[5]上冊(cè)250頁介紹經(jīng)驗(yàn)公式來確定棱形系數(shù)：①楚思德公式：(2.18)為服務(wù)航速（kn），計(jì)算得=0.572②Fr＜0.24：(2.19)計(jì)算得=0.594③貝克公式（的極限）：(2.20)計(jì)算得=1.02，若棱形系數(shù)超過此值阻力將迅速增加，棱形系數(shù)不會(huì)超過此值。中低速的油船均在0.985~0.99之間,為了使，，相互配合，最終取=0.765，Cm=0.994。由漢克歇爾公式得=0.356；最終取=0.350。2．推力減額分?jǐn)?shù)t⑴商赫公式：t=k(2.21)單螺旋槳船，裝有流線型舵或反應(yīng)舵者k=0.5~0.7，取k=0.6，計(jì)算得t=0.21；⑵漢克歇爾公式：(2.22)最終取t=0.24。船身效率=（1-t）/（1-）=1.169相對(duì)旋轉(zhuǎn)效率一般可近似地取=1軸系效率尾機(jī)型船=0.98螺旋槳敞水效率取功率儲(chǔ)備10%，則螺旋槳敞水收到的功率：其中：——進(jìn)速（kn），；——螺旋槳敞水收到的功率（hp）；——螺旋槳轉(zhuǎn)速，由于采用低速機(jī)，即為主機(jī)轉(zhuǎn)速取123r/min。計(jì)算得=6.87，由此可在MAU4-40圖譜中查到約為0.53。因而總推進(jìn)效率：；所以設(shè)計(jì)船的有效推功率THP=·BHP=1560kW。2.8.2估算設(shè)計(jì)船的有效功率按母型船比例初步選取為1.978m即1.57%，根據(jù)《船舶設(shè)計(jì)原理》[4]187頁圖5-5知與本船棱形系數(shù)相配合的最佳浮心位置為1.5%~1.7%，所以取1.978比較合理。用LAP法（《船舶原理》[5]下冊(cè)）估算有效功率曲線，基本參數(shù)如下：=126m，，B=23m，d=7.45m，▽=16941.86m3，=0.761，，=0.984，=0.758，，B/d=3.087，/B=5.533，=1.978m，，，，，。具體計(jì)算過程見表2.3：表2.2LAP法估算有效功率序號(hào)項(xiàng)目數(shù)值1V(kn)101112132（m/s）5.145.6546.1686.68230.5260.5790.6310.6844（查圖）151718225/B修正值%（查圖）202020206修正后的=[1+（5）]×（4）1820.421.626.470.0008040.0009120.0009650.001188550464024.2605510427660556829.1715603231.598.7418.7828.8208.85510桑海公式（《船舶原理》上165頁）0.0016510.0016300.0016120.00159611粗糙度補(bǔ)貼系數(shù)（《船舶原理》上176頁）0.00040.00040.00040.0004120.0028550.0029420.0029780.00317613（m2/s2）26.419631.96771638.04422444.64912414(kg)147324.78183701.89221260.52276950.7115B/d修正=（B/d-2.4）×5%0.034360.034360.034360.0343616(kg)5062.4356312.4417603.0469516.69617(kg)152387.212190014.33228863.562286467.408718(kW)783.27031074.34101411.63041914.17522.8.3繪制有效功率曲線（EHP-V曲線）由表2.2中的數(shù)據(jù)可畫出有效功率曲線，如圖2.1：圖2.1有效功率曲線2.8.4航速校核由圖2.1可知當(dāng)主機(jī)額定功率時(shí)，航速為12.2kn＞11kn，滿足設(shè)計(jì)要求。2.9艙容校核對(duì)雙殼雙底型油船容積校核要分層進(jìn)行校驗(yàn)，即分別對(duì)貨油艙艙容和專用壓載水艙艙容進(jìn)行校驗(yàn)。及?！浻团撃芴峁┑娜莘e，m3；——貨油區(qū)能提供的總?cè)莘e，m3；——貨油所需要的容積，m3；——壓載水艙所需容積，m3。2.9.1雙層底高度及雙層殼寬度計(jì)算按照《國內(nèi)航行海船法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》（2004）[6]對(duì)于DW≥5000t的油船，必須設(shè)雙殼雙底結(jié)構(gòu)。雙層殼寬度不得小于b=0.5+DW/2000或2m取小者；但不得小于1m。雙層底高度不得小于=B/15或2m取小者；但不得小于1m。本船?。篵=1.1m，=1.55m。2.9.2本船所能提供的總?cè)莘e(2.23)(2.24)(2.25)式中：——總?cè)莘e利用系數(shù)；——貨油區(qū)長度利用系數(shù)，，為貨油區(qū)長度，按母型船比例取=86.69m，=0.688；——型深高度下中剖面面積系數(shù)，=0.996。計(jì)算得：=22319.17m3。2.9.3貨油艙能提供的容積(2.26)(2.27)式中：——貨油艙容積利用系數(shù)。計(jì)算得：=13395.17m3。2.9.4壓載水艙（即雙層殼之間）能提供的容積：2.9.5貨油所需容積(2.28)式中：——貨油量，11680.5t；——貨油密度，0.82t/m3；k——考慮貨油膨脹及艙內(nèi)構(gòu)架系數(shù)，1.04。計(jì)算得：=14813.66m3。2.9.6壓載水艙所需容積一般?。?.2~0.5）DW，本船取0.35DW=4200m3。2.9.7