500t油船建造设计方案设计方案

1 500t 油船建造设计方案设计方案 舶用途，航区 本船为川江成品油船 本船航行于武汉 重庆的长江航线，经过三峡库区 本船航区满足 B， C， 本船为尾楼，双螺旋桨，柴油机油船 计和建造规范 本船按照钢质内河船舶入级建造规范 (2002)和内河船舶法定检验技术规则 (1999 中国船检局 )进行设计和建造 舶的主要尺度及型线 本船设计平均吃水为 他尺度根据最佳型线及经济性选定 重量及货油舱 船舶满载时载重量为 500t ，货油密度按 3m 计，船舶货油舱长 及位置满足规范及 1973年国际防止船舶造成污染公约及其 1978 年议定书，设置双底双壳，有专用压载舱，其容积符合公约要求 速与续航力 满载速度不小于 16km/h，续航力为 2800性与适航性 本船应满足我国船检局稳性规范对 种装载情况横摇周期不小于 10s，首尾吃水差不大于 m)，螺旋桨全部埋入水中，满载航行时无首倾 体结构 船体结构采用纵横混合骨架形式 舶设备及 甲板机械 对货油装卸设备，安全，消防设备，救生设备，管系设备，锚机，舵机，绞缆机等都提出较详细规定 (从略 ) 力装置 2 主机 :采用淄博柴油机厂 260 锅炉 :设全自动燃油锅炉一台 气设备 对电源种类，配电系统，电缆及照明，通讯导航设备等方面的要求 (从略 ) 员定额及舱室布置 船员定额为 18人 船员中由船长，轮机长，水手，厨工，报务员等组成 对船员舱室布置要求 :船长，轮机长为单人房间，其余均为四人间 对公共舱室的要求 :小餐厅一间，公共厕浴室一间 3 2 主尺度的确定 型船资料 为了解决设计要求中吨位小，装载量大和主机功率小，吃水浅而航速要求高这两大矛盾，本文广泛收集了国内外现有中小型油船的资料并加以分析，从中吸取其优点 与本设计船相近载重量的母型船主尺度资料如表 示 ,其详尽资料见附录一 . 300t 600t 700t 1200t 2000t 2000t 2560t 3000t 0 B D T p 船重量计算 空船重量 船体钢料重量 船体钢材重量采用混合模数法 4 h*(L*B*D+L* (B+D) 取 装设备重量采用平方模数法 f*L*(B+D) 取 电设备重量 m* 取 其中 船主机采用 2 260 (注 :在空船重量计算中采用的系数都是根据母型船资料确定 ) 采用诺曼系数法进行重力浮力平衡 (其具体方法参阅 大连理工大学出版社 ) 诺曼系数 N = )(3211|1t 时，不满足，保持 D， d 不变，改变 B，其改变量按下式计算 : 000 2 其中， 为设计方案的载重量 根据空船重量，诺曼系数法过程编制程序 (见附录一 ) 选择七个不同的主尺度的初始方案，得到的结果如表 方案 m) B(m) ( Cb(m) 方案1 初定 终定 方案2 初定 终定 方案3 初定 终定 5 方案4 初定 终定 方案5 初定 终定 方案6 初定 终定 方案7 初定 终定 : 设计一条新船，要保证浮性，稳性，快速性，容量，布置等技术要求，要满足船坞，船台，航道等限制条件，还要得到最佳的经济效益 在一定的主机功率 (2 260达到较高的航速 7个不同的方案中，取航速较高，且各尺度比合理的作 为最终方案 海军部系数法中， 采用内河船设计手册 546 页长江 B 级航区油船为参考母型船 c=030320=32 =v=332 分析海军部系数法，我们不难看出，对于同一条母型船，在相同的主机功率下， 越小，则速度越大，而 越小同时可以在相同载重量下空船重量也越小，从而降低船舶的造价，出于以 上考虑，故选择方案 4为本船主尺度的最终方案，具体数据如下 : 两柱间长 m 水线间长 m 型 宽 B = m 型 深 D = 吃 水 d = 排水量 = 740 t 载重量系数 6 方形系数 = k*/ = 中 =中横剖面系数 据 棱形系数 = 7 3 性能校核 速校核 本船采用海军部系数法进行航速校核，取内河船设计手册 546 页长江 c=030320=32 =v=332 =h 满足航速要求 积校核 本船的容积校核采用与 本船采用双底结构，按 2002 版钢质内河船舶入级与建造规范，双层底的高度 h 取 800， 双层壳厚度取 ( 3m 货油区能提供的总容积， 3m 3m 3m 本船能够提供的总容积 下式统计式计算 : BD (1 8 式中， 船取为 31m cK=1/ (船能提供的总容积 BD =35 1149 3m 本船货油舱能提供的容积 (b) = (0+ ( = aK( (= 1 ( ( = 603 3m 本船主机燃油消耗率为 198g/h，航程为 1370h，燃油储备 10%，则双程燃油重量为 : 2 260 2 198 1370/000=19t 滑油重量占燃油的 10%，为 水 10吨 船员备品及食品 7吨 余量 10吨 载货量 52 吨 本船货油所需容积 9 kcW/ k = 虑货油膨胀及舱内构架系数 452t，载货量 油 密度 则 449/42 3m 压载水容积为 00 3m 综上，经计算可知 舷校核 夏季最小干舷 F 按下式计算 : F = 0F+1f + 2f +3f+ 4f +5f(式中 ，0F 船的基本干舷， 1f 船长小于 100 2f 方形系数对干舷的修正， 3f 型深对干舷的修正， 4f 有效上层建筑和围蔽室对干舷的修正， 5f 非标准舷弧对干舷的修正， (1) 基本干舷0中有关规定该船为 ，查 其基本干舷 0F=443 2) 船长小于 100m 的船舶的干舷修正 1f 10 按公约仅对 于本船 1f = 0 3) 方形系数对干舷的修正 2f 2f =( 0F + 1f )( (本船 得 2f = 34) 型深对干舷的修正 3D - 15L)R (本船 D= L=R=L/于 D - 15性校核 初稳性高度的估算按初稳性方程式进行。 r h 式中， 所核算状态下 的初稳性高度； 相应吃水下的浮心高度； r 相应吃水下的横稳心半径； 所核算状态下的重心高度； h 自由液面对初稳性高度修正值，可取自母型船。 本船采用近似公式估算 r. Zb= r=d 系数 b = r =d=g =3= h =0 故得到初稳性高 r h=性满足要求 . 12 4 型线设计 制横剖面面积曲线 梯形作图法 首先梯形 m， 然后作等腰梯 形 面积船的水下体积，则 C=得到的等腰梯形 心纵向位置位于船中，如果浮心位置 在船中，则可对 行改造，得到梯形 A 1E 1F D，其中 E 1E =F 1F ，等腰梯形 面积心 4 此时梯形 A 1E 1F D 的面积与 同，其面积心位于 G 点 1E 1F 按照面积相等原则绘制出横剖面面积曲线，式中 B 1E =(1 6 1F C=(1 6 求解各站横剖面面积采用程序进行，在程序中计算 020 站， ， 其面积用 m 表示 % 根据 船进流段长度暂取 45%，平行中体10%，去流段 45% 经程序计算可得各站的 表 号 0 3 4 5 6 m 号 7 8 9 10 11 12 13 14 15 m 1 1 13 站号 16 17 18 9 0 m 其中 d144022004740144 ( 3 绘制横剖面面积曲线如图 图 剖面面积曲线 横剖面面积曲线绘制完成后，重新计算其形心即设计船的浮心纵向坐标正好在船中，即 0% 宽水线的绘制 半宽水线根据母型船半宽水线，由型宽比换算得到，具体形状见型线图 剖线的绘制 同样由程序可得前体各站横剖面的型值，源程序见附录二 ,其原理如下 :前体各站的横剖面形状可看作是一条三次曲线，在基线处斜率为 0，而半宽值可由母型船换算得来，同时横剖面的面积是已知的，因此三次曲线的四个参数就可以确定 . 14 后体的横剖面形状在保 证面积与横剖面面积曲线上数值相等的前提下参照母型船的形状绘制，具体形状见型线图 . 线图的绘制 在横剖线完成后，在各站横剖线不同水线处量取半宽值，在水线图上绘制出不同水线的水线图， 具体形状见型线图 剖线的绘制 纵剖线根据已经得到的半宽水线绘制， 具体形状见型线图 制型值表 在横剖面图、水线图、纵剖线图绘制完毕后，量取型值，编制型值表，注字及标注很必要的尺寸及符号具体见型线图 15 5 总布置设计 本船属于川江及三峡库区 500 吨成品油船，由于实践 经验不足，总布置设计主要参考 1000 吨级简易原油船和川江及三峡库区 2000 吨级成品油船总布置设计图 油舱区 按照防污染公约的要求，本船货油区采用双底双壳结构，双底双壳处设置压载水舱，双层底的高度为 800壳的宽度为 800骨间距为 600油舱占船长的比例较大，考虑到装卸货物的需要，本船采用尾机型，货油舱区从 22至 75，中间加一条纵舱壁，两侧货油舱对称分布 ，纵向分为 5对货油舱。其分布如下 : 22#33# 33#44# 44#55# 55#66# 66#75# 货油舱舱容计算如下 : 货油舱各断面的剖面形状如图 油舱各断面的剖面 站 站 站 站站 站站 站 站站 站 站 16 各货油舱断面面积经测量如表 表 单位， 2 22# 6站 7站 8 站 9 站 10站 11站 17200810 17200810 17969280 18300660 18356520 18356520 18356520 12站 13站 14 站 15 站 16 站 17站 75# 18288900 18087510 17722950 17167290 16053030 14290391 8793706 绘制舱容曲线如图 得到货油舱区的总容积为 550 3m ，满足容积要求 它舱区 首尖舱位于 76#81# 23 17 货油舱两端各设一道隔离舱，长度为一个肋位 污油舱位于 19#21# 燃油舱位于 15#19# 机舱位于 6#15#. 主机 :采用淄博柴油机厂 260 尾尖舱兼做清水舱，位于 6#至船尾 层建筑及舱室 本船尾部上层建筑共有三层，至下而上分别为艇甲板，驾驶甲板和顶棚甲板 ,本船共有船员 18 人，分别居住于驾驶甲板，艇甲板和主甲板上。具体布置看总布置图 18 6 满载出港情况下的浮态及初稳性计算 载出港情况下的浮态计算 在下表中，空船的重心位置根据 2000t 母型船资料由型深比换算而得，母型船的数据附表 ；人员食品及备品，燃料，淡水，余量的重心位置由总布置图量取，货油的重心纵向坐标由舱容曲线的形心确定， 号 项目 重量 (t) 垂 向 纵 向 距基线 距船中（前） 距船中（后） 力臂(m) 力矩(t m) 力臂(m) 力矩 (t m) 力臂(m) 力矩 (t m) 1 空船 240 2 人员食品及备品 7 4 燃料 19 5 滑油 2 6 淡水 10 23 7 货油 452 8 余量 10 3 总计 740 本船静力水曲线由程序根据船体型值计算得到数据，自行绘制后如附录三 . 本船在满载出港 情况下浮态及初稳性计算如表 表 序号 项目 单位 符号及公式 数值 1 排水量 t 740 2 排水体积 740 3 平均吃水 m 重心距船中 m 浮心距船中 m 19 6 纵倾力臂 m 纵倾力矩 t m 8 每厘米纵倾力矩 t m 纵倾值 m 10 漂心距船中 m 11 首吃 水变化 m 12 尾吃水变化 m 13 首吃水 m 14 尾吃水 m 15 重心距基线 m 6 横稳心距基线 m 7 初稳性高 m 8 自由液面修正值 m 0 19 修正后的初稳性高 m 本船航行于 用计入横摇影响后的动稳性曲线来确定最小倾覆力臂 (1)横摇角 本船在计算横摇角时，考虑波浪对船舶横 摇的影响，按下式计算 : 32411 系数 1C 按船舶自摇周期 T=0) 式中 所核算载况下船舶最大水线宽度， m，本 船为 d 所核算载况下船舶的型吃水， m，本船为 所核算载况下船舶未计及自由液面修正的初稳性高， m， 20 本船为 T=据 格， 1C 为 数 2C 按下式计算 : 2C = 式中 d 所核算载况下船舶的型吃水，本船为 G 所所载况下船舶重心到基线的垂向高度，本船为 2C =数3 3C=df 中 当 10f 按船舶自摇周期为 船为 3C=数 4C 按舭龙骨面积由 船选为 则 4C =上，本船的横摇角 32411 =2) 稳性插值曲线和静稳性曲线 本船稳性插值曲线由 程序计算得到数据，插值后得表 表 21 横倾角（度） 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 稳性横截曲线上查得） (l=m) 弧度值 横倾角（度） 50 55 60 65 70 75 80 85 稳性横截曲线上查得） ( l=m) 弧度值 根据以上表格绘制静稳性曲线如图 0 20 30 40 50 60 70 80 90 ( 度 )l(m)图 3)动稳性曲线 查静稳性曲线，列表 22 表 倾角（度） 静稳性臂l(m) 成对和 自上至下和 i 动稳性臂i(m) 0 0 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 动稳性曲线如图 图 23 已经求得本船横摇角为 水角由程序计算得出为 则可求得最小倾覆力臂，如图 图 最小倾覆力臂风压倾侧力臂 30 10)( 中 p 单位计算风压， Pa 所核算载况下船舶的受风面积， 2m 所核算载况下船舶受风面积中心到基线的垂向高度， m d 所核算载况下船舶的型号吃水， m 所核算载况下船舶的排水量， t 24 0a 修正系数 计算过程如表 目 满实系 数 流线型 系数 受风 面积 实际受风面积 面积中心距水线面 面积中心距基线高 面积静矩 主船体、舷墙、上层建筑（甲板室） 桅及其支杆 桅及其支杆 囱 生筏 名灯 子 杆 他 计 上表计算得出： d= 出在 p=259.3 正系数 0a= 30 10)( 性衡准数 航行于 稳性衡准数 25 式中 计入横摇影响的最小倾覆力臂， m 风压倾侧力臂， m 本船m 计算可得 满足要求 本船航行于 考虑急流对船舶横倾的影响 1)( 1 所核算载况下船舶的水线长度，本船为 d 所核算载况下船舶的型吃水，本船为 所核算载况下船舶的排水量，本船为 740t 所核算载况下船舶重心至基线的垂向高度，本船为 a 按船舶的 格选取本船 1a =C 急流系数按系数 f 由 f=其中 计算速度，根据 规定本船 s，则 f=26 由 上，本船水流倾侧力臂 1)( 1 J=m 已知不计横摇影响的最小倾覆力臂为 对于航行于 其稳性衡准数 1 满足规范要求 27 7 中横剖面设计 本情况 1 运输货物种类 本船主要用于成品油运输 2 结构形式 本船货油舱范围采用双舷双底结构形式，甲板无升高围阱，船底、甲板、舷侧均为纵骨架式结构。 为了便于清舱，货油舱纵、横舱壁扶强材垂直布置，不设水平桁 肋骨和横梁间距 板纵骨间距 底纵骨间距 侧纵骨间距 油舱范围双层底内肋板间距为 船结构材料采用普通强度钢，屈服极限 235 N/ 适用规范 本船结构设计依据中国船级社钢质内河船舶入级与建造规范（ 2002） (以下计算中，所依据的钢质内河船舶入级与建造规范条款号用括号加以表示，如 (示所依据的是规范 结构设计 应 满足 半波高 r=主尺度 垂线间长 L 型宽 B 型深 D 吃水 d 层底高 舷舱 宽 尺度比值 L/D=B/D=合 (定范围 28 油舱结构 (1) 外板及内底板 船底外板 按（ ， 中 部船底板厚度 t=a( L+ s+ ) L 船长， m； s 肋骨或纵骨间距， m； a 航区系数， a 1， a 级航区船舶取 a 、 系数按骨架型式由下表选取 本船 船底、甲板、舷侧均为纵骨架式结构，故中 部船底板厚度 t 应不小于 t=a( L+ s+ )= ( 取 t=8舱范围为 单壳 结构， (壳油船的船底板厚度尚应不小于按下式计算所得之值： 中 : s 肋骨或纵骨间距， m； h 计算水柱高度， m； 取内底板至甲板以上 溢流管顶端距离，取大者，但应不小于 29 实取 t=6侧外板 按（ 舷侧外板的厚度应不小于船底板厚度的 t=取 t=7侧顶列板 舷侧采用纵骨架式，舷侧顶列板的厚度可以与舷侧外板 的厚度相同 舷侧顶列板厚度 实取 7舷板 按（ ， 双 壳油船内舷板的厚度应与舷侧外板的厚度相同 ， 且应满足 （ 要求 : 实取主甲板下 内舷 板厚度 7底板 按（ 双 壳油船船中部的内底板厚度 t 应不小于按下列两式计算所得之值： t=s+ 实取 内底板厚度 82) 甲板 强力甲板 平甲板油船货油舱区域的强力甲板厚度 t 应不小于按下式计算所得之值： t=中： 30 s 骨材间距， m 平甲板油船强力甲板最小厚度应符合本篇 实取强力甲板厚度 63) 船底骨架 双层底实肋板间距 双层底高度 为 800纵骨架式实肋板间距 足（ （ 求 实肋板的剖面模数 按（ 货油舱区实肋板的剖面模数： w=ks(fd+r) 其 中： k= +s 实肋板间距， m f=.7/d=l 实肋板跨距， m，取舷侧至纵舱壁 (纵桁架 )或纵舱壁 (纵桁架 )之间跨距点的距离，取其大者 实肋板厚度取 8际肋板剖面模数（带板取 100 为 7132足要求 实肋板高度与厚度之比大于 80，实肋板上设垂直加强筋 64 8 在舭部无实肋板的肋位上设置与实肋板厚度相同的肘板；在实肋板上开设人孔，根据规范要求开孔高度设为 150度设为 600底纵骨和内底纵骨 按 ( 双 层底外底纵骨的剖面模数应不小于： W=ks(d+r)其 中： k=取角钢 56 5， W=31 按 ( 双层底内底纵骨的剖面模数值： W=取角钢 56 5， W= (外 底纵骨和内底纵骨的剖面惯性矩 : I=54 中： a 型材带板的剖面积， l 纵骨跨距， m，取实肋板之间的距离 实取角钢 56 5，加带板的 I=307 足要求 中桁材和旁桁材 按（ （ 取中桁材和旁桁材厚度 8实肋板间距的中点设置一道加强筋，厚度与桁材相同，宽度为厚度的 8 倍；在中桁材左右设通至邻近纵骨处的肘板，其厚度与实肋板相同；旁桁材间距为 4) 舷 舱 内骨架 舷侧纵骨 间距计算值 s=双壳外舷纵骨 按（ 双 壳外舷纵骨的剖面模 数 值： W=ks(fd+r)中： k 系数， k=应不小于 s 纵骨间距， m； f 系数，舷侧纵骨 f=.7/d；外舷纵骨 f= d 吃水， m； r 半波高， m，按本篇 32 l 纵骨跨距， m，取强肋骨之间的距离； 实取角钢 56 5， W=舷纵骨的剖面惯性矩值： I=54 取角钢 56 5，加带板的 I=307 足要求 内舷纵骨 按（ 双 壳油船的内舷纵骨剖面模数 ： W=与 外舷纵骨 相同角钢 56 5， W=舷肋骨与内舷肋骨 按 ( 外舷肋骨的剖面模数值： W=d+r)式中： s 肋骨间距， m； d 吃水， m； r 半波高， m，按 l 肋骨跨距， m，取实肋板上缘至横梁下缘之间垂直距离的 1/2，但应不小于 内舷肋骨的剖面模数应不小于外舷肋骨 内外 舷肋骨 均取 56 5， W=板取 10 内外 舷肋骨 两端均设肘板，其直角边长度为 270度为 8边宽度为 80舱撑材 按（ 舱内每道内、外舷强肋骨之间的水平撑材剖面积： a= 33 实取角钢 45 4， a= 撑材 取角钢 45 4， a=5) 甲板骨架 甲板横梁 甲板横梁的剖面模数 式中： W=s 横梁间距， m l 横梁跨距， m，取舷侧与纵桁架 (或纵舱壁 )或纵桁 (纵桁架 )与纵舱壁或纵桁 (纵桁架 )之间的距离，取其大者 实取角钢 80 6， W=板纵骨 按（ 甲板纵骨的剖面模数应不小 于 ： W=中 k=中： k 系数，取 k=应不小于 s 纵骨间距， m l 纵骨跨距， m，取强横梁间距 实取角钢 45 7， W=（ 甲板纵骨 剖面惯性矩： I=60 a 型材带板的剖面积， l 同本节 ； 角钢 45 7加带板的 I=足要求 34 强横梁和甲板纵桁 纵骨架式强横梁的剖面模数 式中： W=k 系数，取 k=+ s 强横梁间距， m； l 强横梁跨距， m，取舷侧至纵舱壁 (纵桁架 )或纵桁架 (纵舱壁 )之间跨距点的距离； 实取角钢 10 10， W=骨架式甲板纵桁的尺寸应与强横梁相同 (6) 横舱壁 油舱长度 按（ 油舱长度不大于： =m 实际舱长 足要求 货油舱横舱壁 板 货油舱舱壁的底列 宽度 底列板厚度 ： 按（ 油舱之间的舱壁的底列板厚度： 式中： k