散货船初步设计指导书修订

1、 散货船初步设计指导书（完整版）（修正了2014修订版的若干处错误，包括公式、数据、单位错误，补充了很多实用公式等新内容，仅供集美大学船舶专业选相关毕业设计题目的学生参考。）概述散货船定义： 散货船通常是指：货舱区域内设有单层甲板、双层底、底边舱、顶边舱以及单舷侧或双舷侧结构，主要用于装运散装干货（如谷物、煤炭、矿砂、水泥、化肥、卷筒钢板、废钢铁、纸浆、重货等，设计时一般以装运其中的一、两种货物为主来考虑。）的船舶。典型的散货船有以下几种船型：（1）载重量在20万吨以上超大型散货船（vloc）：仅用于煤炭和铁矿石的远距离运输。（2）好望角型散货船（capesize bulkcarrier）：载

2、重量在15万吨左右的散货船，该船型以运输铁矿石为主，由于尺度限制不可能通过巴拿马运河和苏伊士运河，需绕行好望角和合恩角。（3）巴拿马型散货船（panamax bulk carrier）：在满载情况下可通过巴拿马运河的最大型散货船，即主要满足船舶总长不超过274.32米，型宽不超过32.30米的运河通航有关规定。根据需要，调整船舶的尺度、船型及结构来改变载重量，该型船载重量一般在67.5万吨之间。（4）超巴拿马型散货船（post panamax bulk carrier）：载重吨约93 000吨，船宽38米，是按照巴拿马运河扩建工程设计的船型。（5）灵便型散货船（handysize bulk c

3、arrier）：载重量在25万吨左右的散货船，其中超过4万吨的船舶又被称为大灵便型散货船（ handymax bulk carrier ）。具有较强的对航道、运河及港口的适应性。（6）根据一些地区性港口条件的限制还有一些特殊尺寸规范的散货船，比较有代表性的是大湖型散货船（lake bulk carrier）：经由圣劳伦斯水道航行于美国、加拿大交界处五大湖区的散货船,尺度上要满足圣劳伦斯水道通航要求，长度222.50m，型宽23.16m，且桥楼任何部分不得伸出船体外，吃水不得超过各大水域最大允许吃水，桅杆顶端距水面高度不得超过35.66m) 。kamsarmax，该型船最大长度为229m，这是为

4、满足在西非圭亚那的kamsarin港进出和装卸设计的，因为那里盛产矾土。此外，还有setouchmax（日本长度299.9m、宽度16.1m），dunkirkmax（法国长度289m、宽度45m），和newcastlemax （澳大利亚宽度47m）。（7）由于船型受到港口和航道水深的制约，出现了浅吃水肥大型船和超浅吃水肥大型船（b/t在4.0以上），这种船型与常规型船舶相比，在吃水受到制约的情况下，同样的船长能极大地提高载重量，其经济性好，但随着航道的整治，如果吃水不再受到制约，那么该船型的经济性是比不上常规型船舶的，所以终将被常规型船舶所取代。散货船的总布置特点：(1) 现代散货船都采用尾机

5、型（机舱设在尾部）。这样中部方整的部位都可以用于货舱，有利于货舱口的布置和提高舱容利用率，也有利于结构的连续性，提高总纵强度。机舱的长度在机舱布置许可的情况下应尽量缩短。 (2) 散货船的货舱通常设有底边（水）舱和顶边（水）舱。这种货舱（剖面）形状的好处是：减少卸货时的清舱工作量；可以将散货装满，减少平舱工作量；顶边舱和底边舱用于装载压载水，增加了压载量，提高了压载重心，可增加压载航行的首尾吃水和改善压载状态的横摇性能。双舷侧散货船的舷边舱，可作为压载水舱，对破舱稳性有利，也增加了船体的强度和刚度。散货船货舱的数量根据船的大小、装卸设备的配备以及破舱稳性的要求确定，每舱长度一般不超过30m。

6、(3) 散货船一般都为单甲板（仅有一层连续露天甲板）。大型散货船大多仅设尾甲板室，无首楼和尾楼，也有些仅设首楼，无尾楼；中型散货船一般都设有首楼，并根据需要设置尾楼。驾驶室以及船员生活舱室等都设置在船尾。尾甲板室的层数和高度根据所需的布置地位以及驾驶盲区的要求确定。 (4) 散货船大多设有甲板起重机，主要用于卸货。对大型散货船和主要用于定线运输煤、矿砂等散货的船，如码头有装卸设备，则船上可以不设起重机。散货船结构形式： 散货船甲板板架一般为混合骨架式，舱口开口边线外（舱口纵向围至舷边）为纵骨架式、舱口横向围之间为横骨架式；单舷侧散货船的舷侧板架为横骨架式，双舷侧散货船的舷侧板架为横骨架或纵骨架

7、式；双层底及顶边舱和底边舱为纵骨架式；舱壁为带有顶、底凳的槽形舱壁。大型散货船多为平甲板型（无梁拱、无脊弧舷弧，尤其是在货舱区）。对大型散货船及双舷侧散货船结构及强度的特殊要求： 对船长(规范船长：两柱间长或垂线间长，但该船长应在设计水线长的96% 97% 之间)150m及以上的散货船有更高的要求，如应备装载手册与装载仪（国际、国内均要求）、货舱区域主要构件（纵向、横向）应用直接计算方法进行强度校核和疲劳强度分析（国际、国内均要求）、进行进水状态下的总纵强度、进水状态下的水密槽形横舱壁的强度、货舱进水时的货舱许用装货量等的计算、校核和分析。 对船长（规范船长）90m及以上、有限航区的双壳结构散

8、货船，应符合双舷侧散装货船船体结构指南的要求。对船长（规范船长）90m及以上、350m及以下的无限航区的散货船，应符合iacs散货船共同结构规范的规定。关于船体初步设计：初步设计是根据设计技术任务书进行的，是船舶总体设计的主要阶段。在这个阶段里，要确定与船舶技术经济性能关系最大的一些项目，如船的主尺度和排水量、船的总体布置包括上层建筑形式、船体型线、船体基本结构和主机选型等。同时要进行船舶主要性能的计算（估算），绘制型线图、总布置草图和中剖面结构图等主要图纸，编制船体总说明书和材料设备清单。显然，初步设计有进一步论证设计船设计技术任务书合理程度的作用。因此，设计者要制定以下主要技术文件：船体说

9、明书、型线图、总布置草图和中剖面结构图，航速、初稳性、最小干舷和舱容计算（估算）书，静水力性能和总纵强度计算书，主要设备及材料明细表等。一 初步设计前期准备1 熟悉设计技术任务书要求；2 检索、收集、阅读与分析相关设计资料（必要时通过母型船型线图计算母型船缺失的静水力数据如船型系数、排水量、浮心位置等）,写读书笔记, 进行英文资料翻译；3 读图(大量识读指导教师所提供的设计资料光盘中母型船型线图、总布置图、舯剖面结构图，学习船体优秀设计人员的设计经验)；4 学习相关入级建造规范；5 撰写开题报告。二 主要要素确定（排水量、主机功率、主尺度、船型系数等）大中型散货船的主尺度确定属于典型的非布置型

10、问题。解决这类问题的一般思路是：从重量入手，先确定载重量系数，然后初估排水量，按适宜的尺度比及限定条件等算出主尺度，经重量及浮力平衡后进行主要性能校核，若满足，则结束，否则修改主尺度重新计算。1. 排水量初步估算（载重量系数法、回归公式法）1） 载重量系数法以设计船载重量（t），用载重量系数法估算初始排水量（t）： （t）（注：上式中载重量系数取自相近母型船较为可靠,由于空船重量或排水量属于企业机密，故母型船的载重量系数一般不易取得。）若缺少母型船空船重量或排水量资料, 设计船载重量系数可按以下统计公式计算: (适用于1500060000dwt散货船)；或按下列统计公式计算:;或按下列统计公式

11、计算: (500060000dwt级散货船适用)；或参考下面散货船统计值范围，综合比较分析后取值。中小型散货船 =0.680.75;大型散货船 =0.720.83。应该指出，由于影响空船重量的因素很多，的离散性很大，因此用统计公式估算的准确性并不很高。当确定了设计船的载重量系数之后，可得设计船初始排水量： （t） 值得指出，的大小是衡量运输船舶设计好坏的一个标志。当一条船设计结束后，常将其实际值与相近船作比较，以判别设计质量。2）回归公式法设计船初始排水量(t)可根据设计船的载重量(t)用以下回归方程估算： (t) (该式相关系数)2. 主机常用功率(即持续服务功率)或服务航速的初步估算 广义

12、地说，船舶主机类型及其主要参数也属于船舶主要要素，也应在选择主要要素的同时加以确定。 1) 主机常用功率初估: 当设计技术任务书中没有给出主机型号却对设计船服务航速有要求时，达到任务书指定服务航速所需要的主机常用功率(持续服务功率)可采用海军系数法进行初估:（注：主机持续服务功率常取主机额定功率即最大持续功率的85%90%,主机额定功率也可写成或） （） （式中海军系数取自相近母型船的值）； 设计船服务航速（，节） （按设计技术任务书的要求）； 设计船初始排水量 （t）。若缺少母型船排水量资料,可按下式初估: （） （式中准海军系数取自相近母型船的值） 设计船载重量（t）。 由主机常用功率可知

13、主机额定功率即最大持续功率或的初估值，用于初选主机，或用于以下将要进行的船舶机电设备重量估算中。 2）服务航速的初估: 当设计技术任务书给定了主机型号，由主机额定功率（即最大持续功率）可知主机常用功率 (持续服务功率)时可采用海军系数法初估设计船所能达到的服务航速: （） （式中海军系数取自相近母型船的值） 若缺少母型船排水量资料,可按下式初估: （） （式中准海军系数取自相近母型船的值）散货船的服务航速一般为1315节;航速不高也是当前散货船的特点之一。散货船属于低速船，除了自卸散货船等专用船以外，30000dwt以上的绝大多数散货船的服务航速都在14.0至14.5之间；14000dwt30

14、000dwt的散货船以13.413.8居多，我国沿海航行的浅吃水和超浅吃水的万吨级散货船的服务航速在12.5以下。 3. 主尺度及方形系数的第一次计算及确定当设计船主尺度不受限制，可以利用下面统计公式初估10000100000吨级散货船的船长、船宽和吃水，确定设计船主尺度的大致范围或以此作为主尺度优化的初始值： （m）； （m）； （m）;此外，还有一些回归公式可供参考： （m） （m）（上式中为设计船对应设计吃水的载重量（t）；为与此对应的载重量系数）本次毕业设计只需得出满足设计要求的一个可行的初步设计方案即可，若无计算机辅助设计程序或相应专用软件，不要求选优或优化来寻求最佳设计方案，不要求

15、作经济性分析。值得指出的是，估算船宽和吃水的近似公式在实船设计中使用得不是很多。这是因为在选择主尺度时，如果对设计船的和已有所考虑，那么初步选择了船长以后，和的大致尺度也就被确定了，此外，和有时有限制（特别是吃水），此时和更多地通过分析来初步确定。由于决定和的特殊因素较多，统计结果的相关性也较差，所以在实用上估算和的近似公式有较多的局限性。当限制因素不大时，可以先用近似公式估算和，然后再对其估算结果以及由此得到的尺度比参数进行分析后选择确定。在选取合适的母型船来换算设计船的主尺度,或选取合适的统计公式计算设计船的主尺度及船型系数时。还应参考下表中不同类型散货船的主尺度范围及散货船主尺度比的大致

16、范围，使主尺度确定更有把握。 附： 不同散货船的主尺度范围表： 附： 散货船主尺度比的大致范围：5.56.8 ; 10.712.0 ; 1.52.0； 2.32.5 ；0.70.8。设计船的主尺度比如果较大幅度地超出通常范围，设计船就肯定要在航海性能及结构重量方面为此付出代价，但也应具体情况具体分析。比如，美国大湖船的在810左右，各别甚至更大。这种船在船宽或吃水受限制时，为了提高载重吨位，选取了很大的船长，虽然在空船重量上有所吃亏，但载重能力的增加足以弥补造价上的损失，经济性仍然是好的。还比如，ccs规范对一般船舶要求17，超出该范围，强度问题才须采用详细的计算方法来认可。还比如，当船的&g

17、t;3.0时一般就可以认为属于宽浅吃水船舶了，增大，则初稳性高增大会导致横摇周期减少，但大型船舶的横摇性能比较容易解决，在3左右仍属正常。 初始排水量估算出来以后,选取主尺度的方法相当灵活,下面介绍几种可行的途径：1）按母型船换算（当具有母船船主尺度及排水量的可靠资料时）当设计船与母型船航速、载重量差别不大时，可先暂时假定二者的方形系数相同，则带下标“o”者为母型船有关量, 单位（m）。上式可迅速查明设计船主尺度的大致范围。 或者 ; (分别由母型船对应资料确定)型深的初步确定： 由于型深主要是根据相关因素（舱容、最小干舷、总纵强度等）的校核结果来确定的，所以估算型深的近似公式仅在初始选择型深

18、时使用。 可按立方数比例于所需容积的关系，利用母型船资料换算，同时可初估最小干舷的要求，从而确定出型深。 如果从干舷考虑，可用下式换算： = 载重型船舶从货舱容积考虑，如果设计船的货舱长度占船长的比例和货舱部位及结构形式与母型船相差不大时，可用下式换算： 式中： 积载因数； 载货量，如未知，也可用载重量来近似替代； 下标“o”为母型船。 也可参考母型船或统计资料，选取适宜的值后初步选定型深； 或可按下式先估算： （m）（） （m）（最小干舷船） （m）再参考母型船或统计资料的值选定；以上初步确定型深还应满足抗沉性要求： ，若为载重型的最小干舷船，所确定的型深还应通过后面最小干舷计算校核才能最终

19、确定，即型深应满足: ；若为容积型的富裕干舷船，其型深应通过舱容校核。2）按经验公式估算 式中：对于<150m的船，一般可取57m,大船取大的值。 式中：一般可取12m,小船取小的值。 在选取吃水时，一个比较重要的考虑因素是能够保证螺旋桨有一个适宜的直径。从这个因素出发，根据功率和螺旋桨船速，可用以下近似公式估算所需的吃水： 式中：单桨收到功率（）; 螺旋桨转速（）； 系数，单桨船为2930。3）按统计公式估算（通常可按巴士裘宁公式求船长，按亚历山大公式求方形系数） （m） （巴士裘宁（posdunine）公式）（适用于排水量600046000t，航速为820节(kn)的船，估算结果接近

20、经济船长） （m） （诺基德（norgid）公式） (初步判定风浪中要求较小失速时的船长下限) （亚历山大公式） 式中： 系数，一般可取1.08；大型低速船（如大型散货船等，=0.150.17）可取1.141.10。近期设计的低速货船方形系数取值有比亚历山大公式估算结果更大的趋势。或 (上海船研所)尽管散货船属于低速船，但从快速性角度考虑，所选取的方形系数值一般也尽量不要超过对应的临界方形系数值，即：。（上面几个式子中： 傅汝德数 ； 单位m/s （1节=0.5144m/s） ） 确定散货船方形系数的统计公式还有：方形系数的统计值范围为： （供参考）或直接选取型线优秀母型船的方形系数作为设计船

21、的方形系数。除了老龄散货船以外,绝大多数的散货船都属于肥大型船,其方形系数都在0.8以上,较多地集中在0.8150.84之间,个别的则达到0.86。垂线间长、方形系数确定之后，满足浮力要求的乘积为： ，（式中海水重量密度，附体系数取）然后按限定条件之一取值，即限定吃水时，可算出型宽；限定型宽时，可算出吃水。若无限定条件可先选用下列和某一近似公式确定某一主尺度，然后由满足浮力要求的乘积确定另一主尺度： 散货船（>10000t）: (m) (m)型深的估算可按右式或后面提供参考的统计公式进行： （m）或按常规散货船尺度比范围0.70.8初步确定型深，接下来对型深的初步校核分析如前所述。 另外

22、还有许多适宜于散货船主尺度估算的经验公式或统计公式一并列出供初步设计时参考： (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) 值得指出的是，经验公式通常是在理论分析的基础上结合实践经验总结而得。统计公式是根据实船或船模试验结果等资料，用统计学方法建立的数学模型，反映的是统计样本的某种规律。无论经验公式还是统计公式，都有一个适用范围，特别是统计公式，如超出其范围使用，估算结果可能误差很大。 如果对某些经验公式或统计公式的适用范围不明确时，可应用母型船的资料来试算，以了解这些公式的适用情况。为能使船舶具有足够的稳性，应尽量从多种计算型宽公式的计算结果中选取较大值；然

23、后再考虑经济性、速航性、合适的长宽比及限定条件从多种计算垂线间长公式的计算结果中选取垂线间长；为能使船舶满足最小干舷要求及总纵强度要求，应尽量从多种计算型深公式的计算结果中选取较大值,当然也要兼顾其他性能和适宜的主尺度比；值得一提的是，若直接选取具有优良型线母型船的方形系数作为设计船的方形系数，则基于母型船改造的型线变换将会非常简便。4. 浮力（排水量）的第一次计算： 主尺度及方形系数确定后，设计船所能提供的浮力（排水量）为： (t)5. 空船重量的第一次近似计算： 在设计的初始阶段，由于仅有初步拟定的主尺度和粗略构思的总体方案，因此空船重量的估算只能采用很粗略的方法。例如参考母型船重量资料用

24、某种比例的方法换算，或选择适用的经验公式、统计公式估算。下面据母型船资料或经验公式、统计公式分别估算钢料重量,舾装重量（舾装包括甲板设备及舱室内装）,机电设备重量。（注：空船重量计算的结果还应考虑如下情况：双舷侧船比单舷侧船钢料重量还要增加4%左右；另外，取空船重量的4%(即乘1.04)作为排水量储备。）1) 据母型船资料估算空船重量(当有母型船钢料重量,舾装重量,机电设备重量和排水量等可靠资料时, 可计算出重量系数,，但还应尽量从多艘实船对应数值中比较、分析确定之。)： 百分数法（较粗略）: 钢料重量 (t) 平方模数法: 钢料重量 或（双舷侧） (适用于设计船与母型船船长相近，且结构特性相

25、似的情况。)舾装重量 (t) (t) (货船用平方模数法估算舾装重量较为合理) 立方模数法(应用较广泛): 钢料重量 (t)(取自相近母型船,或按统计值范围:0.07920.1053或0.090.12（）选取。适用于比较大的丰满型船舶)阿德文克式: 钢料重量 (t) (属于指数法，大型散货船适用) 穆瑞式: 钢料重量 (t) (中型散货船适用) 勃赫顿式：钢料重量 (t) 舾装重量 (t) (大型散货船)机电设备重量 (t)主机额定功率mcr（） 若任务书未给出主机型号,则取,为已估算出的主机常用功率 (即持续服务功率，也即对应服务航速的功率） (,取自母型船，以上公式中钢料重量、舾装重量、排

26、水量、主尺度及方形系数的下标“1”从略）2) 据统计公式法估算空船重量（以下公式中的下标“1”从略，）值得一提的是，应用一些适用范围较大的统计公式估算，仍然属于粗略的估算方法，以钢料重量估算为例，其估算的误差在10%以内已属正常。若缺乏可靠的母型船资料时，可用以下统计回归公式估算： 钢料重量 (t) 式中： (1000050000t级散货船适用) 舾装重量 (t)为按船长统计的每米舾装重量，散货船无起重设备时可按下式计算： (因按船长统计的k值离散性较大，该式仅供参考)机电设备重量 (t)主机额定功率mcr（）, 若任务书未给出主机型号,则取,为已估算出的主机常用功率 (即持续服务功率），机电

27、设备重量系数，缺乏母型船资料时，可按以下范围取值： 低速柴油机直接传动：108.9149.7或机电设备重量 (t)主机转速（） 主机额定功率mcr（） 若任务书未给出主机型号,则取,为已估算出的主机常用功率 (即持续服务功率）， 或机电设备重量 (t) 式中：主机额定功率mcr（），若任务书未给出主机型号,则取,为已估算出的主机常用功率 (即持续服务功率）， 机电设备重量系数，可用母型船资料换算。缺乏母型船资料时，可按以下范围取值：对于低速主机：mcr 在10000kw以上时， =78；mcr在10000kw 以下时=89。 在船舶设计中，绝大多数情况下主辅机都是预先选定的，少数情况下即使未定

28、，在初步设计时也总是要针对某个初步拟定的机型进行设计的。因此，一般情况下主辅机等机电设备中大项目的重量通常是已知的，未知部分主要是其余辅助项目的重量。当设计船与母型船的主辅机类型相同型号相近时，则与其配套的其余辅助项目的组成及重量也会大体相近，此时设计船的机电设备重量用逐项比较法直接根据母型船来确定，可得到较为可靠的结果，比用统计公式估算准确。当任务书给出了主机额定功率,也可用下面的一些统计公式初步估算机电设备重量： (t)式中 ()主机额定功率mcr（） 当主机重量已知时，也可用如下公式估算其机电设备重量： (t)式中系数的数值为：四冲程柴油机1.85；单作用二冲程柴油机2.0；双作用二冲程

29、柴油机2.2。 当主机重量主机额定功率均已知时也可用如下公式估算其机电设备重量： (t)式中系数的数值散货船为0.56。散货船结构形式变化不大，布置特点比较稳定、有大量相近船型的实船，因此在初步设计中用统计公式法估算钢料重量是十分有效的。计算机的应用，使先进的统计方法得以实用，而且统计公式越来越多，用途越来越普遍，但在使用统计公式时，一定要注意公式的使用范围、所用的单位，而且还要用实船资料加以检验。至此，估算出的空船重量为： ,(下标“0”表示未考虑排水量储备的空船重量)考虑了排水量储备后的空船重量的第一次计算值为： 6. 重力与浮力平衡:一般情况下,此时浮力（海水重量密度，附体系数）不一定会

30、等于重力（），因此需要进行平衡，使它们相等或误差很小。重力与浮力的平衡可以有下面几种作法：1) 改变载重量保持浮力不变，也就是保持不再改变，只改变船舶的载重量，从而重力改变成为（），使其与浮力达到平衡。当任务书对载重量或载货量没有十分严格的要求时（少有此类情况），这种作法是最为方便的。2）保持载重量不变，改变浮力及空船重量 这种方法就是改变主要要素（有限制除外），但空船重量（不包括机电设备重量）相应也发生变化，这就要通过若干次逐步近似，使它们达到平衡。仅改变方形系数是该平衡方法的一种最简单的方式。只需按重力等于浮力求出，即： 。该方式较为粗糙，因为重量也与方形系数有关，完全不考虑方形系数改变对

31、空船重量（如对船体钢料重量等）的影响是不恰当的。通常采用诺曼系数（排水量修正量系数）法来使重力与浮力平衡，步骤如下：a) 计算实际载重量： ；b) 校核载重量：即比较与，若误差超1%，则可先计算诺曼系数再计算排水量修正量，即;式中的诺曼系数可按下式计算： 按上式计算时，2000040000dwt散货船的诺曼系数几乎恒为1.23，显然，在设计此范围载重量的散货船时诺曼系数可用1.23来迭代，不必每次调整主尺度时都重新计算诺曼系数值。事实上，由于各项重量与排水量的关系难以确切掌握，因此诺曼系数法只是重力与浮力平衡迭代过程的一种快速收敛法。如用计算机来完成迭代运算工作，即便取=1也是可以收敛的，无非

32、多运算几次。c) 得出后，则可按浮性方程微分式 调整主尺度和。然后根据设计船的技术要求确定改变哪几个尺度，例如若保持方形系数不变,则，任取，则显然有； 因此可计算出 （注：若方形系数不变，吃水受限（不改变吃水）时显然有: ，船的吃水往往是限制最多的。若方形系数不变，船宽受限（不改变船宽）时显然有: ）d) 得到新的主尺度后，接着进行浮力（排水量）的第二次近似计算： ； e) 空船重量的第二次近似计算（具体步骤同第一次计算，下式尚未考虑排水量储备）： ；然后校核载重量具体步骤同a)b)；如此迭代直到满足精度要求为止。 至此,设计船主尺度及方型系数已初步确定（待主要性能校核后才能最后确定）,此时设

33、计船设计状态下的排水量为: 三. 主要性能估算与校核1初稳性校核初步设计时，通常只作初稳性校核，因为在初稳性校核之后，按初稳性高度的大小，根据母型船的大倾角稳性情况，一般可以判断出设计船的大倾角稳性如何。另外，在完整稳性的估算方法中，比较成熟和简单的是初稳性的估算方法。也有一些大倾角稳性的估算方法，但因大倾角稳性涉及因素较多，在初步设计阶段许多因素尚未决定，故应用较少。（本应估算满载到港状态下初稳性高度，因该状态下的初稳性是几种状态下最差的，但对的船，如果满载出港的为0.040.05,一般即可保证满载到港时仍有必要的初稳性值m，故仅估算满载出港状态下初稳性高度，检查是否满足稳性规范要求，再考虑

34、满载出港的即可。另外，还应估算与校核为缓和船舶的横摇并避免谐摇而允许的最大初稳性高度，或直接估算设计船的横摇周期。） (1) 初稳性高度的估算按初稳性方程式进行; (2) 重心高度估算式:, 式中的取自母型船,若缺少母型船资料,最小干舷船满载时取=0.620.65，富裕干舷船满载时取=0.600.65，重心高度储备取0.05m。 (3) 浮心高度及横稳心半径可按相近母型船的静水力要素换算（方法从略）。若缺少母型船的静水力资料时，利用下列近似公式估算: ; 上式中的系数与船型系数及型线有关,可按下列近似公式估算: 如: 薛安国式: ； 或 (适用于我国海洋干、散货船)； 或 (单桨海船)； 或

35、方杰佛里特式： （应用广泛）。公式中用到的水线面系数可按式近似估算。 (4) 自由液面对初稳性高度的修正可直接取自母型船或按实际情况估算(本此毕业设计可暂不作该项修正)。我国船舶与海上设施法定检验技术规则对散货船的最低初稳性高度规定： （注： 若不满足要求则应调整b、b/d 或）。我国散货船初稳性高的实际数值一般在0.30m以上，初稳性高的范围一般为：0.301.0m。 (5）估算初稳性高度的上限值：即应力求 该值是从横摇缓和性上考虑确定的。 近海船横摇周期取=9秒；远洋船横摇周期取=13秒。(6）估算横摇周期也可以从横摇缓和性上考虑直接按下式校核横摇周期： （s） 式中：时的修正系数，法规有

36、表列数据可查。时=1。或 （s） 对于货船，系数c可选区间为：0.730.85（满载状态取较大值） 我国沿海 >89(s) ; 远洋航区 >13(s)。 散货船适度的初稳性高型宽比（）为：0.0690.110（满载）国际海事组织（imo）的完整稳性规则中，横摇周期按下式估算： 式中：，其中 平均吃水，水线长。 2. 航速校核（或功率估算）与主机选型 设计船快速性的估算在不同的设计阶段可采用不同的方法。在初步设计阶段，一般采用简便、粗略的方法。当主尺度、船型系数、浮心纵向位置等已经确定，推进系数可以估算时，可以采用比较详细的方法来估算设计船的快速性。当然，预报快速性的最为可靠的办法是

37、通过船模试验。下面仅介绍初步设计阶段所采用的快速性粗估方法。1）功率估算与主机选型采用海军系数法或经验公式估算在任务书要求的服务航速下所需要的主机常用功率，进而选定主机型号。 海军系数法该法的使用前提是两船的主尺度、排水量、航速、水下形状相近，推进效率也相近。但对于散货船等低速船（总阻力中摩擦阻力占主要成分）可以采用航速相近船的海军系数。 设计船主机常用功率为： （） （海军系数c取自母型）; 设计船所应达到的服务航速（） （设计技术任务书要求）; （服务航速：在主机常用功率（额定功率85%90%）时的航速）; 设计船设计状态的排水量（t）。若缺少母型船排水量等资料,可按下式估算: 设计船主机

38、常用功率为： （） （式中准海军系数取自相近母型船的值） 设计船载重量（t）。 经验公式（瓦特生近似估算式，适用于油船、散货船） （） 式中： 桨转速对于主机直接驱动螺旋桨，即是主机转速，单位 （傅汝德数 ；单位m/s （1节=0.5144m/s） ） 则设计船主机额定功率（即最大持续功率或或），据，参考设计技术任务书要求及主机制造厂产品目录，最好与轮机设计人员相互协调最终选定设计船主机型号，以期提高船舶经济性。2）航速校核在任务书给定了主机型号时校核设计船能否达到任务书要求的服务航速。当设计技术任务书给定了主机型号，由主机额定功率（即最大持续功率）可知主机常用功率 (持续服务功率),这时采用

39、海军系数法估算设计船所能达到的服务航速: （） （式中海军系数取自相近母型船的值）设计船设计状态的排水量（t）。 若缺少母型船排水量资料,可按下式估算: （） （式中准海军系数取自相近母型船的值）设计船设计状态下的载重量（t）。还可按下面经验公式估算： () 式中 主机持续服务功率，此时可取()的8590%。3干舷校核 （最小干舷计算，检验设计船的干舷是否满足规范关于最小干舷的要求，如不满足，应采取适当措施使其满足，一般情况下，可增加型深。） 船舶使用实践表明，超载，干舷不足，常常是海损事故发生的一个重要原因。为了保证船舶的安全，就要限制船舶应运过程中的最大吃水，从而提出最小干舷的要求。 我国

40、规范对国际航行船舶最小干舷的规定基本上与1966年国际载重线公约一致，但也作了简化。按国内航行船舶的规定，计算出的最小干舷比国际航行船舶的稍低，因此本次校核按国际航行船舶最小干舷计算法计算是偏于安全的（下面给出了详细计算步骤），当然也可按国内航行海船法定检验技术规则进行计算校核（计算方法从略）。 附： 国际航行船舶最小干舷计算方法: 夏季最小干舷按下式计算： （mm） 式中 船的基本干舷，mm； 船长l<100m的船舶的干舷修正值，mm；船长l>100m=0; 方形系数对干舷的修正值，mm； 型深对干舷的修正值，mm； 有效上层建筑和围壁室对干舷的修正值，mm； 非标准舷弧对干舷的

41、修正值，mm； 故夏季最小干舷计算式为： （mm）下面给出这些参数的确定方法： 基本干舷 公约和法规中的b型船（本设计船属此类）以船长为参数列表给出标准船的基本干舷，摘录如下: 船长（m） 基本干舷（mm） 150 2315 160 2520 170 2716 180 2915 190 3098 200 3264船长取中间值的基本干舷值按内插法求得。根据设计船的类型及计算船长就可查得基本干舷。标准船的特征是：平甲板（指干舷甲板上无上层建筑），计算方形系数为0.68, =15,有标准舷弧。 方形系数对干舷的修正值： （mm）本次设计允许以替代计算干舷的方形系数(0.85处的方形系数)计算。 型深

42、对干舷的修正值： （mm） 为计算型深: +干舷甲板边板的厚度; ( 干舷甲板边板的厚度可参照母型船选取,无母型船资料也可取0.020m)。 r为系数，当l120m时，r=250； 显然，修正值>0,其干舷应按上式计算所得增加; 但如果,取=0,即干舷并不可减少。 上层建筑和围壁室对干舷的修正值： （mm）上层建筑和围壁室的有效长度e=l时的干舷减少值。当l120m时，-1070mm当e<l时对的折扣系数,从下面数据查得(中间e的值按内插法求)。b型船依e/l和上层建筑的形式而定。 e 有首楼b型船值 e=0.1l =0.05e=0.2l =0.10e=0.3l =0.15（其他季

43、节区的最小干舷本应基于夏季最小干舷值计算，为减化本次设计允许不再计算其他季节区的最小干舷） 非标准舷弧对干舷的修正值：因本船设置首楼，一定程度弥补了首舷弧与标准首舷弧的差异，初步设计估算可暂不作此项修正。标准舷弧规定为：首舷弧 (mm) 尾舷弧 (mm)现代船实际舷弧一般都达不到标准舷弧值，需以增加型深来满足舷弧不足对干舷的修正，或设置具有一定长度的首楼。计算出最小干舷后，即可与设计船实际干舷d-d 比较,完成干舷校核。若设计船不满足最小干舷要求应增加型深即取新的型深为。 由于满足最小干舷要求的重载船，所对应的型深使船具有的货舱容积能够满足货物对容积的要求，故该类船不必再做货舱舱容计算与校核。

44、此外,一般认为当型深满足抗沉性也可满足要求,故初步设计也不必做抗沉性校核。 4. 关于结构强度校核 设计大型船时，保证总纵强度是一项重要要求。船在水中受到的总纵弯矩可近似表示为 式中： 取自型船的系数； 设计排水量； 船长。总纵弯曲引起的应力为 式中： 船的中剖面模数。 因船体中横剖面结构设计尚未进行，此时只能近似估算总纵弯矩。待完成中横剖面结构设计时，再进行进一步总纵强度校核。值得指出的是，静水弯矩和剪力的确定十分重要，因它们是总纵强度校核的基本依据。在初步设计阶段，固然可以采用近似法予以估算，但风险也比较大。四油、水等消耗品重量及载货量计算（=油、水等消耗品重量）油、水等消耗品重量为：主机

45、燃料油（重油）、轻柴油、锅炉燃油、滑油、锅炉水、船员生活用水、人员及行李、食品及备品等。（此项计算结果，可为总布置初步设计中的主船体分舱，双层底高度确定及其内部液舱的划分提供依据，也为后续典型装载状态浮态及稳性的计算提供分项重量数据。通常，国内航行散货船的油、水等消耗品重量为满载排水量的2% 3%。 1船员及行李、食品及淡水1）船员及行李 船员重量：70公斤/人 船员行李：3555公斤/人2）食品及淡水 总储备量=自持力（天）×人数×定量（公斤/(天人)） 自持力(d)=续航力（n mile）/（24×服务航速（） 淡水定量：淡水包括饮用水和洗用水，远航程船通常只

46、自带一部分淡水，不足部分利用制淡装置供应。在全部带足情况下每人每天定量100200公斤。 食品定量：2.54.5公斤/(人天) 2. 燃油、润滑油及炉水1）燃油重量估算 散货船主机以外用油设备的耗油较少，不超过1520%，因此可以与主机合并在一起计算。散货船燃油储备量可根据主机常用功率（对应服务航速时的主机功率）、续航力、服务航速及耗油率等来近似估算： 式中： 一切燃油装置的耗油率（），其值为主机耗油率（查主机说明书或设计任务书）的1.151.20倍 考虑风浪的储备系数，一般取1.15左右。 还可用下面经验公式估算日耗油量： (t/天) (t)2）滑油重量估算 滑油量可取燃油量的一个百分数，即

47、： 式中： 对于柴油机为2%5%，主机功率大、航程远的船取小值。3）炉水重量估算 炉水是指锅炉用水，其储备量仅需考虑蒸汽的漏失量。对于内燃机船，船上设的辅助锅炉仅用于燃油的加热和生活用汽（取暖、炊事），其储备量可按： 式中：g锅炉额定蒸发量（每小时蒸汽产量）（t/h) , 根据辅锅炉参数确定或近似取4050(t/h)。 ()续航时间 （h） 蒸汽漏失率，辅锅炉取为0.050.06。 远航程大功率船通常都有制淡装置，所制淡水一般可以补足炉水漏失量，因此只需少量炉水储备以供应急时补充之用。 3备品及供应品 1）备品：是指船上备用的零部件、设备和装置，包括锚、灯具、易损管件、油漆等。2）供应品：是指

48、零星物品，如生活用品、炊具、办公用品医疗器材等。我国一般将其放在载重量内。备品和供应品一般取（0.5%1%)空船重量。 备品和供应品的统计数字一般为5070（t）。五总布置初步设计总布置设计是船舶设计中一项非常重要的任务。总布置设计的结果对船舶的使用效能、航行性能、经济性能、安全性能以及结构工艺性能都有直接的影响。总布置设计将会影响设计全局，是后续设计绘图与计算的主要依据。总布置设计是一项实践性和创造性都很强的工作。必须注意学习和借鉴别人的成功经验，以期在技术上有较大的创新与突破。总布置设计特点是涉及面广、考虑因素多和实践性强。总布置设计涉及到船、机、电三个方面；考虑的因素包括船舶使用要求、航

49、行性能与经济性。因此，进行总布置设计时必须注重调查研究，详细了解使用者的意见与要求；了解同类船舶的舱室布置、设备布置及布置要求；通过分析研究，统筹处理好设计船的各种矛盾，抓住主要矛盾，拟定设计措施，发挥创造性，形成设计特色。总布置设计的主要工作包括以下几个方面： 设绘船体外形轮廓； 区划主船体和上层建筑； 调整船舶的浮态（纵倾调整）； 协调各部位的通道和出入梯口； 布置船舶舱室和设备。初步设计阶段的总布置设计工作（总布置初步设计）一般分以下两步进行。第一，根据设计船技术任务书的要求，在调查研究和分析母型船资料的基础上，先拟定一个能反映总布置大体轮廓和布局的草图。在总布置草图中，设绘船体外形轮廓

50、如舷墙顶线、甲板边线、球尾、球首、尾封等；主船体部分只需参照有关规范确定肋距、区划出各种不同用途船舱的位置；对上层建筑则先选择适宜的形式，然后根据舱室面积、驾驶视野、通道和梯道以及设备等的布置要求，确定其外形尺寸。接下来根据总布置草图对船的某些典型载况的浮态与稳性（对大船还包括静水弯矩）等性能进行校核，并根据核算结果对布置作适当的调整；经过一个多次反复、逐步接近的过程，得出基本符合要求的总布置方案。在初步设计时，往往需要绘制几种具有不同特点的总布置方案，甚至绘制3d效果图，供讨论、审查和船东选用。第二，经过上述草图设计和核算分析，解决了总体布局以后，应根据船舶的技术特点及使用要求，参照有关规范和标准进行各种设备和舾装的选型和布置，协调各部位的通道和出入梯口等。总布置初步设计的成果体现总布置草图上，应该边设计、计算、校核，边用autocad绘制总布置草图，及时发现问题并解决之。该阶段设计工作也为后续正式总布置图的