12000DWT近海成品油船主尺度确定要点

1、12000DWT近海成品油船方案设计1船舶主要特点 21.1船型、航区及用途21.2船级21.3航速、续航力及自持力21.4设备21.5乘客编制及配置21.6要求完成的设计内容22船舶主要要素确定 32.1排水量初步估算32.1.1选取载重量系数DW 32.1.2排水量初步估算42.2初步拟定主尺度及方形系数 42.2.1主尺度比法42.2.2统计法42.3初选主机52.4空船重量估算52.4.1 钢料重量估算 52.4.2 舾装重量估算52.4.3 机电设备的重量估算 52.5重力与浮力平衡62.5.1诺曼系数法修改主尺度 62.5.2重新计算校核 62.6载货量Wc计算62.7稳性校核72

2、.8航速校核82.8.1估算总推进系数92.8.2估算设计船的有效功率 102.8.3绘制有效功率曲线（EHP-V曲线）112.8.4航速校核112.9舱容校核122.9.1双层底高度及双层壳宽度计算 122.9.2本船所能提供的总容积 VD 122.9.3货油舱能提供的容积 Vtk 122.9.4压载水舱（即双层壳之间）能提供的容积：122.9.5货油所需容积 Vcn 132.9.6压载水舱所需容积 Vbn 132.9.7 校核132.9.8 小结13参考文献 141船舶主要特点1.1船型、航区及用途本船为钢质、具有连续甲板、首楼和尾上层建筑、球鼻艏线型、倾斜艏、混合骨架 全电焊结构、双底、

3、单桨、单舵、艉机型、单柴油机驱动的散货（成品油）船、航区为 近海航区。1.2船级本船按“ CCS”有关规定设计1.3航速、续航力及自持力本船试航速不低于10.5kn；续航力3000n mile；1.4设备锚、系泊、舵、工作、救生、消防及航行信号等设备根据规范要求及实际需要配置1.5乘客编制及配置乘员人数按需要及调查后自定，室内设施按舱室设备规范配置1.6要求完成的设计内容1）确定主尺度及主要要素2）进行总布置设计、绘制总布置草图3）编写设计报告书# -12000DWT近海成品油船方案设计2船舶主要要素确定2.1排水量初步估算在初步设计阶段，首先需要查找母型船资料。母型船相关系数和参量见下表:表

4、2.1母型船数据项目数值载重量（t）12000载重量系数0.736总长（m134.85设计水线长（m）129垂线间长（m126型宽（m22型深（m10.6设计吃水（m7.457排水量（t）16304方型系数0.761水线面系数0.885中横剖面系数0.989棱形系数0.769K1=L/B5.727K2=B/d2.950主机功率（KW4456航速（kn）13.52.1.1选取载重量系数DW1 采用708研究所常用的载重量系数估算（船舶设计实用手册）DW =O.7337K（DW/1OOO）0.0551=0.7337 1 （12OOO/1OOO）O.0551（2.1）-0.741其中：K系数，对采用

5、50%以上高强度钢的大型或超大型油船K=1.011.03，对浅吃水船型（B/T>3.5） K=0.90.95;对DW=1000050000t（纵肿剖面上无纵舱壁）的船K=1.01.02。此处K取1。中小型油船的载重量系数范围大致为是0.60.75,符合要求，且与母型船相差不大，因此dw选择0.741。2.1.2排水量初步估算(2.2)DW 1200016192tdw 0.7412.2初步拟定主尺度及方形系数参考母型船，相关资料及经验公式和统计公式，同时兼顾各主尺度的关系，初定船 舶主尺度。2.2.1主尺度比法选择出L/B=K1, B/d=K2及方形系数Cb，已知排水量后，就可应用浮性方程

6、算出L，B，d其中：AK 2kA=kYLBdCb,L =；, B = L/ Kd =B / K2(2.3) k ；'CbY海水密度，取1.025t/cm3;k附体系数，取1.006；K1, K2，Cb取自母型船，型深初步按母型船D0/L0换算，即D=L(D°/L0)。初定主尺度为:Lpp=125.92m，B=21.99m，d=7.45m， D=10.59m， Cb =0.761。2.2.2统计法由文献运输船舶设计特点 介绍的主尺度统计公式计算:DW<40000t 的油船：0 3L=8.15DW -15;0 155B=11.13DW-26;0 3d=0.44DW+0.66

7、5;D=1.786d-3.11初定主尺度为：Lpp=121.43m，B=21.73m，d=8.03m， D=11.23m， Cb =0.741。由于统计数据是考虑小于4w吨的油船的统计资料，且时间比较久远，不很准确, 由此选用有母型船资料换算而得到的主尺度。由此初步拟定主尺度为：Lpp=125.92m，B=21.99m，d=7.45m， D=10.59m， Cb =0.761。2.3初选主机用海军系数法估算设计船所需的主机额定功率。由母型船的相关资料得海军系数：上匚355.024456(2.4)心 2"V3163042/3CoBHR设计船的设计航速为 V=11kn，设计船与母型船的海

8、军系数相等，则设计船需要的 主机功率为：查相关资料初选主机型号为：MAN-B&W L60MC，额定功率 2600kW，转速 123rpm。(2.5)C0BHP=13J2399.5kW2.4空船重量估算2.4.1钢料重量估算由运输船舶设计特点上所提供的公式Ws=K 0.2376 Lpp1.724 b 0.386 叮严212 Cb°.0032经双壳实船数据校核后建议K值如下：仅有双底：1.101.15双壳双底：1.161.45改值对于载重量大于10万吨以上应偏向高值；对纵舱壁数量大于2以上及采用高 强度钢，应修正。由于型船资料不完全，此处 K值取在双壳双底范围内的1.2,计算所得

9、：Ws=3890.81 t2.4.2舾装重量估算由运输船舶设计特点上所提供的公式：W)二 C°Lpp(B D)A495C。= 0.3428DW0.0886最终计算所得：W0=363.47t2.4.3机电设备的重量估算由运输船舶设计特点上所提供的公式：Wm 二 P Pv 1.359 10P =131.7-1.529 10“FW最终计算可得机电重量为：WM=451.3t最终的空船重量为：LW=4705.60t2.5重力与浮力平衡2.5.1诺曼系数法修改主尺度实际载重量：DW - * -LW =16191.98-4705.60 = 11486.3&。要求载重量：DW=12000t。

10、载重量增量：6DW, =DW -DW； =12000-11486.38= 513.62t，载重量允许的误差为 的0.1%，重力浮力不平衡，须用诺曼系数法进行平衡。由船舶设计原理74页的图3-4查得本船诺曼系数 N=1.3。排水量增量：、J =N、DW“ =1.3 513.62 =667.70t。根据浮性微分方程："Cb，保持方形系数不变，改变L, B，doA L B dCb计算得：Lpp=126m, B=23m，d=7.45m, D=10.6m，Cb=0.761,A =16941.86t。2.5.2重新计算校核新的空船重量：钢料重量： Ws=3963.447t舾装重量：W0=375.

11、02t机电重量：WM=451.30t 总的空船重量为：LW=4789.77t新的载重量：DW =亠-LW2 -排水量储备=16941.86-4789.77-143.69=1200&。载重量增量：、DW2 =DW -DW2 =8t，、叫仏2= 0.05%V 0.1%，符合要求，重力 浮力平衡调整完毕。=16941.86t，在此排水量下要达到航速11k n,所需主机功率为：BHP 2/3V3/C。=16941.862/3 113 /355.02 = 2473.049kW，因而最初选定的主机 型号是合理的。2.6载货量Wc计算1 燃油重量W.RW =0.001goP；(- 24d)k(2.7

12、)Vs式中：go 包括一切用途在内的耗油率，取 200g/kWh；-9-12000DWT近海成品油船方案设计PS 主机持续常用功率(CSR), 2288kW;R续航力，3000n mile；Vs 服务航速，Vs=V/1.06，或比适航速度小0.51kn，取10.5kn；k考虑风浪影响而引起航行时间增加的储备系数，通常取1.151.2,取为1.2；d储备天数，取为5天。燃油总量为 W)=238.56t。2 炉水重量WL%=5%WO(2.8)炉水总量为WL=11.9t。3. 滑油重量Ww = ；WO(2.9)其中：；为比例系数，通常柴油机船取 3%5%，偏于安全的考虑取；=5%。滑油总量为W=11

13、.9t。4. 船员生活用水本船船员24人，每人每天耗水按100kg计，则生活用水总量为：300016 100 (10)/1000 =52.6t10.5 74其中增加的10天为5天储备，5天停港。5. 人员及行李每人体重按65 kg计算，每人的行李按50 kg计，则人员及行李重为：(65+50) >24/1000=2.76t6. 食品每人每天按5kg计，食品重为：300016 5 (10)/1000 =1.75t10.5 汉 247. 备品备品的统计数字一般为50t70t，或者一般可取为(0.5%LW1%LW)，本船备品重 取为60t。8. 载货量载货量 WC=11680.5to2.7稳性

14、校核在主尺度确定时通常只做初稳性校核，其内容是估算初稳性高度，并检验其是否符合设计船所要求的数值。1 初稳性下限要求初稳性方程式：GM 二 Zb r - Zg h(2.10)式中：GM 所核算状态下的初稳性高度；Zb 相应吃水的浮心高度；r相应吃水下的横稳心半径；Zg 所核算状态下的重心高度；:h自由液面修正值，此处忽略。利用近似公式估算Zb和r，选用船舶设计原理确定系数ai,a2o根据文献油船总体设计 中介绍的方法估算水线面系数：经计算得到Cw=0.8673(2占-严)二3Cw4.073m(2.11)(2.12)母型船Cw =0.885,考虑到与母型船相似，本船取 Cw=0.885oB2c2

15、Zg = E D，空载油船E =0.60.66；偏于安全的考虑，取E = 0.66,则Zg = 7.65m。GM =4.073 6.41-7.65 = 2.83m 0.15m，满足初稳性高度下限要求。2.初稳性上限要求为使横摇和缓，摇幅不过大，希望不发生谐摇，即：调谐因子上二TJT.,_1.3(2.13)2 2B247：:T船舶横摇自摇周期，匚=0.58g(2.14)GMT -波浪周期，T,=0.8(2.15)入-波长，我国沿海情况波长躲在60m70m,偏于安全的考虑，入取70m；计算可得 T=9.92s, T =6.69s，A 二TJT =1.482-1.3:B -船宽m；f -B/d不同的

16、系数，由船舶设计原理中公式计算得f=1.04;Zg重心高度。综上，设计船的初稳性满足规范要求。式中式中2.8航速校核航速校核实质就是航速或马力估算，其目的是：初步估算设计船在给定主机情况下-13 -12000DWT近海成品油船方案设计的航速，或初步确定在所要求航速下需要的主机功率。本设计要校核当主机发出额定功 率时，航速能否达到任务书要求的设计航速11k n。2.8.1估算总推进系数、船身效率H1 .伴流分数- 泰勒公式：，=0.5Cb -0.05 =0.330 汉克歇尔公式： =0.7Cp-0.18根据船舶原理5上册250页介绍经验公式来确定棱形系数:楚思德公式:.Lpp=1.85_1.6C

17、pVs为服务航速(kn), Vt =0Vs计算得Cp =0.572 Frv0.24: Cp =1.015-1.46FrFr 二/、.gL =0.299计算得Cp =0.594 贝克公式(Cp的极限):Cp =1.02-Vs/10(习1/6(2.16)(2.17)(2.18)(2.19)(2.20)计算得Cp=1.02,若棱形系数超过此值阻力将迅速增加，棱形系数不会超过此值。中低速的油船Cm均在0.9850.99之间，为了使Cb , Cp , Cm相互配合，最终取Cp =0.765， Cm =0.994o由汉克歇尔公式得=0.356;最终取，=0.350。2.推力减额分数t 商赫公式：t=k(2

18、.21)单螺旋桨船，装有流线型舵或反应舵者k=0.50.7,取k=0.6，计算得t=0.21; 汉克歇尔公式：t =0.5Cp-0.12=0.263(2.22)最终取t=0.24o二、船身效率 H = (1-t) / (1八)=1.169三、相对旋转效率R一般可近似地取 R=1四、轴系效率S尾机型船s=0.98-15-12000DWT近海成品油船方案设计五、螺旋桨敞水效率 O取功率储备10%，贝U螺旋桨敞水收到的功率：FD 二 PS 0.9 S R =2018.016kW =2745.6hpBp rNP/Vf5其中：Va 进速（kn）, Va =（1-co）V = 7.15kn ;PD螺旋桨敞

19、水收到的功率（hp）;PD 螺旋桨转速，由于采用低速机，即为主机转速取123r/min。计算得.BP =6.87，由此可在MAU4-40图谱中查到O约为0.53。因而总推进效率：=O R H S =0.607;所以设计船的有效推功率 THP= BHP=1560kW。2.8.2估算设计船的有效功率Xb按母型船比例初步选取为1.978m即1.57%Lpp，根据船舶设计原理187页 图5-5知与本船棱形系数相配合的最佳浮心位置为 1.5%1.7% Lpp，所以Xb取1.978比 较合理。用LAP法（船舶原理5下册）估算有效功率曲线，基本参数如下：3Lpp=126m，Ld =1.01Lpp = 127

20、.26m，B=23m，d=7.45m，V =16941.86m3，Cb =0.761， Cbd 二 Cb/1.01 =0.753， Cm =0.984， Cp =0.758， Cpd 二 Cp/1.01 = 0.751，B/d=3.087， Ld /B=5.533， Xb =1.978m， S = （3.4 1/3 0.5Lpp）' 1/3 = 3810.96m2，亍=1025kg/m3，62/ 2 =1953114.87 kg/m，Am =CmBd = 170.32m2，、10 1.1883m /s。具体计算过程见表2.3：表2.2 LAP法估算有效功率序号项目数值1V(k n)10

21、1112132乂 (m/s)5.145.6546.1686.6823Vs / C pd Ld0.5260.5790.6310.6844CrS 103/Am (查图)151718225Ld /B修正值% （查图）202020206修正后的CrS 103/ An =1+ ( 5) X( 4)1820.421.626.47Cr0.0008040.0009120.0009650.001188ReSsV550464024.2605510427660556829.1715603231.59lgRe桑海公式 Cf =0.4631/（lg Re）2.6（船舶原理上165页） 粗糙度补贴系数.-cf（船舶原理上

22、176页）8.7418.7828.8208.855100.0016510.0016300.0016120.001596110.00040.00040.00040.000412Ct = Cr Cf ： -Cf0.0028550.0029420.0029780.00317613Vs2 (mf/s2)26.419631.96771638.04422444.64912414Rt0 =GM2S/2(kg)147324.78183701.89221260.52276950.7115B/d 修正=(B/d-2.4 )X 5%0.034360.034360.034360.0343616R =(B/d -2.4

23、) 5% R0(kg)5062.4356312.4417603.0469516.69617R =Rt0(kg)152387.212190014.33228863.562286467.408718EHP =RVs /1000 (kW)783.27031074.34101411.63041914.17522.8.3绘制有效功率曲线（EHP-V曲线）由表2.2中的数据可画出有效功率曲线，如图2.1:图2.1有效功率曲线2.8.4航速校核由图2.1可知当主机额定功率时，航速为12.2kn> 11kn,满足设计要求。2.9舱容校核对双壳双底型油船容积校核要分层进行校验，即分别对货油舱舱容和专用压载

24、水舱 舱容进行校验。Vtk 一匕及M -_ Vbn。Vtk 货油舱能提供的容积，m3;Vd 货油区能提供的总容积，m3;Vcn 货油所需要的容积，m3;Vbn 压载水舱所需容积，m3。2.9.1双层底高度及双层壳宽度计算按照国内航行海船法定检验技术规则(2004)对于DW >5000t的油船，必须 设双壳双底结构。双层壳宽度不得小于b=0.5+DW/2000或2m取小者；但不得小于1m< 双层底高度不得小于h =B/15或2m取小者；但不得小于1m。本船取：b=1.1m，g=1.55m。2.9.2本船所能提供的总容积VDVd 二 KtK.pBDCMD(2.23)Kt =0.5268

25、 0.8586Cb -0.1387心-0.2216CbKc(2.24)Cmd =1-(1-Cm)d/D(2.25)式中：Kt 总容积利用系数；Kc 货油区长度利用系数，心二Lc/Lpp，Lc为货油区长度，按母型船比例取Lc =86.69m, Kc =0.688;Cmd 型深高度下中剖面面积系数，Cmd =0.996。计算得：Vd =22319.17 m3。2.9.3货油舱能提供的容积% =K°Lc(B-2d)(D-hd)(2.26)Ko =(0.4Cb 0.561)(9.勺 10° 0.981)(2.27)式中：Ko 货油舱容积利用系数。计算得：Vtk =13395.17 m3。2.9.4压载水舱(即双层壳之间)能提供的容积：-3 -12000DWT近海成品油船方案设计-# -12000DWT近海成品油船方案设计3Vd -Vtk = 7443.87m-# -12000DWT近海成品油船方案设计-# -12000DWT近海成品油船方案设计295货油所需容积乂.VcnWck(2.28)-# -12