37000吨近海散货船的主尺度确定及总布置设计

1、大连式2大早网络教育学院本科生毕业论文（设计）题 目：37000吨近海散货船的主尺度确定及总布置设计学习中心：层次：专科起点本科专业：船舶与海洋工程学 号：学 生：指导教师：完成日期： 年 月 日37000吨近海散货船的主尺度确定及总布置设计内容摘要毕业设计内容为37000吨近海散货船主尺度确定及总布置设计。设计过程中主 要参考5800吨近海散货船等相近船为母型船，遵循钢质海船入级与建造规范 (2006)等相应规范进行设计。设计过程中综合考虑船舶自身性能及经济性等因 素。毕业设计过程主要包括以下几个部分：主尺度确定，根据任务书的要求并参考 母型船初步确定主尺度，再对容积、航速及稳性等性能进行校

2、核，最终确定船舶 主尺度；总布置设计，按照规范要求并参考母型船进行总布置设计，区划船舶主体 和上层建筑，布置船舶舱室和设备。关键词：散货船；主尺度；总布置2内容摘要 I设计任务书 11.3.1 主要尺度21.3.2 航速、螺旋桨及续航力 32.1 排水量和主尺度的初步确定 42.1.1 设计分析 42.1.2 估算排水量42.1.3 初始方案拟定 42.2 主机选择 52.3 空船重量估算 52.3.1 船体钢材重量W 52.3.2 服装设备重量W 52.3.3 机电设备重量W 52.4 重力与浮力平衡 62.5 性能校核 63总布置设计 103.1 主船体内部船舱的布置 103.1.1 总体

3、划分（见图 1） 103.3绘制总布置图（画出总布置图） 104结论 12参考文献错误！未定义书签。参考文献错误！未定义书签。附录 13致谢 1537000吨近海散货船的主尺度确定及总布置设计设计任务书1用途本船主要用于运载煤等散货，货物积载因数按煤的标准积载因数 1.17m3/t计 算。2航区本船航行于我国近海区域3船级本船由中国船级社登记入级。本船按下列规范、规则进行设计；国内航行海船法定检验技术规则（2004）,中国船舶检验局；钢质海船入级建造规范（2006）,中国船级社。4船型本船为钢质、单甲板、尾机型、单桨、单舵，由柴油机驱动的散货船，具有 球鼻脂线型。设有首楼和尾楼，中间设有桅屋，

4、尾楼甲板以上设有三层甲板室。 由尾楼到首楼的货舱区域设两个货舱，货舱区域为单壳双底结构，同时设有顶边 舱和底边舱，双层底舱、顶边舱和低边舱用作压载水舱。5航速螺旋桨设计时考虑了主机功率储备 12%,在船壳清洁无污底情况下，处于风 力小于蒲式风力三级的平静深水水域条件下主机达到额定转速时的试航速度为11.8 kn。6续航力本船燃油的装载量为，轻柴油，满足船舶在满载状态，航速 Vs=11.8海里/小 时的续航力为3500海里。7船员数本船船员数为18人。8动力装置主机机型选用MAN B&W9螺旋桨本船采用MAIM螺旋桨。1现代散货船发展及相关母型资料1.1 现代散货船发展通观散货船的发展历

5、史及对现状的分析，散货船的发展趋势主要体现在双壳 化、大型化、快速化、多用途化、使用年限增长化、环保和自动化程度提高的几 个方面。在国内，散货运输约占运货量的 40%,日益发展的散货船队在能源运输、 国际贸易中是主力军，在国民经济发展中占有重要地位。从船队结构情况看，我 国干散货船队船舶吨位偏小，平均载重吨位低于世界平均水平。其中2万-5万吨散货船约占43%,而且这些船的船龄老化情况比较严重；从船队规模看，2000年以前2万-5万吨散货船的数量基本满足国内运输需要， 2000年后随着货运量的增 加，尤其是我国矿石的进口量近几年的持续快速增加。极大地增加了散货船货运 量。因此。我国船队最近几年应

6、加快老龄散货货船的更大及大型散货船的建造。 以适应我国经济发展的需要。1.2 现代散货船特点散货船是指专门运输谷物、矿砂、煤炭等大宗散货物的干货船，但习惯上 不载运散装液化货与散装特殊货物，如砂糖、木屑等。散货船包括粮船、矿砂船、 运煤船及散装水泥船等。散货船特点是：单层甲板、尾机型、船体肥胖、航速较低，因散货货源充 足，通常又专用码头装卸（如大型抓斗、气动机械输送等装备），装卸效率高，故 船上可不设置起货设备，具载货吨位较大。止匕外，散货船因其货种单一，常为单 程运输，回程不装货。为使船有较好的空载性能，所需压载水水量较大，故货舱 两侧常设有斜顶边水舱，且在毗部设有斜底边舱。1.3 相关母型

7、资料母型船载重量为5800吨，用于运载煤等散货。主要航区为近海。本船为钢质、 单甲板、尾机型、单桨、单舵，由柴油机驱动的散货船；设有两个货舱；主船体 部分由6道水密/油密横舱壁划分为7个区域；设有首楼、尾楼，尾楼甲板上设有 三层甲板室。1.3.1 主要尺度总长96.00m型宽B16.40m型深D7.50m设计吃水d6.10m方形系数Cb0.752载重量DW5800t载重量系数 dw 0.7785排水量7478.86t排水体积7224.2m31.3.2 航速、螺旋桨及续航力螺旋桨设计时考虑了主机功率储备12%,母型船在设计吃水（d=6.10m）,船壳清洁无污底情况下，处于风力小于蒲氏风级三级的平

8、静深水水域条件下主机 达到额定转速时的服务速度约11.8海里/小时。母型船选用MAU型5叶螺旋桨，螺旋桨直径为2.7m,盘面比0.78,螺距比 0.76,螺旋桨材料为铝锲青铜。本船燃油、轻柴油的装载量满足船舶在满载状态，航速 Vs=11.8海里/小时的 续航力为3500海里。本船洗涤、饮用水容量为，以及食品和粮食的储备量满足18名船员20天的自持力。152船舶主要要素的初步拟定2.1 排水量和主尺度的初步确定2.1.1 设计分析本设计船是一条运输船舶，因此设计时应注意降低造价，降低消耗，提高运 输能力，提高本船的经济性，可适当减小船长；作为运输船，航行时间也很重要， 要力求达到较适宜的航速，船

9、长不能过小；本船为双壳双层底结构，为保证舱容， 可适当增加型深；本船吨位较大，具有较好的适航性，因此满足要求即可。总结 以上，总的设计思想是：保证舱容和航速要求下，减小本船主尺度。2.1.2 估算排水量对油船这种重量型船舶，由于“DW随A变化有相当稳定的范围，通常采用载 重量系数法初估排水量。母型船为5800吨近海散货船，母型船排水量为 A = 7478.86t,其载重量系数 nDw =0.7785;设计船为37000吨近海散货船，其载重量系数随着载重量的增加而 增大，初定为0.7785 o根据公式(2.1 )得到：设计船排水量：=44958 t2.1.3 初始方案拟定根据主尺度比法来确定主尺

10、度，设计船的人、心、K3、Cb取值与母型船相同，其中K1 =L/B , K2 =B/d , K3 = L/D。根据公式计算可以得到:K1=5.85, K2=2.69, K3=12.8I根据公式L=3：*k；k2/krCb可初步估算得到设计船船长L=，再由公式B=L/k，、d=B/k2, D =L/K3可以计算得到船宽B、吃水d和型深Db最后 计算得设计船主尺度为：L=180m ,B=30.77m , D=14.06m , d=10.44m2.2 主机选择用海军系数法估算所需的主机功率:公式如下:BHPDW2/3v3c(2.2)其中c为海军常数根据公式计算BHP=7357KW选用 MAN B&a

11、mp;W7500KW2.3 空船重量估算2.3.1 船体钢材重量W按立方模数公式估算该项重量。钢料重量系数G一般在0.0792-0.1053(2.3)W= GLppBDW=0.08*180*14.06*30.7=6215.64t2.3.2 服装设备重量W按平方模数公式估算该项重量。木作服装重量系数为 ：Cf =0.3428DW.495 0.0886=0.2102(2.(4)Wf =Cf Lpp(B + D) =0.2102*180* (30.77+14.06) = 1696.19t(2.(5) 2.3.3机电设备重量W利用公式：W m= Cm X Pb >0.7355) 0.5 =5.5

12、*( 8250 >0.7355)0.5 =428.43t (2.6)Cm一般在5 6综合以上三部分重量，本船的空船重量为：LW =Wh Wf Wm = 6215.64+1696.19+428.43=8340.26t(2.7)2.4重力与浮力平衡采用诺曼系数法进行重力浮力平衡，允许误差为 1吨。保持载重量、主尺度不变，通过改变方形系数进行重力浮力平衡。因为只改 变方形系数，引起的排水量变化不大，对主机功率的影响可以忽略，所以主机功率不变，因此陋装重量和机电设备重量也不变。但是由于方形系数的改变对钢料 重量的影响很大，不可忽略。(2.8)(2.9)(1)求诺曼系数N =1.2044一 Wh

13、2(Wf Wm)3(2)载重量增量6DW、DW1 = DW - D = DW - .1 - LW =37000-36618=382t(3)排水量增量、:1 =N 、DW1 =458t代入浮性微分方程匚 LBdCb=+ + +LBdCb(2.10)得到方形系数的变化改变后的方形系数6A& =Cb =0.009 ACb2 = Cb1 、Cb1 =0.74(2.11)(2.12)方形系数改变对钢料重量变化的影响Wh1=Wh1 0.5 Cb11 0.5 Cb(2.13)=6192t平衡后得到DW的值L=180mB=30mD=14.7md=10.1m2.5性能校核2.5.1 稳性校核稳性校核包括

14、初稳性和大角稳性，在主要尺度确定时通常只校核设计船 的初稳性是否满足要求。初稳性高度的估算按初稳性方程式进行GM =Zb r Z。、.hg式中 GM 一所核算状态下的初稳性高度；Zb 一相应吃水下的浮心高度；r一相应吃水下的横稳心半径；Zg 一所核算状态下的重心高度；h一自由液面对初稳性高度修正值，此处暂时忽略不计。由薛安国公式得到浮心高度的近似公式曾437Zb = a1d =0.5 -w=5.31cb /由诺曼公式得到横稳心半径的近似公式 222B20.008 0.0745C； B2r = a2 = - = 6.dCbd重心高度Zg =：D =0.7*14.7=10.29初稳性高度 GM =

15、Zb r -Zq - h=1.7 g布格氏认为考虑自由液面影响后GM 0.1 ,/L,B2 4Z2横摇周期T.r-0.58f.g =16.2，GM式中 f 一修正系数。B/Da2.5时，f %1+0.07(B/d 2.5);取 1.0。波浪周期Tw =0.8； =6.4式中 九一波长，我国沿海为6070ml本船取65ml调谐因子要求 人=豆>1.3计算结果为2.5>1.3Tw满足稳性要求2.5.2 航速校核选择莱普法(Lap Keller )计算有效马力曲线：基本参数如下：Lpp= 180Ld= 1.01 Lpp=181.8 Cm= 5.5Cp= 0.72B/D = 2.04 =

16、/ rk =5582Ld/B = 6.06Xb= +2% Lpp=3.6S=(3. 41/30.Lp 'J=2666.55：= 104.5kg s2/m2(2.14)(2 . 1 5)68(2. 16)(2.(17)(2.(18)(2.(19)(2.(20)B/d <2.5时，f(2.(21)(2.(22)Cfs =0.4631/(lgRe) 2.6=1.54E.HP 乃W玄151二4金叱'助湖。参考统计资料，取总推进系数为 4=0.52,则TH* BHP*0.52表1.1莱普法有效功率估算航速校核序号项目数值1V ( kn)121314152Vs(m/s)6.216.7

17、7.27.73Vs/qCp*Ld33.23.43.74。*1000（查图）7007007007005Ld/B修正值6.066.066.066.066修正后 C *1000 = (1+5)*412.6413.3414.0414.747Crt*10001.09711.4461.7852.5598V*Ld12121313141415159Re= 8/1.18831E-64.3814.745.105.4710Cfs*10001.4801.2831.1381.02011Ca*10000.200.200.200.2012(Cfs+Ca)*1000 = 10+111.6801.4831.3381.22013

18、Cti*1000 = 7+122.7772.9293.1233.77014VsA2(mA2/sA2)38.4444.8951.8459.29 115_ _2PSV /2(kg)471483462544007222724826071216Rti = 13*15*0.0011309318319225573114317B/d 修正=(B/d-2.4)*5%0.0180.0180.0180.01818Rt=16*1+171573523847316204677019Vs/75(m/s、2)0.083 10.0890.0960.10320EHP=18*19*0.736(kw)961156222343546

19、做出有效马力曲线：2.5.3根据上图可以看出航速可达16节，满足设计要求 干舷校核根据1975年“海船载重线规范”计算并校核。甲板边板厚t= 30mm计算型深D1=D+t=30030mm夏季最小干舷F按下式计算F=F0+f i +f 2+f 3 +f 4 +f 5 (mm)(2.23)基本干舷F。=3228mm(1)船长对干舷的修正flf1 =7.5 100 -L 10.35 -E(2.24)(2)方形系数对干舷的修正f2(Cb 0.68)f2 =(F。fi)(3一-1)=146(2.25)1.36(3)型深对干舷的修正f3f3 =(Ds- )R=675(2.26)15(4)上层建筑和围壁室对

20、干舷的修正f4f4 = kf0=-125(2.27)(5)舷弧对干舷的修正f5船舶的舷弧为非标准舷弧，需做修正。1 Sf5 = - W U 0.75 -=-29.3(2.28)2 2L根据计算结果F=3895mm热带区域最小干舷：F=3895-225=3667mm冬季最小干舷：F=3895+225=4120mm冬季北大西洋最小干舷：F=4120mm淡水最小干舷：F=3895-936=2959mm3总布置设计按照任务书的要求，本船为钢质、单甲板、尾机型、单桨、单舵，由柴油机 驱动的成品油船，具有球尾和球鼻首线型。参考母型船的布置，并按照钢制海 船入级与建造规范（2006）、船舶与海上设施法定检验

21、规则等规范要求对设计 船进行总布置设计。3.1 主船体内部船舱的布置3.1.1 总体划分（见附录）3.1.2 内部舱室划分（见附录）3.1.3 上甲板布置（见附录）3.2 上层建筑布置（见附录）3.3 绘制总布置图（见附录）总布置设计，是以满足船东方所提出的使用要求和航行性能为一句，经济合 理的确定设计船的整体布置工作；具体的说，就是完成设计船总布置图的设计与 绘制。总布置设计是船舶设计中极为重要的一环；总布置设计的好坏对船舶的使用 效能语航行性能、经济性、安全性以及结构工艺性都有直接的影响；总布置设计 将会影响全局，是后续设计绘图与计算工作的重要依据。总布置设计的特点是涉及面广、考虑因素多和

22、实践性强。总布置设计涉及到 船、机、电等方面，考虑因素包括船舶使用要求、航行性能与经济性；同时，总 布置又因船舶类型、用途、航区条件等不同可有很大差异。例如：客船上层建筑 发达、外观造型美、生活舱室与公共住所庞杂；而货船则简单朴实，货仓区长， 显出任重道远的风貌；沿海客船与长江客船、南方客船与北方客船，彼此也各具 一格。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；了解同航线上同类船舶的舱室布置、设备布置及布置要求；把握设计船布置 上的特殊性，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 打设计措施，发挥创造性，形成设计特色。在总布置图设计中，除了注意各种类型船舶布置上的特殊要求外，一半都应 遵循下述原则。1 .最大限度提高船舶的使用性能货船应保证舱容，提高装卸效率。2 .保证船舶有良好的适航性与安全性在设计中应合理分布船上各项重量，以船舶在各种装载情况下具有良好的浮 态，稳性；降低重心高度，减小侧面受风面积及合理设计在干舷甲板上的开口位 置以改善大倾角稳性；合理布置水密舱室以提高船舶的结构强度与抗沉性；良好 的驾驶视线和航行信号设备布置以减少航行好事故。3 .满足各有关规范、规则及公约要求考虑结合理性以满足建造规范的要求，保证船体结构强度。例如：注意构件 的连续性，避免纵向构件截面的空谈；注意开口对强度的不利影响