24000DWT成品油船方案设计

24000DWT成品油船方案设计学院(系)：船舶工程学院学生姓名： 指导教师： 完成日期：年月日 -I- 要pTrllowsdyReferringtothe12000tproductcarrier’sgeneralarrangement,thegeneralarrangementishep-III-TT -V-T T p -VII-T T T -1-T根据未来油运市场的特点，油船近期的发展是10~13万吨级的油船，中长期发展DWT成品油船方案设计，设计船主要用于运载闪点小于时，要因-2-T要船体结构设计时，根据《钢质海船入级与建造规范(2006)》的相关规定，参考母-3-T。-4-T《国内航行海船法定检验技术规则(2004)》《国内航行海船建造规范(2006)》-5-T船舶主要要素确定步估算用载重量系数法[1]初估排水量。因此，本设计船根据载重量法估算排水量。本设计船载素如下：要要素WLWL设计吃水d-6-T续表2.1项目数值WLWLp排水体积▽及方形系数式[2] -7-TL=3K(m)bLLK12 根据上式，代入数据进行计算，可以得到初定的主尺度为：载重量垂线间长-8-T续表2.2项目数值型宽设计吃水2V3EHP=3C -9-T机参数主机/型号MANB&W额定功率kW额定转速燃油消耗率估算根据下面的经验公式估算船体钢料的重量[4]：hb(2.10)Wf=CfLpp(B+D)f T入(2.11)式，可以计算得木作舣装重量Wf=1122.55t。mCmPB(2.14)(2.14)衡11111平1根据浮性微分方程式[2]：(2.15)66L6B6d6(2.15)=+++bLBdCb1TΔ=32068t。222222bbT续表2.4排水体积▽112cW001gPk(2.16)00svsWWW(2.17)2.6.3炉水重量估算WbwT(5000) (5000) (5000) (5000) BTBZ=adb1b 将以上计算结果代入(2.18)式中，计算得：Z=ad=5.12。b1b2r=a(2.20)22d2C上计算结果代入(2.20上计算结果代入(2.20)式中，计算得：r=a=5.79。B2dZ=D(2.22)gZ=D=9.36。满载时，取ξ=0.58，则满载时Z=D=9.05。gg^=91.3TT^=91.3TbgZ；bZ高度；gbgbg根据我国《海船法定检验技术规则(1992)》[5]的规定，油船的初稳性高的下限为9T——波浪周期。T=0.58f9B2T=0.58f9g TZ——重心垂向高度；g99 航速校核实质就是航速估算或马力估算。其目的是：(1)初步估算设计船在给定主机情况下的航速；(2)或初步确定在所要求的航速下需要的主机功率。本设计是针根据估算伴流分数的近似公式[6]，采用泰洛公式(对于单螺旋桨船)：(2.29)T(2.29)ppHR取功率储备10%，轴系效率n=0.97；sDsRsAB=NP0.5/V2.5PDA P0推进效率n=nnnn=0.574，考虑适当裕度，取n=0.550。0RHsTbbppbpp.5航速校核主要参数LLBdDΔ▽bCbCmCpdL/BdXbρ0.5ρSν×106VVTVV选用莱普法(LapKeller)[8]计算有效马力曲线，列表计算如下：表2.6有效马力曲线计算表序号1V(kn)23sCCLpdd45Ld/B修正678dd92244.71951.86359.53767.739(1/2)ρS2s13440778.015588121.317894527.020359995.1T功1313.51414.51515.516航速V(kn)V>Vtkcn(VV)>VDtkbn TV=KKLBDCDvcppmdvbcmdm V=KL(B2b)(Dh)tkacdabb dd15d根据(2.38)式，计算得：Ka=0.885，将已知数据代入(2.37)式中，经过计算可tk本设计船专用压载水舱(即为双层底之间)能提供的容积：V=CkV=Ck DtkWcnrc cCr——货油密度，r=0.82t/m3；cctkcnDtkbnDcnbn干舷校核F=F+f+f+f+f+f(mm)(2.40)0123450T1234601(2.41)f=(F+f)(1)(2.41)2011.362sf=f=(D)R(2.42)s53Tf=kf40 00040本设计船采用标准舷弧，故此项不做修正f＝0mm。5根据以上的计算，由(2.40)式可得：F=F+f+f+f+f+f=3193.96mm；012345经济分析Tbkb小结设计吃水dbT续表2.7项目数值排水体积▽Tp表3.1设计船与母型船主要要素设计船母型船bpb曲线表3.2母型船各站横剖面面积及无因此化曲线的坐标数横剖面面积无因次化横坐标无因次化纵坐标01T续表3.2站数横剖面面积无因次化横坐标无因次化纵坐标23456789TAAiAm母型船SAC-101积曲线pfpa0pf0pbppppi|dx'i=|dx'i=i1C6Cpf(船中前各站)(3.1)XC=C+2.25bXXC=C+2.25bXC=C2.25bpapLL因此，各辅助站距理论站距离为ppdx'，由此得到变化后的设计船面积曲线。2i根据下列公式计算设计船的棱形系数：pfpLpppp C——设计船后体棱形系数；paC——设计船棱形系数；pX——设计船浮心纵向位置。b代入相关数据得Cpf=0.8458，Cpa=0.7706，根据公式(3.1)可以计算出设计船各p数xi变化后值012345T续表3.3站数xi变化后值6789pTAiAm母型船SAC"1-Cp"法变换后SAC-101pppbpbpppbbpppbppp为TCbp表3.4迁移法得到的设计船各站的偏移量数横剖面面积变化量0123456789T续表3.4站数横剖面面积变化量积曲线，如图AiAm母型船SAC"1-Cp"法变换后SAC迁移法变换后SAC-101图3.3迁移法得到的设计船横剖面面积曲线pbpLdx=(dx'+dx)pp，代入各站的数值，从而得到设计船新的辅助站的实际位置。2T(1)绘制辅助站的半宽水线图p号BL辅助站距离0123456789T续表站号BL辅助站距离表3.6设计船理论站的半宽值号BL理论站距离0123续表3.6站号BL理论站距离456789(1)在横剖面上画出设计船水线，ti的设计吃水，而t为设计船与母型船水线tii0tt0t0T(2)量取水线图上理论站上各水线的半宽值，绘制到横剖面图的对应水线上，从bb表3.7校核设计船的C与Xbb横剖面积积面积矩面积矩体积矩号积成对和V=0.5*C*D成对和M=0.5*H*DABCDEFGHI0123456789T续表理论横剖面面积积面积矩面积矩体积矩站号面积成对和V=0.5*C*D成对和M=0.5*H*DABCDEFGHI和浮心位置X=M=1.700%LbVLPP方形系数C==0.800bLBd船中剖面船中剖面系数C=M=0.989mBdpCmT(1)首先确定首舷弧、尾舷弧及粱拱曲线；(2)为施工方便，把甲板中心线定为直线；(3)由甲板中心线及粱拱曲线画出甲板边线。WLWLbpT续表3.8项目数值bb排水体积▽pT4总布置设计2.调整船舶的浮态(纵倾调整)；4.2遵循的原则置上的特殊要求之外,对各类船舶在布置上3.布置时，注意结构的合理性，以提高船舶强度；5.在布置住舱和工作舱时，注意考虑工作需要和方便，又力求缩小差别；3肋骨间距划分bbppppbbT4确定双层底高度与双层壳厚度5总布置概况及特点4.6主船体内部船舱的布置1.水密舱壁划分2.机舱的地位及长度m3.首、尾尖舱长度的确定T货船的防撞舱壁距首垂线的距离应不小于0.05LL或10m，取较小者，但经允PPPPPP1.尾尖舱区船尾~#4设有尾压载水舱(左、右)、舵机舱(中)；#4~#11设有淡水舱(左、右)、尾轴冷却水舱(中)。2.机舱区设有双层底，双层底内#11~#12设有污水阱,#12~#16设有舱底水舱,#16~#17#26设有主辅机污油滑油舱(左),#27~#36设有轻柴油舱，内含#29~#36的油渣舱 燃料油舱(左、右)。(1)6.0m平台：#29~#36设有NO.2燃料油舱(左、右)。m左侧分别设有尾管工T#36~#38设有饮用水舱(中)。#43~#48设有污油水舱(左、右)；O右)；O(左、右)；舱(左、右)；舱(左、右)；舱(左、右)；舱(左、右)，#204~#205设有隔离空舱(中)；#205~#210设有NO.1压载水舱(左、右)，中间为应急消防泵舱。4.7甲板布置T布置置置置板布置底舱和机舱布置平台布置储存/沉淀柜、尾管滑油重力8.2下平台布置8.3底舱布置T层底布置.9船员配置类别务务务干部船员236船长1112轮机长大管轮二管轮三管轮1111报务员11共计542类别务务务普通船员水手长16机匠长机匠141共计7514.10舾装设备(4.2(4.2)TAL以及各层宽1.锚2.锚链3.起锚机4.掣链器。有关标准。T。区域共设6个泡沫每个货油舱上设有一个直径为800mm的货油舱舱盖，形式为转动式钢质油密舱盖[16]。舱口围高度为700mm。4.11总布置图绘制4.12舱容校核DT4.13本章小结T5静力学基本计算kkb(5)浮心垂向座标Z曲线b(6)水线面面积A曲线wfL(11)每厘米纵倾力矩MTC曲线Tmb(15)棱形系数Cp曲线=Adzw0kk k(5.3)=p(5.3)kkbbBM=TBM=LFLBM=TBM=LFLC=wpBL(5.5)浮心垂向坐标Z：bZ=xoy=0wib横稳心半径BM：ILI式中I=Ix2.ALFLfw.BMMTC=kL水线面系数C：bC=bLBd船中横剖面系数C：mA(5.6)(5.7)(5.8)(5.9) T棱形系数C：pC=pm 根据以上公式，采用梯形法对静水力数据进行计算，数据见表5.1。线计算AwXfkkXBZBmm2mmm3mm3tmm0BMBMLMTCCBCMCPCmm0T续表5.1水线BMBMLMTCCBCMCPCmm)10)0=数吨水吃厘每==87ZB标6坐5向垂)10)0=数吨水吃厘每==87ZB标6坐5向垂积面面线水=矩数系面剖中吃标坐坐向向纵纵心倾米厘每21CBCP数数系系系米厘每21468101220468101220026810/厘米3574357船型系数坐标T稳性横截曲线的绘制静稳性臂l=l-GSsinv=l-(KG-KS)sinv(5.15)vssssv0式中：l——浮心作用线至参考轴线NN的距离；vM''+M'v000000x012-L/202ijjj=1j=1012-L/20 Ti1L60xmIcos(0-v)3niii=1ijjj；乞氏剖乞氏剖面位置(距船底边中点的距离，以底边半长l=L/2的百分数表示)X/l3数n9X/l2X/l4X/l5X/l1T(1)选择计算水线、旋转点、假定重心位置和横倾角间隔的大小0(2)查询不同倾斜水线下的面积以及形心坐标 (3)计算排水体积与初始假定重心下静稳性臂l0s计算各条水线在各个旋转角度下不同乞氏站的横剖面面积A与相应的形心位置xiX，可以沿船长方向积分得到中纵剖面的体积矩，体积矩与体积的比值就是相应水线在iTs表5.3与l计算表0s计算水线乞氏站号AΦyyΦΦAAΦA*zΦΦ12345678947Φ▽Φ惯性矩浮心位置yyΦΦT(4)计算结果汇总表5.4稳性横截曲线计算结果横倾角Φ=10°Φ=20°Φ=30°Φ=40°Φ▽ΦlsΦ▽ΦlsΦ▽ΦlsΦ▽Φls8.1125横倾角Φ=50°Φ=60°Φ=70°Φ=80°Φ▽ΦlsΦ▽ΦlsΦ▽ΦlsΦ▽Φls(5)绘制稳性横截曲线以排水体积为横坐标，l为纵坐标，将相同横倾角的点连接起来，就得到了稳性0sT8840°50°60°642050001000015000200002500030000350004000045000▽/m3T算结果乞氏站号AΦ123456789和))0040150001500020000250003000035000排积/m3T舱容要素曲线(1)计算各液面高度下的V与XiViV=lf(V)i3f(M)XVi=lf(V) 式中l——划分横剖面之间的间距。(2)计算各个液面下的重心高度Zlf(AZ)Z=lf(AZ)Vi3ViiiVTVZViVi序号横剖面积型心Z辛氏数f(V)力矩乘数f(M)Am×Zf(Am×Z)010141222343414.728VXZm14,Z,Z31m987V,V,m5m3211123456789101112(cm)m1433 ,98m5=m5=m6m432112123456789101112(cm)NONO.2货油舱(左、右)舱容曲线VVVTVVVm33 ,98m5m5=6mm43210012345678910012345m143398765mm32112123456789101112(cm)m1433 ,98=7=mm5432112123456789101112(cm)m1433 ,98=7=6mm432112123456789101112(cm)VVVTVVVm16,15高33=m9=m m7m0=0=m5m3210012345678910012345m16,15高33==mm9==mmm06m0==mm32100123456789101112(cm)0m16,15高33==mm9==mm = =6mm432100123456789101112(012Om16,15高33==mm9==mm =6m5m32100123456789101112(cm)0VVTVVm16,15高33==mm9==mm =65mm321012034567891011120345Om16,15高33==mm9==mm=7m6m432100123456789101112(cm)0m16,15高33==mm9==mm = =6mm432100123456789101112(cm)0OT压载水)出港，保证船舶在两种载况下稳性数据满足规范要求，具体计算过程如下。空船重量tmm船员及行李重量重心的计算，人员体重按70kg计，行李按40kg计，重心高表5.8船员及行李重量重心位置船长甲板船长轮机长报务员船员甲板大管轮二管轮艇甲板三管轮机匠T续表5.8力臂(m)力矩(t.m)甲板人员重量Wi(t)距基线Zgi距船中Xgi距基线Mzi距船中Mxi机匠机匠机匠艇甲板机匠长水手长主甲板船员船员船员船员船员船员(3)滑油、炉水、生活用水水、食品及备品的重量取设计值，其重心位置由总布表5.9滑油、炉水、生活用水、食品及备品的重量及重心位置距船中Xgi距船中Mxi滑油重量炉水重量生活用水重量食品及备品T(4)根据满载出港要求，在满足浮态和稳性的前提下，进行装载布置，货油舱的(单侧)(单侧)距基线Zgi距船中Xgi距基线Mzi距船中MxiNO.1(5)满载出港的排水量及重心坐标计算，汇总见表5.11。港重量重心计算序号载重名称123燃油舱4滑油5生活用水6T续表5.11力臂(m)力矩(t.m)序号载重名称重量Wi(t)ZgiXgiMzi距船中Mxi78人员与行李食品及备品(6)根据压载出港要求，在满足浮态和稳性的前提下，进行压载布置，压载水舱重量(t)(7)满载出港的排水量及重心坐标计算，汇总见表5.13。T表5.13压载出港的排水量及重心坐标序号载重名称12压载水3燃油舱4滑油5生活用水67人员与行李8食品及备品(1)排水量、重心纵向、垂向坐标在5.4.1中求得。(3)根据各种典型载况的排水量或排水体积，从静水力曲线图上可以查得在不同(4)纵倾值、首尾吃水增量、首尾吃水按计算表中的公式计算。5.14和表5.15。纵倾力臂T纵倾力臂序号符号及公式1排水量t△2排水体积▽3平均吃水mdm4重心纵向坐标mxg5浮心纵向坐标mxxxb6mmgb-1.99197纵倾力矩M=△(x-x)tgb48每厘米纵倾力矩9纵倾值mt=M/100MTCt漂心纵向坐标mxf首吃水增量mδd=(L/2-x)t/LFf尾吃水增量mδd=-(L/2+x)t/LAf首吃水md=d+δdFmF尾吃水md=d+δdAmA重心距基线mzg浮心距基线mzb横稳心半径mBM横稳心距基线mm=BM纵倾力臂x)纵倾力矩纵倾力臂x)纵倾力矩续表5.14序号项目单位符号及公式未修正初稳心高m0mg实际初稳心高mmδGMi/△x0横摇周期sTwsw调谐因数TT9w序号符号及公式1排水量t△2排水体积▽3平均吃水mdm4重心纵向坐标mxg5浮心纵向坐标mxxxb6mmMMgb-0.44027=t-xg-xb-7655.128每厘米纵倾力矩9纵倾值mt=M/100MTCt漂心纵向坐标mxfT续表5.15序号项目单位符号及公式数值首吃水增量mδd=(L/2-x)t/LFf尾吃水增量mδd=-(L/2+x)t/LAf首吃水md=d+δdFmF尾吃水md=d+δdAmA重心距基线mzg浮心距基线mzb横稳心半径mBM横稳心距基线mm=BM未修正初稳心高mGMzz0=m-g实际初稳心高mmGMiδx/GMi0横摇周期=9ffL22gTwsw调谐因数TT9w5本章小结TT计算完整稳性计算，综合运用所学的知识，根据中国船级社和国际海事组织IMO所颁静稳性曲线是船在某一装载情况下，静横倾角与复原力臂(又称静稳性臂)的关系(1)根据各种装载情况下的排水体积，在稳性横截曲线上读出不同排水体积不同 ls1响，它使初稳性高和静稳性臂值减小。初稳性高的减小值用公式6h＝Σr/△计算，式中iiiii在各倾角下静稳性臂减小值用公式6l＝ΣM/△，式中M＝pVy为舱内液体重量iiiii法求出各等面积倾斜液面下(10°~60°)的面积形心位置。T为V，密度为ω，则横倾30°时自由液面修正值为6l=Vy；y30取为6l。的(4)静稳性臂l＝l1－6l，从而取得不同横倾角下的复原力臂。(5)各种装载情况下的静稳性臂计算过程及结果见表6.1和表6.2。ZgZs)sinΦ/mL/m表6.2压载出港静稳性臂计算ZgZs)sinΦ/mL/mT续表6.2(6)各种装载情况下的静稳性曲线见图6.1和图6.2。臂l力864201020304050607080横倾角Φ/(°)0臂l力01020304050607080横倾角Φ/(°)0T分曲线，静稳性曲线下的面积(从平衡位置到某一横倾角φ)就是该横倾角的动稳性臂d表6.3满载出港动稳性臂计算静稳性臂度差梯形面积动稳性臂表6.4压载出港动稳性臂计算静稳性臂度差梯形面积动稳性臂T臂l力01020304050607080横倾角Φ/(°)臂l力01020304050607080横倾角Φ/(°)K=q1l(K=q1l(6.3)2(1)船舶在所校核的装载状况下，稳性衡准数K应符合下式要求：lf qf(2)风压倾侧力臂l(m)按下式计算：fl=PAZff9810 fZ(3)横摇角θ(度)，按下式计算：C9=11.75CC1439222222T34 (4)最小倾覆力臂l臂臂l力02030Φ=48.51°l5060qE臂臂l力500l3040Φ=73.08°5060qE图6.6计及船舶横摇影响的压载出港动稳性曲线T(5)规范要求满足如下稳性要求：j (D)(1)满载出港完整稳性计算912d22334CC3ffTf9810qf(2)压载出港完整稳性计算912d334CC2C3ffT根据以上数据，计算得：l=PAZf=0.0753m。f9810③最小倾覆力臂lqf满载出港压载出港横摇周期C1d22C3C41423AfZPT续表6.5项目满载出港压载出港风压倾斜力臂l=pAZ/9810ff进水角最小倾覆力臂lq况稳性横初稳性高度(m)度时复原最大复原力臂时的横倾角(°)稳性消失角(°)进水角(°)满载出港压载出港规范要求校核结果满足要求满足要求满足要求满足要求满足要求T快速性计算和螺旋桨设计表7.1满载有效马力估算参数LLmLdmBmdm▽m3mSm2mρS2XbmAmm2mν*106CbCCmCpCdL/BdC0.044ζrVVTVV表7.2满载时有效马力估算序号1V(kn)23sCCLpdd45Ld/B修正678dd92238.1044.7251.86(1/2)ρS2s11524175.7913524900.7515685683.71VVTVV续表7.2序号项目数值1V(kn)23sCCLpdd45Ld/B修正678dd92259.5467.7476.47(1/2)ρS2s18006524.6720487423.6323128380.58TLLmLdmBmdm▽mm3Smm2ρS2XbmAmm2mν*106CbCCmCpCdL/BdCVVTVV序号1V(kn)23sCCLpdd45Ld/B修正678dd92238.1044.7251.86(1/2)ρS2s8463570.079932939.8811519859.27VVTVV续表7.4序号项目数值1V(kn)23sCCLpdd45Ld/B修正678dd92259.5467.7476.47(1/2)ρS2s13224328.2415046346.8016985914.94)T)载E力马效有满满载满载满压载200001112131415161718航速V(kn)T设计水线长垂线间长设计吃水方形系数排水量桨轴中心线距离基线wlbZ=2.94mp型号MAN-B&W5L70MCET续表7.7项目数据额定功率额定转速旋向BpRn=1t 伴流分数推力减额分数相对旋转效率船身效率T采用MAU四叶桨图谱进行计算，取功率储备10%，尾机型轴系效率n=0.97。螺sDSR根据MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70的B6图谱进行计算，计算过程及结果P表7.9按B6图谱设计的计算表PMAU4-40APDABBP6n0P=PnnTEDH0MAU4-556n0P=PnnTEDH0TMAU4-706n0P=PnnTEDH0TE0E000.550.510.470.550.510.47MAU4-404-550.43PMAU4-7040.43PMAU4-704-55TE0.680.640.600.5690MV/kn图7.2MAU四叶桨图谱设计计算结果TMAU6n0spavsD-100-()T()序号MAU4-40MAU4-55MAU4-701V2Amax340.7RA0.4420.4490.4386T(查柏利尔空泡限界图)c7D0A8P7Rcmm29一EPE0EnEo0max-101-TP/D0.70V0.70V定给0定给0.580.5700.56AE0.550.540.530.650.64AED9D9876AE/AAE/A0=0.5440.560.550.540.530.520.55AE0.55AE/A00.70(1)功率系数Y的计算方法eDDD其中：A=(KK)+KKDDD1P12P3P40.7 -102-T(2)设计螺旋桨材料(3)转速系数X的计算方法X=2deD其中：A=(K+K)+K+KD2P5678 Ad=AE/A08°-103-T续表7.12项目数值单位b0.66Rb0.25Rb06R4mmm弦长bK1K2K3K4ADPKKD/P)+KD/PK1120.730.741eeK5K6K7K8m4-104-T续表7.13项目单位0.25R数值25678dtt=MAU标准桨叶厚度t校核结果不满足要求满足要求实取桨叶厚度 叶厚数值单位 -105-ThBBN为每分钟转数(r/min)；P为螺距(m)；(7.14)(7.14)E0E(7.15)(7.15)o-106-TDhhAA为设计螺旋桨的盘面比。Eo设计桨(t/b)0.7RaE0标准桨(t/b)0.7RERΔ(P/D)tP(P)(P)(P)0tBP(P)(P)(P)0tB-107-T矩计算海洋工程设计院提供的公式估算bln mpmax0.20.6(7.20)式中：b——桨叶最大宽度(m)；maxd——桨毂长度中央处轴径，可按下式计算：00D2 P、N——分别为主机额定功率下螺旋桨收到的马力和转速(rpm)；DLK——毂长(m)；γ——材料重量密度(kgf/m3)；d——桨毂直径(m)；D——螺旋桨直径(m)。示。-108-Tm桨叶重量Gbkgfmmmhkgf螺旋桨总重kgfMAU4-40JKTMAU4-40JKT-109-T续表7.17MAU4-55JKTMAU4-55JKTMAU4-40JKTMAU4-55JKTAUJKT-110-T=TKT=TKDQK TQKKT00.7JVJ=0，K、K达到最大值，螺旋桨处于“重载”TQTQeKQTN=60pD4K-111-TKTKQekgfVAJ=V/nDAKTTnKQPPs-112-T续表7.19项目单位数值J=V/nDAKTKQSRJ=V/nDAKTKQKpn2D4(1P=TP=QSR1.10计算)。-113-TPsPs90008000700