武汉理工船舶设计原理课程设计20000T近海散货船设计

20000T近海散货船设计设计任务书本船为钢质、单甲板、艉机型国内航行海上散货船。常年航行于沿海航线，属近海航区；主要用于干散货运输。本船设计载重量20000t，积载因素经调研确定。按“CCS”有关规范入级、设计和建造。并满足中华人民共和国海事局有关国内航行海船的相关要求。满载试航速度不低于11kn，续航力5000nmile。第一部分主尺度的确定主要内容：1.根据有关经验公式及图表资料初步确定船舶主尺度2.通过重力与浮力平衡来调整船舶主尺度3.主要性能的估算4.货舱舱容的初步校核1.初步确定船舶主尺度船舶主尺度主要是指船长L（一般是指垂线间长Lpp)、型宽B、型深D和设计吃水d，通常把方形系数及主尺度比参数也归为主尺度范围。1.1船长L由统计公式（5.3.2）散货船（10000t<DW<100000t）Lpp=8.545DW0.2918得L=154m1.2船宽B和吃水d

由统计公式（5.3.17）和（5.3.18）

散货船（DW>10000t）

B=0.0734L1.137d=0.0441L1.051得

B=22.5md=8.9m1.3型深D参考常规货船尺度比参数关系图，取d/D=（0.7-0.8）得D=12.51，取D=12m。1.4方形系数CB

由统计公式（5.3.29）散货船

CB=1.0911L-0.1702B0.1587d0.0612Vs-0.0317得CB=0.8031.5基本干舷的校核保证船舶具有足够的干舷一方面可以保证有一定的浮力，另一方面可以减少甲板上浪。如果干舷太小，航行中甲板容易上浪，从而造成的后果是船舶的重量增加，重心升高，初稳性降低，并可能冲坏甲板上的某些设备，也影响船员作业和人身安全。干舷的大小直接关系到船的储备浮力，如果甲板上浪来不及排掉，或者船体开口的封闭设施被破坏而导致海水灌入船体，此时如储备浮力不足，就容易下沉，所以发生沉没或倾覆，所以保证船舶具有足够的干舷很重要。国际规定船舶都必须满足所规定的最小干舷。这里只进行基本干舷的计算，因为这是初步校核干舷是否满足，而且对基本干舷的修正值一般相对基本干舷都很小。查表2.2.4该船基本干舷是2.396m<3.1m(12-8.9),（这里也没计入甲板厚度），初步校核满足干舷的要求。1.6排水量的初步估算△=kpCBLBd=1.003×1.025×0.803×154×22.5×8.9=25458t1.7空船重量LW的估算空船重量通常将其分为船体钢料重量WH、舾装重量Wo和机电设备重量WM三大部分，即LW=WH+Wo+WM（1）WH的估算散货船WH的统计公式（3.2.11）和（3.2.8）WH=3.90KL2B（CB+0.7)×10-4+1200K=10.75-[(300-L)/100]3/2WH=4010t（2）Wo的估算由统计公式（3.2.23）及图表3.2.5Wo=KBL查图3.2.5K=2.3得

Wo=797t

（3）机电设备重量的估算WM

根据统计，机电设备重量可以近似地按主机功率的平方根（PD0.5）的关系进行换算。对于主机为柴油机的机电设备重量WM可用下式初估WM=CM（PD/0.735）0.5

主机功率可以用海军系数发估算。海军系数

C=△2/3v3/P

根据母型船可以算得海军系数C，从而可以估算出主机功率。

型船资料-海船系数如表

根据上述数据，选取海军系数C=392

∴P=△2/3V3/C=254582/3×113/392=2938kw

根据此功率选择镇江船用柴油机厂中速柴油机9L27/38，该主机额定功率为3060kw,转速800rpm,净重吨40.6t.发电机组功率2970-2820km，转速750rpm。

取CM=8.5

∴WM=8.5×（3060/0.7355）0.5=548t

∴LW=WH+Wo+WM=4010+797+548=5355t2.重力与浮力的平衡初估的主尺度决定的排水量△=25458t，而估算所得的空船重量LW=5355t,这样总重量：LW+DW=5343+20000=25355t.∴误差为：∣25458-25355∣/25458×100%=0.4%在允许误差1%范围之内，可不进行调整。若相差较大，则要对主尺度进行调整。3.主要性能的估算3.1快速性的估算①海军系数法②按排水量换算③统计回归公式：V=2.42Lpp0.17273B-0.22589d-0.06644CB-0.41631(p/0.736)0.205N-0.010333.2初稳性的估算初稳性高GM=KB+BM-KG浮心高度KB∝d，横稳心半径BM∝B2/d,重心高度∝D。所以有GM=a1d+a2B2/d-a3D其中，a1、a2可以用近似公式得到，a3可以按母型船换算得到。

由《船舶设计原理》表5.3.4公式估算：

a1=0.52a2=0.0834a3=0.6457(母型船换算)

∴GM=0.52×8.9+0.0834×22.52/8.76-0.6457×12=1.63m

3.3横摇周期的估算我国法规的完整稳性规则(非国际航行船舶)中，横摇周期按下列估算：f=1.0048(经修正)所以算得f=12.5s4.货舱舱容的校核4.1载货量的估算（载货量的重量应该等于载重量重量减去载货量以外的重量）(1)人员及行李的重量:此船按20名船员配置∴W1=65*20+45*20=2200kg=2.2t(2)食品及淡水的重量:总储备量=自持力(d)×人员数×定量(kg/(d·人))自持力=R/Vs·24=5000/（11.15*24）=18.1（R－续航力）定量取每人每天定量150kg

∴总储备量W2=18.1*20*150=54300kg=54.3t

(3)燃油、滑油及炉水的重量

燃油储备量WF=t(g1P1+g2P2+g3)·k·10-3(相关参数具体含义见课本)

∴WF=448.43×(0.185×3060+0.185×2800+108.4)×1.2×10-3=641.7t

(4)润滑油的重量

润滑油的储量WL近似地可取为燃油储量的某一百分数，即：WL=aWF

对一般柴油机a取0.02-0.05，主机功率大航程远的船取小值，这里我们去0.03.

∴WL=0.03×641.7=19.25t

(5)炉水的重量炉水的重量一般不大，在这里我们不做专门计算，将其考虑到备品、供应品重量中。(6)备品、供应品的重量

备品、供应品的重量通常取为(0.5%-1%)LW,

∴W3=0.75%×5300=39.75t

∴载货WC=20000-2.2-54.3-641.7-19.25-39.75=19242.8t

4.2新船所需货舱容积Vc

货舱所需的容积Vc与要求的载货量、货物种类和包装方式以及装载形式等有关，按下式计算：Vc=Wc/kc

此船装载货物为煤，积载因数取1.2，容积折扣系数取0.92.

∴Vc=25100m3

4.3新船所能提供货舱容积的估算

对于典型剖面的货舱舱容可以用下式估算：

VTC=LCACKC=(LPP-LA–LF-LM)ACKC

尾尖舱LA=0.04LPP=6.16

首尖舱LF=0.06LPP=9.24

机舱长度根据主机型号估算，主机长度6415mm，所以估算LM=(6.5+11)=17.5m

AC–船中处货舱横剖面积：货舱区设边舱时；AC=(B-2b)(D-hD),其中b为舷侧宽度，hD为双层底高度。

根据《2006钢质海船入级规范》第二篇8.1.4.2，船长150m及以上、货舱区域采用双舷侧结构，且舷侧外板与内壳板的垂直间距不小于1000mm的散货船。

这里取b=1m，hD=0.8m

∴AC=(22.5-2)×(12-0.8)=229.6

KC–考虑舷弧、粱拱、舱口围板内体积以及型线首尾收缩等影响的系数，可用下式估算：

KC=0.135+1.08CB

KC=0.135+1.08×0.803=1.00224

∴VTC=(154-6.16-9.24-17.5)×229.6×1.00224=27871m3>25100m3

∴货舱舱容满足。

∴最后确定船舶主尺度为：

L=154mB=22.5mD=12md=8.9mCB=0.803

排水量=25458tDW=20000t

第二部分型线设计横剖面面积曲线横剖面面积曲线是控制型线的重要要素，型线设计通常从确定横剖面面积曲线入手。横剖面面积曲线的特征数，如棱形系数CP、浮心纵向位置XB、平行中体长LP、进流段长度LE和去流段长度LR、最大剖面位置以及曲线形状等，都必须加以正确地加以选择和设计。横剖面面积曲线下的面积相当于船的型排水体积，丰满度系数等于船的纵向棱形系数CP，面积形心的纵向位置相当于船的浮心纵向位置XB。棱形系数CP和中剖面系数CM的选择该散货船FN=0.145，属低速船，兴波阻力占总阻力比例不大，选取较小的CP总是有利的，则CM较大。一般运输货船CM为0.98-0.99。该货船取CM=0.99，所以CP=0.811.直接生成面积曲线先作一个满足棱形系数和浮心纵向位置的梯形横剖面面积分布曲线，先求出进流段LE和去流段长度LR.LE=LPP(1-CPF)LR=LPP(1-CPA)CPF=CP+6CPXB/(4CP-1);CPA=CP-6CPXB/(4CP-1).根据CP查较佳浮心纵向位置范围图，去xB=1.8%L。得到LE=23.1mLR=35.1m∴LP=154-23.1-35.1=95.8m由于棱形系数CP较大，横剖面面积曲线两端形状均采用直线。根据这些就可以画出满足条件的横剖面面积曲线。横剖面面积曲线横剖面面积曲线横剖面横剖面图横剖面图将横剖面面积曲线分成20站，量出每一站的面积，并记录下来。然后根据母型船的横剖面图每一站型线的大致形状，画出新船的横剖面图，是新船的每一站型线形状与母型船差不多且每一站的面积等于横剖面面积曲线上量取的一样。横剖面横剖面图根据横剖面图画出半宽水线图和纵剖面图，并进行光顺修改。纵剖面图纵剖面图半宽水线图半宽水线图光顺后量出型值，导入freeship再进行光顺，光顺后再在freeship里生成横剖面图和半宽水线图及纵剖面图。Project:Designer:Filename:C:\DocumentsandSettings\Administrator\桌面\唐广宁\修改1.fbmDesignlength:158.80[m]Lengthoverall:158.80[m]Designbeam:22.515[m]Beamoverall:22.513[m]Designdraft:8.900[m]Midshiplocation:79.400[m]Waterdensity:1.025[t/m3]Appendagecoefficient:1.0000Volumeproperties:Displacedvolume:24595[m3]Displacement:25210[tonnes]Totallengthofsubmergedbody:158.746[m]Totalbeamofsubmergedbody:22.513[m]Blockcoefficient:0.7733Prismaticcoefficient:0.7936Vert.prismaticcoefficient:0.8641Wettedsurfacearea:5265.6[m2]Longitudinalcenterofbuoyancy:78.788[m]Longitudinalcenterofbuoyancy:-0.385[%]Verticalcenterofbuoyancy:4.719[m]Midshipproperties:Midshipsectionarea:195.22[m2]Midshipcoefficient:0.9743Waterplaneproperties:Lengthonwaterline:158.75[m]Beamonwaterline:22.501[m]Waterpla