12000DWT散货船总体设计

II12000DWT散货船总体设计摘要：船船舶设计是船舶与海洋工程领域中最重要的研究方向之一，而散货船舶的总体设计则是船舶设计中的一个关键方面。本文旨在研究12000DWT散货船舶的总体设计，深入探讨了散货船设计中的关键问题。本文研究了12000DWT散货船舶的总体设计，通过对母型船的改造，同时考虑相关法规和标准的要求，实现了船舶在静稳性和动力学特性方面的优化。在总体设计过程中，采用了优化设计原则，达到船型良好、速度性能和运载能力的平衡。本文的研究成果为散货船的设计提供了实用的解决方案，并对船舶设计和建造领域的发展具有一定的贡献。本文的研究为散货船的总体设计提供了一种有效的解决方案，具有一定的实用价值。通过本文的研究成果，我们可以更好的理解散货船的设计要求和技术方法，从而为船舶设计和船舶建造领域的发展做出一定的贡献.关键词：散货船；主要要素；型线设计；总布置图

毕业设计（论文）外文摘要OverallDesignof12000DWTBulkCarrierAbstract：Shipdesignisoneofthemostimportantresearchdirectionsinthefieldofshipandoceanengineering,andtheoveralldesignofbulkcarrierisakeyaspectinshipdesign.Thepurposeofthispaperistostudytheoveralldesignof12000DWTbulkcarrier,anddeeplydiscussthekeyproblemsinthedesignofbulkcarrier.Inthispaper,theoveralldesignofa10000DWTbulkcarrierisstudied.Byreformingthemothershipandconsideringtherequirementsofrelevantlawsandstandards,thestaticstabilityanddynamiccharacteristicsoftheshipareoptimized.Intheoveralldesignprocess,theprincipleofoptimaldesignisadoptedtoachieveagoodshipform,abalancebetweenspeedperformanceandcarryingcapacity.Theresearchresultsofthispaperprovideapracticalsolutionforthedesignofbulkcarriersandcontributetothedevelopmentofshipdesignandconstruction.Theresearchinthispaperprovidesaneffectivesolutionfortheoveralldesignofbulkcarriers,whichhascertainpracticalvalue.Throughtheresearchresultsofthispaper,wecanbetterunderstandthedesignrequirementsandtechnicalmethodsofbulkcarriers,thusmakingsomecontributionstothedevelopmentofshipdesignandshipconstruction.Keywords:Offshorebulkcarrier,Mainelements,Linedesign,Generallayout1绪论本次毕业设计为12000DWT散货船总体设计，该船舶于近海航区，以运输谷物为主。此次设计在指导老师的指导下，充分运用自己大学所学的专业知识，对船的主尺度、性能等方面进行总体设计设计。1.1研究的目的及意义最近几年，由于全球能源转型的影响，一些传统的散货船开始逐渐转型为液化气船或液化天然气船。这种船舶以液态天然气作为燃料，相比传统散货船，其在减排和能耗上具有较大优势。因此，未来散货船的发展趋势将会更加多样化和环保化。1.2国外散货船发展历史及现状近年来，随着人们绿色环保理念的不断加强，世界各国经济联系不断密切，全球航运业不断快速发展，以前的小型和高污染船型已无法满足现代航运要求，散货船开始朝着绿色环保和大型化的方向发展。[1]1.3国内散货船发展现状近年来，随着各项政策的不断落实，沿海城市经济联系更加密切以及航道条件的不断改善，散货船也将会沿着绿色环保、节能实用以及标准化大型化的方向发展[2]。1.3本章小节本章主要对散货船的概况和发展趋势进行了描述，对国内外研究现状做出了分析，阐述了总体设计的目的和意义。2船舶主要要素分析与确定船舶主尺度是船舶设计的重要指标之一，其意义在于可以反映出船舶的体积、载重水平等基本特征，对于船舶性能的评估和船舶的运行管理具有重要意义。船舶主尺度在船舶设计和船舶运营管理中具有重要意义。首先，船舶设计阶段需要根据目标运输任务和使用环境，合理确定船舶主尺度，以确保船舶具备合适的载重水平和外形尺寸。其次，在船舶运营管理中，船舶主尺度也会被用于计算船舶的通行能力、安全载重和安全出港等指标，以保障船舶安全运行和船员生命安全。船舶的主要要素通常是指船舶的排水量△、船舶主尺度和船舶船型参数。船舶主要要素的确定过程需要不断地校核与分析，直到满足航道、性能以及船东的要求。因此，在设计过程中，必须要对主要要素有影响的各个因素进行研究并进行综合分析，恰当地确定设计船舶的主要要素。2.1母型船资料本次设计选取某20700吨散货船母型船进行设计船的主要要素设计，母型船主要要素，如表2.12.2主尺度的分析与确定2.2.1估算排水量△载重量系数为ηDW=0.7539，可根据下列载重量估算公式初步算出设计船排水量△1：ηDW=DW/△（2.1）其中，DW=12000t；ηDW=0.7539，则有：=DW1/ηDW=12000/0.7539=15917.23t2.2.2估算垂线间长LPP运用巴土裘宁公式计算垂线间长：LPP=C（）2▽1/3（2.2）式中：V——设计船的设计航速，在本设计中取V=12kn；▽——设计船排水体积▽=15529m3；C——取C=7.09。则可算得垂线间长LPP=129.95m。本船设计航速为12kn,估算其傅汝德数约为0.17属于低速船型。从快速性方面看,在排水量和航速一定的情况下,总阻力会随着船长的增加而减小。但从经济方面来考虑,船长的增加对钢料重量有着很大的影响,进而造成船的造价增加。从综合因素考虑，本船设计中LPP暂取为130m。2.2.3估算型宽B对于载重型船舶，设计船的型宽B可用下列母型船公式来换算：B=B0（△1/△0）1/3（2.3）式中：母型船型宽；设计船排水量；母型船排水量。则可算得设计船型宽B=20.85m。本设计船属于低速散货船，在满足外界因素限制型宽尺度的情况下，在选择型宽时应从考虑船舶浮力、总布置及初稳性高的各项要求。如果型宽选择过大则会影响到船舶的快速性能。在满足稳性的前提下尽可能减小型宽，可以增大横摇周期,使横摇尽可能和缓。因此,本设计船型宽B暂取为20m。2.2.4估算吃水d对于载重型船舶，吃水可用母型船排水量或载重量来换算：d=d0（△1/△0）1/3（2.4）式中：dO=9.62m；△1=15917.23t；△0=27456t。则可算得设计船的吃水d=8.021m。对于载重型船舶来讲，选择适当大的设计吃水将会增加螺旋桨在水下的深度，较小螺旋桨因纵摇而出水的可能性，这也能增加船舶一定的耐波性。现代散货船的B/d的值大约在2.0—2.6之间，通过对设计船的其他因素整体考虑，此设计船吃水暂取d=8.5m。2.2.5估算型深D载重型船舶在货舱容积方面考虑，当设计船货舱长度占船长的比例和货舱部位及结构形式与母型船差别不大时，可用下列公式换算：（2.5）式中：D0=13.3m；d=8.021d0=9.62则可估算得型深D=11.09m。从保证船体的强度出发,CCS规范对现代散货船的长度型深比L/D大约在8—17之间,在设计过程中应保证长度型宽比L/D在此范围之中。在本次设计中型深D暂取为11m。2.2.6估算方形系数CB由经验公式估算方形系数CB：（2.6）式中：△1=15917.23t；k=1.005；γ=1.025t/m3；L=130m；B=20m；d=8.5m。则可算得设计船的方形系数CB=0.699。方形系数CB调节重力与浮力平衡时有着很大的作用。利用亚历山公式估算设计船方形系数得0.699。对于本设计船来说，方形系数对阻力的影响要比总布置大以及在母型船为参考的基础上。本设计船方形系数CB暂取为0.699。由上述的计算可知，设计船的主尺度初步确定如表2.2所示。2.2.7估算主机功率首先计算母型船海军系数C：C=（△02/3V03）/P0（2.7）式中：△0=27456t；VO=12.97kn；PO=4500kw。则可算得海军系数C=441。由母型船海军系数，计算设计船所需要的主机功率：P=（△12/3V3）/C（2.8）式中：△1=15917.23t；V=12kn；C=441。则可估算得主机功率P=2479kW。考虑5%功率储备：P1=P（1+5%）=2603kW因此选择潍柴MAN8L27/38(HFO/MDO)做为船舶主机，其主要参数如表2.3所示。2.3本章小节本章主要对船舶排水量及主尺度进行确定，并初步确定主机功率，需要运用载重量系数法进行主尺度估算，然后进行航速计算和功率计算最终确定合适的主机型号。3重量重心估算3.1空船重量估算3.1.1估算钢料重量WH运用立方模数法，根据母型船资料粗略估算船体钢料重量WH：WH=CHL0B0D0（3.1）式中：CH=0.115；L0=130m；B0=20m；D0=11m。则可估算得WH=3289t。3.1.2估算舾装重量WO运用立方模数法，根据母型船资料粗略估算船体舾装重量WO：W0=C0L0B0D0（3.2）式中：CO=0.0105；L0=130m；B0=20m；D0=11m。则可估算得W0=286.65t。3.1.3估算机电设备重量WM潍柴MAN8L27/38(HFO/MDO)做为船舶主机，其主要参数如表3.1所示。运用立方模数法，根据母型船资料粗略估算船体机电设备重量Wm：（3.3）式中：Cm=0.11；P=2720kw。则可估算得设计船体机电重量Wm=299.2t。3.2浮力校核3.2.1第一次浮力校核由以上求出来的空船重量后：LW=（WH+WO+WM）×（1+0.04）=3874.36t其中，WH=3289t；WO=1531.4t；WM=474.5t。则排水量为：△1=DW+LW=16044.04t其中，DW=12000t。排水量误差为：（△1-△）/△1=0.79%其中，△=15917.23t。计算所得误差不在允许范围0.3%之内，需要重新计算校核。3.2.2第二次浮力校核在重力与浮力的平衡过程中，本设计过程引用诺曼系数来进行平衡校核。诺曼系数公式如下所示：观察上式可知,诺曼系数N的数值随船体钢料重量WH、木作舾装重量WO和机电设备重量WM与排水量△的关系而改变。其中包括了各项重量所占排水量的比例和排水量对各项重量的影响程度,即N随α、β和γ的大小而改变。为调整排水量而修改不同的主尺度,N也会随之发生变化[3]。前面分析船长L、型宽B、吃水d和方形系数CB对空船重量LW的影响时已知不同主尺度对LW的影响程度会有所不同,其中船长L的影响最大,型宽B次之,吃水d和方形系数CB的影响最小。所以本次的重力与浮力的平衡,首先从船长方面考虑,这会减小船长对经济性的影响[4]。在本次的平衡校核中，垂线间长LPP1暂取为125m，型深D1暂取为10.5m，其他主尺度不改变，进行二次计算和平衡校核。运用诺曼系数法，利用excel表格进行校核计算，最终得到设计船舶新的钢料重量WH1=3009.56t；新的舾装重量WO1=275.63t；新的排水量△2=15735.6t。在考虑4%的排水量裕度后：LW1=（WH1+WO1+WM）×（1+0.04）=3727.77t则排水量为：△3=DW+LW1=15727.77t排水量误差为：（△3-△2）/△2=0.005%误差在允许范围内。3.3性能校核3.3.1快速性校核本设计船为中小型船舶，可使用统计回归公式校核：V=2.42LPP0.17273B-0.22589d-0.06644CB-0.41361（P/0.736）0.205N-0.01033（3.4）式中：LPP=125m；B=20m；d=8.5m；CB=0.7188；P=2720kw；N=134r/min。可估算得V=13.69kn，则有：V=13.69kn>12kn，航速满足快速性要求。3.3.2初稳性校核在计算完整稳性的方法中，比较常用和简单的是初稳性的估算方法[5]。根据船舶静力学所学知识，初稳性高可以用以下的公式进行估算。（3.5）式中各参数与主尺度的关系为：浮心高度KB∝d，横稳心半径BM∝B2/d，重心高度KG∝D。所以有：（3.6）上式中，系数a1，a2与船型系数CB,CW及型线有关，可按近似公式计算。a3根据母型船资料取值，空载时可取值为0.65，此时重心高度KG1=6.83m，满载时可取值为0.63，此时重心高度KG2=6.62m。a1，a2按薛安国近似公式来估算。其中，水线面系数——；方形系数CB=0.71。由此可以估算出空载时的初稳性高度GM1=1.08m；满载时的初稳性高度GM2=1.301m。根据《国内航行船舶法定检验技术规则（2020）》第四篇7.2.2.2，得出初稳性高应不小于0.15m，则本船设计满足初稳性要求[6]。3.3.3横摇周期校核根据《国内航行船舶法定检验技术规则（2020）》第四篇7.2.1.8得到，横摇自摇周期按下式估算：（3.7）式中：f——B/d<2.5时的修正系数，B=20m，d=8.5m，f取1。由上式可估算得，当初稳性高度GM1=1.08m时，可得到设计船空载横摇自摇周期Tθ1=11.85s；当初稳性高度GM2=1.301m时，可得到设计船满载横摇自摇周期Tθ2=10.8s。根据横摇自摇周期计算公式可看出，横摇自摇周期Tθ随初稳性高GM的增大而减小。船舶在航行当中的横摇周期越短、摇幅越大，对安全航行和作业都会有影响，因此在设计过程中总是在保证初稳性下限的条件下力求船舶的横摇和缓。通常为了使Tθ不太低，摇幅不过大，希望不发生谐摇，即：Λ=Tθ/TW≧1.3其中，Λ——调谐因数；TW——航区常见的大波浪周期，TW≈0.8。本设计船通常在我国沿海波浪波长60m—70m的航区航行工作。为避免谐摇，则这类航区航行船舶的Tθ应大于8s—9s。本设计中选取波长λ为65m。由此可估算得航区常见大波浪周期TW=6.45s。则可估算出船舶空载时调谐因数Λ1=1.837；满载时的调谐因数Λ2=1.674。则本设计船舶稳性满足要求。3.4载重量估算载重量包括载货量、人员及行李、淡水、食品、燃油、滑油及炉水、备品、供应品等的重量。载货量就等于载重量减去载货量以外的重量，即：WC=DW-W1-W2-WF-WL-W3（3.8）3.4.1估算人员及行李的重量W1根据规范，本设计船按照21名船员配备，每人重65kg，行李重45kg，则人员及行李的重量为：W1=N×（体重+行李重）=2.31t其中，N=21；体重+行李重=110kg。3.4.2估算食品及淡水的重量W2总储备量=自持力（d）×人员数×定量（kg/（d.人））（3.9）式中：自持力=R/（VS*24）（d）（3.10）式中：R——续航力（nmile），本设计船R=3500nmile；VS——服务航速（kn）VS=12kn。R=12.15。食品定量为每人每天3kg，淡水每人每天150kg。则食品及淡水重量为：W2=12.15×21×153=39t3.4.3估算燃油重量WF燃油储备量可以根据主机功率、续航力、主机耗油率等按照下式进行近似估算：WF=g0P1t*k*10-3（3.11）式中：g0——为主机耗油率的1.18倍；主机耗油率为181g/（kW·h），则g0取值为214g/（kW·h）；P1——主机常用额定功率（kW），P1=2720kW；t——航行时间（h），t=R/VS，本设计船中，R=3500nmile，VS=12kn，即有t=291.7h；k——考虑风浪影响的系数，取为1.15。则可算得WF为195.26t。3.4.4估算润滑油的重量WL重量估算中润滑油的储量WL可近似地取为燃油储备的某一百分数，即：WL=εWF（3.12）式中：ε取0.03。则估算得WL为5.86t。3.4.5估算备品、供应品的重量W3备品是指船上备用的零部件、设备与装置，包括锚、灯具、损管器材、油漆等。供应品是指零星物品，如生活用品、炊具、办公用品、医疗器材等，这类重量通常取（0.5%—1%）LW，本设计船取0.75%。即：W3=0.0075×LW=27.96t其中，空船重量LW=（WH1+WO1+WM）(1+0.04)=3727.77t。由以上计算，可算得载货量WC为：WC=DW-W1-W2-WF-WL-W3=11729.61t3.5新船所需舱容估算由载货量WC所需的货舱容积VC货舱所需的容积VC与要求的载货量、货物的种类和包装方式以及装载形式等有关，可按下面的公式计算：（3.13）式中：μC——货物的积载因数，因为本设计船主要用于煤炭、粮食等散货运输，积载因数在1.17—1.34之间，本次设计中取μC=1.3m3/t；kC——容积折扣系数，本次设计取kC=0.993。则算得VC=15355.98m3。3.6新船所能提供的舱容估算估算设计船能提供的货舱容积VTC在船长方向上由艏至艉依次为艏尖舱、货舱、机舱和艉尖舱。在本次设计中，可以用下列公式估算货舱容积VTC：VTC=LCACKC=(LPP-LA-LF-LM)ACKC（3.14）式中：LC——货舱长度；LM——机舱长度，LM=lm+C，本设计船所采用主机长度lm=5.96m，系数C取12m，即LM=17.96m；LF——艏尖舱长度，LF=（0.05—0.08）LPP，本设计船LF=0.08LPP=0.08×125=10m；LA——艉尖舱长度，LA=（0.04—0.05）LPP，本设计船LA=0.05LPP=0.05×125=6.25m；AC——船中处货舱横剖面积，货舱区不设立边舱，AC=B（D-hD），其中hD为双层底高度，本设计中取1.2m，则可算得AC=20×（10.5-1.2）=186m2；KC——散货船可用下式估算：，即本设计船KC=0.135+1.08×0.71=0.9113。结合上面计算所得数据，可估算得：VTC=（125-6.25-10-17.96）×186×0.9113=15389.07m3由上述计算结果可知，VTC略大于VC，因此设计船货舱容积满足要求。3.7主尺度确定经过计算与校核，并调整后，得到最后确定的主尺度如表3.2所示。表3.2设计船主尺度垂线间长LPP125m型宽B20m型深D10.5m吃水d8.5m方形系数CB0.71水线面系数CW0.8125排水量△15735.6t3.8本章小节确保船舶重心和重量分布的准确计算是船舶总体设计过程中的关键步骤，这对于船舶的性能和安全都具有重要影响。为了获得更精确的计算结果，在计算过程中需要尽可能考虑每个部分的重量，对于估算结果不确定的部分需要进行后续校核和优化。在进行船舶性能校核时，可以结合计算结果和相关标准进行深入分析和改进，以确保船舶的各项指标符合要求。4型线设计4.1型线设计过程中需要把握的问题型线设计是船舶总体设计中重要的一个环节，是关乎船体设计质量好坏评定的一个重要指标。型线设计过程要与总体设计结构设计配合进行，整体把握。型线是否合适，对船舶的航海性能、使用及建造等都有很大的影响。综合起来，型线设计应注意把握以下几个问题：1.优化水线及减阻设计：水线是船舶构造的重要部分之一，其设计应尽可能减少阻力，同时达到稳定的航行状态。优化的水线可以平衡船体在不同荷载和航速的时候的能量消耗和航行性能。2.保证船身稳定性：实现船身在航行过程中的前后稳定、纵向稳定、侧向稳定和自航稳定是较高航速、较大载货量和安全性的保证。因此，在型线设计中，必须考虑船舶的重心、艏后俯仰、滚动和摇摆等参数的控制。3.确定船型参数：在类型设计中确定的船型参数，包括长度、宽度、吃水、排水量等，直接影响到船舶的航行能力和稳定性，需要在进行设计的过程中得到合理的控制。4.定义船体的几何形状：在型线设计中，除了水线和船型参数的优化，还需要设计船体各迎角部的几何形状，包括船头、船尾及各船舶部位的剖面线等等。综合来看，型线设计是船舶总体设计的重要部分，需要综合考虑船舶的稳定性、性能和经济性等方面的要求。优化船体线型、确定合理的船型参数和良好的几何形状，可以显著提升船舶的航海性能和经济效益。4.2母型船型线改造已知母型船型线图读出母型船的各站面积，如表4.1所示。将上表母型船的各站面积除以最大横剖面面积，并将各站距船中的距离除以1/2水线间长，得到母型船无因次化结果如表4.2所示。绘制母型船无因次化曲线图，如图4.1所示。图4.1无因次化曲线图4.3用“1-CP”法绘制设计船SAC（1）前体部分规定11-20站为前体，由母型船的横剖面面积图可计算得母型船前体棱形系数。设计船得前体棱形系数CPF可按下式估算：（4.1）式中：CP——取；xB——取；LPP——取LPP=125m。则可算得CPF=0.83。设定无因次化后的各站距离船中为参数x，则有：x=（a-10）/10（4.2）式中：系数a为设计船的站号。根据母型船后体棱形系数CPF0及设计船后体棱形系数CPF计算出母型船各站横剖面应当移动的距离得dx为：dx=（4.3）式中：参数a无因次化后的各站距船中距离，将各站的参数代入上式，将得到dx。由于上式是把LPP/2当成1，所以按该式所计算的dx实际移动距离dx´应当是：dx´=10*（x+dx+1）（4.4）将各站的参数代入上式，将得到dx´，其数值如下表所示。（2）后体部分规定0-10站为后体，由母型船的横剖面面积图可计算得母型船后体棱形系数CPA0=0.792。设计船得前体棱形系数CPA可按下式估算：CPA=CP-2.25（4.5）式中：CP——取；xB——取；LPP——取LPP=125m。则可算得CPA=0.799。设定无因次化后的各站距离船中为参数x，则有：x=（a-10）/10（4.6）式中：系数a为设计船的站号。根据母型船后体棱形系数CPA0及设计船后体棱形系数CPA计算出母型船各站横剖面应当移动的距离得dx为：dx=（4.7）式中：参数a无因次化后的各站距船中距离，将各站的参数代入上式，将得到dx。由于上式是把LPP/2当成1，所以按该式所计算的dx实际移动后的站号dx´应当是：dx´=10*（x+dx+1）（4，.8）将各站的参数代入上式，将得到dx´，其数值如表3.3所示。根据母型船资料和设计船的主尺度要素计算得到的主要参数如3.1所示。4.4绘制型线图根据母型船型值表和总偏移量dxi，可以得到设计船的辅助站位置，然后进行设计船辅助水线的绘制。在辅助半宽水线图所得到的型值表，在型宽方向乘以B/B0的比例关系，在型深方向乘以T/T0的比例关系，根据所得的数据在CAD中进行设计船的型线图绘制，在绘制过程同时进行设计船三面投影的光顺配合，最终绘制型线图。详见型线图3.1，新船型值表如表3.5所示。图4.2船体型线图4.5本章小结型线设计是船舶设计中至关重要的环节，需要考虑多个方面的要求，包括工艺、结构合理性、外观造型等。在设计过程中，需要满足型排水体积和浮心纵向位置等重要要求，以确保船舶的性能和稳定性。因此，在设计中需要非常认真细致，注重细节和精确性，避免出现重大错误或瑕疵。总之，型线设计需要全方位考虑各项要求，以确保设计结果符合预期并满足相关标准。5静水力计算5.1计算目的静水力计算是依据船舶型线图和型值表对船舶横剖面和水线面的面积重心，静矩，惯性矩等进行计算来确定设计船的型线是否满足要求。它是对船舶浮性、稳性和强度计算的基础。5.2静水力要素计算最终计算所得静水力计算结果如表所示。[7]5.3水线面面积Aw、浮心纵向坐标xf、水线面系数Cw的计算5.4排水量、排水体积、TPC计算注：其中9号和10水线δd=0.5mδd/2=0.25，其它号水线δd=1mδd/2=0.5ω=1.025t/m35.5浮心纵向坐标XB计算注：其中9号和10水线δd=0.5mδd/2=0.25，其它号水线δd=1mδd/2=0.5ω=1.025t/m3注：其中9号和10水线δd=0.5mδd/2=0.25，其它号水线δd=1mδd/2=0.5ω=1.025t/m35.7横稳心半径及纵稳心半径计算5.8每厘米纵倾力矩的计算5.9中横剖面系数CM和棱形系数CP的计算根据上述表格的数据计算完成静水力曲线图。详情请见图5.1。图5.1静水力曲线图5.10本章小节本章的主要内容是静水力计算，是船舶设计过程中不可或缺的重要步骤。静水力计算关系到船舶的运行安全性，因此在计算过程中必须认真细致地进行。6总布置设计6.1概述总布置设计是船舶总体设计工作中一项非常重要的内容，总布置设计是否合理关乎到其能否成为后续设计和计算的的重要依据，它的结果对船舶的各类性能以及工艺效果都有直接的影响。总布置设计的过程主要把握主尺度与舱容、布置地位以及船舶主要性能之间的矛盾，所以总布置设计过程就要把握全局，总体考虑，最终绘制总布置草图。[8]6.1.1设计主要工作船舶总布置设计工作一般是在调整和满足浮力平衡的前提下，进行船体总体布局的划分、舱室功能间和过道的布置，使之满足日常工作和消防安全的要求。6.1.2总布置设计中应注意遵循的原则满足设计船的载重量和载货要求，达到新船预期要求；保证船舶有良好的浮态与稳性，具备良好的航行基础；船体结构合理的保证船舶强度要求；设备的设计布局合理，便于修造与维护。6.2水密舱壁与肋骨间距的划分为了确保船舶的安全和满足结构强度的需求，船体上一定要有足够的水密舱壁。为了确保水密舱壁达到水密效果，非必要情况下，水密舱壁一般不允许开设人孔或其他通道，所以水密舱壁的的设置一定要与区域划分来综合考量。根据《国内航行海船建造规范》（2018）表1.8.2.1的要求，全船共设计8到水密舱壁，它们分别位于#3，#10，#36，#37，#79，#121，#163，#172，其中#172处舱壁为防撞舱壁,本设计船肋距为600mm。[9]6.3双层底设计双层底的高度按照《国内航行海船建造规范》（2018）第二篇2.6.2.1要求不小于（6.1）式中：B——船宽，B=20m；d——吃水，d=8.5m。则h0=1157mm实取双底高度为1.2m。6.4主船体舱内布置情况主船体舱内布置一般是确定水密舱壁，甲板以及各功能舱的设计与布置等。这些设计会影响船体的全体布局，要综合结构强度以及建造工艺等因素考虑。（1）艉尖舱根据主尺度及布置要求，使舱壁在肋位上，需要考虑舵机的安装，从船尾部到#3设置为舵机舱及压载水舱,#3—#10设置为淡水舱[10]。（2）机舱根据主机长度、轴系以及齿轮箱的总体长度需求，设置机舱在#10—#36，其中#10、#36设置水密舱壁。（3）艏尖舱根据《国内航行海船建造规范》，船长大于30米的船舶，应在距离首垂线0.05L—0.1L范围之间设置具有水密功能的防撞舱壁[11]。本设计船的防撞舱壁位于#172上，与艏垂线的距离是8.75m，艏尖舱位置在#172—船艏部外壳。6.5液舱布置燃油舱和滑油舱的布置本船燃油装置是以轻柴油和重柴油两种柴油作为燃料，因此需要设置两种不同燃油舱，其中第一燃油舱（右）在#25—#36，第二燃油舱（右）在#27—#36，柴油舱（右）#21—#27，#14—#21之间布置有尾管滑油储存舱、辅机滑油储存舱、燃料油日用舱、燃料油澄清舱[12]。6.6上层建筑舱室和过道的布置上层建筑舱室的布置应确保船员的基本生活需求，在保证适用、经济的前提下，尽量改善船员的工作和生活条件，尽量做到舒适与方便。过道要保证便于通行，满足消防安全。（1）船员舱室布置，根据船舶设计要求，船员舱室布置在首部，每名船员一间卧室，其中船长、轮机长、船东、大管、大副、二副卧室带独立卫生间，设立在船长甲板上；其余船员使用公共卫生间，设计在艇甲板和艉楼甲板上[11]。（2）生活舱室布置，本船按照规范要求设置高级船员餐厅、餐厅兼会议室、厨房、医务室、船员活动室各一个以及更衣室、盥洗室、浴厕室等。[13]（3）工作舱室布置，根据船员工作的需求以及设计布局的实际考虑，新船的工作室有驾驶室、轮机办公室、水手长储藏间以及各类功能间和办公室设计与布置。[14]（4）驾驶室布置，驾驶室一般位于最上层的驾驶甲板上，驾驶室的窗设计一定要布局合理，保证驾驶员视野不受到阻挡[15]。（5）过道、梯道以及出入口的布置，过道、梯道以及出入口的布置应便于船员的出入与行动，符合紧急出动和消防安全[16]。6.7锚泊、系泊及救生消防设备布置根据本船参数计算以及规范要求，本船布置系船索4根，艏锚2只。在艇甲板右舷配备一艘21人全封闭式救生艇，左舷配备两只救生筏，救生圈14只放置于主甲板建筑两侧墙体上，救生衣21套[17]。总布置详细看图6.1。图6.1船体总布置图6.8本章小节本章的主要内容是总布置设计，其中需要对船舶的各个分段进行详细的布置划分，并进行精确的计算，以确保船舶的完整性、可行性和高性价比。在设计过程中，需要规避可能出现的问题，采取有效措施提高设计的精度和准确度，从而将散货船的性能发挥到最大。7螺旋桨设计计算7.1主要参数设计水线长Lwl=128.125m垂线间长Lpp=125m型宽B=20m设计吃水d=8.5m排水量△=15735.6t方型系数CB=0.71棱形系数Cp=0.72桨轴距基线高度ZP=2.93m7.2主机参数主机型号MAN8L27/38主机功率PB=2720KW主机转速N=134rpm7.3用海军系数法算有效功率首先计算母型船海军系数C：C=（△02/3V03）/P0（7.1）式中：△O=27456t；VO=12.97kn；PO=4500kw。则可算得海军系数C=441。由母型船海军系数，计算设计船所需要的主机功率：P=（△12/3V3）/C（7.2）式中：△1=15917.23t；C=441。由海军系数法算出的船舶有效功率如下表表7.1海军系数法有效功率估算表航速V/kn9101112有效功率PE/kW1046.001434.851909.782479.427.4推进因子的决定根据船资料选取伴流分数ω=0.5CB按经验公式决定推力减额分数t=0.5取相对旋转效率ηR=1.0船身效率η7.5可以达到最大的航速计算采用MAU4叶桨图谱进行计算。取功率储备5%，轴系效率η螺旋桨敞水收到功率：PD=2720×0.95×ηS=2720×0.95×0.98×1.0=2532.32kW根据MAU4—40、MAU4—55、MAU4—70的BP表7.2BP项目单位数值假定航速Vkn9101112VKn6.30457.0057.70558.406B78.78357660.539947.7045938.37857B8.87607.7807416.9068516.195044MAU4—40δ97.8388.2179.9372.77P/D0.5780.5970.6230.657η0.4770.5130.5420.551PkW1310.591409.51489.181508.41MAU4—55δ97.2686.878.371.8P/D0.6160.6410.6710.703η0.4570.4920.5270.536PkW1255.641351.81447.971472.69MAU4—70δ96.1285.8277.3370.39P/D0.6230.6440.6770.708η0.4450.4770.5080.519PkW1222.671310.591395.761425.98据表6.6.1中的计算结果可绘制PTE、δ、P/D及η0对V的曲线，如图6.6.1所示。从PTE—f（V）曲线与船体满载有效功率曲线之交点，可获得不同盘面比所对应的设计航速及螺旋桨最佳要素P/D、D及η0如表6.6.2所列。表7.3按图7.1设计计算要素表MAUVP/DδD/mη04—409.920.59288.924.610.51024—559.7290.63489.54.550.48194—709.590.63789.854.510.4536计算公式：D=7.6空泡校核按柏利尔空泡限界线中商船上限线，计算不发生空泡之最小展开面积比。桨轴沉深ℎs=d−ZP=8.5−2.93=5.57计算温度t=15℃，pvp0据表计算结果作图，可求得不发生空泡的最小盘面比以及所对应的最佳螺旋桨要素，如下：AE/AO=0.29，P/D=0.635，D=4.562m，η0=0.表7.4空泡校核计算结果序号项目单位数值MAU4—40MAU4—55MAU4—701VKn9.9209.7299.5902Vm/s3.5753.5063.4563(0.7πND/60)(m/s)2512.111498.868490.1354V(m/s)2524.889511.158502.0765σ=(0.5780.5940.6046τc(查图0.2260.2370.2437T=N361441.709348095.339332402.2278Am25.9455.6075.3169Am26.3836.0825.77110A0.3830.3740.3617.7强度校核按2015年《规范》校核，t0.25R及t0.6R，应不小于按下式计算之值：t=YK−X，Y=具体计算步骤见表6.8.1，其中：计算功率NeAd=AE/AO=0.29，P/D=0.635，ε=8°，G=7.6g/cm³，N=ne=134r/minb0.66R=0.226DAd/(0.1Z)=0.226×4.562×0.29/0.4=0.75m