49000DWT江海直達(dá)成品油船設(shè)計

1、 49000DWT江海直達(dá)成品油船設(shè)計摘 要本畢業(yè)設(shè)計課題為49000DWT江海直達(dá)成品油船設(shè)計。本船為鋼質(zhì)，單甲板，電焊結(jié)構(gòu)，雙殼、雙底體型，單槳，平衡舵，尾機(jī)型，球鼻艏，方尾，柴油機(jī)驅(qū)動的油船。整個畢業(yè)設(shè)計分為三個方面，總體設(shè)計、原理與性能和結(jié)構(gòu)設(shè)計?？傮w設(shè)計確定設(shè)計船的建筑與結(jié)構(gòu)形式，決定設(shè)計船主要尺度及船型參數(shù)，確定航速和所需主機(jī)功率，進(jìn)行總體布置，設(shè)計船體型線。原理與性能的設(shè)計主要包括船舶有效馬力的計算和螺旋槳的設(shè)計。結(jié)構(gòu)設(shè)計是依據(jù)鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范（2006），進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計算及型材的選取，使船體具有足夠的強(qiáng)度承受外力并具有較小的重量以提高經(jīng)濟(jì)性，并繪制船體的基本結(jié)構(gòu)圖和典型橫

2、剖面圖。關(guān)鍵詞：油船；型線設(shè)計；性能計算；螺旋槳設(shè)計；結(jié)構(gòu)設(shè)計AbstractThe topic of this graduation project is "the design of 49,000 tons of product oil tanker for Jianghai Direct".The ship is a steel ship, which is welded and diesel-driven and has single deck, double hull, single propeller, balanced rudder, desk-type ta

3、il, bulbous and transom. The entire graduation project can be divided into three parts: overall design, principle and performance design and structure design. The overall design decides the form of the architecture and structure of the designed ship, decides hers main scale and parameters, determine

4、s the required speed and engine power and overall layout, and design hull line. The design of the principle and performance includes the calculation of the effective horsepower and the design of the propeller. Based on the "Construction and Classification of steel ships standard"(2006), st

5、ructure design is to calculate the structure strength and choose the profile, so that the hull withstands the external force and has a lower weight to improve the economy. During the structure design, the basic structure and typical transverse section are drawn. Keywords： oil tanker, form design, pr

6、opeller design, structure design 75目 錄第 1 章 緒論11.1概述11.2畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容11.3設(shè)計任務(wù)書21.3.1 船舶的用途和航區(qū)21.3.2 船舶類型21.3.3 船級21.3.4 船舶主要尺度及型線21.3.5船舶結(jié)構(gòu)21.3.6動力裝置21.3.7航速、續(xù)航力21.3.8船舶性能21.3.9船舶設(shè)備及甲板機(jī)械31.3.10船舶船員配備及艙室設(shè)施31.4設(shè)計任務(wù)書分析31.4.1型線設(shè)計分析31.4.2總布置設(shè)計31.4.3性能分析31.4.4結(jié)構(gòu)分析41.5基本設(shè)計思想41.6本章總結(jié)4第2章 主尺度、排水量的確定52.1主尺度的確定52.1.1

7、主要尺度確定的最初階段52.1.2主尺度確定52.2排水量估算72.2.1計算方法概述72.2.2空船重量的計算72.2.3載貨量估算82.2.4排水量的計算92.3重量重心估算92.3.1 重心垂向高度的估算102.3.2 重心縱向位置的估算102.4主尺度校核102.4.1排水量校核102.4.2 航速校核102.4.3穩(wěn)性校核122.4.4容積校核142.4.5主尺度的最終確定162.5本章小結(jié)16第3章 總布置設(shè)計173.1概述173.2 總體布局的區(qū)劃183.2.1 主船體內(nèi)船艙的劃分183.2.2 上層建筑183.3 艙室的布置183.3.1 工作艙室設(shè)置與分布183.3.2 生活

8、艙室的設(shè)置和布置183.4 通道、出入口與梯道的布置183.4.1通道的布置183.4.2 出入口的布置183.4.3 梯道布置183.5 船舶設(shè)備的布置183.5.1 舵設(shè)備與布置183.5.2 錨泊和系泊設(shè)備布置183.5.3 救生消防設(shè)備的布置183.5.4 航行、信號設(shè)備的布置183.6本章小結(jié)18第4章 型線設(shè)計及性能計算184.1 型線設(shè)計184.1.1概述184.1.2 型線繪制方法184.1.3 繪制步驟184.2 靜水力計算及靜水力圖的繪制184.2.1概述184.2.2計算公式184.2.3計算表格184.2.4繪制方法184.3設(shè)計船穩(wěn)性及浮態(tài)計算184.3.1初穩(wěn)性高G

9、M及浮態(tài)校核184.3.2穩(wěn)性浮態(tài)校核表184.3.3大傾角穩(wěn)性184.3.4穩(wěn)性校核184.4本章小結(jié)18第5章 螺旋槳設(shè)計185.1有效功率計算185.1.1概述185.1.2有效功率計算185.2螺旋槳設(shè)計185.2.1船體主要參數(shù)185.2.2主機(jī)參數(shù)185.2.3推進(jìn)因子的決定185.2.4可以達(dá)到的最大航速計算185.2.5空泡校核185.2.6強(qiáng)度校核185.2.7螺距修正185.2.8重量及慣性矩計算185.2.9敞水性能曲線之確定185.2.10系柱特性計算185.2.11 航行特性計算185.2.12螺旋槳設(shè)計總結(jié)185.3本章小結(jié)18第6章 結(jié)構(gòu)設(shè)計186.1概述186.

10、2船舶主要參數(shù)186.3基本結(jié)構(gòu)計算書186.3.1最小厚度186.3.2外板186.3.3甲板186.3.4雙層底結(jié)構(gòu)186.3.5雙層殼結(jié)構(gòu)186.3.6甲板結(jié)構(gòu)186.3.7槽型油密橫艙壁186.3.8槽型油密縱艙壁186.3.9首端結(jié)構(gòu)186.3.10尾端結(jié)構(gòu)186.3.11上層建筑186.3.12舷墻及欄桿186.4總縱強(qiáng)度校核186.4.1剖面模數(shù)及慣性矩計算186.4.2設(shè)計船剖面模數(shù)186.5本章小結(jié)18結(jié)論18參考文獻(xiàn)18致 謝1849000DWT江海直達(dá)成品油船設(shè)計49000DWT江海直達(dá)成品油船設(shè)計第 1 章 緒論1.1概述油船是運(yùn)載散裝石油類貨物的液貨船。除了運(yùn)輸石油外

11、，還裝運(yùn)成品油，各種動植物油，液態(tài)的天然氣和石油氣等。但是，通常所稱的油船，多數(shù)是指運(yùn)輸原油的船。而裝運(yùn)成品油的船，稱為成品油船。裝運(yùn)液態(tài)的天然氣和石油氣的船，稱為液化氣體船。油輪的載重量越大，運(yùn)輸成本越低。由于石油貨源充足，裝卸速度快，所以油船可以建造得很大。近海油船的總載重量為30000噸左右；近洋油船的總載重量為60000噸左右；遠(yuǎn)洋的大油輪的總載重量為20萬噸左右；超級油輪的總載重量為30萬噸以上。最大的油輪已達(dá)到56萬噸。本畢業(yè)設(shè)計的課題為“油船設(shè)計”，主要目的是綜合運(yùn)用四年來所學(xué)的知識如船舶設(shè)計原理中主尺度的確定、船舶原理中阻力與推進(jìn)以期以最小的功率達(dá)到最大的航速以及船舶美學(xué)中船舶

12、外形的設(shè)計等等，并且利用AutoCad完成總布置圖、型線圖、結(jié)構(gòu)圖的繪制，最后設(shè)計出滿足現(xiàn)在航運(yùn)要求的油船。1.2畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容 本次畢業(yè)設(shè)計主要有三個方面：總體設(shè)計、性能計算、結(jié)構(gòu)計算其中：總體設(shè)計分為1）總布置設(shè)計 2）重量重心估算 3）型線設(shè)計 性能計算分為1）靜水力計算和靜水力圖的繪制 2）穩(wěn)性計算 3）阻力估算 4）螺旋槳設(shè)計 結(jié)構(gòu)設(shè)計分為1）全船結(jié)構(gòu)的計算和尺寸的確定 2）繪制全船基本結(jié)構(gòu)圖 3）繪制典型橫剖面結(jié)構(gòu)圖、機(jī)艙橫剖面圖的繪制整個設(shè)計過程依據(jù)船舶設(shè)計任務(wù)書和船舶設(shè)計規(guī)范進(jìn)行。1.3設(shè)計任務(wù)書1.3.1 船舶的用途和航區(qū)本船為一艘DW為49000t的油船，用于在江海上運(yùn)輸成品

13、油，根據(jù)海船穩(wěn)性規(guī)范，該船屬于沿海（類航區(qū)）船舶。1.3.2 船舶類型本船為鋼質(zhì)，單甲板電焊結(jié)構(gòu)，雙殼體型，單槳，平衡舵，尾機(jī)型，球鼻艏，方尾，柴油機(jī)驅(qū)動的49000DWT江海直達(dá)成品油船。1.3.3 船級本船按下列規(guī)范、規(guī)則和公約進(jìn)行設(shè)計：國際航行海船法定檢驗技術(shù)規(guī)則（1999）鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范（2006）船級為 CSA ，CSM1.3.4 船舶主要尺度及型線 本船船寬不得大于33m。其他尺度其他尺度根據(jù)最佳型線及經(jīng)濟(jì)性選定。1.3.5船舶結(jié)構(gòu)本船為鋼質(zhì)全電焊船舶。船體結(jié)構(gòu)采用混合結(jié)構(gòu)形式。即貨艙區(qū)域上甲板、雙層底、貨艙舷側(cè)為縱骨架式，首端結(jié)構(gòu)、尾端結(jié)構(gòu)、上層建筑為橫骨架式。1.3.6

14、動力裝置 主機(jī)：型號：MAN B&W S50MC-C型船用柴油機(jī)一臺。 功率：最大連續(xù)功率為11060kw*127r/min，持續(xù)功率為9954kw 鍋爐：設(shè)全自動燃油鍋爐兩臺。設(shè)主機(jī)、輔機(jī)廢氣鍋爐各一臺，其供氣能量應(yīng)滿足壓載航行時生活及燃油加熱保溫之需。1.3.7航速、續(xù)航力 滿載試航速度不小于15kn。 續(xù)航力為10000n mile，自持力按50天考慮。1.3.8船舶性能本船應(yīng)滿足“法規(guī)”“完整穩(wěn)性”對遠(yuǎn)海航區(qū)貨艙的要求，本船在各種裝載工況下，均不產(chǎn)生首縱傾；首尾吃水差不大于0.015L（m）,螺旋槳全部埋入水中；1.3.9船舶設(shè)備及甲板機(jī)械對消防設(shè)備、救生設(shè)備、管系及設(shè)備、錨機(jī)

15、、舵機(jī)、絞纜機(jī)等都提出詳細(xì)規(guī)定。對電源種類、配電系統(tǒng)、電纜及照明、通訊導(dǎo)航設(shè)備（收發(fā)信機(jī)、雷達(dá)、羅經(jīng)、計程儀、測深儀等）等方面的要求。1.3.10船舶船員配備及艙室設(shè)施全船船員定額為44P。對船員艙室布置要求：船長及輪機(jī)長為套間，其他船員為單人間。船長及輪機(jī)長設(shè)辦公室、臥室各一間，其他設(shè)備按生活與工作需要配齊。對公共艙室要求：設(shè)置普通船員餐廳和高級船員餐廳各一個，設(shè)會議室、吸煙室、洗衣間、飲水間等。1.4設(shè)計任務(wù)書分析根據(jù)任務(wù)書的要求，可知該油船是航行于第類航區(qū)的沿海鋼制船舶，設(shè)計時應(yīng)充分考慮到沿海的設(shè)計特點。1.4.1型線設(shè)計分析型線設(shè)計是關(guān)系到船舶技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性能的全局性設(shè)計項目之一，它與船

16、舶的靜水力與動力性能、總布置、結(jié)構(gòu)與建造工藝等密切相關(guān)，設(shè)評定船舶設(shè)計質(zhì)量好壞的一個重要指標(biāo)。1.4.2總布置設(shè)計總布置設(shè)計是船舶設(shè)計中一項非常重要的任務(wù)，其特點是涉及面廣，考慮因素比較多,實踐性強(qiáng)，。總布置的結(jié)果對船的使用效能、航行性能、安全性能以及結(jié)構(gòu)工藝性能有直接的影響?？偛贾迷O(shè)計也是后續(xù)設(shè)計和計算的主要依據(jù)。該設(shè)計船為油船，油船所載貨物為流體，船舶在航行過程中，油會流動。由于自由液面的影響，穩(wěn)性會大大降低。因此，在船舶總布置設(shè)計時要盡量使分艙合理，使所有貨油艙載油量為98%左右。本船的航速要求為不小于15kn，為達(dá)到這個速度，應(yīng)采用較大的主機(jī)功率中低速機(jī)，根據(jù)主機(jī)布置原則，尾機(jī)型在推進(jìn)

17、和貨艙布置上占有較大的優(yōu)勢。1.4.3性能分析 船舶穩(wěn)性是船舶在外力作用消失后船舶保持其原有位置的能力。穩(wěn)性對船的使用性能與安全性都有重要影響，且受穩(wěn)性規(guī)范的約束。設(shè)計中對穩(wěn)性問題一般又分為初穩(wěn)性和大傾角穩(wěn)性來考慮。該油船為海船，在進(jìn)行大傾角穩(wěn)性計算時要考慮船舶的初始橫傾角。1.4.4結(jié)構(gòu)分析該設(shè)計船為49000t的江海直達(dá)成品油船?？紤]成品油對貨油艙的清潔度要求高，需要考慮使用槽型艙壁，以便于清理。1.5基本設(shè)計思想經(jīng)過分析，本船的設(shè)計要滿足如下要求： （1）根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，本船采用雙底、雙殼、單甲板鋼制電焊混合骨架結(jié)構(gòu)。（2）設(shè)計時要做到使貨油艙裝滿貨物，減少自由液面的影響。（3）在

18、保證強(qiáng)度要求的情況下，應(yīng)盡量減輕船的重量，提高船的經(jīng)濟(jì)性。 （4）在滿足設(shè)計任務(wù)的要求下充分利用船體空間，同時注意從結(jié)構(gòu)上考慮船體結(jié)構(gòu)的合理性，從施工工藝上考慮加工的方便性以利于船體總布置。 （5）在滿足任務(wù)書的前提下，應(yīng)盡量使船的外形美觀、環(huán)境舒適。1.6本章總結(jié)本章主要是設(shè)計任務(wù)書的介紹以及對設(shè)計任務(wù)書的分析，為后續(xù)的船舶主尺度的確定、型線設(shè)計、總布置設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了資料。第2章 主尺度、排水量的確定船舶的排水量、主要尺度（船長、型寬、型深、吃水等）、船型系數(shù)（方形系數(shù)、棱形系數(shù)、水線面系數(shù)、中剖面系數(shù)等）、浮心位置、航速及主機(jī)功率、載重（貨）量等統(tǒng)稱為船舶主要要素，這些要素對船舶的主

19、要技術(shù)性能諸如快速性、穩(wěn)性、適航性、容量、總布置以及船舶的經(jīng)濟(jì)性等都有重大影響，對船舶設(shè)計質(zhì)量的好壞有決定性的作用。因此，恰當(dāng)?shù)卮_定這些要素，即船型總體方案構(gòu)思，是船舶設(shè)計中的一項最基本、最重要的工作。下面首先進(jìn)行主尺度、排水量的確定，并對其進(jìn)行校核，以保證滿足設(shè)計船的要求。2.1主尺度的確定2.1.1主要尺度確定的最初階段主要尺度確定的最初階段，通常采用母型船修改法或統(tǒng)計法確定主要要素初始值。其中母型船修改法通過分析設(shè)計船與母型船在性能要求及限制條件等因素上的區(qū)別，根據(jù)這些區(qū)別決定設(shè)計船與母型船相比的修改方向，確定出設(shè)計船的尺度比、方形系數(shù)等無因次系數(shù)，再考慮到排水量的變化即可定出主要要素的

20、初始估計值。 而統(tǒng)計法根據(jù)以往設(shè)計建造的船舶，對同型船的相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，得出適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計公式或圖表，可以用來估計主要要素的初始近似值。此處先利用統(tǒng)計法確定的主尺度: 3.5萬tDW13萬t船長=60.473lnDW-470=183.09m 船寬B=10.853lnDW-84.9=32.31m吃水d=（6.546/100000）DW+8.127=11.33m 型深D=1.2d+3.3=16.90m2.1.2主尺度確定船舶主要要素受到一系列因素的制約，航道、碼頭泊位和建筑修理條件對主要尺度有限制；船舶的各項技術(shù)性能（浮態(tài)、穩(wěn)性、快速性、操縱性、及耐波性）對主要要素有各種要求；船東的要求和設(shè)計者

21、所采取的技術(shù)措施也影響主要要素的選擇，貨源、運(yùn)費(fèi)、造價和油價等經(jīng)濟(jì)因素也對設(shè)計船主要要素有影響。選擇設(shè)計船主要要素時，必須考慮到各方面對主要要素的影響。以下利用母型法進(jìn)行主尺度的確定。本船的設(shè)計以某46000噸級原油/成品油為母型，其主尺度為：總長：182.80m垂線間長：174m，型寬：32.2m，型深：17.9m，結(jié)構(gòu)/設(shè)計吃水12.18/10.5m； 利用載重量系數(shù)法，DW大致確定排水量,其中取DW取母型船的載重量系數(shù)為0.79，得（t）。根據(jù)浮性方程， （2.1）其中=1.025，k=1.004t/m3 ，利用主要尺度比估算主要尺度的初始值， （2.2） （2.3） （2.4）其中=5

22、.4 ，=3.0，Cb取母型船的Cb為0.8137。代入上述公式得到 船長Lpp=186.43m船寬B=34.5 m吃水d=11.51 m （1）根據(jù)設(shè)計任務(wù)書結(jié)合統(tǒng)計公式，船寬B取為33m，吃水d取11.5m，型深D取18.5m； （2）將確定的L，B，d代入公式（2.1）得到Lpp=192.7m，則取Lpp=193m。（3）船型系數(shù)是表示船體水下部分面積或體積肥瘦程度的無因次系數(shù),這些系數(shù)對分析船型和船舶性能等有很大的用處，而且設(shè)計船主尺度是按母型船按相應(yīng)比例換算而得，所以船型系數(shù)取母型船的。綜上所述，主尺度要素表2.1 主尺度要素表船長Lpp=193m船寬B=33m吃水d=11.5m型深

23、D=18.5m方形系數(shù)Cb0.8137水線面系數(shù)Cw0.89橫剖面系數(shù)Cm0.9941縱向菱形系數(shù)Cp0.81852.2排水量估算2.2.1計算方法概述（1）船在某載況下的總重量即為此時的排水量，它是空船重量與相應(yīng)載況下的載重量之和，即 （2.5）式中：LW為空船重量（t）； DW為載重量（t）；（2）空船重量分LW為鋼料重量Wh、舾裝重量Wf、機(jī)電設(shè)備重量Wm，即 （2.6） 除上述三部分重量以外，在設(shè)計過程中還要考慮一定的排水量儲備，有些船上還要加固定壓載，都算在空船重量。（3）載重量包括貨物、旅客及其行李、船員及其行李、燃油、滑油及爐水、食品、淡水、備品及供應(yīng)品等重量。2.2.2空船重量

24、的計算在設(shè)計初期，空船重量的計算方法有很多，如載重量系數(shù)法、分項估算法、母型換算法及統(tǒng)計法等。本設(shè)計采用分項估算法：（1）船體鋼料重量：采用立方模數(shù)法，此方法假定Wh正比于船的內(nèi)部總體積，并以LBD作為內(nèi)部總體積特征數(shù)，則有 （2.7）將主尺度代入其中，Ch參考母型船取為0.0910 =0.0910×193×33×18.5=10722t（2）木作舾裝重量：采用平方模數(shù)法， （2.8） 其中參考母型船的， =0.12 =0.12×193×(33+18.5)=1192.7t（3）機(jī)電設(shè)備重量：對于同類型船舶，機(jī)電設(shè)備重量主要取決于主機(jī)功率。此處根據(jù)

25、主機(jī)功率估算： （2.9）根據(jù)統(tǒng)計資料 =0.110.132，本船取0.11 =0.11×11187=10722t（4）空船重量：=13157t2.2.3載貨量估算（1）主機(jī)燃料油：本船主機(jī)的最大連續(xù)功率為11060kw，相當(dāng)于試航狀態(tài)下的功率，任務(wù)書要求試航常航行中主機(jī)燒重油，單位耗油量為214.6g/(kw·h)，則重油總量應(yīng)為214.6×9954×（10000/15+24×5）×10-6=1889t （2）輕柴油：本船航行時發(fā)電機(jī)的電力負(fù)荷約為400kw，停泊時低于此值，而進(jìn)出港時高于此值。由于進(jìn)出港時間較短，故按電力負(fù)荷的平均

26、狀態(tài)為400kw計算柴油消耗量是足夠的?？紤]到發(fā)電機(jī)效率為0.8，柴油機(jī)的單位耗油量取為237.8g/(kw.h)，時間按10000n mile續(xù)航力加5天儲備，并加5天停泊計算，則柴油機(jī)耗油量為237.8×400/0.8×（10000/15+24×10）×10-6=107.8t現(xiàn)取為108t。（3）鍋爐燃油：本船采用兩臺副鍋爐，蒸發(fā)量總共為40t/h，燃油耗量總共為2.7t/h，以下分四種工況進(jìn)行計算。 卸油時鍋爐滿負(fù)荷工作，卸油時間為20h，耗油量Q1=2.7×20=54t 卸油前48h，需要向貨油艙內(nèi)的加熱盤管通入蒸汽對或有加溫，加溫時鍋

27、爐負(fù)荷約為35%，耗油量Q2=2.7×0.35×48=45.4t 打壓載水平均每個單程有一次抽或排，任務(wù)書要求每次抽或排的時間不超過12h，蒸汽泵的耗氣量約為鍋爐負(fù)荷的40%，則抽排壓載水耗油量Q3為Q3=2.7×0.4×12=13t航行時主要利用廢棄鍋爐的蒸汽，副鍋爐保持不滅火的狀態(tài)即可，負(fù)荷很低，可取5%計算。停泊時船上的蒸汽消耗很少，故也去5%負(fù)荷計算。所以出去卸油、加溫及抽排壓載水意外的航行及停泊時間，鍋爐的耗油量Q4為 Q4=2.7×0.05×(10000/15+24×10-20-48-12)= 111.6t增加1

28、0%裕度，則鍋爐燃油總需要量Q為=（54+45.4+13+111.6）×1.1=246.4t（4）鍋爐水：在營運(yùn)過程中，本船每次出港之前，鍋爐及管路里應(yīng)有的水總是裝滿的，而整齊系統(tǒng)工作中的廢氣總要冷凝成水在送回鍋爐循環(huán)使用，因此船上所攜帶的鍋爐用水只需能夠補(bǔ)足由于管理不嚴(yán)等原因漏失的一部分水即可，本船的蒸汽漏失量取為總蒸發(fā)量得5%。所以鍋爐水總量應(yīng)為 Q×40×5%/2.7=182.5t（5）滑油：按主機(jī)燃油總量的2.5%計 Q=1889×0.025=47.2t取為48t。（6）船員生活用水：本船船員42人，按每人每天耗水110Kg計，則生活用水為42&

29、#215;110×（10000/（15×24）+10）/1000=175t增加5天為備用儲備，5天停港。（7）人員行李：按每人體重70Kg，每人的行李40Kg重，則人員及行李重量為（70+40）×42/1000=4.62t（8）食品：每人每天按4kg計算，則食品重量為4×42×（10000/（15×24）+10）/1000=6.35t，取為6.5t（9）備品 備品的統(tǒng)計數(shù)字一般為50t70t，本船取55t。以上油水消耗品重量之和為2716t。已知總載重量為=49000t，則載貨量為=-2716=46284t。表2.2 載重量估算匯總表

30、項目重量/t項目重量/t主機(jī)燃料油1889人員及行李4.62輕柴油108食品6.35鍋爐燃油247備品55鍋爐用水183油水等消耗品合計2716滑油48載貨量46284生活用水175載重量總計490002.2.4排水量的計算排水量=13157+49000t=62157t2.3重量重心估算船舶重心坐標(biāo)可由來表示。船的型線一般都是左右對稱的，總布置設(shè)計時也是要是左右舷的重量相平衡，故值等于零。通常船舶重心的估算主要是估算重心的縱向坐標(biāo)和重心高度。關(guān)系到船的浮態(tài)，即主要影響船的縱傾，主要影響船的穩(wěn)性。為此，對船的重心估算應(yīng)引起高度的重視。2.3.1 重心垂向高度的估算估算，在最初階段最常用的公式為

31、（2.10）相對油船，滿載時一般取為0.57， 即 （m）2.3.2 重心縱向位置的估算重心縱向坐標(biāo)的粗略估算，可以認(rèn)為與船長成正比例，即，其中系數(shù)可取自母型船，=-2.46%。 設(shè)計船的重心縱向坐標(biāo)=-2.46%×193=-4.75（m）2.4主尺度校核2.4.1排水量校核（1）由2.2.4節(jié)計算得排水量為=62157t（2）由利用載重量系數(shù)法，大致確定的排水量,其中取取母型船的載重量系數(shù)為0.79，得,兩者的誤差為1%該主尺度滿足對排水量的要求。2.4.2 航速校核航速校核的目的是校驗在選定的主要尺度及船型系數(shù)下，當(dāng)主機(jī)發(fā)出功率為11060kw時，航速能否達(dá)到任務(wù)書的要求，即試航

32、速度大于15kn。有效功率的估算，采用蘭譜法進(jìn)行，計算結(jié)果及步驟列于下表中。表中船中剖面系數(shù)Cm暫取為0.9941，浮心位置Xb取為船中前2%Lpp。再用螺旋槳設(shè)計的通常方法，利用母型船的推進(jìn)系數(shù)，總推進(jìn)系數(shù)約為0.59左右，考慮適當(dāng)裕度，取為0.585，則主機(jī)發(fā)出功率為11060kw，折算成推進(jìn)功率為THP=11060×0.585=6470(kw)Lpp=193m Cm=0.9941 Ld=1.01Ld=1.01Lpp=194.93m Cp=0.817 B=33m d=11.5m D=18.5m Cpd=0.809 B/d=2.87 Ld/B=5.91 Xb=+2%Lpp=5959

33、6.7m3 Cb=0.8137 Cbd=0.812 =8957(m3)=104.5(kg·s2/m4) =468000(kg·s2/m2)=0.0422 表2.3 有效功率計算序號項目數(shù)值1v/kn131415162vs/（m/s)6.687 7.202 7.716 8.230 3vs/(CpdLd)(1/2)0.533 0.573 0.614 0.655 4×103(查圖)21.52326.25305Ld/d(查圖)0.10.10.10.16（修正后）×103=1+(5)×(4)23.6525.328.875337CRt×1030.

34、998 1.068 1.219 1.393 8v·Ld2534.092729.022923.953118.889CFs×103(計算得到)1.513 1.499 1.487 1.475 10CA（查表）0.000150.000150.000150.0001511(CFs+CA)×103=(9)+(10)1.513 1.500 1.487 1.475 12Cti×103=(7)+(11)2.5113 2.5672 2.7054 2.8678 13vs2/（m2/s2)44.719 51.863 59.537 67.739 141/2vs2Skg2.09E+

35、072.43E+072.79E+073.17E+0715Rti=(12)×(14)×10-352557.827 62311.184 75382.505 90917.243 16B/d修正=（B/d-2.4）×5%0.02350.02350.02350.023517Rt=（15）×1+(16)/kg53792.936 63775.496 77153.994 93053.798 18vs/75/(m/s)0.0892 0.0960 0.1029 0.1097 19EHP=(17)×(18)×0.736/kw3530.093 4507.12

36、3 5842.076 7515.737 按EHP及THP繪出下圖，得到設(shè)計航速為15.34kn，說明本船航速達(dá)到任務(wù)書要求。圖2.1 設(shè)計航速的確定2.4.3穩(wěn)性校核2.4.3.1初穩(wěn)性高度估算初穩(wěn)性高度按下式計算 = （2.11）（1）=0.52×11.5=5.98m其中 =0.52（2）m其中（3）=0.57×18.5=10.26m = =5.98+8.05-10.26=3.77m0.15m水線面系數(shù)CW及重心縱向高度系數(shù) ，參考母型船確定。2.4.3.2初穩(wěn)性高度的上下限（1）初穩(wěn)性高度下限值從船的安全性與使用性要求考慮，設(shè)計船的初穩(wěn)性高應(yīng)大于等于下限值。我國“海船法

37、定檢驗技術(shù)規(guī)則”對油船的最低初穩(wěn)性高度規(guī)定：油船 0.15m從上面的計算所得初穩(wěn)性高度為3.77，符合規(guī)則的要求，故下限值符合。（2）初穩(wěn)性上限值所謂初穩(wěn)性上限值 就是保證船舶橫搖緩和的最大初穩(wěn)性高度值。設(shè)計船的初穩(wěn)性高度應(yīng)小于或等于初穩(wěn)性上限值。船舶橫搖自搖周期可以近似寫成： （2.12）式中： B船寬，33m； f根據(jù)B/d查表得不同的系數(shù),1.0285； 重心高度，10.73m； 船的初穩(wěn)性高度，3.77m； 船的橫搖自搖周期，s。將值代入公式（2.9）得到=12.1s顯然，隨 增大而減小。橫搖周期短、橫幅大，影響船舶安全和作業(yè)，因此設(shè)計中總是在保證初穩(wěn)性下限的條件下力求使船舶的橫搖和緩

38、。通常，為使不太低，橫搖不過大，希望不發(fā)生諧搖，即 1.3 （2.13）式中：調(diào)諧因素； 航區(qū)常見的大波浪周期，=6.45s 我國沿海波浪的波長多在60m70m。此處取為65m。為了緩和船舶的橫搖并避免諧搖，希望設(shè)計船 值不宜過大。如預(yù)期到=8.385s （2.14）允許的最大初穩(wěn)性高度（上限值）為 （2.15）代入數(shù)值得到7.7m。則計算所得初穩(wěn)性值滿足要求。2.4.4容積校核2.4.4.1規(guī)范要求海船法定檢驗技術(shù)規(guī)則修改通報（1995）第十七篇防治船舶造成污染的結(jié)構(gòu)與設(shè)備中新增有關(guān)新建油船雙殼雙底等規(guī)定：（1）600tDW<5000t油船，至少應(yīng)設(shè)雙層底結(jié)構(gòu)，其高度hd=B/15（m

39、），但不得小于0.76m：（2）DW5000t油船，必須設(shè)雙層雙底結(jié)構(gòu)。整個貨油艙長度范圍應(yīng)由壓載艙、非貨油和燃油處所加以保護(hù)。雙層殼寬度不得小于b=0.5+DW/20000或2m取小者，但不得小于1m。雙層底高不得小于=B/15或2 m取小者，但不得小于1m。按新規(guī)定，本船貨油區(qū)結(jié)構(gòu)必須采用雙殼雙層底結(jié)構(gòu)。對雙層殼寬度b及雙層底高度選擇如下：b=0.5+DW/20000=0.5+49000/20000=2.95m；按規(guī)定本船雙殼寬b最低值取2m；=B/15=2.2；按規(guī)定本船雙層底高度最低值取2m。對雙殼雙底型油船容積校核要分層檢驗，即分別對貨油艙容積和專用壓載艙倉容進(jìn)行檢驗。及（-）式中

40、貨油艙能提供的容積（m3）； 貨油區(qū)能提供的總?cè)莘e（m3）；貨油所需容積（m3）； 壓載艙所需容積（m3）；2.4.4.2設(shè)計船容積估算（1）本船能提供的總?cè)莘e按下述統(tǒng)計式計算： （2.16） =0.5268+0.8586-0.1387-0.2216=0.9976式中： 總?cè)莘e系數(shù)； 長度利用系數(shù)；型深高度下中剖面面積系數(shù)；中剖面系數(shù)，取為0.9941；本船取0.714代入的=83723（m3）（2） 本船貨油艙能提供的容積： （2.17）式中：貨油區(qū)長度； B雙層殼寬度； 雙層底高度；貨油艙容積系數(shù)=（0.4×Cb+0.561）×（9.5b×10-3+0.981

41、）代入得=58453m3本船專用壓載水艙（即雙層殼之間）能提供的容積： -=83723-58453=25270m3（3）本船貨油所需容積 （2.18） 為貨油量； 為貨油密度，=0.84t/m3 K考慮或與膨脹及艙內(nèi)構(gòu)架系數(shù)，k=1.04 （4）本船專用壓載水艙所需容積，據(jù)統(tǒng)計，大型油船壓載水艙容積為載重量的30%40%，本船=0.4DW=0.4×49000=19600m3。經(jīng)計算可知，>，（-）> >（+）通過容積校核得該主尺度滿足對容積的要求。2.4.5主尺度的最終確定通過對船舶各種性能的校核，最后確定主尺度為：船長Lpp=193 m船寬B=33 m吃水d=11

42、.5 m型深D=18.5 m方形系數(shù)Cb=0.8137水線面系數(shù)Cw=0.89橫剖面系數(shù)Cm=0.9941縱向菱形系數(shù)Cp=0.81852.5本章小結(jié) 通過對本章的學(xué)習(xí)，我學(xué)習(xí)了船舶主尺度確定的方法，并利用其中的母型法確定了主尺度。而且也了解到自己所確定的船舶主尺度除滿足所設(shè)計船舶的用途外，還應(yīng)能夠保證船舶的安全性，因此進(jìn)行了船舶主尺度的校核。第3章 總布置設(shè)計3.1概述總布置設(shè)計是船舶設(shè)計中一項非常重要的任務(wù)，其特點是涉及面廣，考慮因素比較多,實踐性強(qiáng)，?？偛贾玫慕Y(jié)果對船的使用效能、航行性能、安全性能以及結(jié)構(gòu)工藝性能有直接的影響。總布置設(shè)計也是后續(xù)設(shè)計和計算的主要依據(jù)。因此，在方案構(gòu)思、排水

43、量及主要尺度確定、結(jié)構(gòu)設(shè)計和型線設(shè)計時，就需對船的總布置有所設(shè)想。船舶類型不同，其使用要求也就不同，而總布置必然有其特殊性。油船還一般設(shè)有泵艙、污油水艙、隔離艙及浮力艙等艙室。其中泵艙泵艙是用來布置貨油泵、壓載泵、掃艙泵設(shè)備的艙室；污油水艙位于貨艙區(qū)后面，兩舷各設(shè)一個；貨油艙前后兩段都應(yīng)設(shè)有隔離艙，以便貨油艙與其他艙室隔離，并且隔離艙應(yīng)有足夠距離，以方便進(jìn)出（泵艙、壓載艙、燃油艙可兼做隔離艙）；對于浮力艙一般用于不設(shè)專用壓載艙的于小型油船上，本設(shè)計無此部分。在總布置設(shè)計時，在注意各類船舶布置的特殊要求的同時，都應(yīng)遵循下列的基本原則： 最大限度地滿足和提高船的使用效能，這是考慮問題的基本出發(fā)點。

44、例如：運(yùn)輸船舶首先應(yīng)合理利用艙容，提高裝卸效率，確保運(yùn)輸質(zhì)量，提高運(yùn)輸能力；客船則應(yīng)合理分區(qū)和布置客艙，保證旅客的舒適、安全與方便。 保證船舶具有良好的航海性能。總布置設(shè)計時應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧┍ＷC船舶有適宜的浮態(tài)和穩(wěn)性，良好的耐波性和駕駛視野等。 注意船體結(jié)構(gòu)的合理性和工藝性?？偛贾弥袘?yīng)注意重量的分布，力求減小縱總彎矩和剪力。避免主要結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性和縱向構(gòu)件截面的突變，改善應(yīng)力集中。各種艙壁、圍壁、支柱等的設(shè)置應(yīng)充分考慮它們對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、振動以及施工的影響。 滿足法規(guī)和規(guī)范的要求。例如消防法規(guī)對防火的要求，破艙穩(wěn)性對分艙的要求，救生設(shè)備的布置要求等。 盡力搞好外部造型和內(nèi)部裝潢。在經(jīng)濟(jì)、適用的前提

45、下，充分運(yùn)用建筑美學(xué)的手法于設(shè)計之中，給人以舒適和美感，要為改善船員和旅客的工作和生活質(zhì)量創(chuàng)造條件。作為油船設(shè)計，在此還要要充分考慮液面對結(jié)構(gòu)及穩(wěn)性的影響，另外專用壓載艙對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及縱傾的影響也應(yīng)給予充分重視?？偛贾迷O(shè)計的主要內(nèi)容包括：（1） 船舶主體和上層建筑設(shè)計；（2） 各典型載況下船舶浮態(tài)調(diào)整（3） 船舶艙室和設(shè)備布置設(shè)計（4） 通道和梯道設(shè)計；（5） 船舶造型設(shè)計和內(nèi)裝設(shè)計3.2 總體布局的區(qū)劃3.2.1 主船體內(nèi)船艙的劃分3.2.1.1 水密艙壁的數(shù)目和位置（1）肋骨間距由于橫艙壁通常必須設(shè)置在肋位上，因此具體確定艙壁位置時，應(yīng)首先確定全船的肋位。在船長的范圍內(nèi)劃分肋位，確定肋骨間距

46、，我國鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范（2006）規(guī)定：標(biāo)準(zhǔn)肋骨間距為：(m) （3.1）式中：是船的結(jié)構(gòu)計算長度(m)，即垂線間長，但不小于水線間長的96，且不必大于水線間長的97，大于200m時，取為200m。本船首尾尖艙范圍內(nèi)肋骨間距取0.6m，其余范圍內(nèi)肋骨間距取0.8m。（2）法規(guī)和規(guī)范對水密艙壁設(shè)置的規(guī)定我國船級社鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范（2006）規(guī)定海船的水密橫艙壁的總數(shù)一般應(yīng)不少于表3. 1的規(guī)定。表3.1海船應(yīng)設(shè)置水密艙壁的最小數(shù)目船型船長 （m）LS6060<LS8585<LS105105<LS125125<LS145145<LS165165<LS

47、190190<LS210LS>210水 密 艙 壁 數(shù) 目中機(jī)型445678910另行考慮尾機(jī)型34566789另行考慮本船為尾機(jī)型船舶，兩柱間長193m，水密艙壁數(shù)最少應(yīng)取9道。本船實取10道水密艙壁。分別位于#16，#40，#50，#60，#89， #117，#147，#176，#205，#234。3.2.1.2 機(jī)艙地位及長度本船采用尾機(jī)型，主要是為提高船的貨艙容積和改善布置,提高船體強(qiáng)度。本船機(jī)艙位于#16#40之間，長19.2m 。3.2.1.3貨艙數(shù)量及位置本船共設(shè)有十二個貨油艙，左右對稱于船兩側(cè)，分別位于#60#89、#89#118、#118#147、#147#176

48、，#176#205，#205#234之間。3.2.1.4 貨艙的建筑特征（1）海船法定檢驗技術(shù)規(guī)則修改通報（1995）第十七篇防治船舶造成污染的結(jié)構(gòu)與設(shè)備中新增有關(guān)新建油船雙殼雙底等規(guī)定：1）600tDW<5000t油船，至少應(yīng)設(shè)雙層底結(jié)構(gòu)，其高度hd=B/15（m），但不得小于0.76m：2）DW5000t油船，必須設(shè)雙層雙底結(jié)構(gòu)。整個貨油艙長度范圍應(yīng)由壓載艙、非貨油和燃油處所加以保護(hù)。雙層殼寬度不得不小于b=0.5+DW/20000或2m取小者，但不得小于1m。雙層底高不得小于=B/15或2 m取小者，但不得小于1m。（規(guī)范第九篇第5節(jié)3.2） 按新規(guī)定，本船貨油區(qū)結(jié)構(gòu)必須采用雙殼雙

49、層底結(jié)構(gòu)。（2）雙層底船舶無論從使用考慮還是從安全性考慮，一般都需設(shè)置雙層底。我國鋼質(zhì)海船建造規(guī)范規(guī)定，雙層底高度在任何情況下應(yīng)不小于700mm，且不小于按下式計算所得之值： (mm)=1608（mm） （3.2）式中：B和d分別為船寬和吃水（m）。對雙層底高度選擇如下： =B/15=2.2；按規(guī)定本船雙層底高度最低值取2m。則最后確定本船雙層底高度為2m。（3）雙層殼對雙層殼寬度選擇如下b ：b=0.5+DW/20000=0.5+49000/20000=2.95m；按規(guī)定本船雙殼寬b最低值取2m。3.2.1.5 甲板與平臺甲板和平臺的設(shè)置是對主船體的垂向分隔，對此的考慮主要涉及到層數(shù)及層高（

50、甲板間高）兩個方面。本船只設(shè)單層連續(xù)上甲板；在距船底8m、11.5m、15m處設(shè)置三個平臺。3.2.1.6 邊艙本船邊艙設(shè)于整個舷側(cè)及雙層底內(nèi)，作為專用壓載水艙。有12個壓載水艙，分別對稱于兩側(cè)。 3.2.1.7油、水等艙的布置重油艙：因為重油需要加熱才能抽出，為了節(jié)省管路和減少熱量損耗，本船燃油艙布置于機(jī)艙前端。柴油艙：本船柴油艙位于機(jī)艙前端中間艙；本船柴油日用艙設(shè)置在主機(jī)平臺上?；团摚罕敬团摵突脱h(huán)艙由于容積不大，所以設(shè)在主機(jī)下的雙層底內(nèi)。淡水艙：本船設(shè)尾淡水艙。淡水包括食用淡水、鍋爐用水、洗滌用水等。3.2.2 上層建筑首樓：考慮船迎浪航行時減少甲板上浪，本船設(shè)置首樓。我國鋼質(zhì)海

51、船入級與建造規(guī)范規(guī)定，所有船舶應(yīng)設(shè)置首樓或增大舷弧，使船首最小高度符合海船載重線規(guī)范的要求。該規(guī)范規(guī)定，自首垂線算起的首樓長度應(yīng)不小于0.07LPP 。本船主甲板到首樓甲板之間的高為2.72m，自首垂線算起首樓長度為13.9m。尾部上層建筑：本船上層建筑集中在機(jī)艙區(qū)段，這樣布置有利于減少生活設(shè)施，節(jié)約地位和造價，方便船員工作和生活，有利于機(jī)艙棚的布置和進(jìn)出通道的安全。本船考慮到駕駛視野，本船上層建筑高5層，各層甲板分別為艇甲板、第一層甲板、第二層甲板、第三層甲板、駕駛甲板、羅經(jīng)甲板。各層甲板高度分別為：第一層甲板第二層甲板 2.87m第二層甲板第三層甲板 2.80m第三層甲板第四層甲板 2.80m第四層甲板駕駛甲板 2.80m 駕駛甲板羅經(jīng)甲板 2.85m3.3 艙室的布置3.3.1 工作艙室設(shè)置與分布本船工作艙室由駕駛室、海圖室、報務(wù)區(qū)、雷達(dá)室、蓄電池室、控制中心、航行貯藏室等組成。 駕駛室：本船駕駛室放在上層建筑最高一層甲板（駕駛甲板）上。駕駛室的面積滿足布置航行電設(shè)備與工作人員活動所必須的場所需要，橫向不通到兩舷，留著的駕駛甲板用于駕駛員瞭望觀測。駕駛室兩邊設(shè)有扶梯