12000DWT近海成品油船主尺度確定要點

12000DWT近海成品油船方案設計–PAGE1–1船舶主要特點 21.1船型、航區(qū)及用途 21.2船級 21.3航速、續(xù)航力及自持力 21.4設備 21.5乘客編制及配置 21.6要求完成的設計內容 22船舶主要要素確定 32.1排水量初步估算 32.1.1選取載重量系數 32.1.2排水量△初步估算 42.2初步擬定主尺度及方形系數 42.2.1主尺度比法 42.2.2統(tǒng)計法 42.3初選主機 52.4空船重量估算 52.4.1鋼料重量估算 52.4.2舾裝重量估算 52.4.3機電設備的重量估算 52.5重力與浮力平衡 62.5.1諾曼系數法修改主尺度 62.5.2重新計算校核 62.6載貨量Wc計算 62.7穩(wěn)性校核 82.8航速校核 92.8.1估算總推進系數 92.8.2估算設計船的有效功率 102.8.3繪制有效功率曲線（EHP-V曲線） 112.8.4航速校核 122.9艙容校核 122.9.1雙層底高度及雙層殼寬度計算 122.9.2本船所能提供的總容積 122.9.3貨油艙能提供的容積 132.9.4壓載水艙（即雙層殼之間）能提供的容積： 132.9.5貨油所需容積 132.9.6壓載水艙所需容積 132.9.7校核 132.9.8小結 14參考文獻 141船舶主要特點1.1船型、航區(qū)及用途本船為鋼質、具有連續(xù)甲板、首樓和尾上層建筑、球鼻艏線型、傾斜艏、混合骨架全電焊結構、雙底、單槳、單舵、艉機型、單柴油機驅動的散貨（成品油）船、航區(qū)為近海航區(qū)。1.2船級本船按“CCS”有關規(guī)定設計1.3航速、續(xù)航力及自持力本船試航速不低于10.5kn；續(xù)航力3000nmile；1.4設備錨、系泊、舵、工作、救生、消防及航行信號等設備根據規(guī)范要求及實際需要配置1.5乘客編制及配置乘員人數按需要及調查后自定，室內設施按艙室設備規(guī)范配置1.6要求完成的設計內容1)確定主尺度及主要要素2)進行總布置設計、繪制總布置草圖3)編寫設計報告書2船舶主要要素確定2.1排水量初步估算在初步設計階段，首先需要查找母型船資料。母型船相關系數和參量見下表：表2.1母型船數據項目數值載重量（t）12000載重量系數0.736總長（m）134.85設計水線長（m）129垂線間長（m）126型寬（m）22型深（m）10.6設計吃水（m）7.457排水量（t）16304方型系數0.761水線面系數0.885中橫剖面系數0.989棱形系數0.769K1=L/B5.727K22.950主機功率（KW）4456航速（kn）13.52.1.1選取載重量系數1．采用708研究所常用的載重量系數估算（《船舶設計實用手冊》[1]）(2.1)其中：K—系數，對采用50%以上高強度鋼的大型或超大型油船K=1.01~1.03，對淺吃水船型（B/T>3.5）K=0.9~0.95；對DW=10000~50000t(縱舯剖面上無縱艙壁)的船K=1.0~1.02。此處K取1。中小型油船的載重量系數范圍大致為是0.6~0.75，符合要求，且與母型船相差不大，因此選擇0.741。2.1.2排水量△初步估算(2.2)2.2初步擬定主尺度及方形系數參考母型船，相關資料及經驗公式和統(tǒng)計公式，同時兼顧各主尺度的關系，初定船舶主尺度。2.2.1主尺度比法選擇出L/B=K1，B/d=K2及方形系數，已知排水量△后，就可應用浮性方程算出L，B，d。(2.3)其中：—海水密度，取1.025t/cm3；k—附體系數，取1.006；K1，K2，取自母型船，型深初步按母型船D0/L0換算，即D=L(D0/L0)。初定主尺度為：=125.92m，B=21.99m，d=7.45m，D=10.59m，=0.761。2.2.2統(tǒng)計法由文獻《運輸船舶設計特點》[2]介紹的主尺度統(tǒng)計公式計算：DW<40000t的油船：L=8.15DW0.3-15;B=11.13DW0.155-26;d=0.44DW0.3+0.665;D=1.786d-3.11初定主尺度為：=121.43m，B=21.73m，d=8.03m，D=11.23m，=0.741。由于統(tǒng)計數據是考慮小于4w噸的油船的統(tǒng)計資料，且時間比較久遠，不很準確，由此選用有母型船資料換算而得到的主尺度。由此初步擬定主尺度為：=125.92m，B=21.99m，d=7.45m，D=10.59m，=0.761。2.3初選主機用海軍系數法估算設計船所需的主機額定功率。由母型船的相關資料得海軍系數：(2.4)設計船的設計航速為V=11kn，設計船與母型船的海軍系數相等，則設計船需要的主機功率為：(2.5)查相關資料初選主機型號為：MAN-B&WL60MC，額定功率2600kW，轉速123rpm。2.4空船重量估算2.4.1鋼料重量估算由《運輸船舶設計特點》[2]上所提供的公式經雙殼實船數據校核后建議K值如下：僅有雙底：1.10~1.15雙殼雙底：1.16~1.45改值對于載重量大于10萬噸以上應偏向高值；對縱艙壁數量大于2以上及采用高強度鋼，應修正。由于型船資料不完全，此處K值取在雙殼雙底范圍內的1.2，計算所得：Ws=3890.81t2.4.2舾裝重量估算由《運輸船舶設計特點》[2]上所提供的公式：最終計算所得：W0=363.47t2.4.3機電設備的重量估算由《運輸船舶設計特點》[2]上所提供的公式：最終計算可得機電重量為：WM=451.3t最終的空船重量為：LW=4705.60t2.5重力與浮力平衡2.5.1諾曼系數法修改主尺度實際載重量：。要求載重量：DW=12000t。載重量增量：，載重量允許的誤差為△的0.1%，重力浮力不平衡，須用諾曼系數法進行平衡。由《船舶設計原理》[4]74頁的圖3-4查得本船諾曼系數N=1.3。排水量增量：。根據浮性微分方程：，保持方形系數不變，改變L，B，d。計算得：=126m，B=23m，d=7.45m，D=10.6m，=0.761，△=16941.86t。2.5.2重新計算校核新的空船重量：鋼料重量：Ws=3963.447t舾裝重量：W0=375.02t機電重量：WM=451.30t總的空船重量為：LW=4789.77t新的載重量：。載重量增量：，/△2=0.05%＜0.1%，符合要求，重力浮力平衡調整完畢?！?16941.86t，在此排水量下要達到航速11kn，所需主機功率為：，因而最初選定的主機型號是合理的。2.6載貨量Wc計算燃油重量(2.7)式中：——包括一切用途在內的耗油率，取200g/kW·h；——主機持續(xù)常用功率（CSR），2288kW；R——續(xù)航力，3000nmile；——服務航速，，或比適航速度小0.5~1kn，取10.5kn；k——考慮風浪影響而引起航行時間增加的儲備系數，通常取1.15~1.2，取為1.2；d——儲備天數,取為5天。燃油總量為=238.56t。2．爐水重量(2.8)爐水總量為=11.9t。3．滑油重量(2.9)其中：為比例系數，通常柴油機船取3%~5%，偏于安全的考慮取=5%?；涂偭繛?11.9t。4．船員生活用水本船船員24人，每人每天耗水按100kg計，則生活用水總量為：其中增加的10天為5天儲備，5天停港。5．人員及行李每人體重按65kg計算，每人的行李按50kg計，則人員及行李重為：（65+50）×24/1000=2.76t6．食品每人每天按5kg計，食品重為：7．備品備品的統(tǒng)計數字一般為50t~70t，或者一般可取為（0.5%LW~1%LW），本船備品重取為60t。8．載貨量載貨量=11680.5t。2.7穩(wěn)性校核在主尺度確定時通常只做初穩(wěn)性校核，其內容是估算初穩(wěn)性高度，并檢驗其是否符合設計船所要求的數值。1．初穩(wěn)性下限要求初穩(wěn)性方程式：(2.10)式中：——所核算狀態(tài)下的初穩(wěn)性高度；——相應吃水的浮心高度；r——相應吃水下的橫穩(wěn)心半徑；——所核算狀態(tài)下的重心高度；——自由液面修正值，此處忽略。利用近似公式估算和r，選用《船舶設計原理》[4]確定系數a1,a2。根據文獻《油船總體設計》[3]中介紹的方法估算水線面系數：經計算得到Cw=0.867母型船=0.885，考慮到與母型船相似，本船取=0.885。(2.11)(2.12)=ξ·D，空載油船ξ=0.6~0.66；偏于安全的考慮，取ξ＝0.66，則＝7.65m。，滿足初穩(wěn)性高度下限要求。2．初穩(wěn)性上限要求為使橫搖和緩，搖幅不過大，希望不發(fā)生諧搖，即：調諧因子(2.13)式中：——船舶橫搖自搖周期，(2.14)——波浪周期，(2.15)λ——波長，我國沿海情況波長躲在60m~70m,偏于安全的考慮，λ取70m；計算可得=9.92s，=6.69s，式中：B——船寬m；——B/d不同的系數，由《船舶設計原理》[4]中公式計算得=1.04；——重心高度。綜上，設計船的初穩(wěn)性滿足規(guī)范要求。2.8航速校核航速校核實質就是航速或馬力估算，其目的是：初步估算設計船在給定主機情況下的航速，或初步確定在所要求航速下需要的主機功率。本設計要校核當主機發(fā)出額定功率時，航速能否達到任務書要求的設計航速11kn。2.8.1估算總推進系數船身效率1．伴流分數⑴泰勒公式：(2.16)⑵漢克歇爾公式：(2.17)根據《船舶原理》[5]上冊250頁介紹經驗公式來確定棱形系數：①楚思德公式：(2.18)為服務航速（kn），計算得=0.572②Fr＜0.24：(2.19)計算得=0.594③貝克公式（的極限）：(2.20)計算得=1.02，若棱形系數超過此值阻力將迅速增加，棱形系數不會超過此值。中低速的油船均在0.985~0.99之間,為了使，，相互配合，最終取=0.765，Cm=0.994。由漢克歇爾公式得=0.356；最終取=0.350。2．推力減額分數t⑴商赫公式：t=k(2.21)單螺旋槳船，裝有流線型舵或反應舵者k=0.5~0.7，取k=0.6，計算得t=0.21；⑵漢克歇爾公式：(2.22)最終取t=0.24。船身效率=（1-t）/（1-）=1.169相對旋轉效率一般可近似地取=1軸系效率尾機型船=0.98螺旋槳敞水效率取功率儲備10%，則螺旋槳敞水收到的功率：其中：——進速（kn），；——螺旋槳敞水收到的功率（hp）；——螺旋槳轉速，由于采用低速機，即為主機轉速取123r/min。計算得=6.87，由此可在MAU4-40圖譜中查到約為0.53。因而總推進效率：；所以設計船的有效推功率THP=·BHP=1560kW。2.8.2估算設計船的有效功率按母型船比例初步選取為1.978m即1.57%，根據《船舶設計原理》[4]187頁圖5-5知與本船棱形系數相配合的最佳浮心位置為1.5%~1.7%，所以取1.978比較合理。用LAP法（《船舶原理》[5]下冊）估算有效功率曲線，基本參數如下：=126m，，B=23m，d=7.45m，▽=16941.86m3，=0.761，，=0.984，=0.758，，B/d=3.087，/B=5.533，=1.978m，，，，，。具體計算過程見表2.3：表2.2LAP法估算有效功率序號項目數值1V(kn)101112132（m/s）5.145.6546.1686.68230.5260.5790.6310.6844（查圖）151718225/B修正值%（查圖）202020206修正后的=[1+（5）]×（4）1820.421.626.470.0008040.0009120.0009650.001188550464024.2605510427660556829.1715603231.598.7418.7828.8208.85510桑海公式（《船舶原理》上165頁）0.0016510.0016300.0016120.00159611粗糙度補貼系數（《船舶原理》上176頁）0.00040.00040.00040.0004120.0028550.0029420.0029780.00317613（m2/s2）26.419631.96771638.04422444.64912414(kg)147324.78183701.89221260.52276950.7115B/d修正=（B/d-2.4）×5%0.034360.034360.034360.0343616(kg)5062.4356312.4417603.0469516.69617(kg)152387.212190014.33228863.562286467.408718(kW)783.27031074.34101411.63041914.17522.8.3繪制有效功率曲線（EHP-V曲線）由表2.2中的數據可畫出有效功率曲線，如圖2.1：圖2.1有效功率曲線2.8.4航速校核由圖2.1可知當主機額定功率時，航速為12.2kn＞11kn，滿足設計要求。2.9艙容校核對雙殼雙底型油船容積校核要分層進行校驗，即分別對貨油艙艙容和專用壓載水艙艙容進行校驗。及?！浻团撃芴峁┑娜莘e，m3；——貨油區(qū)能提供的總容積，m3；——貨油所需要的容積，m3；——壓載水艙所需容積，m3。2.9.1雙層底高度及雙層殼寬度計算按照《國內航行海船法定檢驗技術規(guī)則》（2004）[6]對于DW≥5000t的油船，必須設雙殼雙底結構。雙層殼寬度不得小于b=0.5+DW/2000或2m取小者；但不得小于1m。雙層底高度不得小于=B/15或2m取小者；但不得小于1m。本船取：b=1.1m，=1.55m。2.9.2本船所能提供的總容積(2.23)(2.24)(2.25)式中：——總容積利用系數；——貨油區(qū)長度利用系數，，為貨油區(qū)長度，按母型船比例取=86.69m，=0.688；——型深高度下中剖面面積系數，=0.996。計算得：=22319.17m3。2.9.3貨油艙能提供的容積(2.26)(2.27)式中：——貨油艙容積利用系數。計算得：=13395.17m3。2.9.4壓載水艙（即雙層殼之間）能提供的容積：2.9.5貨油所需容積(2.28)式中：——貨油量，11680.5t；——貨油密度，0.82t/m3；k——考慮貨油膨脹及艙內構架系數，1.04。計算得：=14813.66m3。2.9.6壓載水艙所需容積一般?。?.2~0.5）DW，本船取0.35DW=4200m3。2.9.7