37000噸海散貨船的主尺度確定及總布置設(shè)計(jì)

1、 網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）題 目：37000噸近海散貨船的主尺度確定及總布置設(shè)計(jì) 學(xué)習(xí)中心： 層 次： 專科起點(diǎn)本科 專 業(yè)： 船舶與海洋工程 年 級(jí)： 年 春 季 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 生： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 年 月 日 內(nèi)容摘要畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容為37000噸近海散貨船主尺度確定及總布置設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過(guò)程中主要參考5800噸近海散貨船等相近船為母型船，遵循鋼質(zhì)海船入級(jí)與建造規(guī)范（2006）等相應(yīng)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過(guò)程中綜合考慮船舶自身性能及經(jīng)濟(jì)性等因素。畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程主要包括以下幾個(gè)部分:主尺度確定,根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求并參考母型船初步確定主尺度，再對(duì)容積、航速及穩(wěn)性等性能進(jìn)行校核，

2、最終確定船舶主尺度；總布置設(shè)計(jì),按照規(guī)范要求并參考母型船進(jìn)行總布置設(shè)計(jì)，區(qū)劃船舶主體和上層建筑，布置船舶艙室和設(shè)備。關(guān)鍵詞：散貨船；主尺度；總布置目 錄內(nèi)容摘要i設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)11.3.1 主要尺度21.3.2 航速、螺旋槳及續(xù)航力32.1 排水量和主尺度的初步確定42.1.1 設(shè)計(jì)分析42.1.2 估算排水量42.1.3初始方案擬定52.2 主機(jī)選擇52.3空船重量估算52.3.1船體鋼材重量wh52.3.2艤裝設(shè)備重量wf52.3.3機(jī)電設(shè)備重量wm62.4重力與浮力平衡62.5性能校核73 總布置設(shè)計(jì)103.1 主船體內(nèi)部船艙的布置103.1.1 總體劃分（見(jiàn)圖1）103.3 繪制總布置圖（

3、畫(huà)出總布置圖）114 結(jié)論12參考文獻(xiàn)12參考文獻(xiàn)13附 錄14致 謝15設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1 用途本船主要用于運(yùn)載煤等散貨，貨物積載因數(shù)按煤的標(biāo)準(zhǔn)積載因數(shù)1.17m3/t計(jì)算。2 航區(qū)本船航行于我國(guó)近海區(qū)域3 船級(jí)本船由中國(guó)船級(jí)社登記入級(jí)。本船按下列規(guī)范、規(guī)則進(jìn)行設(shè)計(jì)；國(guó)內(nèi)航行海船法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則（2004），中國(guó)船舶檢驗(yàn)局；鋼質(zhì)海船入級(jí)建造規(guī)范（2006），中國(guó)船級(jí)社。4 船型本船為鋼質(zhì)、單甲板、尾機(jī)型、單槳、單舵，由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的散貨船，具有球鼻艏線型。設(shè)有首樓和尾樓，中間設(shè)有桅屋，尾樓甲板以上設(shè)有三層甲板室。由尾樓到首樓的貨艙區(qū)域設(shè)兩個(gè)貨艙，貨艙區(qū)域?yàn)閱螝るp底結(jié)構(gòu)，同時(shí)設(shè)有頂邊艙和底邊艙，雙層底

4、艙、頂邊艙和低邊艙用作壓載水艙。5 航速螺旋槳設(shè)計(jì)時(shí)考慮了主機(jī)功率儲(chǔ)備12%，在船殼清潔無(wú)污底情況下，處于風(fēng)力小于蒲式風(fēng)力三級(jí)的平靜深水水域條件下主機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的試航速度為11.8 kn。6 續(xù)航力本船燃油的裝載量為，輕柴油，滿足船舶在滿載狀態(tài)，航速vs=11.8海里/小時(shí)的續(xù)航力為3500海里。7 船員數(shù)本船船員數(shù)為18人。8 動(dòng)力裝置主機(jī)機(jī)型選用man b&w。9 螺旋槳本船采用mau型螺旋槳。1 現(xiàn)代散貨船發(fā)展及相關(guān)母型資料1.1 現(xiàn)代散貨船發(fā)展通觀散貨船的發(fā)展歷史及對(duì)現(xiàn)狀的分析，散貨船的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在雙殼化、大型化、快速化、多用途化、使用年限增長(zhǎng)化、環(huán)保和自動(dòng)化程度提高的幾個(gè)方

5、面。在國(guó)內(nèi)，散貨運(yùn)輸約占運(yùn)貨量的40，日益發(fā)展的散貨船隊(duì)在能源運(yùn)輸、國(guó)際貿(mào)易中是主力軍，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要地位。從船隊(duì)結(jié)構(gòu)情況看，我國(guó)干散貨船隊(duì)船舶噸位偏小，平均載重噸位低于世界平均水平。其中2萬(wàn)-5萬(wàn)噸散貨船約占43，而且這些船的船齡老化情況比較嚴(yán)重；從船隊(duì)規(guī)模看，2000年以前2萬(wàn)-5萬(wàn)噸散貨船的數(shù)量基本滿足國(guó)內(nèi)運(yùn)輸需要，2000年后隨著貨運(yùn)量的增加，尤其是我國(guó)礦石的進(jìn)口量近幾年的持續(xù)快速增加。極大地增加了散貨船貨運(yùn)量。因此。我國(guó)船隊(duì)最近幾年應(yīng)加快老齡散貨貨船的更大及大型散貨船的建造。以適應(yīng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。1.2 現(xiàn)代散貨船特點(diǎn) 散貨船是指專門運(yùn)輸谷物、礦砂、煤炭等大宗散貨物的干

6、貨船，但習(xí)慣上不載運(yùn)散裝液化貨與散裝特殊貨物，如砂糖、木屑等。散貨船包括糧船、礦砂船、運(yùn)煤船及散裝水泥船等。 散貨船特點(diǎn)是：?jiǎn)螌蛹装?、尾機(jī)型、船體肥胖、航速較低，因散貨貨源充足，通常又專用碼頭裝卸(如大型抓斗、氣動(dòng)機(jī)械輸送等裝備)，裝卸效率高，故船上可不設(shè)置起貨設(shè)備，其載貨噸位較大。此外，散貨船因其貨種單一，常為單程運(yùn)輸，回程不裝貨。為使船有較好的空載性能，所需壓載水水量較大，故貨艙兩側(cè)常設(shè)有斜頂邊水艙，且在舭部設(shè)有斜底邊艙。1.3 相關(guān)母型資料母型船載重量為5800噸，用于運(yùn)載煤等散貨。主要航區(qū)為近海。本船為鋼質(zhì)、單甲板、尾機(jī)型、單槳、單舵，由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的散貨船；設(shè)有兩個(gè)貨艙；主船體部分由6

7、道水密/油密橫艙壁劃分為7個(gè)區(qū)域；設(shè)有首樓、尾樓，尾樓甲板上設(shè)有三層甲板室。1.3.1 主要尺度總長(zhǎng)lpp 96.00m型寬b 16.40m型深d 7.50m設(shè)計(jì)吃水d 6.10m方形系數(shù)cb 0.752載重量dw 5800t載重量系數(shù) 0.7785排水量 7478.86t排水體積 7224.2m31.3.2 航速、螺旋槳及續(xù)航力螺旋槳設(shè)計(jì)時(shí)考慮了主機(jī)功率儲(chǔ)備12%，母型船在設(shè)計(jì)吃水（m），船殼清潔無(wú)污底情況下，處于風(fēng)力小于蒲氏風(fēng)級(jí)三級(jí)的平靜深水水域條件下主機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的服務(wù)速度約11.8海里/小時(shí)。母型船選用mau型5葉螺旋槳，螺旋槳直徑為2.7m，盤面比0.78，螺距比0.76，螺旋槳

8、材料為鋁鎳青銅。本船燃油、輕柴油的裝載量滿足船舶在滿載狀態(tài)，航速vs=11.8海里/小時(shí)的續(xù)航力為3500海里。本船洗滌、飲用水容量為，以及食品和糧食的儲(chǔ)備量滿足18名船員20天的自持力。2 船舶主要要素的初步擬定2.1 排水量和主尺度的初步確定2.1.1 設(shè)計(jì)分析本設(shè)計(jì)船是一條運(yùn)輸船舶，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意降低造價(jià)，降低消耗，提高運(yùn)輸能力，提高本船的經(jīng)濟(jì)性，可適當(dāng)減小船長(zhǎng)；作為運(yùn)輸船，航行時(shí)間也很重要，要力求達(dá)到較適宜的航速，船長(zhǎng)不能過(guò)小；本船為雙殼雙層底結(jié)構(gòu)，為保證艙容，可適當(dāng)增加型深；本船噸位較大，具有較好的適航性，因此滿足要求即可?？偨Y(jié)以上，總的設(shè)計(jì)思想是：保證艙容和航速要求下，減小本船主

9、尺度。2.1.2 估算排水量對(duì)油船這種重量型船舶，由于隨變化有相當(dāng)穩(wěn)定的范圍，通常采用載重量系數(shù)法初估排水量。母型船為5800噸近海散貨船，母型船排水量為t，其載重量系數(shù)=0.7785；設(shè)計(jì)船為37000噸近海散貨船，其載重量系數(shù)隨著載重量的增加而增大，初定為0.7785。根據(jù)公式 （2.1） 得到：設(shè)計(jì)船排水量=44958 t2.1.3初始方案擬定根據(jù)主尺度比法來(lái)確定主尺度，設(shè)計(jì)船的、取值與母型船相同，其中，。根據(jù)公式計(jì)算可以得到：=5.85, =2.69, =12.8。根據(jù)公式可初步估算得到設(shè)計(jì)船船長(zhǎng)l=，再由公式、，可以計(jì)算得到船寬b、吃水d和型深d。最后計(jì)算得設(shè)計(jì)船主尺度為：l=180

10、m， b=30.77m， d=14.06m，d=10.44m2.2 主機(jī)選擇 用海軍系數(shù)法估算所需的主機(jī)功率： 公式如下： （2.2） 其中c為海軍常數(shù) 根據(jù)公式計(jì)算 bhp=7357kw 選用man b&w 7500kw2.3空船重量估算2.3.1船體鋼材重量wh按立方模數(shù)公式估算該項(xiàng)重量。鋼料重量系數(shù)ch一般在0.0792-0.1053 whchlppbd （2.3） wh =0.08*180*14.06*30.7=6215.64t2.3.2艤裝設(shè)備重量wf按平方模數(shù)公式估算該項(xiàng)重量。木作艤裝重量系數(shù)為:=0.2102 （2.4） =0.2102*180*（30.77+14.06）= 16

11、96.19t （2.5） 2.3.3機(jī)電設(shè)備重量wm利用公式：w mcm(pb0.7355)0.5 =5.5*(82500.7355)0.5 =428.43t （2.6）cm一般在56綜合以上三部分重量，本船的空船重量為： = 6215.64+1696.19+428.43=8340.26t （2.7）2.4 重力與浮力平衡 采用諾曼系數(shù)法進(jìn)行重力浮力平衡，允許誤差為1噸。保持載重量、主尺度不變，通過(guò)改變方形系數(shù)進(jìn)行重力浮力平衡。因?yàn)橹桓淖兎叫蜗禂?shù)，引起的排水量變化不大，對(duì)主機(jī)功率的影響可以忽略，所以主機(jī)功率不變，因此舾裝重量和機(jī)電設(shè)備重量也不變。但是由于方形系數(shù)的改變對(duì)鋼料重量的影響很大，不可

12、忽略。(1) 求諾曼系數(shù) =1.2044 (2.8)(2) 載重量增量=37000-36618=382t (2.9)(3) 排水量增量 =458t (2.10)代入浮性微分方程 (2.11)得到方形系數(shù)的變化=0.009 （2.12）改變后的方形系數(shù) =0.74(4) 方形系數(shù)改變對(duì)鋼料重量變化的影響 (2.13) =6192t平衡后得到的值 l=180m b=30m d=14.7m d=10.1m2.5性能校核2.5.1 穩(wěn)性校核 穩(wěn)性校核包括初穩(wěn)性和大角穩(wěn)性，在主要尺度確定時(shí)通常只校核設(shè)計(jì)船的初穩(wěn)性是否滿足要求。初穩(wěn)性高度的估算按初穩(wěn)性方程式進(jìn)行 (2.14)式中 所核算狀態(tài)下的初穩(wěn)性高度

13、；相應(yīng)吃水下的浮心高度；相應(yīng)吃水下的橫穩(wěn)心半徑；所核算狀態(tài)下的重心高度；自由液面對(duì)初穩(wěn)性高度修正值，此處暫時(shí)忽略不計(jì)。由薛安國(guó)公式得到浮心高度的近似公式 =5.3 (2.15)由諾曼公式得到橫穩(wěn)心半徑的近似公式 =6.68 (2.16)重心高度 =0.7*14.7=10.29 (2.17)初穩(wěn)性高度=1.7 (2.18)布格氏認(rèn)為考慮自由液面影響后 (2.19)橫搖周期 =16.2 (2.20)式中 修正系數(shù)。時(shí)，；時(shí)，f取1.0。 波浪周期 =6.4 (2.21)式中 波長(zhǎng)，我國(guó)沿海為6070m，本船取65m。調(diào)諧因子要求 計(jì)算結(jié)果為2.51.3 (2.22) 滿足穩(wěn)性要求2.5.2 航速校

14、核 選擇萊普法（lapkeller）計(jì)算有效馬力曲線： 基本參數(shù)如下：lpp180 ld1.01 lpp=181.8 cm5.5 cp0.72 b/d2.04 =5582 ld/b6.06 xb+2%lpp=3.6 =2666.55 =1.54 參考統(tǒng)計(jì)資料，取總推進(jìn)系數(shù)為0.52，則thpbhp*0.52 表 1.1 萊普法有效功率估算航速校核序號(hào)項(xiàng)目數(shù)值1v（kn)121314152vs(m/s)6.26.77.27.7333.23.43.74*1000(查圖）7007007007005ld/b修正值6.066.066.066.066修正后*1000(1+5)*412.6413.3414.

15、0414.747crt*10001.0971.4461.7852.5598v*ld12121313141415159re8/1.18831e-64.384.745.105.4710cfs*10001.4801.2831.1381.02011ca*10000.200.200.200.2012(cfs+ca)*100010+111.6801.4831.3381.22013cti*10007+122.7772.9293.1233.77014vs2(m2/s2)38.4444.8951.8459.2915471483462544007222724826071216rti13*15*0.00113093

16、18319225573114317b/d修正（b/d-2.4)*5%0.0180.0180.0180.01818rt16*1+171573523847316204677019vs/75(m/s2)0.0830.0890.0960.10320ehp18*19*0.736(kw)961156222343546做出有效馬力曲線： 根據(jù)上圖可以看出航速可達(dá)16節(jié)，滿足設(shè)計(jì)要求2.5.3 干舷校核根據(jù)1975年“海船載重線規(guī)范”計(jì)算并校核。甲板邊板厚 t=30mm計(jì)算型深 d1=d+t=30030mm夏季最小干舷f按下式計(jì)算 f=f0+f1 +f2+f3 +f4 +f5 (mm) (2.23) 基本干舷

17、f0 =3228mm(1)船長(zhǎng)對(duì)干舷的修正f1 (2.24)(2)方形系數(shù)對(duì)干舷的修正f2=146 (2.25)(3)型深對(duì)干舷的修正f3=675 (2.26) (4)上層建筑和圍壁室對(duì)干舷的修正f4=-125 (2.27) (5)舷弧對(duì)干舷的修正f5船舶的舷弧為非標(biāo)準(zhǔn)舷弧，需做修正。 =-29.3 (2.28) 根據(jù)計(jì)算結(jié)果f=3895mm熱帶區(qū)域最小干舷：f=3895-225=3667mm冬季最小干舷： f=3895+225=4120mm冬季北大西洋最小干舷：f=4120mm淡水最小干舷：f=3895-936=2959mm3 總布置設(shè)計(jì)按照任務(wù)書(shū)的要求，本船為鋼質(zhì)、單甲板、尾機(jī)型、單槳、單

18、舵，由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的成品油船，具有球尾和球鼻首線型。參考母型船的布置，并按照鋼制海船入級(jí)與建造規(guī)范（2006）、船舶與海上設(shè)施法定檢驗(yàn)規(guī)則等規(guī)范要求對(duì)設(shè)計(jì)船進(jìn)行總布置設(shè)計(jì)。3.1 主船體內(nèi)部船艙的布置3.1.1 總體劃分（見(jiàn)附錄）3.1.2 內(nèi)部艙室劃分（見(jiàn)附錄）3.1.3 上甲板布置（見(jiàn)附錄）3.2 上層建筑布置（見(jiàn)附錄）3.3 繪制總布置圖（見(jiàn)附錄）總布置設(shè)計(jì)，是以滿足船東方所提出的使用要求和航行性能為一句，經(jīng)濟(jì)合理的確定設(shè)計(jì)船的整體布置工作；具體的說(shuō)，就是完成設(shè)計(jì)船總布置圖的設(shè)計(jì)與繪制?？偛贾迷O(shè)計(jì)是船舶設(shè)計(jì)中極為重要的一環(huán)；總布置設(shè)計(jì)的好壞對(duì)船舶的使用效能語(yǔ)航行性能、經(jīng)濟(jì)性、安全性以及結(jié)構(gòu)

19、工藝性都有直接的影響；總布置設(shè)計(jì)將會(huì)影響全局，是后續(xù)設(shè)計(jì)繪圖與計(jì)算工作的重要依據(jù)?？偛贾迷O(shè)計(jì)的特點(diǎn)是涉及面廣、考慮因素多和實(shí)踐性強(qiáng)。總布置設(shè)計(jì)涉及到船、機(jī)、電等方面，考慮因素包括船舶使用要求、航行性能與經(jīng)濟(jì)性；同時(shí)，總布置又因船舶類型、用途、航區(qū)條件等不同可有很大差異。例如：客船上層建筑發(fā)達(dá)、外觀造型美、生活艙室與公共住所龐雜；而貨船則簡(jiǎn)單樸實(shí)，貨倉(cāng)區(qū)長(zhǎng)，顯出任重道遠(yuǎn)的風(fēng)貌；沿?？痛c長(zhǎng)江客船、南方客船與北方客船，彼此也各具一格。因此，進(jìn)行總布置設(shè)計(jì)時(shí)必須注重調(diào)查研究，詳細(xì)了解使用者的意見(jiàn)與要求；了解同航線上同類船舶的艙室布置、設(shè)備布置及布置要求；把握設(shè)計(jì)船布置上的特殊性，通過(guò)分析研究，統(tǒng)籌處

20、理好設(shè)計(jì)船的各種矛盾，抓住主要矛盾，擬打設(shè)計(jì)措施，發(fā)揮創(chuàng)造性，形成設(shè)計(jì)特色。在總布置圖設(shè)計(jì)中，除了注意各種類型船舶布置上的特殊要求外，一半都應(yīng)遵循下述原則。1.最大限度提高船舶的使用性能 貨船應(yīng)保證艙容，提高裝卸效率。2.保證船舶有良好的適航性與安全性在設(shè)計(jì)中應(yīng)合理分布船上各項(xiàng)重量，以船舶在各種裝載情況下具有良好的浮態(tài)，穩(wěn)性；降低重心高度，減小側(cè)面受風(fēng)面積及合理設(shè)計(jì)在干舷甲板上的開(kāi)口位置以改善大傾角穩(wěn)性；合理布置水密艙室以提高船舶的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與抗沉性；良好的駕駛視線和航行信號(hào)設(shè)備布置以減少航行好事故。3.滿足各有關(guān)規(guī)范、規(guī)則及公約要求考慮結(jié)合理性以滿足建造規(guī)范的要求，保證船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。例如：注意構(gòu)件的連續(xù)性，避免縱向構(gòu)件截面的空談；注意開(kāi)口對(duì)強(qiáng)度的不利影響；上層建筑內(nèi)的縱、橫隔壁和支柱與甲板縱桁和橫梁相對(duì)等。救生、消防、航行和信號(hào)等設(shè)備的配置和布置滿足相應(yīng)規(guī)范的要求；生活艙室、公共處所的面積與設(shè)備配置應(yīng)滿足船