毕业设计论文2500吨油船

毕业设计

题目：2500T江海直达油船设计

学 生 姓 名： 学号： 学 部 （系）： 专 业 年 级： 指 导 教 师： 职称或学位：

20**年**月**日

目录

摘要 .................................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................ II 前言 ................................................................................................................... 1 第一章 主尺度确定 ......................................................................................... 2 1.1设计任务书要求 ................................................................................... 2 1.2母型船资料 ........................................................................................... 2 1.3主机与航速估算（海军系数法） ....................................................... 3 1.4载重量计算 ........................................................................................... 4 1.5主尺度、方形系数、排水量和浮力平衡初步计算........................... 5 1.6舱容校核 ............................................................................................ 6 1.7船型系数估算（参考母型船） ........................................................... 7 1.8船舶主尺度参数 ................................................................................... 7 1.9初稳性与横摇周期估算 ....................................................................... 7 第二章 形线设计 ............................................................................................. 9 2.1. 母型船横剖面面积曲线 ..................................................................... 9 2.2 根据经验公式得出设计船前后体棱形系数 .................................... 10 2.3 横剖面面积曲线改造 ...................................................................... 10 第三章 总布置设计 ....................................................................................... 14 3.1绘制船舶侧面图 ................................................................................. 14 3.2绘制船舶俯视图 ................................................................................. 15 第四章 性能计算 ........................................................................................... 18 4.1概述 ..................................................................................................... 18 4.2静水力计算及静水力曲线图绘制 ..................................................... 18 4.3受风面积计算 ..................................................................................... 19 4.4不同装载状态下重量重心以及排水量估算 ..................................... 20 4.5邦戎曲线，浮态及稳性的计算 ......................................................... 21 4.6典型压载情况 ..................................................................................... 24 4.7 稳性计算及校核 ................................................................................ 27 第五章 螺旋桨设计 ....................................................................................... 31 5.1 船体主要参数 .................................................................................... 31 5.2 主机参数： ........................................................................................ 32 5.3. 推进因子的确定 ............................................................................... 33 5.4 桨叶数Z的选取 ............................................................................... 33 5.5 AE/A0的估算 ................................................................................... 33

5.7 根据估算的AE/A0选取2~3张图谱，计算可以达到最大航速 .. 34 5.8列表按所选图谱进行终结设计 ......................................................... 34 5.9 空泡校核 .......................................................................................... 35 5.10 计算与绘制螺旋桨无因次敞水性征曲线 ...................................... 37 5.11 计算船舶系泊状态时螺旋桨有效推力与保持转矩不变的转速N0 ................................................................................................................... 37 5.12 桨叶强度校核 .................................................................................. 38 5.13 桨叶轮廓及各半径切面的型值计算 ............................................ 39 5.14 螺旋桨计算总结 .............................................................................. 39 第六章 全船说明书 ....................................................................................... 40 6.1船舶类型及作业航区 ......................................................................... 40 6.2船舶主尺度参数及性能 ..................................................................... 40 6.3船体结构 ............................................................................................. 41 6.4主要设备概况 ..................................................................................... 42 结论与建议 ..................................................................................................... 44 致谢 ................................................................................................................. 46 参考文献 ......................................................................................................... 47 文献综述 ......................................................................................................... 48 附 录 ............................................................................................................. 50

摘要

本次毕业设计为2500吨油船设计

在设计过程中主要参考2400吨油船为相近的母型船，同时以《钢质海船入级规范》2006，《船舶设计原理》等文献为参考进行设计。在设计过程中综合考虑了船舶的快速性、操纵性、经济性等性能。

毕业设计内容主要包括以下几个部分:

一． 主尺度确定——根据任务书的要求并参考母型船初步确定主尺度，经过重力与浮力平衡进一步确定主尺度，再对容积、航速及稳性等性能进行校核，最终确定船舶主尺度。

二． 型线设计——采用1－Cp法改造母型船型线，通过绘制辅助水线半宽图来绘制设计船的水线半宽图、横剖面图、侧视图，从而得到设计船的型线图。

三． 总布置设计——按照规范要求并参考母型船进行总布置设计，区划船舶主体和上层建筑，布置船舶舱室和设备。

四． 性能计算——对设计船的装载情况、浮态、初稳性、完整稳型等性能进行校核，包括静水力曲线、稳性横截曲线、静动稳性曲线等相关曲线的绘制，以满足任务书及规范的要求。

五． 螺旋桨设计——设计螺旋桨的直径及其他参数，保证船、机、桨三者的配合，以提高设计船的整体性能。

关键词：油船；主尺度确定；型线变换；性能计算；螺旋桨设计

Abstract

This topic of dissertation is the design of tanker of 2500ton oil tanker.

During the design process, the main reference for similar 2400ton as type ship, at the same time，take 《The Standard of Steel Quality Sea-going Ship into Class whit Calculation》，《the principle of ship design》etc. as references for design. During the design process, I has considered the ship's speed, maneuverability, economy, performance, etc. Graduation Project includes the following sections:

First, determine main dimensions – According to the requirements of the task 、 reference book ，consider type ship initially identified the main demensions. Taking the balance of gravity and buoyancy to further determine the principal dimensions, and then checking performance such as volume, speed ,stability and so on. Finally, ultimately determine the principal dimensions of the design ship.

Second. type design-Useing 1-Cp-based law reform typer ship line drawn. Through drawing the water-assisted semi-wide plan to draw the design of ship's water line half-width plan, midship section，outboard profile，norder to get the design of ship-based moulded plan .

Third, general arrangement design - in accordance with the Calculation requirements with reference to the type ship to carry out the design of general arrangement, the main divisions and the superstructure of ships, ship compartment layout and equipment.

Fourth, performance Verification – Considered the loading of the ship design, the floating state, the beginning of stability, integrity , stability and other performance-based verifications, including Hydrostatic curves transversal stability curve, static and dynamic stability curve of the drawn curve, etc., to meet mission requirement and Calculation

Fifth, propeller design – determine the diameter and other parameter of the propellers to ensure that ships, aircraft, propeller with three in order to improve the overall performance of the design of the ship.

Sixth, structural design - the boat ship-wide framework for the longitudinal type, calculated by reference to the hull of the corresponding norms of the relevant parameters in various components such as section modulus and so on, select the components to ensure the reasonable structure design.

Key words：oil tanker ；principle dimension ；transformation in line ； function

calculation ； propeller design

前言

本次设计的是一艘2500吨油船，这艘船也可以在一些遮蔽的海域航行，其主要服务于南京至海南岛。用来运输成品油。在区域分配上会起到自己独特的作用 油船是一种不仅安全性要求很高，而且防污染要求也很高的船。对于一般油船来说，不仅要求满足一般的稳性要求，还要对油舱防撞性能和由于自由液面而引起的稳性破舱稳性进行校核，只有这两种稳性都得到满足，才可以投入使用。本人设计的这艘船，这几种稳性经过计算以及老师的审查都能得到满足，安全性很好。根据有关规定，我在船体前部的防撞舱及艏尖舱对钢材进行加固和防撞措施，并在货油舱下设置双层底结构。

当今世界，油船的载重量两极化趋势很明显，作为远途运输大型油船以其成本优势活跃在各大海域，小型油船又以及方便快捷深受船东们的喜爱，小型油船主要用于分流，及用于从大型油船分流原油或是成品油运往石油的消费地。本次设计的油船载油量是2500吨，航行的海区是南京至海南岛，载重吨相对于大型油船来讲十分的不起眼，但在小型油船之中，其实用性还是很明显的。

改革开放以来，中国经济建设已进入了一个平衡、持续和高速发展的阶段，经济的高速发展带来了对石油的快速增长，尽管20世纪末，中国原油生产已列入世界总排名的前八位，并成为世界第四大原油加工国和第三大能源消费国，但巨大的消费量仍使国产石油供不应求，中国石油进出口逐年有较大幅度的增加是不可避免的。发展国有油船船队更显其必要性和重要性。

发展小型油船也就是十分必要的了，充分利用小型油船的灵活性，作为配给之用是十分必要的，这也更加彰显此次设计的长远意义，更加的凸显出小型油船的设计建造是多么的重要。

由于本人的设计生产经验和水平有限，本次设计中难免有一些失误和理解不当的地方，请同学和老师给予批评和指正。

第一章 主尺度确定

1.1设计任务书要求

1.1.1航线：南京至海南岛，按沿海航线设计。 1.1.2用途：装运成品油。 1.1.3载油量：2500吨。 1.1.4 主机：用2台6300

ZC7ZC8

柴油机,额定功率550kw,额定转速500转/分，燃油消

耗率220g/kw.h.（配GWC型齿轮箱，齿轮箱的速比有： 1.97, 2.45，2.97 等，请自选。）机组的重量为10500kg，机组外形尺寸为3700X1070X2485（mm）。

1.1.5辅机：用2台X6105C柴油发电机组，额定功率为51kw。

1.1.6装卸设备：船上配备2台自吸式离心油泵，150CYZ-A-45,流量为150吨/时，

电动机功率为37kw，油管进出口径为100 （mm）。 1.1.7服务航速：航速≥10节。

1.1.8续航力：6.5昼夜（往返大约1620海里）。 1.1.9船员：22人。

1.1.10其它：装置，设备按规范配齐。

1.2母型船资料

本次2500吨油船设计采用的母型船是2400吨油船

船型：双桨，流线型舵，，支架尾，柴油机驱动，尾机型钢质长江油轮 总长 Loa=100.35m

设计水线长 ： Lwl=96.00m 垂线间长： Lpp=93.55m 型宽 ： B=13.8m 型深 ： D=4.8m 平均吃水： Tm=3.4m 尾吃水: Ta=3.6m

方形系数 ： Cb=0.77 棱形系数： Cp=0.785 舯剖面系数： Cm=0.98 水线面系数： Cwp=0.891 宽吃水比： B/Tm=4.05 排水量 ： Δ=3443t 浮心纵向坐标 （LCB） ： Xb=+1.45m 桨轴中心距基线 ： Zs=1.360 半进角： 31.5度 主机

型号： 6350PN型柴油机 台数： 2台 额定功率：

2*980马力=1960马力=1440.6kw

额定转速： 375转/分 试航速度： 21.4km/h=11.56kn

载油量： 2225吨

1.3

2/33Δ V主机与航速估算（海军系数法）（P

C0

）

由母型船求海军系数C0

3443*11.563

C0==244.5

1440.6

C= C0=244.5

设计船航速初选Vs==10.5 kn，DW=2500T

Δ2/3 V3

P =895kw

C0

给定主机2*550>895，符合要求。

1.4载重量计算

（1）人员及行李、食品、淡水重量估算

人员重量：65kg(共22人)； 行李重：60kg； 食品每人每天：4kg； 淡水每人每天：80kg。 续航时间=1620n mile/10.5kn*24=6.5天 22名船员及行李、食品、淡水重量W1=（65+60）×22+(4+80) ×22×6.5=14.542t

（2）燃油重量估算

船上所携带的燃油由以下公式求： W2 0.001g0Ps t k

式中 W2——总的燃油储备量，t；

g0——包括一切用途在内的耗油率，此处取为主机耗油率gr的1.13倍，kg/KW*h；

Ps——主机持续功率，kW; R——续航力，n mile； vs——服务航速，kn；

t——航行时间=R/ vs （h）

k——考虑风浪影响而引起航行时间增加的燃油储备系数，此处取1..15

（一）主机

gr=0.195 kg/KW*h g0=0.220kg/KW*h PS=550×2 kW； R=1620n mile k=1.15 VS=10.5 kn 计算得W21=42.94t （二）辅机+发电机

gr= 0.195 kg/KW*h g0= 0.220 kg/KW*h PS=37 kW（辅机:油泵）+51kW（发电机）=88kW； R=1620 n mile k=1.15 VS=10.5 kn

计算得W22=3.44 t W2=W21 W22=46.375t

(3)滑油重量估算

主机滑油储备量可用下式计算： W3=εW2

式中 ε——比例系数，此处取4% W3=1.855t

(4)备品及供应品重量估算

参考母型船取W4=7.3t (5)载油量

Wc=2500T (6)载重量

设计船载重量DW即为以上四项及载货量和 即DW=W1 W2 W3 W4 Wc=2570.072t

1.5主尺度、方形系数、排水量和浮力平衡初步计算

1.5.1排水量初步估算 设计油船的载重量 一般中小型油船η

dw

的在0.65~0.50之间，参考母型船资料取ηdw＝0.65

设计油船的载重量△l

DW2570.072△1==3954t

dw0.651.5.2主尺度及方形系数初步估算

按母型船比例换算法初选主尺度

船长 Lbp=L0bp(Δ1/Δ0)1/3=97.966m 型宽 B=B0(Δ1/Δ0)1/3=14.451m 吃水 T=T0(Δ1/Δ0)1/3 =3.560m 型深 D=D0(d/d0)=5.027m 方形系数 Cb=Δ/LBT=0.78

1.5.3相关核算

（1）空船重量计算 采用立方模数法

LW=（LW0/L0 B0 D0) L B D=[（△0-DW0）/L0B0D0]·LBD=1197.8t 取5%重量储备，则LW1=(1+0.05)LW=1257.7t （2）重力与浮力平衡校核

Δ=LW1+DW=1257.7+2600=3857.7t，初估浮力△1=3954t，

(△1-LW1+Dw) / (Lw1+Dw)= 0.02＜0.05——合格,不需重新修正。

1.6 舱容校核

（一）油舱容积校核

Vtc Lc Ac Kc

式中：LC——货舱长度:本船取为8.8×7m(延纵向分为7个油舱,详情见总布置图) Ac——船中处货舱横剖面面积：货舱区不设边舱时，Ac=B(D-hD)，其中hn 为双层底高度，设有边水舱时，根椐货舱中剖面结构形式确定；

Kc——考虑舷弧、梁拱、舱口围板内体积以及型线首尾收缩等影响的系数， 可用母型船资料换算，缺乏母型资料吋可用下式估算：

散货船 kc= 0.135 + 1.08Cb 杂货船

kc= 0.l75+1.08Cb

根据所给母型船的总布置图资料初步划分各个舱室，初步沾算机舱、首尾尖舱、货舱 的长度，本船货油舱的长度取为8.8米；双层底商度hD=B/15=14.32/15=0.955,双层底的高度要能够满足人员从露天甲板安全通至双层底内的梯道安排,以及检查维修与保养等操作要求，这里取为hD 1m,则

AC=B(D- hD)=14.451*（5.027-1）=58.194,这里 KC =0.175+1.08×0.863=1.08 代入公式计算得：

Vtc1 8.8 7 58.194 1.08=3871.5m

3

取2%的网损，则 ： Vtc (1 2)Vtc1 3794.1m3 则新船所能提供的货油舱的容积为：

Vtc =3794.11m3（实取3794m3）

所需的货舱容积： 报据文献（1）第79页，公式知：

Vc = Wcμc/kc

式中：Vc——货舱所需的型容积（m3 )

Wc——载油量(t)2500t

μc——货物的积载因数（m3/t);

(2-24)

kc——容积折扣系数.液货（如原油、成品油等）的积载因数等于密度的倒数，本船的

货物为成品油，其密度为0.81克每立方厘米.积载因数&为1.23立方米每吨。容积折扣系数kc取0.9

代入数据解得：Vc=2500×1.23÷0.9=3416.67m3＜Vtc =3794m3（舱容满足要求）

1.7船型系数估算（参考母型船）

方形系数Cb、Cw、Cp和Cm Cb==0.78

Cw== (0.97~1.01)Cp2/3=0.83 Cm=0.98,取与母型船一致 Cp= Cb/ Cm=0.796

1.8船舶主尺度参数

垂线间长LPP=97.966 型宽B=14.451 型深D=5.027 吃水d=3.560 排水量△=3954t

排水体积▽=3857.56m3(取ρ=1.025t/m3) 方形系数Cb= 0.78 菱形系数Cp=0.796 横剖面形系数Cm=98 水线面系数Cw=0.83

1.9初稳性与横摇周期估算

稳性校核包括初稳性和大角稳性，在主要尺度确定时通常只校核设计船的初稳性是否满足要求。

初稳性高度的估算按初稳性方程式进行

GM Zb BM Zg h

式中 GM─所核算状态下的初稳性高度；

b

─相应吃水下的浮心高度；

BM─相应吃水下的横稳心半径； Zg

─所核算状态下的重心高度；

h─自由液面对初稳性高度修正值，此处暂时忽略不计。

由于资料较少故采用经验公式估算：

GM a1T a2B2/T ξD （T为吃水d=3.528m） a1

Cw0.83

0.516

Cw Cb0.83 0.78

2Cw0.832

0.077 a2

11.4 Cb11.4 0.78

Zg=ζD=0.7×5.027=3.52m

GM=0.516×3.560+0.077×14.4512/3.560-3.52=2.8m

代入数据解得：GM=2.8m≥0.15m 横摇周期由经验公式 T 7.34s

GM

式中 C—系数，在0.75~0.85之间，取C=0.85

由于江海直达船的特点是B/T比较大，所以GM值较高，Tθ较小。这是中小型江海直达船普遍存在的问题。

第二章 形线设计

型线设计是关系到船舶技术、经济性能的全局设计项目之一，它与船舶的静力与动力性能、总布置、结构与建造工艺等密切相关，是评定船舶质量好坏的一个重要指标。型线设计方法不止一种，本船采用改造母型法的“1-CP”法进行计算。

2.1. 母型船横剖面面积曲线

根据母型船的型线图，利用“查询－面积”工具对各横剖面进行测量，可得2400T油船的横剖面面积曲线数据如下。

表1

a.等数据：

=3350.88m3 f =1757.1m3 a =1593.78m3 求得其船型系数如下：

Cb= /LBT=0.763 Cm=Am/BT=0.974 Cp=Cb/Cm=0. 783 Cw=0.83

浮心纵向坐标Xb,由横剖面面积曲线计算求出：Xb=1.596m（1.7%Lbp）、

Cpf0 f(Am Lf) 3673.78.32 53.1) 0.822 Cpa0 0.746

2.2 根据经验公式得出设计船前后体棱形系数

100xb 0.25100xb 0.25

0.835 Cpa Cp 0.757

5050

Cpf Cp

前后体棱形系数变化量

Cpf Cpf Cpf0 0.835 0.822 0.013 Cpa Cpa Cpa0 0.757 0.746 0.011

2.3 横剖面面积曲线改造

（1）1-Cp法改造横剖面面积曲线

由公式 x=(1-x)

Cpf

1 Cpf

求出相应站位平移量 x：

表2

据表列数据绘制Cp改造后的面积曲线，并按表1计算相关数据。 （2）校核Cp和XB

在图3-3中利用面积查询公式求出Cp=0.796以及改造后的曲线的形心 即船体的浮心的纵向坐标是：

XB=1.7%Lpp；

因此浮心的纵向坐标符合要求。 继续进行――型线改造：

根据经Cp和Xb改造后的面积曲线，利用母型船型线，用移植法可生成新船横剖面。新船横剖面各站与母型船的对应关系列于下表：

在面积曲线上，由新船SAC第i站引水平线与母型SAC相交得i0’ ---再由母型水线图i0’量取各水线半宽yi0’j

则 新船yij=yi0’j(B/B0)---横剖面---水线---纵剖线---型线完善。

附表2.1 2400吨江海直达油船的横剖面面积曲线数据

Cb 0.78，C

P 0.796，Cm 0.98，XB 1.665m。

第三章 总布置设计

3.1绘制船舶侧面图

3.1.1主船体

首型：与型线图一致。

尾型：与型线图一致，由舵桨布置最后确定。

主船体内部水密舱的划分

水密舱壁将主船体划分为首尖舱、若干货舱、机舱及尾尖舱等，水密舱壁的最少最少个数《钢制海船入级规范2006》中规定： 3.1.1.1机舱地位及长度

该设计船舶为尾机型船舶。

机舱长度的确定：根据设计要求，设计船所用主机与母型船1000吨油船主机相同，故主机地位及长度参考母型船布置，机舱长度为16.13m，6#~30#肋位。 3.1.1.2首尾尖舱长度的确定 一、首尖舱长度：

《船舶与海上设施法定检验规则》中规定：货船的防撞舱壁距艏垂线的距离应不小于0.05L或10m，取较小者。实取距首垂线6.82m，舱壁在130#肋位处。 二、尾尖舱长度：

一般取为0.035LPP~0.045LPP，由尾轴管长度、尾轴管安装和密封所需的地位决定。实取长度为4.42m，舱壁在6号肋位处。 三、油船货油舱区的划分：

考虑规范对货油舱许用长度、连续纵舱壁等的要求：《钢制海船入级与建造规范》中规定，每一货油舱的长度不超过10m或按货油舱许用长度表（规范5.1.4.2）确定值，取两者中较大者。本船设计中将划分7个货油舱 四、压载水舱的布置

专用压载水舱的容积应满足防污染公约规定的船舶吃水和首尾吃水差的要求：船中吃水应不小于dm=2.0+0.02L=3.96m

在首、尾垂线处的吃水差值不得大于0.015L=1.47m 尾垂线处的吃水，必须保证螺旋桨全部没水。

五、油船还要考虑泵舱、污油水舱、隔离舱、浮力舱的布置。

肋骨间距：按照设计任务书要求，肋骨间距为550mm。 六、双层底的设置和高度

《钢制海船入级与建造规范》中规定，小于5000吨的油船应设置双层底，双层底的高度在任何情况下不得小于700mm，且不小于按下式计算所得之值：

hd=25B+42d+300

式中：B为船宽，d为吃水。实取双层底高度为1000mm。 七、油、水等舱的布置

1.燃油舱：燃油储存舱多布置在双层底和机舱前的深油舱内；日用燃油柜、燃油沉淀柜布置在机舱；辅机和主机进出港及启动用轻柴油布置在机舱的双层底内。

2.滑油舱：滑油储存柜、滑油沉淀柜、气缸滑油柜布置在机舱双层底内；滑油循环柜在主机下双层底内。

3.淡水舱：布置在首、尾尖舱、双层底及边舱内。

4.压载水舱：压载水舱布置在首、尾尖舱、双层底、舷边舱及顶边舱内。其容积要满足压载航行时首、尾吃水的要求。 3.1.2上层建筑

3.1.2.1首楼

首楼设置要考虑甲板上浪，还要考虑规范对首部最小干舷高度要求及锚泊设备的布置。首楼内可布置油漆间、灯具间、帆缆间等。 3.1.2.2尾部上层建筑尺度和层数

考虑舱室面积需要、露天甲板的布置要求、救生设备布置、驾驶视线、重心重量要求、受风面积等因素，确定设置包括尾楼在内4层上层建筑，高度依次为2.5m、2.4m、2.3m、2.6m。

澄清水舱

3.2绘制船舶俯视图

3.2.1主甲板平面图

（1）锚泊设备布置： 锚泊设备包括起锚机、锚、锚链、锚链舱、锚链管、锚链筒，掣链器等。以上设备的布置都按照《钢质海船入级与建造规范》中的规定来选取。本船锚泊设备布置在首楼甲板上。

（2）系泊设备的布置：系泊设备包括绞缆机、缆索、导缆器、系缆桩、缆索卷车等。

系泊设备布置在首楼甲板上。

（3）第一层上层建筑内的布置：第一层甲板布置了应急发电室、机修间、电工间、CO2室、储藏室、理货室等

舵机室

冰箱

电瓶间

帆缆室

电工储藏室

电工修理室

物料间

备件间

主甲板

储藏室

上食品储藏室

锅炉间

机修间

油漆间

机舱口

索具间

3.2.2舱底平面图

（1）机舱布置：机舱布置主机，辅机，配电器，集中控制室，油水舱等。

（2）双层底布置：双层底布置了污油舱、水舱、压载水舱 （3）舵机舱布置：布置舵机及其附属设备

燃油舱

上

第6货油舱

上

第5货油舱

上

上

第3货油舱

上

上

隔离舱

舱底

尾尖舱

隔离舱

首尖舱

锚链舱

上

上

上

上

上

上

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/3tg1.html