55000吨远洋散货船毕业设计学位论文 - 图文

武汉理工大学毕业论文（设计）

目 录

绪 论 ?????????????????????????（2） 第一章 设计任务书及分析?????????????????（4） 第二章 全船说明书????????????????????（9） 第三章 船舶主要要素的确定????????????????（12） 第四章 型线设计?????????????????????（18） 第五章 静水力计算 ???????????????????（23） 第六章 总布置设计????????????????????（25） 第七章 船舶阻力计算???????????????????（28） 第八章 螺旋桨图谱设计??????????????????（30） 第九章 舱容要素计算???????????????????（34） 第十章 稳性计算书????????????????????（36） 第十一章 最小干舷计算??????????????????（44） 参考文献?????????????????????????（47） 附 录 ?????????????????????????（47） 1.调查报告

2.静水力性能计算数据

结束语 ?????????????????????????（55）

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武汉理工大学毕业论文（设计）

摘 要：

本船为近海55000吨散货船，该船主要装运散货如谷物、煤及一些干货（钢管等），根据远洋航道和经济情况，着重解决船舶的舱容。本船的设计，总体上满足设计所需的要求。因本船为散货船，首先考虑载货量和舱容对其主尺度的限制，并且其积载因数较大，不能只按最小干舷设计，同时应考虑到船舶的经济性。本船设计中特别注意降低造价，降低消耗，提高运输能力，以最少的投资获得最大的运输能力，提高本船的经济性。

Abstract

This paper deals with the design of 55000t bulk carrier, the ship main shipping bulk cargo like grain, coal and some solid stuffs (steel pipe and so on) , according to the coastal waterways and the economic situation, focus on ship cabin capacity. The ship's design, satisfies the request which as a whole the design needs. Because this ship is a bulk freighter, paramount consideration freight capacity and volume of compartment to its host criterion limit, and its load factor is big, cannot only press the smallest freeboard design, simultaneously should consider ships' efficiency. In this ship design the special attention reduces the construction cost, reduces the consumption, sharpens the transport capacity, obtains the biggest transport capacity by the least investments, enhances this ship's efficiency.

关键词：散货船 设计 性能计算 55000t

绪 论

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全文内容包括任务书分析，主要要素的确定，船体型线设计，船舶性能计算，总布置设计，浮态调整，舱容和各种载况下的稳性计算，阻力计算，螺旋桨设计调查提纲和调查报告等内容。整个设计过程以货舱舱容、稳性、操纵性和经济性为中心。确保设计的船具有足够的载货量，改善设计船的稳性和操纵性，同时具备良好的经济性。

设计船的主要数据如下：总长Loa=192m,两柱间长Lpp=185m,设计水线长Lw=188.6m, 型宽B=32m,型深D=17.9m,设计吃水T=11.2m,排水量Δ=60983t , 浮心纵向位置Xb=3.922m(舯前)，方形系数Cb=0.884，棱形系数Cp=0.891。

全文分十一个部分，用数据和图表对以上内容进行了说明，对该散货船的设计做了全面的阐述。

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第一章 设计任务书及分析

设计任务书

一. 设计题目 ： 55000吨远洋散货船 二. 设 计 人 ： 三. 设计指导人: 四. 设计时间：

五. 设计工作量: 说明书 2 页 图纸 4 张( 1-3 号图纸) 六. 设计（论文）主要内容：

1. 船型、航区与用途

设计船为钢质、单甲板、双壳散货船，船型根据调查结果确定。本船适合于远洋航区。

2.船级

船舶包括船体，轮机，设备和舾装等应符合ABS船级社的规范。

3.航速、续航力及自持力

本船试航速不低于14.2kn/h;续航力18000海里，自持力52d。 4．主机、辅机及燃料

主机、辅机拟采用低油耗国产或引进专利国内生产柴油机，其型号与功率由设计者按设计要求自行选定。

5.设备

锚、系泊、舵、工作、救生、消防及航行信号等设备根据规范要求及实际需要配置。

6.乘员编制及配置

船舶定员28人，不包括苏伊士运河船员6人。室内设施按舱室设备规范配置。

七．外文阅读与翻译

1．阅读有关文献。

2．翻译与设计任务有关文章，字符2万。

八．基本要求：

1．进行毕业设计调查，完成开题报告。

2．确定设计船主要要素：根据任务书，通过分析，确定船舶主要要素。

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3．型线设计：按型船改造、图谱或自行设计等方法进行型线设计并提交相应图纸。 4．总布置设计：按照图纸标准完成设计船总布置图纸一套。 5．性能校核：

1）稳性计算：至少计算二种典型载况完整稳性。 2）完成功率、螺旋桨计算书及预报航速。 3）编写设计报告书。

九.应完成的任务：

1. 图纸

（1）船舶型线图 （2）船舶总布置图

（3）静水力曲线图 （4）邦容曲线图 （5）插值曲线图 2.计算文件与说明书

（1）船舶主尺度与船型系数的选择说明 （2）船舶型线设计说明 （3）船舶总布置设计概述 （4）船舶稳性计算书

（5）阻力及速率计算书（包括桨的主要要素确定） （6）船舶干舷计算

设计指导人： （签名）

2007年6月 5日

任务书分析：

1.对本船的简单分析：

散货船自20世纪50年代中期出现以来，总体上保持着强劲的增长势头。在国际航运业中，散货船运输占货物运输的30%以上。由于货运量大，货源充足，航线固定，装卸效率高等因素，散货船运输能获得良好的经济效益，散货船已成为运输船舶的主力军。随着世界经济的发展，散货船运输仍将保持较高的增长势头。

在国内，散货运输约占货运量的40%，日益发展的散货船队在能源运输、国际贸易中是一支主力军，在国民经济发展中占有重要地位。从船队结构情况看，我国干散货船队船舶吨位偏小，平均载重吨低于世界平均水平，其中2万~5万吨散货船约占43%(以载重吨计)。而且这些2万~5万吨散货船船龄老化情况比较严重：从船队规模看，2000年以前2万~5万吨散货船的数量基本满足国内运输需要，2000年后随看货运量的增加，尤其是我国矿石的进口量近儿年的持续快速增加(2003年已达1.6亿吨)，极大地增加了散货船货运量。因此，我国船队最近几年应加快老龄散货船的更新及大型散货船的建造，以适应我国经济发展的需求。

本船可用于以下航线：

1）远东--北美西海岸航线 该航线包括从中国，朝鲜，日本苏联远东海港到加拿大，美国，墨西哥等北美西海岸各港的贸易运输线。从我国的沿海地各港出发，偏南的经大隅海峡出东海；偏北的经对马海峡穿日本海后，或经清津海峡进入太平洋，或经宗谷海峡，穿过鄂霍茨克海进入北太平洋 2）远东--加勒比，北美东海岸航线 该航线常经夏威夷群岛南北至巴拿马运河后到达。从我国北方沿海港口出发的船只多半经大隅海峡或经琉球庵美大岛出东海。

3)远东--南美西海岸航线从我国北方沿海各港出发的船只多经琉球庵美大岛。硫黄列

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岛，威克岛，夏威夷群岛之南的莱恩群岛穿越赤道进入南太平洋，至南美西海岸各港。 4）远东--东南亚航线 该航线是中，朝，日货船去东南亚各港，以及经马六甲海峡去印度洋，大西洋沿岸各港的主要航线。东海，台湾海峡，巴士海峡，南海是该航线船只的必经之路，航线繁忙。

5）远东--澳大利亚，新西兰航线 远东至澳大利亚东南海岸分两条航线。中国北方沿海港口几朝，日到澳大利亚东海岸和新西兰港口的船只，需走琉球久米岛，加罗林群岛的雅浦岛进入所罗门海，珊瑚湖；中澳之间的集装箱船需在香港加载或转船后经南海，苏拉威西海，班达海，阿拉弗拉海，后经托雷斯海峡进入珊瑚海。中，日去澳大利亚西海岸航线去菲律宾的居民都洛海峡，望加锡海峡以及龙目海峡进入印度洋。

2.散货船的特点：

在国际航运业中,散货和液货运输占货物运输的70%以上。由于运量大、货源充足、航线固定、装卸效率高等因素,散货船及液货船能获得良好的经济效益,成为运输船舶的主力军。这类船舶目前的发展趋势大致是船种标准化、系列化,其中散货船主要船种是好望角型(CAPESIZE)、巴拿马型(PANA2MAX)、灵便型(HAND YMAX)等。这类船舶的船长趋向缩短,船宽和型深增加,长宽比L/B相应下降,灵便型L/B约在5.5～5.8之间,船体短肥,但载重量和航速却不断地增加,而且由于船级社协会等机构对船体安全性问题越来越重视,各种新要求和规则不断推出,船体的空船重量也不断增加。因此研究这一类标准化系列化船型的快速性、操纵性、适航性、船体结构的安全性、防污染性能以及综合节能等,是目前航运界和造船界一个相当重要的课题,目的是追求船舶营运的经济性,降低造价,使船东以最小的初投资获得最大的经济效益。

灵便型散货船(handy bulker)原指载重量为2万~4万吨的较小型散货船，此型船吃水浅，能进出世界众多港口，具有灵便、通用的特点随着航运和造船业的发展，灵便型散货船也得到了进一步的发展，演变出载重量更大的3.5万载重吨以上大灵便型散货船(handymax bulker)，而把3.5万载重吨以下称之为小灵便型散货船(small handy bulker or handy size bulk)；由于受到河道的限制，6万~8万吨巴拿马型（Panamax bu1ker）最大船长294m，宽32.2m，吃水12m；10万~18万吨好望角型散货船(capesize bulk carrier)在20世纪60年代中后期问世，是通过好望角连接大西洋和太平洋的典型船型，主要承担海上长航线的煤炭和铁矿石运输任务，其代表船型吨位逐步由10万~12万吨发展到14万~15万吨，近期又发展到17万~20万吨。

此外，还有以下几个特点： 1） 船型主要为中机或尾机型。

2） 主要尺度的吃水，受各停靠港口航道及码头前沿水深的限制较大。散货船主要是装货为主，所以它的舱容是最主要的，且型深对舱容影响最大，。

3） 货舱与货舱口：为便于装卸，舱口数与货舱数相同，舱口宽度约占船宽的70— 80%。

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3.本船是载重型船舶，其设计流程图如下页框图所示：

分析设计任务书，找出主要矛盾，确立设计思决定船型和总布置 或修改总体布置 估算△ △＝DW? DW确定 L, B ,T, D, c b修改主尺度及系数 估算?Wi ?Wi＝f(L,B,D??) ?Wi＝△ 性能校核 不满足 得出满足要求的方案 ?Wi?△ 选择最佳方案

载重型船舶设计流程图

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4.设计中应解决的中心问题

本船是一条运输船舶，满足任务书上所规定的各项要求，使本船在技术上具备必要的能力，从而保证其运输任务的完成，这是设计本船时首先要考虑的主要因素。在设计中应保证船舶的适航性，避免在航行中发生谐振。另外，在设计中还应该保证船舶有一定的首尾吃水，以避免在风浪中发生飞车、砰击和减少甲板上浪等现象的发生。

本船为低速柴油机驱动，设计航速为14.20knots（节），本船又属于运输船，因此我们要妥善处理船舶快速性和经济性的矛盾，从这一主要矛盾去考虑进行主尺度的选择和优化。

5.妥善处理船舶快速性与经济性的矛盾

在本船主尺度确定时，为提高其经济性，从以下两个方面去注意：

第一，在满足载货量要求的情况下，力求减小其主要尺度，特别应力求缩短船长，以便减少船体钢料的消耗量，降低造价。

第二，在设计中应使设计船达到设计任务书中规定航速要求的同时，力求所选择的主机功率最小,这样船舶造价也相对减少。在主机功率一定的情况下，应力求获得较高的航速，以便缩短航次的航行时间，增加年航次数，从而提高运输能力。

6.本船的一些设计思想。

A 采用尾机型

B 按照规范的要求，本船采用双壳双底

C 以平齐的主甲板，首楼，前倾首柱与球鼻首，方形尾封板和开式船尾框架，半平衡舵和一个固定螺距螺旋桨

D 主机、辅机及燃料：主机、辅机拟采用低油耗国产或引进专利国内生产柴油机，其型号与功率由设计者按设计要求自行选定

E 设备：锚、系泊、舵、工作、救生、消防及航行信号等设备根据规范要求及实际需要配置。

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第二章 全船设计说明书

2.1船型及用途

本船为钢质、单甲板、单机、单桨、，柴油机驱动的散货船；主要航行于远洋航道。

2.2船级

船舶包括船体，轮机，设备和舾装等应符合ABS船级社的规范。

2.3主尺度

总 长: 192m 设计水线长：188.6m 垂线间长: 185m 型 宽：32m 型 深： 17.9m 设 计吃 水：11.2m 排 水 量： 60983t

2.4人员配置

船长： 1 人 政委 1人 轮机长： 1 人 苏伊士运河 6人 其他船员：25人 合计 ：34 人

2.5主要船型及系数

方形系数 ：0.884 棱形系数 ：0.891 舯剖面系数：0.993 水线面系数：0.960 浮心纵向位置：3.922m

满载试航速度： 14.2kn 续航力：18000海里

2.6稳性及干舷

稳性和干舷均符合2004年《船舶与海上实施法定检验规则》要求。

2.7舱容

舱内容积为65919m3，舱口围板内容积4223.2 m3 ,共计70142.2 m3

2.8舱室布置

一 主船体布置。

1）在#221~船首设置首尖舱。

主要是为了在空载调节其浮态和重心。2）#35~#221肋位设有舷边压载顶水舱和底舱，

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3）在#35~#221肋位内设有高度为2.0m的双层底。 4）机舱设在#12~#35肋位，Lc=18.86m。 5）在#18~#28肋位及#72~#148设燃油舱。 6）货舱设在#35~#229肋位。

7）舵机舱设在#-1~#1肋位。日用水舱设在#12~#15肋位。 二 上层建筑划分

上层建筑一共五层，第一层为救生甲板，高度3.5m,第二层到第三层为居住甲板，高度为3.15m.。第四层为驾驶甲板，高度为2.65m。第五层为罗经甲板。

2.9船体结构：

全船的除#12肋位以前和#221肋位以后肋距为600mm，中间部分全为820mm,双层底高是2.0m; 机舱处双层底高是1.82m。为了改善船舶的装卸条件，本船在货舱内不设支柱，而在舱口处设舱口围板以增加舱容。

2.10推进设备

2.10.1主机：

型 号：大连船用柴油机厂6S50MCC型 额定功率：9480kw 油 耗：171g/kw?h 额定转速：127r/min 重 量：273t 数 目： 1台

2.10.2螺旋桨：

盘面比：0.582 桨 径：5.57m 螺距比：0.646 推进效率：0.507 叶 数：4 转 速：127r/min

2.10.3舵设备

本船采用半悬挂式半平衡舵舵，舵的剖面采用流线型。用实船统计资料选择面积时，常用船体纵中剖面水下部分的面积或船长与吃水的乘积的百分数来表示，即舵面积：

AR=ｕ*Lpp* d,其中ｕ取1.60%，Lpp=185m, d=11.2m, 则AR=33.152m。 舵高h hmax＝7.42 m 舵宽b b=AR/h ＝4.467m 展舷比γ γ=h/b 1.660726351 舵平衡比 k＝0.26 配合间隙 D＝5.57m

a＝0.12D=0.6684 b=0.20D=1.114 c=0.14D=0.7798

2

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2.10.1锚设备及系泊设备

通过舾装数N计算：N=Δ

2/3

+2Bh+A/10,其中Δ=60983t,B=32m,

A为船长L范围内夏季载重水线以上船体部分和上层建筑以及各层宽度大于B/4的甲板室侧投影面积的总和，根据总布置图，计算得A＝1572.9m2

h为从夏季载重水线到最上层舱室顶部的有效高度，h＝22.5m 计算得N＝3146.6

按2006年《钢质内河船舶入级与建造规范》配备如下：首锚为3个，9300kg/个；首锚锚链总长660m，选择直径为76mm的锚链；拖索长度280m，破断负荷1471kN；系船索6根，每根长度200m，破断载荷为520kN。

2.11其它设备

2.11.1救生设备

根据《船舶与海上设施法定检验规则》，本船配备救生圈和气胀式救生环共4个，其中带救生浮索救生圈2个，32人救生艇一条。

2.11.2防、信号设备

配备前后桅灯各一、前后锚灯各一、舷灯、艉灯、工作灯应照明甲板。

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第三章 船舶主要要素的确定

3.1初步估算

型船资料 ：

主要要素范围初定：

在进行各主要要素范围初定之前，应首先弄清楚本设计船选取基本要素时应首先要考虑哪些问题，以及考虑问题的主次。本船为布置地位型船，因而在选取主尺度时，一般要先考虑布置地位，在此基础上尽可能的提高船舶的快速性、耐波性等性能，而浮力、稳性等则是必须要满足的。理清这些矛盾，才能在确定主要要素时有的放矢，合理选择。

(1）船长

1.浮力。满足浮力方程。但船长过大，将增加船体重量。

2.布置地位和舱容。满足舱容要求，本船布置地位不是主要考虑的方面，

3.快速性，一定排水量的船和航速下，增加船长，有利快速性，但将增 加空船重量，增加建造成本，，于经济性不利。

4.其他方面。耐波性方面，避免船长与波长相近，增加L可以提高航向稳定性，但不利回转性。L过长，不利总纵强度。港口限制条件。

（2）船宽

1.浮力。最先考虑的是满足浮力要求。

2.舱容和布置地位。增加B有利舱容和布置。

3.初稳性高的上下限。船宽增加，有利增加初稳性高度，但B过大，不利于横摇缓和性。

在实际中，从造价方面，要求降低船长，加大船宽，但一般不能过宽，还受到航道限

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制，横摇缓和性的约束。一般在吃水受到限制的条件下，可增加船宽。

（3）吃水

设计吃水的选择主要从浮力及保证螺旋桨有适宜的直径这两个方面来考虑。

1.从浮力方面看，增加吃水，可减小Cb或B及L，对快速性和减轻空船重量等许多方面都是有利的。当然减小B和L都应该满足稳性和布置地位等有关的要求。所以，如果吃水不受限制，在不影响L和B满足其它要求的情况下，吃水的选择一般总是用足给定的限制条件。

2.从螺旋桨直径看，吃水的大小与螺旋桨直径有直接的关系，如果吃水太小，对桨的直径限制太大，会严重影响推进效率。

（4）型深

1.舱容要求。D对增加舱容贡献最有效。对空船重量增加影响很小。

2.总纵强度。D越大，对总纵强度有利，但可能会增加重心高度和风压力矩。 （5）方形系数

方形系数是一个反映船体水下部分肥瘦程度的系数，是排水量和各主要尺度间的纽带，故选择主要尺度时，也同时选择方形系数。从船体重量及载重量方面考虑，Cb太小，船的主尺度就会很大，船体重量就会增加，钢料消耗增大，船舶造价也就随着提高，同时由于空船重量大了，载重量会相应降低；从适应航道要求上，如果Cb也小，必然使船舶的L、B变得很大，不适应航道的要求，同时也不利于操纵性。但是对于高速舰船，减小Cb通常对改善阻力性能是有利的。

方形系数主要根据浮力和快速性两个基本因素来选择。对于本设计船，如果浮力的要求不难满足的话，可以主要根据快速性的要求选取与Fn相配合的Cb。

3.1.1 初步确定排水量

由统计公式：

ηDW=0.7666+0.1304（DW/105）-0.0775(DW/105)2+0.1294(DW/105)3-0.1441(DW/105)4 +0.0469(DW/105)5＝0.829 △ =DW/ηDW＝66345m3

本船最大载重时是结构吃水状态，所以该排水量为结构吃水排水量。

3.1.2第一次主要要素估算

3.1.2.1船长的确定

经验公式法的计算值与母型船相比偏大，采用母型船换算法得 LPP=LPPo(△/△o)1/3=183.7m 考虑到其他因素，取185m。 3.1.2.2船宽的确定

原理同上得B=Bo(△/△o)1/3=32.57m

考虑到其他因素，取B=32m 3.1.2.3吃水的确定

采用母型船换算T=To(△/△o)1/3=11.21m 考虑其他因素，取T＝11.2m

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3.1.2.4型深的确定

采用母型船干舷换算法。 D=Do*T/To=17.9 3.1.2.5估算方型系数Cb

取μ=1.0006，k=1.025，则由浮力平衡方程式Δ=μ*k*L*B*T*Cb可以得到： 在结构吃水状态下 Cb＝0.8694

3.1.3粗估主机功率

1)收集型船资料，选取与本船排水量接近的干散货船，利用其海军系数初步估计本船的主机功率。本船参考国内50000吨散货船资料（见型船资料表），其海军系数C＝472.7

?23P??V3C因为排水量接近的干散货船，C相同，所以，所以求出P=9930.38kw=13510.72

马力。

3)选取大连船用柴油机厂6S50MCC柴油机 产品名称 6S50MCC 功率(Rated power)： 9480KW 12900bhp 缸径(Cylinder bore)： 500mm 活塞冲程(Piston stroke)： 2000mm 转速(Speed)： 127rpm 耗油量(BSFC)： 171g/kwh 重量(Weight)： 273t

3.2关于性能的校核

3.2.1货舱舱容校核

3.2.1.1载货量Wc 的计算：

载重量DW包括了货物、人员及行李、食物、淡水、燃油、滑油、炉水以及备品供应品的重量，如果设计状态还有压载水的话，则还包括压载水的重量。

（1）人员重量： 34人

（2）人员重量：65kg*34=2210kg （3）行李重量：55kg*18=1870kg

（4）食品和淡水的总储备量：34*52*153.5kg=271388kg, 定量标准—食品每人每天3.5kg，淡水每人每天150kg。

（5）燃油储备量WF＝171*10-6*9480*24*52＝2023t

（6）滑油重量：WL=￡WF=0.02*2023t=44.06t, 取￡=0.02。 （7）备品和供应品重量：0.5%*LW=0.005*11579t=57.9t。

载货量Wc=55000t-2.27t-1.87t-271.4t-2023t-44.6t-57.9t=52644t。

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3.2.1.2设计船货舱所需容积：

Vc=Wc*uc/kc, uc取1.35，容积折扣系数kc=0.99, Vc=52644t*1.35/0.99=71787.3m。

设计新船提供的货舱容积：VTc=LcAcKc。 Lc＝185-9-6.5-20＝149.5

计算船中处货舱横剖面面积：参考型船资料，结合设计船的主尺度，将货舱横剖面初步设计如下：

3;

得出Ac＝453m2

散货船Kc=0.135+1.08Cb=0.1.074；

求得：VTc=LcAcKc=69.19*116.515*0.999=72735m。 VTC>VC ,相差并不很多，省略对仓容的调整。

3

3.2.2空船重量的估算及排水量的校核

根据散货船统计公式，WH＝3.90KL2B(CB+0.7)*10-4+1200

300?L3/2K?10.75?()100

得出K＝9.517，WH＝7579.416t

WO=CO(LBD)2/3 CO=0.98～1.28，这里取为1.20，得出WO＝2687t

WM＝CM(PD/0.7355)0.5,对于低速主机，MCR在10000kW以下时，CM＝8～9，这里取为9

得出WM＝1022.123

LW＝WH+WO+WM=11288.72t 排水量储备取LW的5％ 校核排水量△：

满载排水量为：△= DW+（1+5％）LW=11853.16t △1=DW/ηDW=66345，

与第一次计算排水量△1比较：

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|???1?|?0.0077?0.01

13.2.3航速校核

根据经验公式V＝2.42Lpp0.17273B-0.22589T-0.0664Cb-0.41631（Ps/0.736）0.205N-0.01033

经计算，所得航速V=15.6kn，大于设计书要求的14.2kn，将根据情况在后面适当改变主机，以获得最佳效益。

3.2.4稳性校核

根据文献[3]的公式：

GM?a1*T?a2*B2T??*D=1.534m

在此式中:

a1?0.948?0.68Cb/Cwp?0.23(Cb/Cwp)2?0.509； a2?(0.083*Cwp1.81)/Cb?0.0809, 其中水线面系数Cw=(1+2CB)/3=0.913 ξ＝0.61～0.65，这里取0.64

根据规定，GM=1.534>0.15m,故满足要求。

3.2.5横摇周期校核

由以下公式计算：

T??0.58fB2?KG2

GMO B/d＝2.56，f取1.02。

GMo—未计及自由液面修正的初稳性高，KG=ξ*D=0.64*17.9=16.235m

T?=16.235s

满足规范要求的最小值8s。

3.3主尺度优化

以上主尺度的确定只是一个初步设计方案，但并不是一个最佳的设计方案，在实际设计中设计方案的优化是非常重要且是必须的。优化的主要步骤有：

1．确定设计变量。一般而言有船长，船宽，型深，吃水，方形系数。主机功率或航速。在设计中长将以上参数无量纲化。

2．建立目标函数。

船舶设计是多目标多学科多参数多约束的设计问题，目标函数的确定直接关系到设计的优越性。一般而言将选择对设计质量有重大影响的指标列出，根据其影响程度给与加权。

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运输传播设计的经济性方面的主要目标有PFR,NPV等。

3．约束条件。一般根据航道港口的限制条件，船东的技术要求，规范法规公约的具体要求定出。

4．确立设计的模型。

5．选择优化方法。主要的优化方法有网格法，最优化法，模拟退火法，遗传算法。 本次设计根据老师的要求就不具体进行优化。但实际中一定要优化。

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第四章 型线设计

4.1概 述

型线设计是船舶总体设计的一项重要内容。初步设计阶段中的型线设计通常是在船舶主尺度（L、B、D、d、CB）确定后与总布置设计配合进行的，但在设计方案构思；和选择主尺度时，就要对船体型线有所考虑，并在型线设计中加以体现和检验。正式的型线图是性能计算、结构设计、各种布置和建造放样的依据，必须认真对待。综合起来，型线设计应注意以下几个方面：

4.1.1保证良好的航海性能

型线设计时，通常是把快速性（阻力与推进）放在主要地位来考虑的。一般来说从快速性、耐波性、稳性、及抗沉性上来考虑船体水下部分的型线；同时从耐波性、稳性以及砰击等方面来考虑水上部分的型线，力求做到船体水下和水上两部分型线在几何上的合理配合。

4.1.2考虑总布置要求

包括需要的甲板面积、船舱尺度、舱口尺寸、机舱和设备的布置、浮态调整等总布置的要求。在总布置和性能相矛盾时，应适当降低对某些性能的要求，以照顾布置上的经济、合理、实用和安全。

4.1.3考虑船体结构的合理性和工艺性

在型线设计中考虑船舶性能、总布置、结构、工艺等要求时，首先要根据不同类型船舶的不同使用特点，综合权衡。另外，设计中可参照优秀的母型船型线，并按设计船要求用适当的方法作适当的修改。

4.1.4 外观造型

水线以上的首尾轮廓线、甲板边线以及外露的折角线应考虑外观和造型方米昂的要求。对于客船、游船等更应考虑型线与上层建筑等相互的协调，使之成为一个优美的整体。

本次设计根据老师要求，采用型船改造法进行型线设计。

4.2主要型线要素的选择

型线设计的结果是以型线图来表达船体外形的几何形状。控制船体型线的要素主要是：

a. 横剖面面积曲线 b. 设计水线和甲板边线 c. 横剖线形状 d. 侧面轮廓线

4.2.1棱型系数Cp

Cp的大小反映了浮力沿船长的分布情况。波主要发生在首端，首波峰高压区主要在首

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端Cp大，浮力沿船长分布得比较均匀；Cp小，浮力相对集中在船中，船的首尾两端尖瘦。对中低速船，船的兴波阻力在船首附近。Cp小，满载水线呈微凹形，这样不但可减少首波波高，而且可减少波峰区的水动压力在船舶前进方向上的分力，以降低兴波阻力。对于中低速船，由于选取Cb接近经济方形系数，因此Cp无法达到最佳值。所以，在较小Fn下，从Cb的经济值及与之适应的Cm值出发选择Cp较为适宜。选用比Cp最佳值大的经济值，有利于在同尺度条件下舱容最大，也有利于尾机型船舶的机舱及轴系布置。

设计型线时参考指导老师给出的型船资料：本船Cb=0.8694，型船Cm=0.9970 , 则Cp=Cb/Cm=0.8720。

4.2.2浮心纵向位置Xb

在一定棱形系数下，浮心纵向位置Xb表示了船的排水体积在中前和中后的相对大小，即反映中前和中后的相对丰满度。当Xb在中前时，船首丰满，会使兴波阻力增加，船尾瘦削可降低旋涡阻力。当Xb在中后时，则产生相反的效果。

本船在设计中Xb占船长百分比取与型船相同值。型船Xb＝93.302m，占垂线间长178m的52.417％。因此，设计船浮心纵向位置位于船中前2.417％处。

4.2.3船首形状

设计水线以上的首柱做成倾斜的,这样不仅可以是水线以上的面积迅速增加，有利于减小迎浪航行中纵摇和升沉运动，而且倾斜首柱使设计水线以上的水线变得瘦削，可减少首端激波。另外，倾斜首柱增加了甲板面积，并且使船外形美观大方。从经济性和实用性角度来考虑，前倾过大，会增加总长和造价，增大吨位，增长泊位，降低进出港时的安全。因此设计水线以下的首柱形状时继续保持水上的倾斜度，并和底龙骨圆滑的连接。查了诸多型船的船首，选择有球首的，简图4.1如下：

图4.1 球首

4.2.4船尾形状

船尾轮廓线的形状的选择主要是考虑舵和螺旋桨的布置以及与横剖面型线的配合，现代单桨运输船舶一般都采用巡洋舰尾，其侧面轮廓图见下图4.2：

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图4.2船尾

4.2.5船底

船底采用水平龙骨，根据首尾部轮廓按照光顺性和协调性的要求绘制出船底线。

4.3型线绘制

在本次的设计中，也采用CAD绘制迁移图进行型线对母型船的改造。

母型船方形系数为0.8776，棱形系数为0.8806，中剖面系数CM为0.9970,水线面系数为Cw＝0.9538,浮心纵向位置为Xb＝93.302m,垂线间长Lpp＝178m，船宽B=23.7m,吃水T＝10.4m。

设计船中剖面系数取CMo=CM=0.9970,则CP=CB/CM=0.8720。

因为设计船和母型船的浮心纵向位置相同，所以要按型船的横剖面面积曲线绘制设计船的横剖面面积曲线。只需修改面积曲线的棱形系数具体如下：

根据型船横剖面图量测得的各站面积值，经无因次化后得到横剖面面积比。以站号为x轴，面积比为y轴绘制型船横剖面面积曲线（见图4.3曲线1）

用”1-Cp”法进行横剖面面积曲线修改：

设计船的棱形系数Cp=0.8720，型船棱形系数Cpo＝0.8806

因此

Cp?Cpo?0.8720?0.8806?0.0086；且Cpo>Cp

设计船Cp小，则将型船面积曲线向内迁移。迁移量参照新老船舶Cp差值（在面积曲线图内，将X轴（整个0站—20站）作为参照Cp，最大值为Cpmax=1，在面积为1处的值为新老船Cp差0.0086，面积0处Cp为0，两点连成直线，则可以很清楚地得到每一对应面积面积曲线向内迁移的迁移值），得到曲线2。（见图4.3曲线2）

改造前后的横剖面面积曲线如下图4.3所示：

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求和 8270.8mm 1950mm SA=（4135.4-700）/8 mm ＝429.425mm SF= (8270.8-1950) /8 mm ＝790.1mm 首垂线处实际的首楼高度2920mm 尾垂线处实际的尾楼高度 0mm

首垂线处上层建筑的标准高度与实际高度之差-620mm 尾垂线处上层建筑的标准高度与实际高度之差2300mm Sfcle =-620*10.72/（3*185.888)=-11.918mm SPoop =0mm

F5=1/2*[(SA+SF+Sfcle+SPoop]*(0.75-0.5*l/L) =833.613mm 4.最小干舷值 f0+f1+f2+f3+f5

B型船最小干舷 =4252.309+716.172-110.1+705.6167+833.613= 6397.6107 mm

实际船舶干舷17900+12—11200=6712mm＞6397.6107mm 结论：实际船舶满足A型船最小干舷要求 5.最小船首高度hb

hb?54L(1?L/500)

1.36CB?0.68 =5227.203

实际高度 17900+2920 -11200=9620mm ＞5227.203mm 最小船首高度满足要求 6.干舷

实际夏季干舷FS= 4252.309+716.172-110.1+705.6167=5563.9977mm 热带干舷FT=FS-T/48= 5563.9977-11200/48=5330.6644mm 冬季干舷FW=FS+T/48=5563.9977+11200/48=5797.331mm 北大西洋冬季干舷FWNA=FW=5797.331mm 淡水干舷FF=

FS?△?1040TPC=5563.9977-66345/(40*59.113)*10=5283.412mm

热带淡水干舷FFT=FT-T/48=5330.6644-11200/48=5097.331mm 总结： 本船的干舷设计满足规范要求。

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参考文献

[1]《钢质海船船舶入级与建造规范》.2006.第2分册 ;中国船级社. 人民交通出版社。

[2]《船舶与海上设施法定检验规则----国内航行海船法定检验技术规则》.2004.中华人民共和国海事局.人民交通出版社。

[3]顾敏童.《船舶设计原理》上海交通大学出版社 。

[4]蔡岭梅 王兴权 杨万柏.《船舶静力学》.人民交通出版社. 1995.11。 [5]王国强 盛振邦.《船舶推进》武汉理工大学出版社。 [6]李世漠.《船舶阻力》.人民交通出版社 . 1989.12。

[7]杨永祥 茆文玉 翁士纲.《船体制图》.哈尔滨工程大学出版社。

附录

（一）调查报告

通过图书杂志的查询以及网上的收索，对设计船的一些设计要求，货源分布及流量，作业环境，设计船的布置等有了一定的了解。

1.航道,港口情况:

海运主要航线：

1）远东--北美西海岸航线 该航线包括从中国，朝鲜，日本苏联远东海港到加拿大，美国，墨西哥等北美西海岸各港的贸易运输线。从我国的沿海地各港出发，偏南的经大隅海峡出东海；偏北的经对马海峡穿日本海后，或经清津海峡进入太平洋，或经宗谷海峡，穿过鄂霍茨克海进入北太平洋 2）远东--加勒比，北美东海岸航线 该航线常经夏威夷群岛南北至巴拿马运河后到达。从我国北方沿海港口出发的船只多半经大隅海峡或经琉球庵美大岛出东海。

3)远东--南美西海岸航线从我国北方沿海各港出发的船只多经琉球庵美大岛。硫黄列岛，威克岛，夏威夷群岛之南的莱恩群岛穿越赤道进入南太平洋，至南美西海岸各港。 4）远东--东南亚航线 该航线是中，朝，日货船去东南亚各港，以及经马六甲海峡去印度洋，大西洋沿岸各港的主要航线。东海，台湾海峡，巴士海峡，南海是该航线船只的必经之路，航线繁忙。

5）远东--澳大利亚，新西兰航线 远东至澳大利亚东南海岸分两条航线。中国北方沿海港口几朝，日到澳大利亚东海岸和新西兰港口的船只，需走琉球久米岛，加罗林群岛的雅浦岛进入所罗门海，珊瑚湖；中澳之间的集装箱船需在香港加载或转船后经南海，苏拉威西海，班达海，阿拉弗拉海，后经托雷斯海峡进入珊瑚海。中，日去澳大利亚西海岸航线去菲律宾的居民都洛海峡，望加锡海峡以及龙目海峡进入印度洋。

主要海港 ：

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目前中国沿海主要港口有16个，计有大小泊位738个;其中万吨级以上的深水泊位有284个。1990年各个主要海港的货物吞吐量达4.83亿吨，比1952年增长近34倍。

①上海港。是中国最大海港，世界十大港口之一。1990年吞吐量达 1.4亿吨。其中外贸物资吞吐量约占全港吞吐量的20％，是中国最主要的外贸口岸。吞吐的主要货种有煤炭、 钢铁、粮食、 金属矿石、化肥、水泥、木材和杂货等。

②秦皇岛港。位于渤海西北部，河北省东北端海岸，40年来，已由单一煤炭港逐步发展成为综合性港口。进出以煤为主，还有钢铁、 矿石、 机械、化肥、粮、棉、建材、杂货等20余种货种，1990年吞吐量6945万吨，仅次于上海港,居全国各港口第2位。70年代新建有石油出口码头。为中国北方主要外贸口岸之一。

③大连港。位于辽东半岛南端大连湾内,2万吨以下的远洋轮终年可以进出。每年吞吐量仅次于上海港和秦皇岛港，是中国北方主要外贸口岸之一。

④天津港。位于海河进入渤海的出口。全港由天津、塘沽新港2港区组成，其中新港是全港的主体部分,有万吨级泊位20个，其入港航道乃由人工开挖而成的单向航道，可随时进出吃水7.5米以下的船舶,吃水10米左右的船舶则可候潮出入,为中国主要外贸港口。

⑤青岛港。位于山东半岛南部、胶州湾东南口北岸，港区包括大港、中港、小港几部分，其中大港是全港主要部分，目前山西、河北有大量煤炭和部分农产品在此输出，在青岛港至连云港海岸线之中点，利用外资兴建的石臼深水港正加紧建设，建成后年吞吐能力可达1000～2000万吨（每年可在此输出煤炭1000万吨，进口铁矿石500万吨）。

⑥连云港。位于江苏省东北部、海州湾东南岸，陇海铁路和欧亚大陆桥的终端，是中国东部沿海脐部的重要海港和海陆转运站。经 40年来的建设， 港口吞吐量1990年为1137万吨。在此出口物资以煤、盐、建材和百货为主，进口则以粮食、木材、化肥、机械为主。

⑦广州港。中国主要外贸港口之一。包括广州内港和黄埔港两部分。广州内港因航道淤浅，5000吨以上海轮须经外港──黄埔港转运。广州内港进出口货物主要有粮食、化肥、盐和杂货等。黄埔港进出主要货种则有煤炭、化肥、粮食、矿砂、五金机械和杂货等。

2.关于散货船:

散装运输谷物、煤、矿砂、盐、水泥等大宗干散货物的船舶，都可以称为干散货船，或简称散货船。因为干散货船的货种单一，不需要包装成捆、成包、成箱的装载运输，不怕挤压，便于装卸，所以都是单甲板船。总载重量在50000吨以上的，一般不装起货设备。由于谷物、煤和矿砂等的积载因数（每吨货物所占的体积）相差很大，所要求的货舱容积的大小、船体的结构、布置和设备等许多方面都有所不同。因此，一般习惯上仅把装载粮食、煤等货物积载因数相近的船舶，称为散装货船，而装载积载因数较小的矿砂等货物的船舶，称为矿砂船。用于粮食、煤、矿砂等大宗散货的船通常分为如下几个级别。 （1）总载重量DW为100000吨级以上，称为好望角型船。

（2）总载重量DW为60000吨级，通常称为巴拿马型。这是一种巴拿马运河所容许通过的最大船型。船长要小于245米，船宽不大于32．2米，最大的容许吃水为12．04米。 （3）总载重量DW为35000吨级- 40000吨级，称为轻便型散货船。吃水较浅，世界上各港口基本都可以停靠。

（4）总载重量DW为20000吨级一27000吨级，称为小型散货船。可驶人美国五大湖泊的最大船型。最大船长不超过222．5米，最大船宽小于23．1米，最大吃水要小于7．925米。用于运输矿砂的船，由于载重量越大，运输成本越低，目前，矿砂船最小的总载重量为57000吨；最大的为260000吨；大多数为12000吨- 150000吨左右。由于船型高大，

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在高潮时岸上的起货设备的高度往往不够高。因此，这种矿砂船在装卸货的同时，利用压载水的多少来调节船舶吃水高低。

（二）静水力性能计算数据和结果

**************************************************************

* * * * * CALCULATION OF HYDROSTATICAL PROPERTIES OF SHIP * * * * * **************************************************************

***********************JS(22)*********************

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 18.00000 26.00000 2.00000188.60001185.00000 32.00000 11.20000 0.15000 1.03000 1.01000 0.00000 0.00000 0.00000 14 15 16 17 18 19 20 21 22 95.50000 5.50000 0.00000 3.00000 6.00000 9.00000 12.00000 15.00000 0.00000

*****TABLE OF SHIP TYP VALUE ---------XZ()**************

TYP VALUE UNIT-----M

------ -1.000 -1.000 0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 9.000 10.000 ------ ------ ------ 0.000 0.000 1.158 2.514 4.751 8.379 12.348 13.996 14.115 14.115 14.115 0.000 -76.500 0.000 ------ ------ 1.158 2.514 4.751 8.379 12.348 13.996 14.115 14.115 14.115 1.500 -87.350 0.000 ------ 2.200 4.000 9.200 13.200 15.000 15.800 15.800 15.800 15.800 15.800

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木作间、锚链舱等。

6.3.2．上层建筑

上层建筑位于#12 ~ #35肋位，艇甲板舱室高度为3.8m；设置有2层居住甲板，高度同为3.15m；驾驶室高度为2.495m，以上为罗经甲板。

6.4双层底

本船的双层底设计高度为2.0m，从#35肋位一直延伸至#221肋位。双层底所设的舱室压载水舱和燃油舱。燃油舱位于#72 ~ #148肋位，双层底舱室的布置对于调整船舶满载或空载进出港的浮态起着关键作用。

对于运输船来说，无论何种情况均需使船舶的重心纵向位置与浮心纵向位置有相等的数值，即应满足纵倾方程式 Xg = Xb

但本船是尾机型，只有满载出港在平浮状态可以满足以上方程式，剩下的几种浮态在一定程度上会产生纵倾。根据力矩的原理，通过双层底所携带的重量来调整浮态。燃油舱和淡水舱在航行中会不断消耗，因此可设在船舯的位置，这样不会因重量减少而影响船舶的浮态。

同样淡水舱也尽可能靠近上层建筑，考虑船舶在各种航行状态下要能平衡，所以在纵倾调整的时候，发现把淡水舱设置在尾部比较合适。

6.5舱室及交通路线的布置（参见总布置图）

在完成船舶总体布局与区域规划后，进入交通路线与舱室的布置。在进行舱室布置时，合理的组织、利用和分配空间，充分提高船舶有限空间使用率，尽量的扩大舱室的空间感。按照船员工种分层居住的要求即甲板部位条件的优劣和差异，将使用性质与要求各不相同的生活区和工作区作合理的规划，使舱室布置分区明确、布置紧凑、方便工作和生活、减少相互干扰。

6.5.1工作舱室的布置

驾驶室设在驾驶甲板上，内布置有操舵仪、海图桌。海图桌设在驾驶室的后面。驾驶台前的船口用前倾式，有利于增加驾驶员的视野，减小盲区。

舵机舱设在主甲板之下尾尖舱内，位于#-1-#1肋位。

6.5.2居住舱室的布置

船员的居住舱室大多布置在各层甲板的外侧，舒适程度较高，且自然通风和采光良好。舱室内床布置方向不同，适合各种船员的喜好，在靠窗的一侧布置写字桌和软椅。这样采光较好的区域，形成学习、办公和交谈工作的角落。为了不防碍走廊的交通，所有的门都是向内开的。

6.5.3公共处所的布置

厨房设在主甲板上主甲板左侧，便于各种管道的布置。厨房门采用钢制门，保证失火时，不会蔓延至机舱和船员舱室。

浴厕室设在各层甲板的居住舱室旁，且位于同一垂直柱体内，节省管路。卫生处与厨房相隔，内部应设置的大便器、小便器、洗手池、淋浴喷头的数量按舱室设备规范配置。

6.5.4交通路线的布置

通道布置力求规则整齐。主甲板上的通道采用对称式，布置于机舱口围壁的前方。上

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甲板的信道与主甲板的信道上下对应，保证结构的连续性。梯道的设置依据各处所和用途的不同，有不同的种类。尾楼设有人主甲板起始的重叠扶梯，一直通至驾驶室。这样上下方便又节省 地位，向下层冷藏库便于厨师工作。驾驶甲板设有把直梯直接可以上到罗经平台。

梯道的设置依据各处所和用途的不同，有不同的种类。具体种类和形式见总布置图。且每一楼梯口处均设门，保证安全和舒适性。

6.6船舶设备的布置

6.6.1起货设备

考虑到所在本船自身特征以及营运经济性的要求，本船设置4部其中设备，分别位于＃72肋位、＃110肋位、＃148肋位、＃186肋位、。

6.6.2航行信号设备

信号设备包括号灯、闪光灯、号旗及其它信号音响器具等。按照规范的要求，应配备前后桅灯各一、前后锚灯各一、舷灯、艉灯、工作灯应照明甲板，在总布置图上对它们进行合理布置。

6.7纵倾调整

6.7.1在总布置设计时，应该考虑使船舶在航行中具有适宜的浮态，以保证：

螺旋桨不至因超吃水或纵倾而增加搁浅与触礁的危险性

螺旋桨有一定的沉深，不至于在纵摇和垂荡运动中产生“飞车”现象而影响推进效率。 有一定的首吃水，船首在纵摇、垂荡中不至于出水或产生抨击现象。 船舶具有良好的航向稳定性和操纵性。

载荷和浮态的变化不至于对船舶强度造成危害。

由于本船的型线图在总布置图之前就已经完成，因此只能通过调整重心的纵向位置来调整浮态。

6.7.2本船主要考虑两种典型的载况：满载出港和压载到港。

满载出港时，保证船舶在满载吃水时处于正浮状态。

压载到港时，保证必要的首吃水。首吃水最小值为（2%~3%）L,以避免首部抨击；尾吃水至少保证螺旋桨浸于水中。

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第七章 阻力计算

船舶阻力的估算关系到主机马力与航速，与船舶的快速性密切相关。估算的准确与否决定设计的成败，如果阻力估算过大，会导致主机马力选择过大，增加成本，导致螺旋桨空载运行，效率低下，浪费燃料。如果阻力估算较小，主机选取过小，将达不到设计航速，导致设计失败。因此阻力估算必须比较准确的反映船舶的实际阻力。在设计阶段一般根据船型采用各种不同的估算方法。常见的几种方法有图普法，经验公式法，母型船数据换算法，船模试验法，以及最近发展起来的CFD法。

本船采用爱尔法法进行阻力计算。由于此方法对肥大型船舶阻力计算误差较大，且通常计算所得阻力要大于实际阻力，故在此未考虑15％的功率储备。

本船资料如下：

水线长 Lwl＝188.6 B/T=2.857142857

垂线间长 Lpp＝185 方形系数 Cb=0.884 宽度 B＝32 纵向浮心位置 2.12%,位于船舯前

1/3

吃水 T＝11.2 L/Δ＝4.700046286 排水量 △＝60983 Δ0.64＝1154.87139 具体计算如下表：

表7.1 速度V Vs Frn 标准Co,查表 标准Cbc，查表 实际Cb 肥瘦 Cb修正 Cb修正数量△1 若Cb

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长度修正（％） 长度修正数量，△4 已修正长度C4 Vs^3 Pe -0.54348 -2.19425 403.7424 1728 3632.958 -0.54348 -2.07527 381.8494 2197 4883.812 -0.54348 -2.01552 370.8552 2744 6280.594 -0.54348 -1.96551 361.6532 3375 7921.409 -0.54348 -1.94907 358.6292 4096 9694.719 远洋55000t散货船设计 - 29 -

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第八章 螺旋桨图谱设计

8.1设计螺旋桨时应考虑的若干问题

8.1.1螺旋桨的数目

选择螺旋桨的数目应该综合考虑推进性能，振动，操纵性能及主机能力等各方面的因素，而这些因素之间常有矛盾现象，因此应根据船舶的具体特征来选取。通常参考型船来选取。

8.1.2螺旋桨的桨叶数的选取

叶数的选择应根据船型，吃水，推进振动等多方面加以考虑。为了提高效率，可选择少的叶数，但对空泡和振动不利，根据母型船和统计资料本设计采用四叶桨。

8.1.3螺旋桨的直径

一般来说直径越大，转速越低，效率越高，但是直径受到吃水和为框架的限制。另外还受到振动的限制，必须保证螺旋桨与船体之间有一定限制。根据ABS法规推荐的公式，

A=0.08D,b=0.20D,c=0.14D,d=0.04D,f=0.12D

结合尾部框架形状及以上要求，可得到最大限制直径。

8.1.4螺旋桨的转速

转速低，直径大者效率高，转速降低，但会增加重量，尺寸成本。因此必须综合考虑。

8.2设计过程

8.2.1螺旋桨图谱设计

目前在商业螺旋桨设计中，以B型和AU型应用最广。本设计船的螺旋桨设计是按AU型的改进型MAU图谱进行设计。图谱设计又分为初步设计和终结设计。本设计船主机在尺度要素的确定中已经确定了。故可按终结设计进行设计。

8.2.2船体的主要参数

垂线间长： Lpp=185m; 船宽 ： B=32m; 吃水 ： T=11.2m; 排水量 ： △=60983t; 方形系数 ： Cb=0.884;

桨轴中心线距基线的高 ： Zp=3.0m

8.2.3主机参数及螺旋桨的转数

本船采用大连船用柴油机厂6S50MCC型柴油机，主要数据如下： 产品名称 功率(Rated power)： 缸径(Cylinder bore)： 活塞冲程(Piston stroke)： 转速(Speed)： 6S50MCC 9480KW 12900bhp 500mm 2000mm 127rpm 远洋55000t散货船设计 - 30 -

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耗油量(BSFC)： 重量(Weight)： 171g/kwh 273t 8.2.4推进因子的确定

伴流分数： 泰洛单桨公式ω 0.392 推力减额分数 商赫公式t 0.3724 船身效率 1.032236842

螺旋桨相对旋转效率 1 轴系效率 0.98

螺旋桨敞水收到马力 12412.48

8.2.5用MAU图谱进行设计。取MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70三个图谱进行设计，限制直径5.7m。

项目 1 V 2 V 3 Va=V(1-w) 4 Bp 5 (Bp)^0.5 δ P/D MAU4--40 D η0 PTE δ P/D MAU4--55 D η0 PTE δ P/D MAU4--70 D η0 PTE 单位 Kn km/h Kn hp hp hp 数值 12 22.224 7.296 85.99948 9.27359 98 0.58 5.629984 0.475 6085.994 97 0.6 5.572535 0.457 5855.367 95 0.625 5.457638 0.445 5701.616 13 24.076 7.904 70.4029 8.390644 90 0.6 5.60126 0.505 6470.373 89 0.62 5.539024 0.485 6214.12 87.5 0.65 5.445669 0.47 6021.931 14.2 26.2984 8.6336 56.45834 7.513876 82.3 0.62 5.594845 0.535 6854.751 81.5 0.642 5.54046 0.515 6598.499 80 0.675 5.438488 0.495 6342.246 15 27.78 9.12 49.22898 7.016336 78 0.63 5.60126 0.55 7046.941 77 0.661 5.529449 0.532 6816.313 75.5 0.695 5.421732 0.512 6560.061

图8.2，以速度为横坐标，分别以Pte(40)，Pte(55), Pte(70)为纵坐标。

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δP/DPTEDη0

图8.2

根据求得不同盘面比0.4，0.55，0.70下的三个Bp^0.5值，查表MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70三个图谱，从PTE-f(v)曲线与船体满载有效功率曲线的交点，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、δ和η0，如下表所列： MAU 4-40 4-55 4-70 Vmax 14.41 14.25 14.11 P/D 0.62 0.64 0.67 δ 81.2 81.5 76.4 D 5.6 5.54 5.76 η0 0.539 0.515 0.466 8.2.6空泡校核

根据伯利尔商船螺旋桨限界线，计算不发生空泡的最小盘面比。

螺旋桨沉深：hs=T-Zp=8.2m P0-PV=Pa+?hs-Pv=18497kgf/m2

计算温度: t=20,Pv=174 kgf/m2 , PD=12412.48/hp 序号 项目 1 Vmax 2 VA=0.5144*Vmax*(1-ω) 3 (0.7π*N*D/60)2 4 V0.7R2=VA2+(3) 单位 kn m/s (m/s)2 (m/s)2 数值 MAU4-40 14.41 4.506802 664.9587 685.27 0.516105 MAU4-55 14.25 4.456762 679.4401 699.3029 0.505748 MAU4-70 14.11 4.412976 718.8199 738.2943 0.479038 5 σ0.7R =2(Po-Pv)/(ρV0.7R2) 远洋55000t散货船设计 - 32 -

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6 τc查表 7 T 8 Ap 9 Ae 10 Ae/Ao kgf m^2 m^2 0.198 111337.1 15.68959 16.96135 0.688993 0.196 107574.1 15.00668 16.30381 0.676706 0.192 98304.68 13.25995 14.51443 0.557295 的)P/DAe/Ao(要求的)Ae/Ao（P/D给定D(m)Dηoηo

图8.3

根据表中的数据绘制空泡检验，与辅助线（Ae/A0）的交点，其所对应的最佳螺旋桨要素如下：

Ad 0.582 P/D 0.646 D 5.57m ηo 0.507 Vmax 14.23kn

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第九章 舱容要素计算

本章选取尾部燃油舱（右）和淡水舱（右）进行计算。 尾部燃油舱（右） 肋位号 液面高 0.95 3.15 3.95 5.45 6.6579 横剖8.9135 面积 13.7187 18 1.5707 2.2885 8.8595 11.5479 17.0663 21 2.9059 10.7177 13.7647 19.8591 肋位号 液面高 0.95 3.15 3.95 5.45 横剖面积矩（对Y轴） 27 1.492165 20.97239 35.20833 74.76692 燃油舱 液面高度 0.95 3.15 3.95 5.45 液体体积 37.066542 134.871468 172.771704 247.992846 距舯 -74.238 -74.238 -74.238 -74.238 29 2.174075 27.90743 45.61421 93.01134 31 2.760605 33.76076 54.37057 108.2321 33 3.21433 38.1178 60.8494 119.291 35 3.53581 40.9957 65.0838 126.264 型心 距基线 体积（梯38 形法） 3.76685 42.8668 67.7919 130.466 35.2132 424.845 682.448 1351.56 9 11.2 12 13.5 液体型心纵向坐标 -74.238 -74.238 -74.238 -74.238 24 27 3.3835 12.1009 15.4049 21.8883 30 3.7219 13.0145 16.4769 23.1677 体积（梯33 形法） 3.9651 13.6085 17.1625 23.9387 37.0665 134.871 172.772 247.993 水线高度 9 11.2 12 13.5 由静水力中算得的值，求出对y轴的面积矩，如下： 淡水舱（右） 肋位号 液面高 0.95 1.95 3.15 3.95 横剖面积 12 15.8414 34.6742 59.2022 76.4134 肋位号 13 17.161 36.8854 62.0682 79.6858 14 18.3486 38.895 64.7058 82.7082 体积（梯15 形法） 19.3898 43.56266 40.6818 93.03589 67.0914 155.7351 85.4546 体积（梯199.529 液体型心水线高度 9 10 11.2 12 由静水力中算得的值，求出对y轴的面积矩，如下： 远洋55000t散货船设计 - 34 -

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液面高 0.95 1.95 形法） 12 15.04933 67.61469 13 16.30295 71.92653 14 17.43117 75.84525 15 18.42031 41.38453 79.32951 181.42 纵向坐标 -84.079 -84.079 -84.079 -84.079 3.15 横剖面积3.95 矩 燃油舱 液面高度 186.48693 195.51483 203.82327 211.33791 490.5654 301.83293 314.75891 326.69739 337.54567 788.1394 型心 距舯 -84.079 -84.079 -84.079 -84.079 液体体积 距基线 9 10 11.2 12 0.95 43.562664 1.95 93.035888 3.15 155.735056 3.95 199.52896 由以上2表所得数据绘制舱容要素曲线：

3443

燃油舱舱容要素曲线 淡水舱舱容要素曲线

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9 首部升高部分 10 满载出港吃水至主甲板 12 压载到港吃水至主甲板 13 Σ2 26.45 1276.58 2254.22 1 1 1 26.45 1276.58 2254.22 3983.471 9.771 258.443 14.8 18893.38 12.2 27501.48 57887.04

10.7、进水角的计算：

利用进水角图和进水角曲线，进水点位于货舱口

进水角图

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进水角曲线

量取满载出港时的排水量和压载到港时的排水量值所对应的进水角值，得到： 满载出港时： 进水角θj＝36.54° 压载到港时： 进水角θj＝62.352°

10.8、稳性衡准数K计算：（l

q

由动稳性曲线得到）

满载出港动稳性曲线

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压载到港动稳性曲线

10.9、风压力臂的计算：

风压力臂计算 序号 项目 符号 Δ d Ao ΔAo Mo ΔMo Af=Ao+ΔAo M=Mo+ΔMo Zf=M/A Z=Zf-d Pa（按航区） lf=P*Af*Z/(Δ) lq/lf 满载出港 60983.98 11.2 1804.911 119.5 30385.55293 1823.133176 1924.411 32208.68611 16.73690605 5.536906049 1302 0.03318949 0.678 20.42815361 压载到港 30933 6 4059.131 121.77393 57887.03693 3473.222216 4180.90493 61360.25915 14.67631055 8.676310553 1347 0.26102078 2.14 8.198580956 1 排水量 2 平均吃水 3 满实面积 4 非满实面积 5 Ao对基线矩 6 ΔAo对基线矩 7 受风面积 8 A对基线矩 9 A形心距基线 10 A形心距d 11 单位计算风压 12 风压力臂 作图得lq K

10.10、总结表：

稳性总结表 远洋55000t散货船设计 - 43 -

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项目 排水量 平均吃水 重心垂向位置 自由液面修正前的初稳性高 自由液面修正后的初稳性高 30°进水角对应的复原力臂 最大复原力臂对应的横倾角 单位 满载出港 t m m m m m ° > 60983.98 11.2 10.19689583 3.435104174 3.435104174 0.516>0.2 压载到港 30933 6 9.698690012 7.891309988 7.849809988 1.574>0.2 41.3 计算结果证明：本船完整稳性满足规范要求，达到了设计标准。

第十一章 最小干舷计算

船舶具有足够的干舷一方面可以保证有一定的储备浮力，另一方面可以减少甲板上浪。如果干舷太小，航行中甲板容易上浪，而甲板上浪造成的后果是船的重量增加，重心高，初稳性降低，并可能冲坏甲板上的封闭设施及其他设备，也会影响船员作业和人身安全；此外干舷的大小直接关系到船的储备浮力，如果甲板上浪不及时排掉或船体开口的封闭设施被破坏而导致海水灌入船体，此时如果储备浮力不足就容易下沉，甚至发生沉没和倾覆。因而最小干舷是为了保证船舶安全航行、限制船舶在营运过程中的最大吃水而提出的要求。核算最小干舷 Fmin是船舶设计中的一个必不可少的内容。

干舷甲板：系指用以量计干舷的甲板，通常指毗邻与水面的第一层全通甲板；当甲 板有首、尾升高时，应取甲板最低线及其平行于升高甲板的延伸线作为干舷甲板。 本船的干舷甲板为主甲板

1. 船舶主尺度

船长LOA 192 m 垂线间长LPP 185 m 型宽B 32 m 型深D 17.9 m 设计吃水T 11.2 m 尾垂线X坐标值 0 m 中剖面X坐标 92.5 m #0站X坐标值 0 m 尾封板处X坐标值 -3.6 m 首端点X坐标 188.384 m

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水的密度 1.025 t/m3 2.1主要依据的是国际载重线公约1966年修订的ICLL66. 2.2长度

0.85D（15.215m）处水线长189.488m 96%的0.85D处水线长181.908m

0.85D水线处首端点至舵杆中心线的距离 185.888m 2.3深度

型深D 17.9m 主甲板厚度 0.012m 首楼甲板厚度 0.009m 尾楼甲板厚度 0.009m 干舷型深 D1 17.912m 2.3上层建筑

标准上层建筑高度 2.3m 实际首楼高度 2.92m 实际首楼长度 10.72m 有效首楼长度 10.72m 有效上层建筑长度 22.2m 2.4方形系数

0.85D处的型排水体积 88170

方形系数 Cb=DISP0.85D/(Lf*B*0.85*D)=0.9607 3干舷计算

B型船基本干舷f0 ＝KD1= 237.4*17.912= 4252.309mm 查表得K＝237.4

3.2 方形系数对干舷的修正值

F1=0.6*F0*(Cb-0.68)=0.6*4252.309*(0.9607-0.68)=716.172 3.3型深对干舷的修正值

F3=(D1-L/15)*250 =(15.215-185.588/15)*250=705.6167mm 3.4上层建筑和凸形甲板对干舷的修正值

F2=-C(80+4L)=-110.1

系数C＝（1+E/L）E/L=0.13369 标准上层建筑高度2.3 m 有效上层建筑长度22.2m

3.5非标准舷弧对干舷的修正 位置 尾垂线 尾部 标准舷弧高 值 1550mm 乘数 乘积 1 1550mm 3 2064.6mm 3 520.8mm 0 3100mm 1 1 3100mm 3 4129.2mm 3 1041.6mm 0 1 0 实际舷弧高 值 400mm 100mm 0mm 0 0mm 1200mm 250mm 0 乘数 乘积 1 400mm 3 300mm 3 1 1 1200mm 3 750mm 3 1 0 0 0 0 700mm 距尾垂线L/6 688.2mm 距尾垂线L/3 173.6mm 船中 求和 4135.4mm 首垂线 距首垂线L/6 1376.4mm 距首垂线L/3 347.2mm 船中 首部 远洋55000t散货船设计 - 45 -

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