船舶方案设计和生产设计

本科生毕业设计（论文）

850t两江一河龙滩库区货船设计

学院（系）： 专业班级： 学生姓名： 指导教师：

目 录

摘 要 .............................................................................. 5 Abstract ............................................................................ 6 0 绪论 .............................................................................. 7 1 毕业设计任务书分析 ................................................................ 8

1.1 调查报告 .................................................................... 8 1.2 面向产品的船舶方案设计任务简要分析 .......................................... 8 1.3 面向制造的船体生产设计任务简要分析 .......................................... 9 2 850t两江一河龙滩库区散货船全船设计说明书 ......................................... 13

2.1船型、航区及用途 ........................................................... 13 2.2船级 ....................................................................... 13 2.3 载货量 ..................................................................... 13 2.4 主要尺度及性能 ............................................................. 13 2.5 主要舱室布置 ............................................................... 14 2.6 船体结构 ................................................................... 14 2.7 推进设备 ................................................................... 14 2.8 其它设备 ................................................................... 15 3 船舶主要要素确定 ................................................................. 17

3.0主要设计思想 ............................................................... 17 3.1初估排水量 ................................................................. 18 3.2主机功率的选择 ............................................................. 19 3.3主尺度的确定 ............................................................... 20 3.4 重量估算 ................................................................... 29 3.5性能校核 ................................................................... 33 3.6 经济性计算 ................................................................. 35 4 型线设计 ......................................................................... 43

4.1 型线设计主要思想 ........................................................... 43 4.2 型线设计的方法及步骤 ....................................................... 43 4.3 主要型线要素的选择 ......................................................... 43 4.4型线绘制 ................................................................... 46 5 静水力计算 ....................................................................... 50 6总布置设计 ........................................................................ 52

6.0概述 ....................................................................... 52 6.1总布置图构成和表达方法 ..................................................... 52

6.2总体布置的区划 ............................................................. 53 6.3纵倾调整 ................................................................... 59 7螺旋桨设计 ........................................................................ 64

7.0螺旋桨设计总论 ............................................................. 64 7.1设计螺旋桨时应考虑的问题 ................................................... 64 7.2已知条件 ................................................................... 65 7.3用MAU图谱进行设计 ......................................................... 67 8舵参数的确定 ...................................................................... 75

8.1舵类型及数目的选择 ......................................................... 75 8.2舵的面积AR ................................................................. 75 8.3舵高、舵宽、展舷比 ......................................................... 75 8.4舵平衡比e .................................................................. 76 9舱容计算和舱容要素曲线绘制 ........................................................ 77

9.1容量图 ..................................................................... 77 9.2舱容要素曲线 ............................................................... 77 9.3燃油舱舱容要素曲线 ......................................................... 77 9.4首压载水舱舱容计算 ......................................................... 78 9.5各舱舱容计算 ............................................................... 82 10稳性与浮态计算 ................................................................... 85

10.1重量重心计算 .............................................................. 85 10.2自由液面修正 .............................................................. 87 10.3浮态与初稳性 .............................................................. 88 10.4大倾角稳性计算 ............................................................ 89 10.5进水角和极限静倾角计算 .................................................... 91 10.6受风面积计算 .............................................................. 94 10.7风压力臂及其他倾侧力臂的计算 .............................................. 95 10.8横摇角计算 ................................................................ 99 10.9最小倾覆力距或力臂测算 ................................................... 100 10.10稳性衡准 ................................................................ 103 10.11稳性总结 ................................................................ 106 11干舷计算 ........................................................................ 107

11.0干舷计算基本表达式 ....................................................... 107 11.1基本干舷 ................................................................. 107 11.2型深对干舷的修正 ......................................................... 107 11.3舷弧对干舷的修正 ......................................................... 107

11.4舱口围板高度和舱室门槛高度对干舷的修正 ................................... 108 11.5最小干舷 ................................................................. 108 11.6干舷校核 ................................................................. 109 12 吨位计算 ....................................................................... 110

12.1总吨位 ................................................................... 110 12.2净吨位 ................................................................... 110 13 850t两江一河龙滩库区货船船体生产设计简述 ....................................... 111

13.1 850t两江一河龙滩库区货船产品特征分析 .................................... 111 13.2 850t两江一河龙滩库区货船承造厂特征分析 .................................. 112 13.3 船体生产设计主要任务 ..................................................... 112 14 重量估算及板缝确定 ............................................................. 113

14.1 全船重量计算 ............................................................. 113 14.2 外板展开及板缝布置 ....................................................... 116 15 船体建造方案论证 ............................................................... 118

15.1建造方案选择原则 ......................................................... 118 15.2建造方案应满足的要求 ..................................................... 118 15.3可选方案简介 ............................................................. 119 15.4建造方案择优 ............................................................. 121 15.5建造方案确定 ............................................................. 123 16分段划分方案论证 ................................................................ 124

16.1分段划分原则 ............................................................. 124 16.2划分方案择优 ............................................................. 125 16.3分段划分方案择优 ......................................................... 127 16.4选定划分方案论述 ......................................................... 129 16.5全船分段划分明细表 ....................................................... 129 17船台装焊工艺 .................................................................... 131

17.1船台安装准备工作 ......................................................... 131 17.2船台安装顺序 ............................................................. 133 17.3船台生产计划 ............................................................. 133 17.4船台安装余量布置、划线及切割 ............................................. 136 17.5密性试验方案 ............................................................. 137 17.6下水前的准备 ............................................................. 138 18 结束语 ......................................................................... 140 参考文献 .......................................................................... 141 附录1 静水力计算结果 .............................................................. 142

附录2 英文翻译原稿及译文 .......................................................... 145 附录3 资料调研报告 ................................................................ 168

附录3.1 两江一河航运及货源情况 ............................................... 168 附录3.2 型船资料统计 ......................................................... 169 附录3.3 散货船的特点简介 ..................................................... 170 附录3.4 承造厂调研报告 ....................................................... 170 附录4 全船重量估算表 .............................................................. 173 附录5 工时计算表、分段划分明细表及外板展开明细表 .................................. 179 附录6 附图资料清单 ................................................................ 181

表3-12 基于型船资料的经验公式系数修正

船名 D/m Zg/m ξ 2000吨级 4.2 3.684 0.877 5000t级 5 4.355 0.871 3000t海马专线自航船 5.2 2.679 0.515 2000t多用途 4.6 3.402 0.740 B210.82?GM=a1T?a2???D=0.52?2.4+0.083??0.75?3.2=2.88m?2mT2.4

结论：符合稳性要求。

3.5.4干舷校核

因在型深确定时候是以完全满足干舷要求确定的型深，所以此处不必校核。

3.5.5舱容校核

因在型深确定时候是以完全满足舱容要求确定的型深，所以此处不必校核。

3.6 经济性计算

(1)营运经济参数 ①营运率

营运率取为85%，每年营运310天，停港55天。 ②负载率

两江一河航段从百层到龙滩距离217公里，负载率下行为100%，上行为50%。 ③船舶造价

表3-13 船舶造价

船名 2500t半舱船 本设计船 Lpp(m) 80 58 B（m) 13.8 10.8 D(m) 4.2 3.2 P(万元) 550 待求 35

?LBD?P?P0??LBD?000?2/3?58?10.8?3.2??550????80?13.8?4.2?2/3=314.45万元

公式3-20

50?P=0.05?314.45=15.72万元残值L为0

④年运营周期

设计航速12km/h,装卸效率取150吨/小时，往返一次停泊12h；往返周期如下：

表3-14 设计船年运营周期

装载时间h 5.67 下行时间h 18.08 卸载时间h 5.67 装载时间h 2.84 上行时间h 18.08 卸载时间h 2.84 停靠时间h 12.00

往返周期T=65.18h=2.72天； 在一年里往返次数=310/2.72=114次； 年运输能力Q=850×1.5×114=145350t； 年停港时间=4637.76h； （2）计算临界必要运费率 ①计算临界年收益

净现值是把船舶整个营运期历年的收入与支出，按投资收益利率折现后相减的差值，如所得值为正，表明方案可取，而且越大越好；反之，方案不能被采纳。现令净现值为0，计算临界必要运费率。以下计算的是一次投资，各年营运收入与支出都不变的情况。

【5】 NPV=-P+A（P/A,i，n）+L(P/F,i，n) （4-13）

=-314.45+ A×10.023+15.72×0.2934 式中：n——营运年限，给定18年； A——年收益，A=30.912（万元）；

设年收入为B，年营运费为Y ，则A=B-Y=30.912（万元）；

(1?i)n?1(1?0.0705)18?1（P/A,i，n）===10.023n18i(1?i)i(1?0.0705)

36

【5】

公式3-21（3-10）

11(P/F,i，n)???0.293418（1+i）(1+0.0705)18

【5】

公式3-22（3-3）

②年运输成本

表3-15 年运输成本

运输成本计算表

序号 1 2 计算参数 船员工资 燃油费 取值 5000元/月 7800元/吨；润料按燃料耗量2%计提 5.28%（使用年限18年，残值5%，直线法折旧 以造价的3.5%计 以营运收入2%计 以1.1元/KWh计 以营运收入2%计 以营运收入6%计 营业税及附加计3.24% 实取（万元/年） 72 148.41 3 折旧费 16.6 4 5 6 7 8 9 修理费 材料费 港务费 其他费用 企业管理费 税金 11.006 0.02B 90.09 0.02B 0.06B 0.0324B 船员工资成本计算：

船员每月工资?船员人数?12月=5000?12?12/10000=72万元；

燃油费（包括润滑油）成本计算：

229.8（1+0.02）?0.78?2??176.6?（18.08?2?114）=148.41万元1000,000 ；

37

F=5.280?P=0.0528?314.45=16.60万元0折旧费： ； 3.50?P=0.035?314.45=11.006万元0修理费： ； 20?B=0.02?B材料费：0 ；

1.1?176.6?4637.76=90.09万元10000港务费： ；

20?B=0.02?B其他费用：0 ； 60?B=0.06?B企业管理费：0 ；

税金：3.24%?B=0.0324?B 。

年运输成本为以上十项之和：年运输成本=（338.106+0.1324B）万元； 年营运费Y=年运输成本-折旧费

=（338.106+0.1324B）-16.60 =（321.506+0.1324B）万元

联立式A=B-Y=30.912（万元）得到：

B-（517.443+0.1324B）=47.21，解得：B=406.199万，则：Y=375.287万 ③临界必要运费率RFR

必要运费率是为达到预定的投资收益利率，单位运量所需要的收入，来与船舶营运的运价进行比较。

RFR?AAC/Q

【5】

公式3-23（4-12）

式中：AAC为平均年费用（元），这里采用一次投资各年营运费相等的情况；

Q为年运输能力（t），Q=850×1.5×114=145，350t；

AAC??P?L??（A/P,i，n）?L?i?Y

【5】公式3-24（4-10）

上式中：P为船舶造价314.45万元；

L为10的残值=（1-5.28%×10）P=148.420万元； A为年收益；

i为贷款利率，取为7.05%； n为收回成本的年限，规定10年； Y为年营运费375.287万元。

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i(1?i)n?0.1427?A/P,i,n??(1?i)n?1

【5】

公式3-25（3-11）

AAC =（314.45-148.420）×0.1427+148.420×7.05%+375.287=409.44万

RFR=AAC/Q=409.44万元/145，350t=28.17元/吨

（3）修正运价之后的年收入

以上算得的临界必要运费率RFR=28.17元/吨，实际运价应大于临界必要运费率，此处根据航运市场资料初取运价为30元/吨，则总收入B=30×145350=436.05万元。 （4）修正运价之后的年运输成本

表3-16 修正运价后的年运输成本

运输成本计算表

序号 1 计算参数 取值 实取（万元/年） 船员工资 7000元/月 7800元/吨；润料按燃料耗量2%计提 5.28%（使用年限18年，残值5%，直线法折旧） 以造价的3.5%计 以营运收入2%计 以1.1元/KWh计 以营运收入2%计 以营运收入6%计 营业税及附加计3.24% 72 2 燃油费 148.41 3 折旧费 16.6 4 5 6 7 8 9 修理费 材料费 港务费 其他费用 企业管理费 税金 11.06 8.139 90.09 8.139 24.41 13.186

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