55000吨远洋散货船毕业设计学位论文

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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图4.3 横剖面面积曲线

根据面积曲线2与曲线1对比，可以得到各站面积迁移量，利用相同迁移量将型船型线图上（半宽图）各站进行迁移（迁移距离与面积曲线对应站迁移距离相同，方向也相同），迁移后得到新的站号，直接读出各水线在新站线的半宽值B1，再根据型船与设计新船船宽关系转化得出半宽B2，其中B2=B1*B/Bo=B1*32/23.7=1.3502B1，制成型值表。

根据半宽值B2，画出辅助半宽水线图，并生成横剖面图。水线均按设计新船标准绘制，与水线图形成对应的点，在横剖面图上都画在辅助水线上，辅助水线的N水线=设计新船实际N水线*(T/To)，绘出的横剖面图的各条站线与实际水线的交点出的半宽值即为我们设计船舶的对应站的水线实际半宽值。根据草图得出设计船的型值，制成型值表，以便绘制正式型线图。

4.3.1型线图组图步骤：

4.3.1.1 画格子线

本次采用电子版的格子线。 4.3.1.2画横剖面图

根据上述从图谱中得到的设计船的标准水线的取值绘出各条标准水线，然后，再根据各站的半宽值绘制出本船的各条横剖线。在绘制过程中，严格遵守从图谱中获取的各站半宽值，特别是水下部分的型值，如果在绘制横剖线时，为了保证型线的光顺性与协调性可以适当地修改设计船水上部分的型值。在绘制完各条横剖线后，再在该横剖线图中重新绘制出各条水线，根据本船的设计吃水和型深的实际特点，本船共设10条水线，其中水上部分1条。这样就可到各条水线在每一站上的半宽值，以便在后面绘制半宽水线图。

4.3.1.3画半宽水线图

对应横剖面图中各条水线与各条站线的交点的半宽值，用纸条在半宽水线图上描绘出各点，并光顺连接，做出半宽水线。

4.3.1.4绘制侧视图

绘制侧面轮廓线，包括船舶的首尾侧面轮廓线、船底线和舷弧线，在设计中主要是参

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考型船的首尾形式，并且前面已经分析了本船的首尾形状及船底形状，结合设计船的自身特点自行绘制。甲板平面轮廓线是指甲板边线的水平投影，它反映甲板的面积大小及首尾部分的形状。由于本船为货船，因此甲板平面轮廓与总布置尤为重要，应结合货舱口尺度、设备的布置、甲板作业和装卸货物等要求加以考虑。在设计时，先对船舶的大概布置做一个草图，按总布置的要求进行设计。

4.3.1.5检验、量型值、标注

画斜剖线，检验已做出的型线图 对不光顺及投影关系不正确的地方进行修改，以达到型线图的要求——“关顺性、一致性、协调性”。检验完毕后，在图上读出型值，并对图纸进行标注。

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第五章 静水力计算

型线绘制完成并光顺后，将各站型值量出，填好静水力性能计算要素表。通过静水计算程序计算得出静水力计算结果。看对应的方案优化后的设计参数是否满足电算的结果，如果不满足则需对型线进行修改。

根据计算结果绘制静水力曲线图、邦金曲线图、排水量-进水角曲线图和稳性插值曲线图。后在附录二里附本船静水力计算详细数据和结果。

其主要结果如下： T 11.2 S 5682.28 D 60983.28 XF -2.458 ZM 13.632 ZB 5.838 ZML 263.897 XB 3.922 CB 0.884 D/CM 59.113 M/CM CW 0.96 CM 0.993 CP 0.891 850.664 3VΔ2l1cm3m静水力曲线

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邦戎曲线

50o40o35o30o25o20o15o10oΦ=5o60o55o

稳性横截曲线

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第六章 总布置设计

总布置设计是船舶中极为重要的一环，船舶的总体布局对船舶的使用效能和航行性能均有重要影响。总布置设计包括：

（1）区划船舶主体和设置上层建筑，包括确定机舱、货舱、油水舱、工作舱室、居住舱室和其他各种舱室的位置和地位。

（2）调整船舶的浮态。 （3）布置船舶舱室及设备。

（4）规划各部位的的通道和出入梯口。

总布置确定各项重量分布，影响船舶的纵倾、横倾和船舶的重心高度，从而影响船舶的浮态，稳性。货船的容积，甲板地位是否足够，各项设备布置是否合理，货物装卸及交通路程是否方便等，直接影响船舶的使用效果。

从本船设计时主要考虑以下几个方面：

（1）最大限度的满足和提高船的使用效率，这是本船总布置设计的根本出发点。 （2) 保证船舶具有良好的航海性能，在各种载况下有适宜的浮态和稳性。降低船侧面受风面积和重心高度。使船舶有一定的吃水，避免螺旋桨的飞车。

（3) 注意船体结构的合理性和工艺性。

（4) 满足法规和规范的要求，例如消防法规对防火的要求等等。 （5）尽力搞好外部造型和内部装潢。

6.1总体规划

本船采用垂直式首柱，简易的闭式尾型，水平龙骨，单桨单舵尾机型，设首楼，尾部有烟囱和天线、信号灯、桅杆，设4部起货设备。

6.2主船体舱室划分

根据《钢质海船船舶入级与建造规范》的要求，本船至少该设置8道水密舱壁。由本船的实际情况出发，分别设尾尖舱舱壁、机舱舱壁、隔离空舱舱壁、货舱舱壁和首尖舱舱壁七道舱壁。

本船肋骨间距按规范中间取820mm，#0肋位位于0号站处；#12肋位以前以及#221肋位以后的首尾部分的肋距均为600mm。

（1）在#221~船首设置首尖舱。

（2）在#35 ~ #221肋位设有舷边压载水舱，主要是为了在空载调节其浮态和纵倾，分别是：NO1舷边压载水舱：#35 ~ #72； NO2舷边压载水舱：#72~#110 ；NO3舷边压载水舱：#110~#148；NO4舷边压载水舱：#148 ~ #186；NO5舷边压载水舱：#186~#221。

（3）尾尖舱壁设在#12肋位。

（4）在#35 ~ #221肋位内设有高度为2.0m的双层底，机舱部位的双层底1.815m。 （5）机舱设在#12 ~ #35肋位，Lm=15.8m。

（6）货舱设在#35 ~ #221肋位，舱长152.52m，满足规范要求。 （8）舵机舱设在#-1 ~ #1肋位。

6.3上层建筑

6.3.1．首楼

首楼从船首至#217肋位，高度为1.46m。这里主要是工作处所，布置有油漆灯具间、

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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。

远洋55000t散货船设计 - 31 -

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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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第十章 稳性计算书

本船的浮态调整，对于满载出港、空船压载到港两种状况进行计算，并在此基础上进行稳性计算。

10.1重量计算

前面已经计算过，这里不再重复。

10.2.浮态调整 (参照总布置及根据型船)

满载出港 纵向 序号 距基线 项目 11289 2023 265 2.21 1.87 47345 57.9 0 60983.98 10.194982 10.147 117492.113 3.315 10.36 24.85 24.85 10.5 10.5 0 6706.245 2745.4 54.9185 46.4695 494077.5 607.95 0 621730.596 Xg 空载到港 纵向 序号 距基线 项目 11289 202 27 2.21 1.87 0 5.79 19444 30971.87 10.147 117492.113 3.315 10.36 24.85 24.85 0 10.5 9.5 669.63 279.72 54.9185 46.4695 0 60.795 181963 300566.646 14.7 0 281563.8 281563.8 舯前 0 舯后 -12.11 -10.3 -84 -70 -70 0 -70 -145261.2 -140221.7 -2080.6 -2268 -154.7 -130.9 0 -405.3 重量（t） 力臂（m） 力矩（t*m） 力臂（m） 力矩（t*m） 力臂（m） 力矩（t*m） 0 8.5 0 399967.5 3.4814112 舯前 399967.5 -70 0 舯后 -12.11 -10.3 -84 -70 -70 -4053 0 -187657.2 -140221.7 -20836.9 -22260 -154.7 -130.9 重量（t） 力臂（m） 力矩（t*m） 力臂（m） 力矩（t*m） 力臂（m） 力矩（t*m） 1 空船重量 2 燃油 3 淡水 4 船员 5 船员物品 6 货仓货物 食品及备7 品 8 压载水 9 总和 Zg 1 空船重量 2 燃油 3 淡水 4 船员 5 船员物品 6 货仓货物 食品及备7 品 8 压载水 9 总和 远洋55000t散货船设计 - 36 -

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Zg 9.7045043 Xg 4.4008518 空船压载时处于尾倾状态，这样有利于保证螺旋桨的压载时的吃水，避免船舶失速，有利于船舶的经济性。

10.3、自由液面的修正。

根据2004年的《船舶与海上设施法定检验规则》的有关规定，因为满载或者重载出港航行中燃油舱和淡水舱均为消耗液体舱，所以应计算燃油舱和淡水舱液面对初稳性的修正。 1.满载出港 序号 燃油舱 清水舱 滑油舱 容积V 最大宽度b 液体密度ρ k(b/h=11.67) 最大长度l 最大高度h δ Mf δGZ 容积V 最大宽度b 液体密度ρ k(b/h=1.653) 最大长度l 最大高度h δ Mf δGZ 容积V 最大宽度b 液体密度ρ k(b/h=1.429) 最大长度l 最大高度h δ Mf δGZ Σ 10° 10° 454.8 7.2 0.85 0.1117 31.15 2 20° 454.8 7.2 0.85 0.12 31.15 2 30° 454.8 7.2 0.85 0.11 31.15 2 40° 454.8 7.2 0.85 0.1 31.15 2 50° 454.8 7.2 0.85 0.09 31.15 2 60° 454.8 7.2 0.85 0.07 31.15 2 1.0139112 1.013911 1.01391118 1.013911 1.0139112 1.013911 313.05815 336.3203 308.293608 280.2669 252.24022 196.1868 0.0039064 0.004197 0.00384695 0.003497 0.0031475 0.002448 270 9.45 1 0.0231 2.46 4.6 2.52487 270 9.45 1 0.0531 2.46 4.6 270 9.45 1 0.0761 2.46 4.6 270 9.45 1 0.1031 2.46 4.6 2.52487 270 9.45 1 0.11 2.46 4.6 2.52487 270 9.45 1 0.1069 2.46 4.6 2.52487 2.52487 2.52486997 187.30831 430.5659 617.063323 835.9951 891.94436 866.8077 0.0023373 0.005373 0.00769983 0.010432 0.0111298 0.010816 42.037 6.861 0.85 0.0186 1.3 4.8 42.037 6.861 0.85 0.0472 1.3 4.8 42.037 6.861 0.85 0.0672 1.3 4.8 42.037 6.861 0.85 0.0957 1.3 4.8 42.037 6.861 0.85 0.1086 1.3 4.8 42.037 6.861 0.85 0.1114 1.3 4.8 0.9818829 0.981883 0.98188292 0.981883 0.9818829 0.981883 4.5183603 11.46595 16.3243984 23.24769 26.381394 27.06158 0.001 0.000143 20° 30° 0.0002037 40° 0.00029 0.0003292 0.000338 50° 60° 0.0072437 0.009712 0.01175048 0.014219 0.0146065 0.013602 2.压载到港 远洋55000t散货船设计 - 37 -

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燃油舱 清水舱 顶边舱 容积V 最大宽度b 液体密度ρ k(b/h=1.731) 最大长度l 最大高度h δ Mf δGZ 容积V 最大宽度b 液体密度ρ k(b/h=1.653) 最大长度l 最大高度h δ Mf δGZ 容积V 最大宽度b 液体密度ρ k(b/h=1.587) 最大长度l 最大高度h δ Mf δGZ Σ 454.8 7.3 0.85 0.0247 31.15 2 454.8 7.3 0.85 0.0546 31.15 2 454.8 7.3 0.85 0.0792 31.15 2 223.50755 454.8 7.3 0.85 0.1046 31.15 2 454.8 7.3 0.85 0.11 31.15 2 454.8 7.3 0.85 0.1054 31.15 2 1.000022 1.000022 1.00002199 1.000022 69.705006 154.0848 1.000022 1.000022 295.188 310.42715 297.4457 0.0018581 0.004107 0.00595791 0.007869 0.0082749 0.007929 270 9.45 1 0.0231 2.46 4.6 2.52487 270 9.45 1 0.0531 2.46 4.6 270 9.45 1 0.0761 2.46 4.6 270 9.45 1 0.1031 2.46 4.6 2.52487 270 9.45 1 0.11 2.46 4.6 2.52487 270 9.45 1 0.1069 2.46 4.6 2.52487 2.52487 2.52486997 93.654157 215.2829 308.531661 417.9976 445.97218 433.4039 0.0011686 0.002686 0.00384992 0.005216 0.0055649 0.005408 4983.7 6.87 1.025 0.0217 152.5 3.55 4983.7 6.87 1.025 0.0517 152.5 3.55 4983.7 6.87 1.025 0.0735 152.5 3.55 4983.7 6.87 1.025 0.1017 152.5 3.55 4983.7 6.87 1.025 0.11 152.5 3.55 4983.7 6.87 1.025 0.1083 152.5 3.55 1.3399758 1.339976 1.33997581 1.339976 1.3399758 1.339976 1763.0747 4200.505 5971.70448 8262.889 8937.2448 8799.124 0.0469973 0.11197 0.15918424 0.220259 0.2382349 0.234553 0.24789 0.050024 0.118764 0.16899206 0.233344 0.2520747 10.4、各种载况下浮态，初稳性高，摇摆周期，摇摆角和横摇加速度

计算如下：

3.浮态 初稳性 横摇周期 横摇角计算 序号 项目 符号及公式 Lwl Bs Δ 单位 m m t 远洋55000t散货船设计 - 38 -

满载出港 188.6 32 60983.98 空载到港 184.6 32 30933 1 水线长 2 水线宽 3 排水量 武汉理工大学毕业论文（设计）

4 型排水体积 5 平均吃水 6 重心纵坐标 7 浮心纵坐标 8 纵倾力矩 9 每厘米纵倾力矩 10 纵倾值 11 漂心坐标 12 艏吃水增量 13 艉吃水增量 14 艏吃水 15 艉吃水 16 重心垂向坐标 17 横稳心垂向坐标 18 初稳性高 19 自由液面修正值 20 经自由液面修正 21 系数 22 系数 23 横摇周期 24 系数 25 系数 26 27 28 系数 29 系数 30 横摇角 V d Xg Xb Δ(Xg-Xb) Mcm Δd=Δ(Xg-Xb)/(100Mcm) Xf Δdf=Δd(L/2-Xf)/L ΔdS=-Δd(L/2+Xf)/L df=d+Δdf ds=d+ΔdS KG KM GM0=KM-KG Ix.r/Δ GM=GM0-Ix.r/Δ Bs/d f查表 T=0.58f(B*B+4KG*KG/GM)^0.5 C1 C2=0.13+0.6KG/d C2 C3 C4 θ=15.28C1C4*[(C2/C3)^0.5] m3 m m m t.m t.m/cm m m m m m m m m m m m s deg 58620.9 11.2 3.481411184 3.922 -26868.85956 766.178 -0.35068691 -2.458 -0.179913913 0.170772997 11.02008609 11.370773 10.19498229 13.632 3.437017711 0 3.437017711 2.857142857 1.01 11.98952906 0.225 0.676159765 0.68 0.012 0.523 13.53540935 29735 6 4.400851805 7.522 -96546.4771 721.637 -1.33788147 4.095 -0.63926238 0.698619092 5.360737621 6.698619092 9.704504313 17.59 7.885495687 0.0415 7.843995687 5.333333333 1.2 9.276172056 0.25 1.100450431 1 0.0195 0.523 14.30697262

10.5、各种载况下静稳性及动稳性力臂计算：

静稳性曲线计算 1.满载出港 θ ls 0 10 20 30 40 50 60 2.压载到港 θ ls 2.347 4.786 6.85 8.517 9.665 10.005 (Zg-Zs)*sinθ (Zg-Zs)*sinθ 1.768587002 3.483490717 5.092657346 6.547242612 7.803094364 8.822092764 自由液面修正 自由液面修正 0.007243666 0.009712423 0.011750475 0.014219015 0.01460654 0.013601924 l l 0.571169332 1.292796861 1.745592179 1.955538373 1.847299095 1.169305312 Mh=Δl Mh=Δl 34831.61937 78838.63096 106451.4479 119254.5966 112653.8407 71307.74583 远洋55000t散货船设计 - 39 -

武汉理工大学毕业论文（设计）

0 10 20 30 40 50 60 2.77 5.65 8.15 9.91 10.85 11.1 1.580186493 3.112408364 4.5501569 5.849791007 6.971861888 7.882310459 0 0 0 0 0 0 动稳性曲线计算 1.189813507 2.537591636 3.5998431 4.060208993 3.878138112 3.217689541 36804.50122 78495.32207 111353.9466 125594.4448 119962.4462 99532.79058 1.满载出港 θ 0 10 20 30 40 50 60 2.压载到港 θ 0 10 20 30 40 50 60 0 1.18981351 2.53759164 3.5998431 4.06020899 3.87813811 3.21768954 成对和 0 1.189813507 3.727405143 6.137434736 7.660052094 7.938347105 7.095827653 自上而下和 0 1.189813507 4.91721865 11.05465339 18.71470548 26.65305259 33.74888024 0 0.103823168 0.429076671 0.96462944 1.633045853 2.325746299 2.944928468 0 0.57116933 1.29279686 1.74559218 1.95553837 1.8472991 1.16930531 成对和 0 0.571169332 1.863966193 3.03838904 3.701130552 3.802837469 3.016604407 自上而下和 0 0.571169332 2.435135524 5.473524564 9.174655117 12.97749259 15.99409699 0 0.049840256 0.212490011 0.477619945 0.800580726 1.132416456 1.395645462

10.6、受风面积及其形心位置。

序号 项目 1 烟囱 1 桅杆 2 探照灯 3 船名灯 4 驾驶甲板 5 居住甲板 6 救生甲板 7 上甲板室 8 舱口围板 受风面积及形心计算 受风面积 75.66 5.84 5 1.081 26.53 36.16 36.16 87.45 230 流线型系数 有效面积 1 1 0.6 1 1 1 1 1 1 75.66 5.84 3 1.081 26.53 36.16 36.16 87.45 230 型心距基线 面积矩 27.7 2095.782 38.2 20 223.088 60 18.73 20.24713 32.25 855.5925 26.3 23.5 19.15 951.008 849.76 4404.5 20.283 1773.748 远洋55000t散货船设计 - 40 -

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