37000吨海散货船的主尺度确定及总布置设计毕业论文设计.docx
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37000吨海散货船的主尺度确定及总布置设计毕业论文设计
本科生毕业论文（设计）
题目：
37000吨近海散货船的主尺度确定及总布置设计
内容摘要
毕业设计内容为37000吨近海散货船主尺度确定及总布置设计。
设计过程中主要参考5800吨近海散货船等相近船为母型船，遵循《钢质海船入级与建造规范》（2006）等相应规范进行设计。
设计过程中综合考虑船舶自身性能及经济性等因素。
毕业设计过程主要包括以下几个部分:
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，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；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。
关键词：
散货船；主尺度；总布置
目录
内容摘要I
设计任务书1
1.3.1主要尺度2
1.3.2航速、螺旋桨及续航力3
2.1排水量和主尺度的初步确定4
2.1.1设计分析4
2.1.2估算排水量4
2.1.3初始方案拟定5
2.2主机选择5
2.3空船重量估算5
2.3.1船体钢材重量Wh5
2.3.2舣装设备重量Wf5
2.3.3机电设备重量Wm6
2.4重力与浮力平衡6
2.5性能校核7
3总布置设计10
3.1主船体内部船舱的布置10
3.1.1总体划分（见图1）10
3.3绘制总布置图（画出总布置图）11
4结论12
参考文献12
参考文献13
附录14
致谢15
设计任务书
1用途
本船主要用于运载煤等散货，货物积载因数按煤的标准积载因数1.17m3/t计算。
2航区
本船航行于我国近海区域
3船级
本船由中国船级社登记入级。
本船按下列规范、规则进行设计；
国内航行海船法定检验技术规则（2004），中国船舶检验局；
钢质海船入级建造规范（2006），中国船级社。
4船型
本船为钢质、单甲板、尾机型、单桨、单舵，由柴油机驱动的散货船，具有球鼻艏线型。
设有首楼和尾楼，中间设有桅屋，尾楼甲板以上设有三层甲板室。
由尾楼到首楼的货舱区域设两个货舱，货舱区域为单壳双底结构，同时设有顶边舱和底边舱，双层底舱、顶边舱和低边舱用作压载水舱。
5航速
螺旋桨设计时考虑了主机功率储备12%，在船壳清洁无污底情况下，处于风力小于蒲式风力三级的平静深水水域条件下主机达到额定转速时的试航速度为11.8kn。
6续航力
本船燃油的装载量为，轻柴油，满足船舶在满载状态，航速Vs=11.8海里/小时的续航力为3500海里。
7船员数
本船船员数为18人。
8动力装置
主机机型选用MANB&W。
9螺旋桨
本船采用MAU型螺旋桨。
1现代散货船发展及相关母型资料
1.1现代散货船发展
通观散货船的发展历史及对现状的分析，散货船的发展趋势主要体现在双壳化、大型化、快速化、多用途化、使用年限增长化、环保和自动化程度提高的几个方面。
在国内，散货运输约占运货量的40％，日益发展的散货船队在能源运输、国际贸易中是主力军，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，平均载重吨位低于世界平均水平。
其中2万-5万吨散货船约占43％，而且这些船的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年后随着货运量的增加，尤其是我国矿石的进口量近几年的持续快速增加。
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货船的更大及大型散货船的建造。
以适应我国经济发展的需要。
1.2现代散货船特点
散货船是指专门运输谷物、矿砂、煤炭等大宗散货物的干货船，但习惯上不载运散装液化货与散装特殊货物，如砂糖、木屑等。
散货船包括粮船、矿砂船、运煤船及散装水泥船等。
散货船特点是：
单层甲板、尾机型、船体肥胖、航速较低，因散货货源充足，通常又专用码头装卸（如大型抓斗、气动机械输送等装备），装卸效率高，故船上可不设置起货设备，其载货吨位较大。
此外，散货船因其货种单一，常为单程运输，回程不装货。
为使船有较好的空载性能，所需压载水水量较大，故货舱两侧常设有斜顶边水舱，且在舭部设有斜底边舱。
1.3相关母型资料
母型船载重量为5800吨，用于运载煤等散货。
主要航区为近海。
本船为钢质、单甲板、尾机型、单桨、单舵，由柴油机驱动的散货船；设有两个货舱；主船体部分由6道水密/油密横舱壁划分为7个区域；设有首楼、尾楼，尾楼甲板上设有三层甲板室。
1.3.1主要尺度
总长Lpp96.00m
型宽B16.40m
型深D7.50m
设计吃水d6.10m
方形系数Cb0.752
载重量DW5800t
载重量系数
0.7785
排水量7478.86t
排水体积7224.2m3
1.3.2航速、螺旋桨及续航力
螺旋桨设计时考虑了主机功率储备12%，母型船在设计吃水（
m），船壳清洁无污底情况下，处于风力小于蒲氏风级三级的平静深水水域条件下主机达到额定转速时的服务速度约11.8海里/小时。
母型船选用MAU型5叶螺旋桨，螺旋桨直径为2.7m，盘面比0.78，螺距比0.76，螺旋桨材料为铝镍青铜。
本船燃油、轻柴油的装载量满足船舶在满载状态，航速Vs=11.8海里/小时的续航力为3500海里。
本船洗涤、饮用水容量为，以及食品和粮食的储备量满足18名船员20天的自持力。
2船舶主要要素的初步拟定
2.1排水量和主尺度的初步确定
2.1.1设计分析
本设计船是一条运输船舶，因此设计时应注意降低造价，降低消耗，提高运输能力，提高本船的经济性，可适当减小船长；作为运输船，航行时间也很重要，要力求达到较适宜的航速，船长不能过小；本船为双壳双层底结构，为保证舱容，可适当增加型深；本船吨位较大，具有较好的适航性，因此满足要求即可。
总结以上，总的设计思想是：
保证舱容和航速要求下，减小本船主尺度。
2.1.2估算排水量
对油船这种重量型船舶，由于
随Δ变化有相当稳定的范围，通常采用载重量系数法初估排水量。
母型船为5800吨近海散货船，母型船排水量为
t，其载重量系数
=0.7785；设计船为37000吨近海散货船，其载重量系数随着载重量的增加而增大，初定为0.7785。
根据公式
（2.1）
得到：
设计船排水量
=44958t
2.1.3初始方案拟定
根据主尺度比法来确定主尺度，设计船的
、
、
、
取值与母型船相同，其中
，
，
。
根据公式计算可以得到：
=5.85,
=2.69,
=12.8。
根据公式
可初步估算得到设计船船长L=，再由公式
、
，
可以计算得到船宽B、吃水d和型深D。
最后计算得设计船主尺度为：
L=180m，B=30.77m，D=14.06m，d=10.44m
2.2主机选择
用海军系数法估算所需的主机功率：
公式如下：
（2.2）
其中c为海军常数
根据公式计算BHP=7357KW
选用MANB&W7500KW
2.3空船重量估算
2.3.1船体钢材重量Wh
按立方模数公式估算该项重量。
钢料重量系数Ch一般在0.0792-0.1053
Wh＝ChLppBD（2.3）
Wh=0.08*180*14.06*30.7=6215.64t
2.3.2舣装设备重量Wf
按平方模数公式估算该项重量。
木作舣装重量系数为:
=0.2102（2.4）
=0.2102*180*（30.77+14.06）=1696.19t（2.5）
2.3.3机电设备重量Wm
利用公式：
Wm＝Cm×（PB×0.7355）0.5=5.5*（8250×0.7355）0.5=428.43t（2.6）
Cm一般在5－6
综合以上三部分重量，本船的空船重量为：
=6215.64+1696.19+428.43=8340.26t（2.7）
2.4重力与浮力平衡
采用诺曼系数法进行重力浮力平衡，允许误差为1吨。
保持载重量、主尺度不变，通过改变方形系数进行重力浮力平衡。
因为只改变方形系数，引起的排水量变化不大，对主机功率的影响可以忽略，所以主机功率不变，因此舾装重量和机电设备重量也不变。
但是由于方形系数的改变对钢料重量的影响很大，不可忽略。
（1）求诺曼系数
=1.2044（2.8）
（2）载重量增量
=37000-36618=382t（2.9）
（3）排水量增量
=458t（2.10）
代入浮性微分方程
（2.11）
得到方形系数的变化
=0.009（2.12）
改变后的方形系数
=0.74
（4）方形系数改变对钢料重量变化的影响
（2.13）
=6192t
平衡后得到
的值
L=180mB=30mD=14.7md=10.1m
2.5性能校核
2.5.1稳性校核
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
（2.14）
式中
─所核算状态下的初稳性高度；
─相应吃水下的浮心高度；
─相应吃水下的横稳心半径；
─所核算状态下的重心高度；
─自由液面对初稳性高度修正值，此处暂时忽略不计。
由薛安国公式得到浮心高度的近似公式
=5.3（2.15）
由诺曼公式得到横稳心半径的近似公式
=6.68（2.16）
重心高度
=0.7*14.7=10.29（2.17）
初稳性高度
=1.7（2.18）
布格氏认为考虑自由液面影响后
（2.19）
横摇周期
=16.2（2.20）
式中
—修正系数。
时，
；
时，f取1.0。
波浪周期
=6.4（2.21）
式中
—波长，我国沿海为60～70m，本船取65m。
调谐因子要求
计算结果为2.5>1.3（2.22）
满足稳性要求
2.5.2航速校核
选择莱普法（Lap—Keller）计算有效马力曲线：
基本参数如下：
Lpp＝180Ld＝1.01Lpp=181.8Cm＝5.5Cp＝0.72
B/D＝2.04
=5582Ld/B＝6.06Xb＝+2%Lpp=3.6
=2666.55
=1.54
参考统计资料，取总推进系数为η＝0.52，则THP＝BHP*0.52
表1.1莱普法有效功率估算
航速校核
序号
项目
数值
1
V（kn）
12
13
14
15
2
Vs（m/s）
6.2
6.7
7.2
7.7
3
3
3.2
3.4
3.7
4
*1000（查图）
700
700
700
700
5
Ld/B修正值
6.06
6.06
6.06
6.06
6
修正后
*1000＝（1+[5]）*[4]
12.64
13.34
14.04
14.74
7
Crt*1000
1.097
1.446
1.785
2.559
8
V*Ld
1212
1313
1414
1515
9
Re＝[8]/1.18831E-6
4.38
4.74
5.10
5.47
10
Cfs*1000
1.480
1.283
1.138
1.020
11
Ca*1000
0.20
0.20
0.20
0.20
12
（Cfs+Ca）*1000＝[10]+[11]
1.680
1.483
1.338
1.220
13
Cti*1000＝[7]+[12]
2.777
2.929
3.123
3.770
14
Vs^2（m^2/s^2）
38.44
44.89
51.84
59.29
15
4714834
6254400
7222724
8260712
16
Rti＝[13]*[15]*0.001
13093
18319
22557
31143
17
B/d修正＝（B/d-2.4）*5%
0.018
0.018
0.018
0.018
18
Rt＝[16]*{1+[17]}
15735
23847
31620
46770
19
Vs/75（m/s^2）
0.083
0.089
0.096
0.103
20
EHP＝[18]*[19]*0.736（kw）
961
1562
2234
3546
做出有效马力曲线：
根据上图可以看出航速可达16节，满足设计要求
2.5.3干舷校核
根据1975年“海船载重线规范”计算并校核。
甲板边板厚t=30mm
计算型深D1=D+t=30030mm
夏季最小干舷F按下式计算
F=F0+f1+f2+f3+f4+f5（mm）（2.23）
基本干舷F0=3228mm
（1）船长对干舷的修正f1
（2.24）
（2）方形系数对干舷的修正f2
=146（2.25）
（3）型深对干舷的修正f3
=675（2.26）
（4）上层建筑和围壁室对干舷的修正f4
=-125
（2.27）
（5）舷弧对干舷的修正f5
船舶的舷弧为非标准舷弧，需做修正。
=-29.3（2.28）
根据计算结果F=3895mm
热带区域最小干舷：
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=2959mm
3总布置设计
按照任务书的要求，本船为钢质、单甲板、尾机型、单桨、单舵，由柴油机驱动的成品油船，具有球尾和球鼻首线型。
参考母型船的布置，并按照《钢制海船入级与建造规范》（2006）、《船舶与海上设施法定检验规则》等规范要求对设计船进行总布置设计。
3.1主船体内部船舱的布置
3.1.1总体划分（见附录）
3.1.2内部舱室划分（见附录）
3.1.3上甲板布置（见附录）
3.2上层建筑布置（见附录）
3.3绘制总布置图（见附录）
总布置设计，是以满足船东方所提出的使用要求和航行性能为一句，经济合理的确定设计船的整体布置工作；具体的说，就是完成设计船总布置图的设计与绘制。
总布置设计是船舶设计中极为重要的一环；总布置设计的好坏对船舶的使用效能语航行性能、经济性、安全性以及结构工艺性都有直接的影响；总布置设计将会影响全局，是后续设计绘图与计算工作的重要依据。
总布置设计的特点是涉及面广、考虑因素多和实践性强。
总布置设计涉及到船、机、电等方面，考虑因素包括船舶使用要求、航行性能与经济性；同时，总布置又因船舶类型、用途、航区条件等不同可有很大差异。
例如：
客船上层建筑发达、外观造型美、生活舱室与公共住所庞杂；而货船则简单朴实，货仓区长，显出任重道远的风貌；沿海客船与长江客船、南方客船与北方客船，彼此也各具一格。
因此，进行总布置设计时必须注重调查研究，详细了解使用者的意见与要求；了解同航线上同类船舶的舱室布置、设备布置及布置要求；把握设计船布置上的特殊性，通过分析研究，统筹处理好设计船的各种矛盾，抓住主要矛盾，拟打设计措施，发挥创造性，形成设计特色。
在总布置图设计中，除了注意各种类型船舶布置上的特殊要求外，一半都应遵循下述原则。
1.最大限度提高船舶的使用性能
货船应保证舱容，提高装卸效率。
2.保证船舶有良好的适航性与安全性
在设计中应合理分布船上各项重量，以船舶在各种装载情况下具有良好的浮态，稳性；降低重心高度，减小侧面受风面积及合理设计在干舷甲板上的开口位置以改善大倾角稳性；合理布置水密舱室以提高船舶的结构强度与抗沉性；良好的驾驶视线和航行信号设备布置以减少航行好事故。
3.满足各有关规范、规则及公约要求
考虑结合理性以满足建造规范的要求，保证船体结构强度。
例如：
注意构件的连续性，避免纵向构件截面的空谈；注意开口对强度的不利影响；上层建筑内的纵、横隔壁和支柱与甲板纵桁和横梁相对等。
救生、消防、航行和信号等设备的配置和布置满足相应规范的要求；生活舱室、公共处所的面积与设备配置应满足船员定额与舱室设备规范要求；国际航线船舶还要满足各种国际公约、规则及规范要求。
4.便于建造、检查、维修、保养及设备的更换
船上各处所应有良好的可达性；确定结构空间时要注意装配与焊接工艺的方便；确定机舱开口时，要考虑机器零件拆装时主机吊出和吊入所需的空间等。
5.舱室布置时，需要注意考虑工作生活需要，尽力改善船员的工作和生活条件。
6.总布置设计要结合建筑学和美学的要求，注意外部造型与内部装潢，给人以美感。
总布置设计是一项实践性和创造性都很强的工作。
必须注意学习和借鉴别人的成功经验，以期在技术上有较大的创新和突破，从而体现出设计上的创造性和特色。
4结束语
本设计在宋老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择、方案论证到具体设计和调试，无不凝聚着宋老师的心血和汗水，在两年年的本科学习和生活期间，也始终感受着导师的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅。
在此向宋老师老师表示深深的感谢和崇高的敬意。
本设计能够顺利的完成，也归功于各位任课老师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。
正是有了他们的悉心帮助和支持，才使我的毕业论文工作顺利完成，在此向大连理工大学的全体老师表示由衷的谢意。
感谢他们两年来的辛勤栽培。
参考文献
[1]程斌，潘伟文，船舶设计教程.上海:
上海交通大学出版社,1988
[2]冯恩德,席龙飞,船舶设计原理.大连:
大连海运学院出版社,1988
[3]中国船级社.钢制内河船舶入级与建造规范.北京:
人民交通出版社,2002
[4]中国船级社.钢制海船入级与建造规范.北京:
人民交通出版社,2006
附录
1.37000散货船总布置图
致谢
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：
所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：
日 期：
指导教师签名：
日 期：
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：
按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：
日 期：
学位论文原创性声明
本人郑重声明：
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：
日期：
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：
日期：
年月日
导师签名：
日期：
年月日
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
评阅教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩：
□
升级会员 