近海散货船的主尺度确定及总布置设计.docx
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近海散货船的主尺度确定及总布置设计
网络教育学院
本科生毕业论文（设计）
题目：
37000吨近海散货船的主尺度确定与总布置设计
学习中心：
层次：
专科起点本科
专业：
船舶与海洋工程
学号：
学生：
指导教师：
完成日期：
年月日
内容摘要
毕业设计内容为37000吨近海散货船主尺度确定与总布置设计。
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与经济性等因素。
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、航速与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
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现代散货船发展与相关母型资料
1.1现代散货船发展
通观散货船的发展历史与对现状的分析，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与大型散货船的建造。
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、运煤船与散装水泥船等。
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、螺旋桨与续航力
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，以与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
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
0.10
升级会员 