船舶設(shè)計(jì)原理課程設(shè)計(jì)---20000t近海散貨船設(shè)計(jì)

1、<p>　　20000T近海散貨船設(shè)計(jì)</p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　本船為鋼質(zhì)、單甲板、艉機(jī)型國(guó)內(nèi)航行海上散貨船。常年航行于沿海航線，屬近海航區(qū)；主要用于干散貨運(yùn)輸。本船設(shè)計(jì)載重量20000t，積載因素經(jīng)調(diào)研確定。按“CCS”有關(guān)規(guī)范入級(jí)、設(shè)計(jì)和建造。并滿足中華人民共和國(guó)海事局有關(guān)國(guó)內(nèi)航行海船的相關(guān)要求。滿載試航速度不

2、低于11 kn，續(xù)航力5000 n mile。</p><p>　　第一部分 主尺度的確定</p><p><b>　　主要內(nèi)容：</b></p><p>　　1.根據(jù)有關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式及圖表資料初步確定船舶主尺度</p><p>　　2.通過(guò)重力與浮力平衡來(lái)調(diào)整船舶主尺度</p><p><b

3、>　　3.主要性能的估算</b></p><p>　　4.貨艙艙容的初步校核</p><p>　　1.初步確定船舶主尺度</p><p>　　船舶主尺度主要是指船長(zhǎng)L（一般是指垂線間長(zhǎng)Lpp)、型寬B、型深D和設(shè)計(jì)吃水d，通常把方形系數(shù)及主尺度比參數(shù)也歸為主尺度范圍。</p><p><b>　　1.1 船長(zhǎng)L &

4、lt;/b></p><p>　　由統(tǒng)計(jì)公式（5.3.2） 散貨船（10000t<DW<100000t）</p><p>　　Lpp=8.545DW0.2918 得 L=154m</p><p>　　1.2 船寬B和吃水d 由統(tǒng)計(jì)公式（5.3.17）和（5.3.18） 散貨船（DW>10000t）

5、 B=0.0734L1.137 d=0.0441L1.051 得 B=22.5m d=8.9m</p><p><b>　　1.3 型深D</b></p><p>　　參考常規(guī)貨船尺度比參數(shù)關(guān)系圖，取d/D=（0.7 -0.8） 得D=12.51，取D=12m。</p><p>　　1.4 方形系數(shù)CB

6、 由統(tǒng)計(jì)公式（5.3.29）散貨船 CB=1.0911L-0.1702B0.1587d0.0612Vs-0.0317 得 CB= 0.803</p><p>　　1.5 基本干舷的校核</p><p>　　保證船舶具有足夠的干舷一方面可以保證有一定的浮力，另一方面可以減少甲板上浪。如果干舷太小，航行中甲板容易上浪，從而造成的后果是船舶的重量增加，重心

7、升高，初穩(wěn)性降低，并可能沖壞甲板上的某些設(shè)備，也影響船員作業(yè)和人身安全。干舷的大小直接關(guān)系到船的儲(chǔ)備浮力，如果甲板上浪來(lái)不及排掉，或者船體開口的封閉設(shè)施被破壞而導(dǎo)致海水灌入船體，此時(shí)如儲(chǔ)備浮力不足，就容易下沉，所以發(fā)生沉沒(méi)或傾覆，所以保證船舶具有足夠的干舷很重要。</p><p>　　國(guó)際規(guī)定船舶都必須滿足所規(guī)定的最小干舷。這里只進(jìn)行基本干舷的計(jì)算，因?yàn)檫@是初步校核干舷是否滿足，而且對(duì)基本干舷的修正值一般相對(duì)基本

8、干舷都很小。</p><p>　　查表2.2.4 該船基本干舷是2.396m<3.1m(12-8.9),（這里也沒(méi)計(jì)入甲板厚度），初步校核滿足干舷的要求。</p><p>　　1.6 排水量的初步估算</p><p>　　△=kpCBLBd=1.003×1.025×0.803×154×22.5×8.9=254

9、58t</p><p>　　1.7 空船重量LW的估算</p><p>　　空船重量通常將其分為船體鋼料重量WH、舾裝重量Wo 和機(jī)電設(shè)備重量WM 三大部分，即</p><p>　　LW= WH + Wo + WM </p><p>　?。?）WH 的估算</p><p>　　散貨船WH的統(tǒng)計(jì)公式（3.2.11）和（

10、3.2.8）</p><p>　　WH =3.90KL2 B（CB +0.7)×10-4 +1200 </p><p>　　K=10.75-[(300-L)/100]3/2 </p><p>　　WH =4010t </p><p><b>　?。?）Wo 的估算</b></p><p>

11、;　　由統(tǒng)計(jì)公式（3.2.23）及圖表3.2.5</p><p>　　Wo =KBL 查圖3.2.5 K=2.3 得 Wo =797t （3）機(jī)電設(shè)備重量的估算WM 根據(jù)統(tǒng)計(jì)，機(jī)電設(shè)備重量可以近似地按主機(jī)功率的平方根（PD0.5）的關(guān)系進(jìn)行換算。對(duì)于主機(jī)為柴油機(jī)的機(jī)電設(shè)備重量WM 可用下式初估</p><p>　　WM =CM （PD /0.735）0.

12、5 主機(jī)功率可以用海軍系數(shù)發(fā)估算。海軍系數(shù) C= △2/3 v3/P 根據(jù)母型船可以算得海軍系數(shù)C，從而可以估算出主機(jī)功率。 型船資料-海船系數(shù)如表 根據(jù)上述數(shù)據(jù)，選取海軍系數(shù)C=392 ∴P= △ 2/3 V3/C=254582/3 × 113/392=2938kw 根據(jù)此功率選擇鎮(zhèn)江船用柴油機(jī)廠中速柴油機(jī)9L27/38，該主機(jī)額定功率為

13、3060kw,轉(zhuǎn)速800rpm,凈重噸40.6t.發(fā)電機(jī)組功率2970-2820km，轉(zhuǎn)速750rpm。 取 CM =8.5 ∴ WM =8.5 ×（3060/0.7355）0.5 =548t ∴ LW= WH + Wo + WM =4010+797+548=5355t

14、 </p><p>　　2.重力與浮力的平衡</p><p>　　初估的主尺度決定的排水量△=25458t，而估算所得的空船重量LW=5355t,這樣總重量 ：LW+DW=5343+20000=25355t.</p><p>　　∴ 誤差為： ∣25458-25355 ∣/25458×100%=0.4%</p><

15、p>　　在允許誤差1%范圍之內(nèi)，可不進(jìn)行調(diào)整。若相差較大，則要對(duì)主尺度進(jìn)行調(diào)整。</p><p><b>　　3.主要性能的估算</b></p><p>　　3.1 快速性的估算</p><p><b>　?、俸＼娤禂?shù)法</b></p><p><b>　　②按排水量換算</b

16、></p><p><b>　　③統(tǒng)計(jì)回歸公式：</b></p><p>　　V=2.42Lpp0.17273 B-0.22589 d-0.06644 CB-0.41631 (p/0.736)0.205 N-0.01033 </p><p>　　3.2 初穩(wěn)性的估算</p><p>　　初穩(wěn)性

17、高GM=KB+BM-KG</p><p>　　浮心高度KB∝d，橫穩(wěn)心半徑BM ∝B2/d,重心高度∝D。所以有</p><p>　　GM=a1 d+a2 B2/d-a3 D</p><p>　　其中，a1 、a2 可以用近似公式得到，a3可以按母型船換算得到。 由《船舶設(shè)計(jì)原理》表5.3.4公式估算： a1 =0.52 a2 =0.08

18、34 a3 = 0.6457(母型船換算) ∴ GM=0.52×8.9+0.0834×22.52/8.76-0.6457×12=1.63m 3.3 橫搖周期的估算</p><p>　　我國(guó)法規(guī)的完整穩(wěn)性規(guī)則(非國(guó)際航行船舶)中，橫搖周期按下列估算： f=1.0048(經(jīng)修正)</p><p>　　所以算得 f =12.

19、5s</p><p><b>　　4.貨艙艙容的校核</b></p><p>　　4.1 載貨量的估算（載貨量的重量應(yīng)該等于載重量重量減去載貨量以外的重量）</p><p>　　(1)人員及行李的重量: 此船按20名船員配置</p><p>　　∴W1 =65*20+45*20=2200kg=2.2t</p>

20、;<p>　　(2)食品及淡水的重量:</p><p>　　總儲(chǔ)備量=自持力(d)×人員數(shù)×定量(kg/(d·人))</p><p>　　自持力=R/Vs ·24=5000/（11.15*24）=18.1 （ R －續(xù)航力）</p><p>　　定量取每人每天定量150kg ∴總儲(chǔ)備量W2=18.1*

21、20*150=54300kg=54.3t (3)燃油、滑油及爐水的重量 燃油儲(chǔ)備量WF =t(g1 P 1 +g2P2 +g3)·k·10-3 (相關(guān)參數(shù)具體含義見(jiàn)課本) ∴ WF = 448.43×(0.185×3060+0.185×2800 +108.4)×1.2×10-3 = 641.7t (4)潤(rùn)滑油的重量 潤(rùn)滑油的儲(chǔ)量WL

22、 近似地可取為燃油儲(chǔ)量的某一百分?jǐn)?shù)，即： WL =a WF 對(duì)一般柴油機(jī)a取0.02-0.05，主機(jī)功率大航程遠(yuǎn)的船取小值，這里我們?nèi)?.03. ∴ WL =0.03 × 641.7=19.25t (5)爐水的重量</p><p>　　爐水的重量一般不大，在這里我們不做專門計(jì)算，將其考慮到備品、供應(yīng)品重量中。 </p><p>　　(6)備品、供應(yīng)品的重量

23、 備品、供應(yīng)品的重量通常取為(0.5%-1%)LW, ∴ W3=0.75% ×5300=39.75t ∴ 載貨WC =20000-2.2-54.3-641.7-19.25-39.75=19242.8t 4.2 新船所需貨艙容積Vc 貨艙所需的容積Vc 與要求的載貨量、貨物種類和包裝方式以及裝載形式等有關(guān)，按下式計(jì)算： Vc =Wc/kc 此船裝載貨物為煤，積載因數(shù)取1.2，容積折扣系數(shù)

24、取0.92. ∴ Vc = 25100m3 4.3 新船所能提供貨艙容積的估算 對(duì)于典型剖面的貨艙艙容可以用下式估算： VTC =LC AC KC =(LPP -LA –LF -LM) AC KC 尾尖艙LA =0.04 LPP =6.16 首尖艙LF =0.06 LPP =9.24 機(jī)艙長(zhǎng)度根據(jù)主機(jī)型號(hào)估算，主機(jī)長(zhǎng)度6415mm，所以估算LM =(6.5+11)=17.5m

25、 AC–船中處貨艙橫剖面積：貨艙區(qū)設(shè)邊艙時(shí)；AC =(B-2b)(D-hD),其中b為舷側(cè)寬度，hD</p><p>　　第二部分 型線設(shè)計(jì)</p><p><b>　　橫剖面面積曲線</b></p><p>　　橫剖面面積曲線是控制型線的重要要素，型線設(shè)計(jì)通常從確定橫剖面面積曲線入手。橫剖面面積曲線的特征數(shù)，如棱形系數(shù)CP 、浮心縱

26、向位置XB、平行中體長(zhǎng)LP 、進(jìn)流段長(zhǎng)度LE和去流段長(zhǎng)度LR、最大剖面位置以及曲線形狀等，都必須加以正確地加以選擇和設(shè)計(jì)。橫剖面面積曲線下的面積相當(dāng)于船的型排水體積，豐滿度系數(shù)等于船的縱向棱形系數(shù)CP，面積形心的縱向位置相當(dāng)于船的浮心縱向位置XB。</p><p>　　棱形系數(shù)CP和中剖面系數(shù)CM的選擇</p><p>　　該散貨船F(xiàn)N=0.145，屬低速船，興波阻力占總阻力比例不大，選取

27、較小的CP總是有利的，則CM較大。一般運(yùn)輸貨船CM為0.98-0.99。該貨船取CM=0.99，所以CP=0.811.</p><p><b>　　直接生成面積曲線</b></p><p>　　先作一個(gè)滿足棱形系數(shù)和浮心縱向位置的梯形橫剖面面積分布曲線，先求出進(jìn)流段 LE和去流段長(zhǎng)度LR.</p><p>　　LE=LPP(1-CPF)

28、 LR= LPP(1-CPA)</p><p>　　CPF=CP+6 CPXB/(4 CP-1);</p><p>　　CPA=CP-6 CPXB/(4 CP-1).</p><p>　　根據(jù)CP查較佳浮心縱向位置范圍圖，去xB=1.8%L。</p><p>　　得到 LE=23.1m LR=35.1m ∴LP =154-23.1-35.1

29、=95.8m</p><p>　　由于棱形系數(shù)CP較大，橫剖面面積曲線兩端形狀均采用直線。根據(jù)這些就可以畫出滿足條件的橫剖面面積曲線。</p><p><b>　　橫剖面圖</b></p><p>　　將橫剖面面積曲線分成20站，量出每一站的面積，并記錄下來(lái)。然后根據(jù)母型船的橫剖面圖每一站型線的大致形狀，畫出新船的橫剖面圖，是新船的每一站型線形

30、狀與母型船差不多且每一站的面積等于橫剖面面積曲線上量取的一樣。</p><p>　　根據(jù)橫剖面圖畫出半寬水線圖和縱剖面圖，并進(jìn)行光順修改。</p><p>　　光順后量出型值，導(dǎo)入freeship再進(jìn)行光順，光順后再在freeship里生成橫剖面圖和半寬水線圖及縱剖面圖。</p><p>　　Project : </p>&

31、lt;p>　　Designer : </p><p>　　Filename : C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\唐廣寧\修改1.fbm</p><p>　　Design length : 158.80 [m]</p><p>　　L

32、ength over all : 158.80 [m]</p><p>　　Design beam : 22.515 [m]</p><p>　　Beam over all : 22.513 [m]</p><p>　　Design draft : 8.900 [m]

33、</p><p>　　Midship location : 79.400 [m]</p><p>　　Water density : 1.025 [t/m3]</p><p>　　Appendage coefficient : 1.0000</p><p>　　Volume properti

34、es:</p><p>　　Displaced volume : 24595 [m3]</p><p>　　Displacement : 25210 [tonnes]</p><p>　　Total length of submerged bo

35、dy : 158.746 [m]</p><p>　　Total beam of submerged body : 22.513 [m]</p><p>　　Block coefficient : 0.7733</p><p>　　Prismati

36、c coefficient : 0.7936</p><p>　　Vert. prismatic coefficient : 0.8641</p><p>　　Wetted surface area : 5265.6 [m2]</p><

37、;p>　　Longitudinal center of buoyancy : 78.788 [m]</p><p>　　Longitudinal center of buoyancy : -0.385 [%]</p><p>　　Vertical center of buoyancy : 4

38、.719 [m]</p><p>　　Midship properties:</p><p>　　Midship section area : 195.22 [m2]</p><p>　　Midship coefficient : 0.9743</p>

39、<p>　　Waterplane properties:</p><p>　　Length on waterline : 158.75 [m]</p><p>　　Beam on waterline : 22.501 [m]</p><p>　　W

40、aterplane area : 3198.2 [m2]</p><p>　　Waterplane coefficient : 0.8949</p><p>　　Waterplane center of floatation : 72.836 [m]<

41、/p><p>　　Entrance angle : 33.341 [degr.]</p><p>　　Transverse moment of inertia : 122741 [m4]</p><p>　　Longitudinal moment of inertia

42、 : 5554166 [m4]</p><p>　　Initial stability:</p><p>　　Transverse metacentric height : 9.709 [m]</p><p>　　Longitudinal metacentric height : 23

43、0.54 [m]</p><p>　　Lateral plane:</p><p>　　Lateral area : 1281.9 [m2]</p><p>　　Longitudinal center of effort : 78.356 [m]</p>