37000噸海散貨船的主尺度確定及總布置設計畢業(yè)論文

1、<p>　　本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設 計）</p><p>　　題 目：37000噸近海散貨船的主尺度確定及總布置設計</p><p>　　學習中心： </p><p>　　層 次： ?？破瘘c本科 </p><p>　　專 業(yè)： 船舶與海洋工程

2、 </p><p>　　年 級： 年 春 季 </p><p>　　學 號： </p><p>　　學 生： </p><p>　　指導教師： </p>&l

3、t;p>　　完成日期： 年 月 日 </p><p><b>　　內容摘要</b></p><p>　　畢業(yè)設計內容為37000噸近海散貨船主尺度確定及總布置設計。設計過程中主要參考5800噸近海散貨船等相近船為母型船，遵循《鋼質海船入級與建造規(guī)范》（2006）等相應規(guī)范進行設計。設計過程中綜合考慮船舶自身性能及經(jīng)濟性等因素。</p

4、><p>　　畢業(yè)設計過程主要包括以下幾個部分:主尺度確定,根據(jù)任務書的要求并參考母型船初步確定主尺度，再對容積、航速及穩(wěn)性等性能進行校核，最終確定船舶主尺度；總布置設計,按照規(guī)范要求并參考母型船進行總布置設計，區(qū)劃船舶主體和上層建筑，布置船舶艙室和設備。</p><p>　　關鍵詞：散貨船；主尺度；總布置</p><p><b>　　目 錄</

5、b></p><p><b>　　內容摘要I</b></p><p><b>　　設計任務書1</b></p><p>　　1.3.1 主要尺度2</p><p>　　1.3.2 航速、螺旋槳及續(xù)航力3</p><p>　　2.1 排水量和主尺度的初步確定4

6、</p><p>　　2.1.1 設計分析4</p><p>　　2.1.2 估算排水量4</p><p>　　2.1.3初始方案擬定5</p><p>　　2.2 主機選擇5</p><p>　　2.3空船重量估算5</p><p>　　2.3.1船體鋼材重量Wh5</p&

7、gt;<p>　　2.3.2艤裝設備重量Wf5</p><p>　　2.3.3機電設備重量Wm6</p><p>　　2.4重力與浮力平衡6</p><p><b>　　2.5性能校核7</b></p><p>　　3 總布置設計10</p><p>　　3.1 主船

8、體內部船艙的布置10</p><p>　　3.1.1 總體劃分（見圖1）10</p><p>　　3.3 繪制總布置圖（畫出總布置圖）11</p><p><b>　　4 結論12</b></p><p><b>　　參考文獻12</b></p><p><

9、;b>　　參考文獻13</b></p><p><b>　　附 錄14</b></p><p><b>　　致 謝15</b></p><p><b>　　設計任務書</b></p><p><b>　　1 用途</b>&l

10、t;/p><p>　　本船主要用于運載煤等散貨，貨物積載因數(shù)按煤的標準積載因數(shù)1.17m3/t計算。</p><p><b>　　2 航區(qū)</b></p><p>　　本船航行于我國近海區(qū)域</p><p><b>　　3 船級</b></p><p>　　本船由中國船級社登記入

11、級。</p><p>　　本船按下列規(guī)范、規(guī)則進行設計；</p><p>　　國內航行海船法定檢驗技術規(guī)則（2004），中國船舶檢驗局；</p><p>　　鋼質海船入級建造規(guī)范（2006），中國船級社。</p><p><b>　　4 船型</b></p><p>　　本船為鋼質、單甲板、尾機型

12、、單槳、單舵，由柴油機驅動的散貨船，具有球鼻艏線型。設有首樓和尾樓，中間設有桅屋，尾樓甲板以上設有三層甲板室。由尾樓到首樓的貨艙區(qū)域設兩個貨艙，貨艙區(qū)域為單殼雙底結構，同時設有頂邊艙和底邊艙，雙層底艙、頂邊艙和低邊艙用作壓載水艙。</p><p><b>　　5 航速</b></p><p>　　螺旋槳設計時考慮了主機功率儲備12%，在船殼清潔無污底情況下，處于風力小

13、于蒲式風力三級的平靜深水水域條件下主機達到額定轉速時的試航速度為11.8 kn。</p><p><b>　　6 續(xù)航力</b></p><p>　　本船燃油的裝載量為，輕柴油，滿足船舶在滿載狀態(tài)，航速Vs=11.8海里/小時的續(xù)航力為3500海里。</p><p><b>　　7 船員數(shù)</b></p>&

14、lt;p>　　本船船員數(shù)為18人。</p><p><b>　　8 動力裝置</b></p><p>　　主機機型選用MAN B&W。</p><p><b>　　9 螺旋槳</b></p><p>　　本船采用MAU型螺旋槳。</p><p>　　1 現(xiàn)代散

15、貨船發(fā)展及相關母型資料</p><p>　　1.1 現(xiàn)代散貨船發(fā)展</p><p>　　通觀散貨船的發(fā)展歷史及對現(xiàn)狀的分析，散貨船的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在雙殼化、大型化、快速化、多用途化、使用年限增長化、環(huán)保和自動化程度提高的幾個方面。在國內，散貨運輸約占運貨量的40％，日益發(fā)展的散貨船隊在能源運輸、國際貿易中是主力軍，在國民經(jīng)濟發(fā)展中占有重要地位。從船隊結構情況看，我國干散貨船隊船舶噸位偏

16、小，平均載重噸位低于世界平均水平。其中2萬-5萬噸散貨船約占43％，而且這些船的船齡老化情況比較嚴重；從船隊規(guī)模看，2000年以前2萬-5萬噸散貨船的數(shù)量基本滿足國內運輸需要，2000年后隨著貨運量的增加，尤其是我國礦石的進口量近幾年的持續(xù)快速增加。極大地增加了散貨船貨運量。因此。我國船隊最近幾年應加快老齡散貨貨船的更大及大型散貨船的建造。以適應我國經(jīng)濟發(fā)展的需要。</p><p>　　1.2 現(xiàn)代散貨船特點&

17、lt;/p><p>　　散貨船是指專門運輸谷物、礦砂、煤炭等大宗散貨物的干貨船，但習慣上不載運散裝液化貨與散裝特殊貨物，如砂糖、木屑等。散貨船包括糧船、礦砂船、運煤船及散裝水泥船等。</p><p>　　散貨船特點是：單層甲板、尾機型、船體肥胖、航速較低，因散貨貨源充足，通常又專用碼頭裝卸(如大型抓斗、氣動機械輸送等裝備)，裝卸效率高，故船上可不設置起貨設備，其載貨噸位較大。此外，散貨船因其貨

18、種單一，常為單程運輸，回程不裝貨。為使船有較好的空載性能，所需壓載水水量較大，故貨艙兩側常設有斜頂邊水艙，且在舭部設有斜底邊艙。</p><p>　　1.3 相關母型資料</p><p>　　母型船載重量為5800噸，用于運載煤等散貨。主要航區(qū)為近海。本船為鋼質、單甲板、尾機型、單槳、單舵，由柴油機驅動的散貨船；設有兩個貨艙；主船體部分由6道水密/油密橫艙壁劃分為7個區(qū)域；設有首樓、尾樓

19、，尾樓甲板上設有三層甲板室。</p><p>　　1.3.1 主要尺度</p><p>　　總長Lpp 96.00m</p><p>　　型寬B 16.40m</p><p>　　型深D 7.50m</p><p>　　設計吃水d 6.10m</p>

20、<p>　　方形系數(shù)Cb 0.752</p><p>　　載重量DW 5800t</p><p>　　載重量系數(shù) 0.7785</p><p>　　排水量 7478.86t</p><p>　　排水體積 7224.2m3</p><p>　　1.3.2 航速、螺旋槳及

21、續(xù)航力</p><p>　　螺旋槳設計時考慮了主機功率儲備12%，母型船在設計吃水（m），船殼清潔無污底情況下，處于風力小于蒲氏風級三級的平靜深水水域條件下主機達到額定轉速時的服務速度約11.8海里/小時。</p><p>　　母型船選用MAU型5葉螺旋槳，螺旋槳直徑為2.7m，盤面比0.78，螺距比0.76，螺旋槳材料為鋁鎳青銅。</p><p>　　本船燃油、輕

22、柴油的裝載量滿足船舶在滿載狀態(tài)，航速Vs=11.8海里/小時的續(xù)航力為3500海里。</p><p>　　本船洗滌、飲用水容量為，以及食品和糧食的儲備量滿足18名船員20天的自持力。</p><p>　　船舶主要要素的初步擬定</p><p>　　2.1 排水量和主尺度的初步確定</p><p>　　2.1.1 設計分析</p>

23、<p>　　本設計船是一條運輸船舶，因此設計時應注意降低造價，降低消耗，提高運輸能力，提高本船的經(jīng)濟性，可適當減小船長；作為運輸船，航行時間也很重要，要力求達到較適宜的航速，船長不能過?。槐敬瑸殡p殼雙層底結構，為保證艙容，可適當增加型深；本船噸位較大，具有較好的適航性，因此滿足要求即可?？偨Y以上，總的設計思想是：保證艙容和航速要求下，減小本船主尺度。</p><p>　　2.1.2 估算排水量<

24、;/p><p>　　對油船這種重量型船舶，由于隨Δ變化有相當穩(wěn)定的范圍，通常采用載重量系數(shù)法初估排水量。</p><p>　　母型船為5800噸近海散貨船，母型船排水量為t，其載重量系數(shù)=0.7785；設計船為37000噸近海散貨船，其載重量系數(shù)隨著載重量的增加而增大，初定為0.7785。</p><p><b>　　根據(jù)公式</b></p&

25、gt;<p><b>　　（2.1）</b></p><p>　　得到：設計船排水量=44958 t</p><p>　　2.1.3初始方案擬定</p><p>　　根據(jù)主尺度比法來確定主尺度，設計船的、、、取值與母型船相同，其中，，。根據(jù)公式計算可以得到：=5.85, =2.69, =12.8。</p><p

26、>　　根據(jù)公式可初步估算得到設計船船長L=，再由公式、，可以計算得到船寬B、吃水d和型深D。最后計算得設計船主尺度為：</p><p>　　L=180m， B=30.77m， D=14.06m，d=10.44m</p><p><b>　　2.2 主機選擇</b></p><p>　　用海軍系數(shù)法估算所需的主機功率：</p&g

27、t;<p><b>　　公式如下：</b></p><p><b>　?。?.2）</b></p><p><b>　　其中c為海軍常數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)公式計算 BHP=7357KW</p><p>　　選用MAN B&W

28、 7500KW</p><p><b>　　2.3空船重量估算</b></p><p>　　2.3.1船體鋼材重量Wh</p><p>　　按立方模數(shù)公式估算該項重量。鋼料重量系數(shù)Ch一般在0.0792-0.1053</p><p>　　Wh＝ChLppBD

29、 （2.3）</p><p>　　Wh =0.08*180*14.06*30.7=6215.64t</p><p>　　2.3.2艤裝設備重量Wf</p><p>　　按平方模數(shù)公式估算該項重量。木作艤裝重量系數(shù)為:</p><p>　　=0.2102 （2.4）</p><p>

30、　　=0.2102*180*（30.77+14.06）= 1696.19t （2.5）</p><p>　　2.3.3機電設備重量Wm</p><p><b>　　利用公式：</b></p><p>　　W m＝Cm×(PB×0.7355)0.5 =5.5*(8250

31、5;0.7355)0.5 =428.43t （2.6）</p><p><b>　　Cm一般在5－6</b></p><p>　　綜合以上三部分重量，本船的空船重量為：</p><p>　　= 6215.64+1696.19+428.43=8340.26t

32、 （2.7）</p><p><b>　　重力與浮力平衡</b></p><p>　　采用諾曼系數(shù)法進行重力浮力平衡，允許誤差為1噸。</p><p>　　保持載重量、主尺度不變，通過改變方形系數(shù)進行重力浮力平衡。因為只改變方形系數(shù)，引起的排水量變化不大，對主機功率的影響可以忽略，所以主機功率不變，因此舾

33、裝重量和機電設備重量也不變。但是由于方形系數(shù)的改變對鋼料重量的影響很大，不可忽略。</p><p><b>　　(1) 求諾曼系數(shù)</b></p><p>　　=1.2044 (2.8)</p><p><b>　　(2) 載重量增量</b></p><p>　　=37

34、000-36618=382t (2.9)</p><p><b>　　(3) 排水量增量</b></p><p>　　=458t (2.10)</p><p><b>　　代入浮性微分方程</b></p><p><

35、b>　　(2.11)</b></p><p>　　得到方形系數(shù)的變化=0.009 （2.12）</p><p>　　改變后的方形系數(shù) =0.74</p><p>　　(4) 方形系數(shù)改變對鋼料重量變化的影響</p><p><b>　　(2.13)</b></p&g

36、t;<p><b>　　=6192t</b></p><p><b>　　平衡后得到的值 </b></p><p>　　L=180m B=30m D=14.7m d=10.1m</p><p><b>　　2.5性能校核</b></p><p>　　2.5

37、.1 穩(wěn)性校核</p><p>　　穩(wěn)性校核包括初穩(wěn)性和大角穩(wěn)性，在主要尺度確定時通常只校核設計船的初穩(wěn)性是否滿足要求。</p><p>　　初穩(wěn)性高度的估算按初穩(wěn)性方程式進行</p><p><b>　　(2.14)</b></p><p>　　式中 ─所核算狀態(tài)下的初穩(wěn)性高度；</p><p&

38、gt;　　─相應吃水下的浮心高度；</p><p>　　─相應吃水下的橫穩(wěn)心半徑；</p><p>　　─所核算狀態(tài)下的重心高度；</p><p>　　─自由液面對初穩(wěn)性高度修正值，此處暫時忽略不計。</p><p>　　由薛安國公式得到浮心高度的近似公式</p><p>　　=5.3 (2.15)<

39、/p><p>　　由諾曼公式得到橫穩(wěn)心半徑的近似公式</p><p>　　=6.68 (2.16)</p><p>　　重心高度 =0.7*14.7=10.29 (2.17)</p><p>　　初穩(wěn)性高度=1.7 (

40、2.18)</p><p>　　布格氏認為考慮自由液面影響后 (2.19)</p><p>　　橫搖周期 =16.2 (2.20)</p><p>　　式中 —修正系數(shù)。時，；時，f取1.0。</p><p>　　波浪周期 =6.4

41、 (2.21)</p><p>　　式中 —波長，我國沿海為60～70m，本船取65m。</p><p>　　調諧因子要求 計算結果為2.5>1.3 (2.22)</p><p><b>　　滿足穩(wěn)性要求</b></

42、p><p><b>　　航速校核</b></p><p>　　選擇萊普法（Lap—Keller）計算有效馬力曲線：</p><p><b>　　基本參數(shù)如下：</b></p><p>　　Lpp＝180 Ld＝1.01 Lpp=181.8 Cm＝5.5 Cp＝0.72 </

43、p><p>　　B/D＝2.04 　=5582 Ld/B＝6.06 Xb＝+2%Lpp=3.6 =2666.55 =1.54</p><p>　　參考統(tǒng)計資料，取總推進系數(shù)為η＝0.52，則THP＝BHP*0.52</p><p>　　表 1.1 萊普法有效功率估算</p><p><b>　　做出有效

44、馬力曲線：</b></p><p>　　根據(jù)上圖可以看出航速可達16節(jié)，滿足設計要求</p><p><b>　　干舷校核</b></p><p>　　根據(jù)1975年“海船載重線規(guī)范”計算并校核。</p><p>　　甲板邊板厚 t=30mm</p><p>　　計算型深

45、 D1=D+t=30030mm</p><p>　　夏季最小干舷F按下式計算</p><p>　　F=F0+f1 +f2+f3 +f4 +f5 (mm) (2.23) </p><p>　　基本干舷F0 =3228mm</p><p>　　(1)船長對干舷的修正f

46、1</p><p><b>　　(2.24)</b></p><p>　　(2)方形系數(shù)對干舷的修正f2</p><p>　　=146 (2.25)</p><p>　　(3)型深對干舷的修正f3</p><p>　　=675

47、 (2.26) </p><p>　　(4)上層建筑和圍壁室對干舷的修正f4</p><p><b>　　=-125 </b></p><p><b>　　(2.27)</b></p><p>　　(5)舷弧對干舷的修正f5</p>

48、<p>　　船舶的舷弧為非標準舷弧，需做修正。</p><p>　　=-29.3 (2.28) </p><p>　　根據(jù)計算結果F=3895mm</p><p>　　熱帶區(qū)域最小干舷：F=3895-225=3667mm</p><p>　　冬季最小干舷： F=3895+225=4120mm</

49、p><p>　　冬季北大西洋最小干舷：F=4120mm</p><p>　　淡水最小干舷：F=3895-936=2959mm</p><p><b>　　3 總布置設計</b></p><p>　　按照任務書的要求，本船為鋼質、單甲板、尾機型、單槳、單舵，由柴油機驅動的成品油船，具有球尾和球鼻首線型。參考母型船的布置，并按

50、照《鋼制海船入級與建造規(guī)范》（2006）、《船舶與海上設施法定檢驗規(guī)則》等規(guī)范要求對設計船進行總布置設計。</p><p>　　3.1 主船體內部船艙的布置</p><p>　　3.1.1 總體劃分（見附錄）</p><p>　　3.1.2 內部艙室劃分（見附錄）</p><p>　　3.1.3 上甲板布置（見附錄）</p>

51、<p>　　3.2 上層建筑布置（見附錄）</p><p>　　繪制總布置圖（見附錄）</p><p>　　總布置設計，是以滿足船東方所提出的使用要求和航行性能為一句，經(jīng)濟合理的確定設計船的整體布置工作；具體的說，就是完成設計船總布置圖的設計與繪制。</p><p>　　總布置設計是船舶設計中極為重要的一環(huán)；總布置設計的好壞對船舶的使用效能語航行性能、經(jīng)

52、濟性、安全性以及結構工藝性都有直接的影響；總布置設計將會影響全局，是后續(xù)設計繪圖與計算工作的重要依據(jù)。</p><p>　　總布置設計的特點是涉及面廣、考慮因素多和實踐性強。總布置設計涉及到船、機、電等方面，考慮因素包括船舶使用要求、航行性能與經(jīng)濟性；同時，總布置又因船舶類型、用途、航區(qū)條件等不同可有很大差異。例如：客船上層建筑發(fā)達、外觀造型美、生活艙室與公共住所龐雜；而貨船則簡單樸實，貨倉區(qū)長，顯出任重道遠的風

53、貌；沿?？痛c長江客船、南方客船與北方客船，彼此也各具一格。因此，進行總布置設計時必須注重調查研究，詳細了解使用者的意見與要求；了解同航線上同類船舶的艙室布置、設備布置及布置要求；把握設計船布置上的特殊性，通過分析研究，統(tǒng)籌處理好設計船的各種矛盾，抓住主要矛盾，擬打設計措施，發(fā)揮創(chuàng)造性，形成設計特色。</p><p>　　在總布置圖設計中，除了注意各種類型船舶布置上的特殊要求外，一半都應遵循下述原則。</p

54、><p>　　1.最大限度提高船舶的使用性能</p><p>　　貨船應保證艙容，提高裝卸效率。</p><p>　　2.保證船舶有良好的適航性與安全性</p><p>　　在設計中應合理分布船上各項重量，以船舶在各種裝載情況下具有良好的浮態(tài)，穩(wěn)性；降低重心高度，減小側面受風面積及合理設計在干舷甲板上的開口位置以改善大傾角穩(wěn)性；合理布置水密艙室以

55、提高船舶的結構強度與抗沉性；良好的駕駛視線和航行信號設備布置以減少航行好事故。</p><p>　　3.滿足各有關規(guī)范、規(guī)則及公約要求</p><p>　　考慮結合理性以滿足建造規(guī)范的要求，保證船體結構強度。例如：注意構件的連續(xù)性，避免縱向構件截面的空談；注意開口對強度的不利影響；上層建筑內的縱、橫隔壁和支柱與甲板縱桁和橫梁相對等。救生、消防、航行和信號等設備的配置和布置滿足相應規(guī)范的要求

56、；生活艙室、公共處所的面積與設備配置應滿足船員定額與艙室設備規(guī)范要求；國際航線船舶還要滿足各種國際公約、規(guī)則及規(guī)范要求。</p><p>　　4.便于建造、檢查、維修、保養(yǎng)及設備的更換</p><p>　　船上各處所應有良好的可達性；確定結構空間時要注意裝配與焊接工藝的方便；確定機艙開口時，要考慮機器零件拆裝時主機吊出和吊入所需的空間等。</p><p>　　5.艙

57、室布置時，需要注意考慮工作生活需要，盡力改善船員的工作和生活條件。</p><p>　　6.總布置設計要結合建筑學和美學的要求，注意外部造型與內部裝潢，給人以美感。</p><p>　　總布置設計是一項實踐性和創(chuàng)造性都很強的工作。必須注意學習和借鑒別人的成功經(jīng)驗，以期在技術上有較大的創(chuàng)新和突破，從而體現(xiàn)出設計上的創(chuàng)造性和特色。</p><p><b>　　

58、4 結束語</b></p><p>　　本設計在宋老師的悉心指導和嚴格要求下業(yè)已完成，從課題選擇、方案論證到具體設計和調試，無不凝聚著宋老師的心血和汗水，在兩年年的本科學習和生活期間，也始終感受著導師的精心指導和無私的關懷，我受益匪淺。在此向宋老師老師表示深深的感謝和崇高的敬意。</p><p>　　本設計能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認真負責，使我能夠很好的掌握和運

59、用專業(yè)知識，并在設計中得以體現(xiàn)。正是有了他們的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成，在此向大連理工大學的全體老師表示由衷的謝意。感謝他們兩年來的辛勤栽培。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 程斌，潘偉文，船舶設計教程.上海:上海交通大學出版社,1988</p><p>　　[2] 馮恩德,席龍飛,

60、船舶設計原理.大連:大連海運學院出版社,1988</p><p>　　[3] 中國船級社.鋼制內河船舶入級與建造規(guī)范.北京:人民交通出版社,2002</p><p>　　[4] 中國船級社.鋼制海船入級與建造規(guī)范.北京:人民交通出版社,2006</p><p><b>　　附 錄</b></p><p>　　1.37