船舶與海洋工程畢業(yè)設計千噸級油船線型設計與研究

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p>　　千噸級油船線型設計與研究</p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級 船舶與海洋工程

2、 </p><p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　目 錄</b></p&g

3、t;<p><b>　　摘 要2</b></p><p>　　一、 船型要素選擇3</p><p>　　1.1分析任務書與母型資料4</p><p>　　1.2設計船排水量及主要尺度確定6</p><p>　　二、 母型船橫剖面面積曲線繪制9</p><p>　　2.1

4、母型船橫剖面面積計算9</p><p>　　2.2 母型船橫剖面面積曲線繪制21</p><p>　　三、新船橫剖面面積曲線的繪制23</p><p>　　3.1 新船橫剖面面積曲線特征分析23</p><p>　　3.2 新船橫剖面面積曲線的選擇24</p><p>　　四、 型線幾何形狀特征和參數(shù)的選擇

5、31</p><p>　　4.1型線幾何形狀特征和參數(shù)的分析確定31</p><p>　　五、線性變換與型線圖繪制37</p><p>　　5.1型線圖繪制37</p><p>　　六、 總布置設計與總布置圖繪制41</p><p>　　6.1 總布置說明書41</p><p>　　6

6、.2總布置圖45</p><p><b>　　參考文獻46</b></p><p>　　討論部分和致謝辭47</p><p><b>　　外文翻譯48</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　近年來，由于國內(nèi)對

7、各種能源尤其是石油的需求劇增，水路石油運輸是整個石油運輸?shù)闹匾M成部分，沿海及近洋成品油船規(guī)?？焖僭鲩L。</p><p>　　本次畢業(yè)設計內(nèi)容為千噸級油船線型設計與研究，在設計過程中主要參考54.9m母型船，同時以《船舶快速性》、《船舶設計原理》等文獻為參考進行設計。在設計過程中綜合考慮了船舶的快速性、操縱性、經(jīng)濟性等性能。</p><p>　　設計內(nèi)容主要包括設計的任務書分析，主要要素的

8、確定，船體型線設計，總布置設計。主要船型參數(shù)估算、確定，需要根據(jù)任務書的要求，綜合考慮總布置，艙容，結構和航運經(jīng)濟性等方面的要求，根據(jù)經(jīng)驗公式及相關統(tǒng)計資料，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；船體型線設計主要是對橫剖面面積曲線進行修改，從而進行設計船水線以下型線的設計，水線以上部分采用自行設計，考慮型深布置等方面的要求，同時注意與水下部分型線的配合。主要通過繪制輔助水線半寬圖來繪制設計船

9、的水線半寬圖、橫剖面圖、側視圖，從而得到設計船的型線圖；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] 千噸級油船；線型設計；總布置設計；橫剖面面積曲線</p><p>　　Tanker linear design and research </p><p>　　by thousand

10、 tons</p><p>　　[Abstract] In recent years, due to various energy especially domestic oil demand has soared waterway transportation is the entire oil transport oil, as an important part of the coastal and Jin

11、Yang oil ship scale fast growth.</p><p>　　The graduation design content for tanker linear design and research by thousand tons, in the design process main reference January m mother ship, at the same time in

12、 the type of ship quickness, the ship design principle of design such as the literature for reference. In the design process took into consideration the ship power, handling and economy, performance.</p><p>

13、　　Design content mainly includes design commitments to determine the paper mainly factors shape line design, ship, the layout design. Main ship type parameter estimation, sure, need according to the requirement, comprehe

14、nsive consideration of the commitments to layout, cabin let, structure and shipping economy, according to the requirements of the empirical formulas and related statistical data, and reference mother ship main dimensions

15、 of preliminarily determined, again to volume, speed and stabi</p><p>　　[key words] by thousand tons tanker; Linear design; The layout design; cross-sectional area curve</p><p><b>　　船型要素選擇

16、</b></p><p>　　1.1分析任務書與母型資料</p><p>　　1.1.1任務書要求</p><p>　　船 名： 千噸級油船</p><p>　　航 區(qū)： 近海航區(qū)</p><p>　　船型特征： 本船為鋼質(zhì)、雙底、單殼油船，全船設有四個貨油艙。貨油艙設有由碼頭提供熱能的加

17、溫系統(tǒng)，以裝載閃點＞60℃油品為主。</p><p>　　用 途： 油品運輸</p><p><b>　　主尺度： </b></p><p>　　總長L0A ≯ 60.0 m</p><p>　　水線長LWL

18、 ≯ 55.0 m</p><p>　　垂線間長LPP ≯ 52.0 m</p><p>　　型寬B ≯ 9.60 m</p><p>　　型深D

19、 ≯ 5.50 m</p><p>　　設計吃水d ≯ 5.0 m</p><p>　　排水量Δ ≯ 1500 t</p><p>　　方形系數(shù)Cb 0.7631</

20、p><p>　　棱形系數(shù)CP 0.8128</p><p><b>　　甲板間高（參考）：</b></p><p>　　主甲板至尾樓甲板 2.10 m </p><p>　　尾樓甲板至駕駛甲板

21、 2.10 m</p><p>　　駕駛甲板至羅經(jīng)甲板 2.10 m</p><p>　　船員定額： 13人</p><p>　　船體結構（材料、結構形式等）：</p><p>　　貨油艙區(qū)域船底、主甲板及縱艙壁采用縱骨架式，舷側采用橫骨架式。其他區(qū)域采用橫

22、骨架式。</p><p>　　船體主要構件按照中國船級社《鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范》（2006）第2篇對近海航區(qū)貨船的要求進行設計。</p><p>　　本船全船肋骨間距為550mm。</p><p>　　主船體、上層建筑材料采用A 級鋼。 </p><p>　　總布置特征（參考）：</p><p>　　本船主甲板以

23、下設9道水密橫艙壁，自尾至首分隔成淡水艙、隔離空艙、燃油艙、機艙、泵艙、四個貨油艙，污油水艙、首尖艙（兼壓載艙）。</p><p>　　尾樓內(nèi)設有3個雙人船員室、廚房、餐廳、廁所、盥洗室、有機熱載體爐控制室、機艙棚。</p><p>　　尾樓甲板上設有2個雙人船員室、3個單人船員室、機艙棚。</p><p>　　駕駛甲板上設有休息室、海圖室、駕駛室。</p&g

24、t;<p>　　羅經(jīng)甲板設信號燈桅一根，標準磁羅徑一只；首樓后端設桅一根，煙囪設于駕駛甲板F3－F5之間。</p><p>　　首樓內(nèi)為雜物間、錨鏈艙。</p><p><b>　　主要設備配備：</b></p><p>　　Z6170船用柴油機1臺，HCD400A齒輪箱1臺，電動液壓錨機一臺，SYYD－30液壓舵機一臺。<

25、/p><p>　　救生設備按中華人民共和國海事局《船舶與海上設施法定檢驗規(guī)則（2004）》(國內(nèi)航行海船法定檢驗技術規(guī)則)對近海航區(qū)船舶的要求配備。</p><p>　　其余按法規(guī)和規(guī)范要求配備。</p><p>　　1.1.2母型船主要尺度及系數(shù)</p><p><b>　　1）主尺度</b></p><

26、;p>　　總長L0A54.90 m</p><p>　　水線長LWL52.17 m</p><p>　　垂線間長LPP49.90 m</p><p>　　型寬B8.60 m</p><p>　　型深D4.50 m</p><p>　　設計吃水d3.85 m</p><p>　　

27、排水量Δ1299.1 t</p><p>　　方形系數(shù)Cb0.7631</p><p><b>　　船員13人</b></p><p><b>　　2）甲板間高度 </b></p><p>　　主甲板至尾樓甲板2.10 m </p><p>　　尾樓甲板至駕駛甲板

28、2.10 m</p><p>　　駕駛甲板至羅經(jīng)甲板2.10 m</p><p>　　1.2設計船排水量及主要尺度確定</p><p>　　1. 2.1 新船主尺度的初步確定 </p><p>　　對于貨運油船，船長的選擇主要考慮保證貨油艙艙容及專用壓載水艙艙容所需船長，力求取經(jīng)濟船長，以利于提高經(jīng)濟效益。所以在設計任務書允許的范圍值下，

29、在母型船的基礎上垂線間長LPP增加了2個肋位，分配于船體的貨油艙中，有利于提高油船的經(jīng)濟性能。船寬的選擇主要考慮穩(wěn)性、耐波性、阻力等因素。吃水的選擇主要從限制條件，浮力及螺旋槳的事宜直徑等方面考慮。</p><p>　　總長 L0A 56.11m</p><p>　　設計水線長 L

30、 53.32m </p><p>　　垂線間長 Lpp 51m</p><p>　　型寬 B 8.79m</p><p>　　型深 D

31、 4.6m</p><p>　　吃水 d 3.93m</p><p>　　1.2.2 設計排水量及載重量的確定</p><p>　　1）空船重量LW的估算</p><p>　　根據(jù)母型船資料可以知道：母型船

32、的滿載排水量：Δ=1299.1t，</p><p>　　母型船空船質(zhì)量為：LW=271.5t</p><p>　　根據(jù)《船舶設計原理》表3.2.3船體鋼料和舾裝重量與空船重量之比，可以得到：</p><p>　　船體剛料重量與空船重量比：WH/LW=0.54</p><p>　　船體舾裝重量與空船質(zhì)量比：WO/LW=0.23</p>

33、;<p>　　母型船的剛料重量WHO、舾裝重量WOO、機電重量WMO的計算如下：</p><p>　　母型船的系數(shù)CH1、CO2、CMO的計算如下</p><p>　　設計船的剛料重量WH、舾裝重量WO、機電重量WM的計算如下：</p><p>　　因此可以得到設計船空船的質(zhì)量：</p><p><b>　　載重量DW

34、的估算</b></p><p>　　根據(jù)母型船資料可以知道：在設計吃水3.85m時，載重量為1027.6t，載貨量為927.7t，所以人員及行李、食品、淡水、燃油、滑油、其他設備等的質(zhì)量和為99.9t</p><p>　　所以DW=99.9+927.7×(51/49.9)3 =1090.3128 t</p><p>　　3）設計船排水量的估算&

35、lt;/p><p>　　由《船舶設計原理》公式3.1.3可以得到船的排水量有空船重量和載重量兩部分組成，計算如下：</p><p>　　4) 對排水量進行校核：因為設計船和母型船改變不大，所以CB用母型船的進行校核。</p><p>　　與估算的排水量相差較小，因此以上主尺度估算較為合理。</p><p>　　母型船橫剖面面積曲線繪制</p

36、><p>　　2.1母型船橫剖面面積計算</p><p>　　母型船橫剖面面積由對于母型船型線圖分析可求，方法是通過梯形法計算在不同站點時各個橫剖面面積。</p><p><b>　　具體計算如下：</b></p><p>　　表2-1 第0站的橫剖面面積</p><p>　　………………………………

37、……………………………… </p><p>　　表2-2 第0.5站的橫剖面面積</p><p>　　…… </p><p>　　表2-3 第1站的橫剖面面</p><p>　　表2-4 第1.5站的橫剖面面積<

38、;/p><p>　　…………………………………………… </p><p>　　表2-5 第2站的橫剖面面積</p><p>　　表2-6 第3站的橫剖面面積</p><p>　　表2-7 第4站的橫剖面面積</p&

39、gt;<p>　　…………………………………………… </p><p>　　第5站橫剖面面積與第4站相同 </p><p>　　表2-8 第6站的橫剖面面積</p><p>　　……………………………………………

40、 </p><p>　　表2-9 第7站的橫剖面面積</p><p>　　…………………………………………… </p><p&g

41、t;　　表2-10 第8站的橫剖面面積</p><p>　　表2-11 第8.5站的橫剖面面積</p><p><b>　　……</b></p><p>　　……………………… </p><p>&l

42、t;b>　　…………</b></p><p>　　表2-12 第9站的橫剖面面積</p><p>　　表2-13 第9.5站的橫剖面面積</p><p><b>　　…………</b></p><p>　　表2-14 母型船各站橫剖面面積</p><p>　　2.2 母型船橫剖面面

43、積曲線繪制</p><p>　　橫剖面面積曲線是以船長為橫坐標，設計水線以下各站橫剖面面積為縱坐標所繪制的一條曲線。從上面對于各個橫剖面面積的計算可以得到的橫剖面面積曲線如下：（見附圖1）</p><p>　　附圖1 母型船橫剖面面積曲線</p><p>　　三、新船橫剖面面積曲線的繪制</p><p>　　橫剖面面積曲線是控制型線的重要因素

44、，型線設計通常從確定橫剖面面積曲線入手。由于設計船是根據(jù)母型船改造法進行設計,根據(jù)母型船資料,對于橫剖面面積曲線的特征數(shù)，如棱形系數(shù)CP、浮心縱向位置XB、平行中體長LP、進流段長LE和去流段長LR、最大橫剖面位置以及曲線形狀等都要進行正確的選擇和設計。</p><p>　　3.1 新船橫剖面面積曲線特征分析</p><p>　　橫剖面面積面積曲線特征的分析主要是對于船體的棱形系數(shù)CP,中

45、剖面系數(shù)CM以及浮心從向位置XB的計算。</p><p>　　設計船橫剖面面積曲線具有以下特征：</p><p>　　3.1.1棱形系數(shù)CP的選擇</p><p>　　棱形系數(shù)CP的大小反應了浮力沿船長方向的分布，由于CP＝CB/CM，方形系數(shù)CB一定時，CP小表示浮力相對集中在船中附近，面積曲線首尾兩端較尖瘦；而CB一定時CP大，則說明浮力沿船長分布的比較均勻，面

46、積曲線兩端較豐滿。</p><p>　　方形系數(shù)[CB] </p><p>　　傅汝德數(shù)[Fn] </p><p>　　根據(jù)《船舶設計原理》 圖5-3 Cp與Fn的關系，選擇Cp=0.7722</p><p>　　中剖面系數(shù)[CM] </p><p>　　3.1.2設計船的興波干擾

47、</p><p>　　興波干擾的現(xiàn)象是由于實際船體興波存在船首波系和船尾波系，且兩波系中的橫波在船尾處相遇而疊加。從能量觀點上看，若首尾橫波波谷相疊，則合成波的波幅增大，波能必然增大，因而興波阻力隨之增大 ，這種情況稱為不利干擾，相反，如果首波波峰在船尾和尾波波谷相疊加，則合成波橫波波幅減少，這種情況稱為有利干擾。</p><p>　　由于興波干擾作用，船舶興波阻力系數(shù)曲線總是出現(xiàn)波阻峰點

48、與波阻谷點。因此在船舶設計時要根據(jù)規(guī)定的航速合理地選擇船型，力求避免波阻峰點 設法能處于波阻谷點。為此，在船舶設計階段希望能預測設計的船舶滿足這一要求。對于興波干擾的預測采用理論，根據(jù)L，CP和λ組成的函數(shù)就可以預測波阻峰點和谷點。定義為船速v與波長為CPL波速之比，即值的計算公式為：</p><p>　　本船在設計吃水3.85m，深水平潮，船殼清潔無污底，風力不超過蒲氏3級時，其試航速率不小于8.5節(jié)，當速度v

49、=9.5 kn時:</p><p>　　根據(jù)計算得出的值參照《船舶快速性》圖3-14 等值圖譜可以得到計算結果可以得</p><p>　　到:當航速v=9.5 kn：受到的興波干擾為有利干擾</p><p>　　因此在設計船的設計航速時阻力符合設計要求。</p><p>　　3.1.3浮心縱向位置XB的選擇</p><p

50、>　　浮心縱向位置XB決定了船前后半體相對豐滿度。XB的選擇主要從快速性上有利的最佳浮心位置和與總布置所確定的重心縱向位置向配合這兩個方面來考慮。</p><p>　　從阻力方面看，當浮心位置改變時，前體興波阻力和后體形狀阻力的相對比例發(fā)生變化。</p><p>　　因此，對應于給定速度的船，存在著一個阻力最小的最佳浮心位置。浮心的位置還應與重心縱向位置相配合，使船有適應的浮態(tài)，因為

51、在當阻力上最佳的浮心位置與重心配合不當會引起不允許發(fā)生的縱傾。 </p><p>　　根據(jù)《船舶設計原理》圖6.2.5 較佳浮心縱向位置范圍，確定設計船較佳浮心位置為船中前1％LPP</p><p>　　對于無球首的船，前后半體的棱形系數(shù)CPF和CPA可根據(jù)以下經(jīng)驗公式估算：</p><p>　　式中：xB----浮心縱向位置，以LPP的百分數(shù)計（既xB＝10

52、0XB/LPP)，中前為正，中后為負，得到：</p><p>　　3.2 新船橫剖面面積曲線的選擇</p><p>　　由于新船的橫剖面面積曲線去有母型船改造而成，有母型船橫剖面面積曲線分析可以得到，設計的船型沒有平行中體，因此橫剖面面積曲線形狀選擇可以從以下幾個方面進行分析：</p><p>　　3.2.1進流段和去流段長度的選擇</p><p

53、>　　根據(jù)興波阻力理論，橫剖面面積曲線進流段后部隆起的前肩會產(chǎn)生一個前肩波系，這個波系可以與船首波系產(chǎn)生不良的干擾，從而引起阻力突增。理論分析結果認為產(chǎn)生這種不良干擾發(fā)生在以下情況：</p><p><b>　　， ， </b></p><p>　　因此他們?nèi)咧虚g是合理的，而最有利的進流段長度為 ：</p><p>　　去流段的長度

54、太短容易引起水流的分離，貝克推薦的避免嚴重漩渦的最短去流段長為： </p><p>　　分析以上得到的母型船橫剖面面積曲線得到去流段長LE＝19.96m，平行中體LP =4.99m 進流段長LR＝24.95m ，所以得到設計船的去流段長和進流段長為：</p><p>　　由上可以看出計算得到的去流段長符合貝克推薦的最短去流段長度</p><p>　

55、　3.2.2橫剖面面積曲線的形狀</p><p>　　在不同的CP及Fn下,橫剖面面積曲線的兩端形狀具體如下：</p><p>　　表3-1 橫剖面面積曲線兩端形狀</p><p>　　由于設計船的CP＝0.7722，F(xiàn)n＝0.2186，從上表可以得到設計船的橫剖面面積曲線兩端形狀為：前端微凹，后端直線。</p><p>　　3.3 新船橫

56、剖面面積曲線的修改與繪制 </p><p>　　初始得到的橫剖面面積曲線（如母型船的面積曲線），需要按設計要求改變棱形系數(shù)Cp</p><p>　　浮心縱向位置XB和平行中體長度及位置時，可以用適當?shù)男薷姆椒?，在保留曲線原有基本形狀的條件下修改得到新的橫剖面面積曲線。</p><p>　　本次設計采用作圖法改造母型船的橫剖面面積曲線</p><

57、;p>　　母型船的棱形系數(shù)Cp0和浮心位置Xb0與設計船的Cp和Xb不完全相符。為此，可用作圖法修改母型船的面積曲線使其符合設計船的要求?？煞謨刹竭M行：首先修改母型船的面積曲線，使Cp與設計船的要求相一致，然后再修改Cp已符合的曲線，使Xb也能符合設計船的要求。</p><p>　　第一步，修改面積曲線的棱形系數(shù)Cp。若設計船的Cp大于母型船的Cp0，則將母型船的面積曲線增大。反之，則應減小。修改步驟如下：

58、</p><p>　?、儆脽o因次坐標繪制母型船的橫剖面面積曲線。如附圖2實現(xiàn)所示。為船長，等于1，為最大橫剖面面積Am，也取為“1”單位。</p><p><b>　?、谠诰€兩端截取。</b></p><p>　　實際距離為0.0406LPP </p><p><b>　?、圻B接，。</b><

59、;/p><p>　　④過母型船橫剖面面積曲線各站的坐標點a,b,c,d,e作基線AB的平行線與和交于1,2,3,4,5各點。</p><p>　?、萁厝a'=11'，bb'=22'，……</p><p>　?、捱B接首尾a'，b'，c'……成光順曲線。此時Xb與母型船一樣，沒有變。顯然，修改后的曲線所圍的面積是增大

60、了，其增加值為△ADF與△BCE的面積之和。根據(jù)步驟②且考慮到=1，此面積增加值為。</p><p>　　附圖2 為改變Cp而修改橫剖面面積曲線</p><p>　　第二步，修改面積曲線的Xb。采用遷移法使Xb向尾部移動。步驟如下：</p><p>　　①在基線上取K點，其距中值等于型船的Xb0；</p><p>　?、谌點的水平距中值為設

61、計船的Xb，其垂直距離y可由下列公式求得</p><p>　　實際距離為0.4357AM</p><p><b>　?、圻B接；</b></p><p>　?、苓^基線上各站0.5,1,1.5……作平行線；</p><p>　?、葸^母型船的面積曲線上各站面積坐標點作水平線交上述各平行線于0.5'，1'，1.5

62、'……9.5'；</p><p>　?、捱B接各交點0.5'，1'，1.5'……9.5'成光順曲線即為設計船橫剖面面積曲線。</p><p>　　附圖3 為改變xb而修改橫剖面面積曲線</p><p>　　附圖4 新船橫剖面面積曲線</p><p>　　型線幾何形狀特征和參數(shù)的選擇 </p

63、><p>　　4.1型線幾何形狀特征和參數(shù)的分析確定 </p><p>　　4.1.1設計水線及橫剖面形狀特征和參數(shù)的選擇</p><p>　　設計水線的形狀特征和橫剖面形狀特征是相關的,設計水線豐滿意味著橫剖面在設計水線處較寬,在一定的橫剖面面積下,下部必然較窄,橫剖面形狀成V形。反之,設計水線削瘦，橫剖面形狀成U形。</p><p>　　4.

64、1.1.1設計水線 </p><p>　　設計水線的特征和參數(shù)的分析與橫剖面面積曲線相似，主要有水線面系數(shù)CW、平行中段長度、端部形狀、半進流角iE以及尾部的傾斜度等。</p><p><b>　　1）水線面系數(shù)CW</b></p><p>　　水線面系數(shù)CW的選擇與航速有關，同時，CW的大小也直接影響穩(wěn)性和耐波性。從快速性方面看，F(xiàn)n大者，

65、CW應取小些，從耐波性方面考慮，CW對耐波性的影響時顯著的，CW取大的直對改善耐波性總是有益的，無論從減少縱搖周期和垂蕩周期以及增加阻尼均以大的CW為佳。從穩(wěn)性方面，CW大則初穩(wěn)性高些，CW大，水上體積相對也增加了，穩(wěn)性復原力臂也會大些。</p><p>　　設計船的水線面系數(shù)的估算參照《船舶設計原理》圖6.3.2CW與CP的關系可以得到：</p><p>　　2）設計水線的首端形狀和半進

66、流角iE</p><p>　　設計水線首端形狀有凸形、直線形和凹形。其形狀與阻力的關系和橫剖面面積曲線首端形狀的分析相似。從阻力方面看，適宜的首段形狀特征如下：</p><p>　　Fn＝0.16～0.19 由凸形到直線形</p><p>　　Fn＝0.20～0.22 直線形或微凹形</p><p>　　F

67、n＝0.22～0.32 微凹形</p><p>　　Fn>0.32 直線形，整個進流段保持緩和的曲度</p><p>　　由于設計船的Fn＝0.2186，所以根據(jù)阻力方面看，設計水線的首端形狀應取直線形或微凹形。設計水線的半進流角iE對船首部興波阻力有重要影響，并且與水線首部形狀直接有關 。其半進流角的估算參照《船舶設計原理》圖6.3.

68、3在前半體棱形系數(shù)CPF＝0.7488時的iE＝7°。</p><p>　　3）設計水線尾段的形狀</p><p>　　設計水線尾端的形狀，從阻力上看，主要時影響形狀阻力，在一般形狀下，它對總阻力的重要性次與首端形狀，微緩解水流分離，尾端要求保證順滑。設計水線在尾端的寬度應能蓋住螺旋槳的舵，以利于對漿和舵的保護，設計船的尾段形采用直線型。</p><p>

69、　　4）設計水線的平行中段長度</p><p>　　設計水線平行中體的長度取決于水線面系數(shù)的大小和水線首尾端的形狀 ，設計船平行中段的長度為5.1m。</p><p>　　4.1.1.2首部橫剖面形狀</p><p><b>　　1）靜水阻力方面</b></p><p>　　由于新船是根據(jù)母型船改造法來得到型線的，從母型

70、船橫剖面曲線可以得到，設計船的橫剖面是V型的 ，V型的橫剖線形狀濕表面積較小，可減少摩擦阻力，同時它的舭部較瘦，有利于減少豐滿船的舭部漩渦，但V型剖面興波阻力較大，因為它所對應的設計水線首部豐滿，半進流角也大。在低速和高速情況下 ，V形阻力明顯優(yōu)于U形。</p><p><b>　　2）耐波性方面</b></p><p>　　船在縱搖和升沉運動中，V形剖面下沉時，浮力

71、和阻尼力矩大，能減少縱搖和升沉運動，緩解和船底砰擊，但V形剖面增加波浪航行的阻力。綜合靜水阻力和耐波形因素的考慮，由于設計船屬于小型船舶，加上L/B較小，從幾何關系上處理也應采用較V形的橫剖面形狀。</p><p><b>　　3）水上部分的形狀</b></p><p>　　船首水上部分的橫剖面形狀通常具有一定的外飄，這樣儲備浮力和甲板面積都大些，適量的外飄可減少甲板

72、的上浪和淹濕，并對提高大傾角穩(wěn)性的復原力矩也有一定的效果，從耐波性試驗研究結果看，這種外飄部宜過大 ，過大的外飄及折角線對縱搖、垂蕩作用不大，且加劇了船側砰擊的飛濺，導致甲板上浪增加，增大甲板淹濕概率，使波浪增阻加大導致較大的失速。</p><p>　　4)尾部橫剖面和水線的形狀</p><p>　　與首部一樣，尾部橫剖線也有從U形到V形的不同形狀，對于母型船橫剖面曲線分析，設計船的尾部橫

73、剖線的形狀采用V型。V型剖面能使進入去流段的水流較順暢地向后沿斜剖線流動，而且V形剖面濕面積也小。V形和U形剖面對船尾伴流場的影響使不同的，V形尾不僅軸向伴流的脈動量大，而且平均伴流沿徑向分布也不均勻。總的來說，尾部剖面形狀歲推進效率的影響大于對阻力的影響。</p><p>　　船尾水下型線除了考慮以上所述的阻力和伴流因素以外，以下兩個因素也應予重視：</p><p>　　盡量減少水流分離

74、，水流的分離形成漩渦，造成能量損失，減少水流分離主要是避免出現(xiàn)過突的尾肩和船體型線沿水線方向的過分彎曲。</p><p>　　保證螺旋槳良好的供水，螺旋槳前方的水線末端應盡可那個尖削，水線形狀成直線或微凹形，這樣有利于螺旋槳螺旋槳吸水，減少螺旋槳推力減額，提高推進效率。</p><p>　　4.1.2 側面輪廓線和甲板線</p><p>　　型線的側面輪廓線包括首柱

75、輪廓、尾端和尾框輪廓、龍骨線、甲板中心線和甲板邊線。側面輪廓線是船體型線最基本的邊界線，也是船體形狀特征的重要控制要素之一，側面輪廓線的設計也同樣關系到船舶的性能。甲板邊線與總布置關系密切，設計中心必須與總布置設計相互協(xié)調(diào)。</p><p>　　4.1.2.1首輪廓線</p><p>　　根據(jù)母型船船首的分析可以得到，設計船的首輪廓線形狀為球艏型。對低速肥大船型, 球艏緩和了艏部型線, 能

76、減小興波阻力。由于改善了水流, 減少艏底旋渦, 在一定程度上也能降低形狀阻力。</p><p>　　4.1.2.2尾輪廓線</p><p>　　船尾輪廓的選擇主要時考慮舵和螺旋槳的布置以及橫剖型線的配合，設計船船尾采用的是巡洋艦尾，用6°的平板作為尾封板，后傾的尾封板可防止倒航時上浪。</p><p>　　尾框是設有底龍骨的閉式尾框，優(yōu)點是在船擱淺或拖底時

77、增加了對舵和螺旋槳的保護，減少了漁網(wǎng)等雜物對螺旋槳的纏繞。</p><p>　　4.1.2.3龍骨線</p><p>　　龍骨線即為平板龍骨上緣的船底線，設計傳沒有初始縱傾，龍骨線與基線一致。 </p><p>　　4.1.2.4甲板線</p><p>　　甲板線包括甲板邊線和甲板中心線。甲板邊線是一條空間曲線，在側視圖上放映了其<

78、;/p><p>　　高度，在平面圖上表示甲板高度。甲板邊線的寬度根據(jù)總布置的要求結合水上部分橫剖線的</p><p>　　形狀來決定。甲板邊線的高度根據(jù)首尾舷弧確定。</p><p><b>　　1）舷弧的選擇</b></p><p>　　舷弧是指首尾垂線處甲板邊舷高度減去型深后的值，分別稱尾首舷?。⊿F）和尾舷弧（SA）。

79、船舶設有舷弧的目的是為了增加露天甲板在首尾處的干舷高度，減少甲板上浪，提高抗淹濕性能。此外，船首上翹也比較符合人們審美的要求。設計的普通漁船舷弧（特別是首舷?。┮话闳〉谋容^打，其原因是小船耐波性差，首部容易上浪，取較打的舷弧以利減少甲板上浪。首尾舷弧的值參照母型船來確定，具體計算如下：</p><p>　　因此可以得到設計船的首尾舷弧：SF＝1350mm SA＝675mm</p><p&

80、gt;　　2）側視圖上甲板線形狀</p><p>　　根據(jù)母型船型線的縱剖線圖中，可以得到設計船的甲板線形狀采用首升高的甲板線。</p><p><b>　　3）梁拱</b></p><p>　　梁拱是指在橫剖面上甲板中心線相對甲板邊線拱起的高度。其值是fM是指在船的最大型寬處甲板中心線與甲板邊線的高度差，設計船的梁拱值可參照母型船和新船的主尺

81、度確定：</p><p>　　4.2設計船船體阻力與有效功率估算</p><p>　　4.2.1設計船體阻力計算</p><p>　　船舶設計過程中，當主尺度和船型系數(shù)確定以后，并且已經(jīng)知道主機的功率，則需估計阻力以確定船舶能達到的航速。設計船阻力與有效功率用艾亞法進行估算。</p><p>　　表4-1艾亞法有效功率估算表</p>

82、;<p>　　表4-2 船體有效功率計算</p><p>　　圖4-1 有效功率圖 </p><p>　　結論：由上有效功率圖可以得到設計船的裸船功率=169.38KW</p><p>　　占主機功率的百分數(shù)：</p><p>　　而另外多出來的功率提供船體眾多水泵、電機以及輔機等等一些設備正常的工作，因此得到的船體的有效功

83、率是合理的。</p><p>　　五、線性變換與型線圖繪制</p><p><b>　　5.1型線圖繪制</b></p><p>　　型線圖是在三個相互垂直的投影面上，以船體型表面的截交線、投影線和外廓線表示船體外形的圖樣。它是一張重要的船舶圖樣,不僅代表了船體的形狀和大小，還是計算船舶航海性能，繪制其它船舶圖樣，進行船體放樣的依據(jù)(型線圖繪制

84、詳見圖5 型值表見表5)。</p><p>　　船體型線是船行設計的項目之一，它是總布置設計、船體結構與性能計算，以及機艙布置等設計項目的依據(jù)和基礎。本設計船型線由母型船型線進行仿氏變換而來，并在保證航行性能、總布置要求、船體結構的合理規(guī)范和工藝性及經(jīng)濟性等因素后，對變換后的型線作適當?shù)男薷?，使船型更加?yōu)化</p><p>　　由于設計新船的型線能找到與新船相近的優(yōu)秀母型船的型線資料，因此

85、用母型船改造的方法生成新的型線，這樣可以保持優(yōu)秀母型船的型線特征，對新船的性能比較容易的把握。</p><p>　　本船的型線產(chǎn)生就是用了母型改造法這個方法，下面重點介紹下這個方法的具體操作方法及步驟；</p><p>　　在選擇母型船時，不僅要考慮到母型船型線的優(yōu)良性，還要注意到新船與母型船的各個性能（如浮汝德數(shù)、棱型系數(shù)、等）的接近程度，否則修改量太大，就很難保持母型船的優(yōu)良性能。&l

86、t;/p><p>　　5.1.1 主尺度改造</p><p>　　當新船與母型船的主尺度不同時，需要做尺度變換，常用的是線性變換，即：</p><p><b>　　長度： </b></p><p><b>　　寬度： </b></p><p><b>　

87、　吃水： </b></p><p>　　式中帶有下表“o”的為母型船。事實上，如果新船的站線和氺線的劃分與母型船成比例，繪制型線圖時長度和吃氺的坐標也就無需換算。</p><p>　　上訴尺度經(jīng)線性變化后，船型系數(shù)（CW、CP、CW等）和浮心縱向位置都保持不變。但是，如果L/BLO/BO,則設計水線半進流角和水線的去流角已有所改變。對于D/dDO/dO的情況，不能用線性

88、變換的方法同時滿足對新船型深的要求。</p><p>　　主尺度的改造也可以用非線性變換的方法，但非線性變換方法對船型系數(shù)較難控制，非線性變換后對性能的影響也難以直接估計，所以較少采用。</p><p>　　5.1.2 橫剖面面積曲線的改造</p><p>　　將母型船的橫剖面積曲線作為新船初始得到的橫剖面面積曲線，介紹其改造方法。改造棱形系數(shù)和浮心縱向位置以及平

89、行中體長度和位置。修改后，如果新船的中橫剖面系數(shù)CM與母型船相同（多數(shù)情況是這樣），則新船的方形系數(shù)也已滿足要求。</p><p>　　5.1.3 母型船改造法型值的產(chǎn)生</p><p>　　本船的型線生成采用系列船型型線生成。</p><p>　　系列船型都經(jīng)過較廣泛的系列船模試驗，其阻力、推進等試驗資料較全面。因此，如果系列船型能符合新船的要求，側可以直接選用

90、系列船型的型線資料，型線設計即簡單又可靠。</p><p>　　以前半體為例，在橫剖面面積曲線圖上，量出各站處新船與母型船橫剖面面積百分數(shù)相同的距離δx，然后在母型船的水線圖上距對應站δx處量取個水線半寬yij，再乘上B/BO，即可得到新船各站半寬型值。</p><p>　　具體繪制時，新船橫剖面圖的水線先按母型船比例劃分，即確定水線高，將母型船上量得的yij乘上型寬修改比例值后，點在各水

91、線上，將各半寬點連成光順曲線后即得新船的橫剖面圖。為使新船的水線劃分整齊起見，在橫剖面圖上按新船要求重新劃分水線，然而繪制出新水線圖和縱剖線圖。</p><p>　　繪制水線圖和縱剖線圖以前，應按新船要求先繪制縱剖面圖上的甲板邊線和首尾輪廓線。由于新船型線是通過母型船的剖面移動得來的，因此，首輪廓線一般也應由母型船的形狀按相同規(guī)律修改而得，否則與水線端點不易配合，尾框尺寸涉及槳和舵的布置，可按新船要求參照母型船形

92、狀自行設計，但應注意尾框的修改會使水線尾端點距中值改變，因此必須對尾部水線作適當修改。</p><p>　　設計水線以上的型線，由于甲板線需滿足新船的型深和舷弧要求，通常情況下不會與母型船的甲板邊線高度經(jīng)吃水比例修正后相同，因此需要另行繪制。繪制時可參照母型船所得橫剖面形狀，應有自由繪制的方法進行，繪制時應滿足總布置對甲板邊線寬度的要求 ，同時注意橫剖線上部的外飄程度。</p><p>　

93、　5.1.4船體型線光順準則</p><p>　　根據(jù)長期積累的實踐經(jīng)驗，已經(jīng)總結出以下的型線光順準則：</p><p>　　型線上應沒有不符合設計要求的間斷和折角點；</p><p>　　型線彎曲方向的變化應符合設計要求，更不允許產(chǎn)生局部凹凸現(xiàn)象；</p><p>　　型線彎曲程度的變化必須是均勻的；</p><p>

94、;　　型線調(diào)整光順后，各型值點的型值應盡量接近原設計型值；</p><p>　　型值調(diào)整光順后，型線上任一點的三個投影圖上的型值必須相吻合。</p><p><b>　　型值表見下頁表5</b></p><p><b>　　型線圖見附圖5</b></p><p><b>　　表5 型值

95、表</b></p><p>　　總布置設計與總布置圖繪制</p><p>　　6.1 總布置說明書</p><p>　　6.1.1總布置概況</p><p>　　總布置的設計是在母型船的基礎上增加兩個肋位，增加的兩個肋位分配在四號貨油艙，有利于提高其經(jīng)濟性能。</p><p>　　主甲板下共設10道水密橫艙

96、壁，分別位于#0、#1、#4、#13、#15、#36、#54、#72、#85、#88肋位，并作為淡水艙、隔離空艙、燃油艙、機艙、泵艙、四個貨油艙，污油水艙、首尖艙（兼壓載艙）的分隔。</p><p>　　尾樓內(nèi)設有3個雙人船員室、廚房、餐廳、廁所、盥洗室、有機熱載體爐控制室、機艙棚。</p><p>　　尾樓甲板上設有2個雙人船員室、3個單人船員室、機艙棚。</p><

97、p>　　駕駛甲板上設有休息室、海圖室、駕駛室。</p><p>　　羅經(jīng)甲板設信號燈桅一根，標準磁羅徑一只；首樓后端設桅一根，煙囪設于駕駛甲板F3－F5之間。</p><p>　　首樓內(nèi)為雜物間、錨鏈艙。以上各樓層之間、橋樓與主甲板的上下布置有梯道。</p><p><b>　　6.1.2 艙容</b></p><p&

98、gt;<b>　　a、貨油艙艙容：</b></p><p>　　No.1貨油艙（共占13個肋距，#85～#72）2×84.83=169.66 m3</p><p>　　No.2貨油艙（共占18個肋距，#72～#54）2×144.73=289.46 m3</p><p>　　No.3貨油艙（共占18個肋距，#54～#36）

99、2×142.95=285.9m3</p><p>　　No.4貨油艙（共占19個肋距，#36～#17）2×151.71=303.42 m3</p><p>　　合 計1048.44 m3</p><p><b>　　b、淡水艙艙容：</b></p><p>　　淡水艙（共占5個肋距，#0～#-5

100、）2×11.66=23.32 m3</p><p><b>　　c、燃油艙艙容：</b></p><p>　　燃油艙（共占3個肋距，#4～#1）2×23.47=46.94 m3</p><p><b>　　d、壓載水艙艙容：</b></p><p>　　首尖艙（兼壓載水艙）（

101、#88～首）31.75 m3</p><p>　　No.1壓載水艙（共占13個肋距，雙層底左、右，#85～#72）2×16.64=33.28 m3</p><p>　　No.2壓載水艙（共占18個肋距，雙層底左、右，#72～#54）2×31.06=62.12 m3</p><p>　　No.3壓載水艙（共占18個肋距，雙層底左、右，#54～

102、#36）2×32.2=64.4 m3</p><p>　　No.4壓載水艙（共占19個肋距，雙層底左、右，#36～#17）2×29.56=59.12 m3</p><p>　　合 計250.67 m3</p><p><b>　　e、其他艙艙容：</b></p><p>　　污油水艙（共占3個肋

103、距，#88～#85)45.28 m3</p><p><b>　　6.1.3 材料</b></p><p>　　船體主結構鋼材選用船用A級鋼。</p><p><b>　　6.1.4船體結構</b></p><p><b>　　概述：</b></p><

104、;p>　　貨油艙區(qū)域船底、主甲板及縱艙壁采用縱骨架式，舷側采用橫骨架式。其他區(qū)域采用橫骨架式。</p><p>　　船體主要構件按照中國船級社《鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范》（2001）第2篇對近海航區(qū)貨船的要求進行設計。</p><p>　　本船全船肋骨間距為550mm。</p><p>　　6.1.5舾裝及其設備</p><p><

105、b>　　錨泊、系泊設備</b></p><p>　　錨：三只首錨，其中一只為備錨,左右舷各一個，每只錨重780kg。</p><p>　　錨鏈:AM1級，φ28，錨鏈總長度330m，直徑取AM1=28 AM2=24 AM3=22</p><p>　　錨機：配相應的電動液壓錨機一臺，配閘刀式掣鏈器二只。</p><p>　　

106、拖索:一根，索長180米，破斷負荷≮150 kN</p><p>　　系船索4根，每根索長120米，破斷負荷≮69kN</p><p><b>　　電動絞纜機一臺。</b></p><p>　　系泊設備布置時應注意的要求：</p><p>　　1）首尾需各設一對平行于船體中心線的帶纜樁，兼作拖樁用。首部布置在錨機前的外側

107、。尾部布置在尾甲板絞車的前面。</p><p>　　2）導纜器布置在舷側，通常是兩舷對稱布置。首部布置在錨機略后以及前面的兩舷，尾部布置在絞盤前面的兩舷。</p><p>　　3）導纜器和導纜孔的配置應與系纜與拖纜樁結合考慮，通常每只帶纜樁配1～2只導纜器。而導纜器、導纜孔及導向滾輪的布置，應結合絞纜機械卷筒和帶纜樁的位置統(tǒng)一考慮，以充分發(fā)揮絞纜機械的作用。</p><

108、p>　　4）絞纜機械和繩車應作適當安排。首部通常用錨機絞纜卷筒進行絞纜；尾部設絞車或立式絞盤。繩車應設在便于收藏而又不影響系纜操作和效能的部位。</p><p>　　5）由于系纜設備的布置對系泊作業(yè)有重大影響，因此實船設計中應多征求用船部門的意見。</p><p><b>　　舵及舵機</b></p><p><b>　　1）舵

109、：</b></p><p>　　本船采用有舵托支承的雙支點流線型平衡舵。</p><p>　　舵葉面積A3.91 m2</p><p><b>　　舵數(shù)目1</b></p><p><b>　　展舷比λ1.21</b></p><p>　　平衡比β0.24

110、2</p><p>　　面積比μ1.95%</p><p><b>　　2）舵機：</b></p><p>　　SYYD－30液壓舵機一臺。</p><p><b>　　3）舵桿：</b></p><p>　　本船舵桿直徑為110mm,選用船用#20鍛鋼。</p>

111、;<p><b>　　救生設備</b></p><p>　　救生設備按中華人民共和國海事局《船舶與海上設施法定檢驗規(guī)則（2004）》(國內(nèi)</p><p>　　航行海船法定檢驗技術規(guī)則)對近海航區(qū)船舶的要求配備。</p><p><b>　　1）救生筏：</b></p><p>　　本

112、船主尾樓甲板左舷設有20人氣脹式救生筏1只，滿足“2004規(guī)則”對近海航區(qū)貨</p><p><b>　　船的要求。</b></p><p>　　2）救生衣和救生圈：</p><p>　　全船配備17件救生衣,其中駕駛室2件，機艙2件，其它按人員住所分配。</p><p>　　全船配置救生圈6只,(其中3只帶自亮燈，2只

113、帶救生浮索)。</p><p>　　3）6支火箭降落傘火焰信號保存在駕駛室內(nèi)。</p><p>　　本船還安裝1套緊急報警系統(tǒng)。</p><p><b>　　4、消防設備：</b></p><p>　　艙底泵1臺，消防泵1臺，消火栓6只，消防水帶6根, 水槍4支。泡沫滅火器4只，干粉滅火器9只，太平斧2把，消防員裝備1套

114、。</p><p><b>　　5、航行信號設備</b></p><p>　　標準磁羅經(jīng)1臺、操舵磁羅經(jīng)1只,雷達1臺，衛(wèi)導1臺。</p><p>　　基本號燈：桅燈2盞、左舷燈1盞、右舷燈１盞、尾燈１盞、白環(huán)照燈2盞、紅環(huán)照燈2盞,另配強光探照燈1臺。</p><p>　　基本號燈的備用號燈1套。</p>

115、<p>　　閃光燈：手提式、旋轉座架式、桅頂式各１具。</p><p>　　號型、號旗與號鐘：大號球體3個，中國國旗4號4面，國際信號旗4號1套，手旗1副，大型號鐘1只，中型號笛1只。</p><p><b>　　測深手錘1只。</b></p><p>　　總布置設計是船舶總體設計的重要內(nèi)容之一，它不但對船的使用效能和航行性能有十分

116、重要的影響，而且是其他各項設計和計算的主要依據(jù)。通過這次總布置設計，初步確定了設計船的整體布置，基本滿足了該船作業(yè)要求和保證了該船的航行性能和安全性?？偛贾迷O計是總攬全局性的一項工作，需要解決各種矛盾、協(xié)調(diào)各部分設計，要求設計者掌握船舶總體設計的知識，熟悉各相關專業(yè)的設計知識。在總布置設計過程中，應遵循以下原則：</p><p>　　●最大限度地滿足和提高船的使用效能，這是考慮問題的基本出發(fā)點。</p>

117、;<p>　　●保證船舶具有良好的航海性能。</p><p>　　●注意船體結構的合理性和工藝性。</p><p>　　●滿足法規(guī)和規(guī)范的要求。</p><p>　　●盡力搞好外部造型和內(nèi)部裝潢。</p><p><b>　　6.2總布置圖</b></p><p><b>

118、　　總布置圖見附圖5。</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 中國船級社.鋼質(zhì)海船入級及建造規(guī)范[M]，人民交通出版社，2006</p><p>　　[2] 顧敏童.船舶設計原理[M]，上海交通大學出版社，2001</p><p>　　[3] 王世連，劉寅東.船舶設

119、計原理[M]，大連理工大學出版社，2000</p><p>　　[4] 應業(yè)炬.船舶快速性[M]，人民交通出版社，2007</p><p>　　[5] 許晶,蔣乾緯,浦江紅,李忠剛.7萬噸級成品油船線型優(yōu)化設計[J],中國造船,2006</p><p>　　[6] 周占群，胡平.4萬噸級成品油船線型優(yōu)化試驗研究[D],上海船舶運輸科學研究所，2001</p&g