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1、毕业论文（设计）441KW(600HP)拖网渔船总体设计(载鱼量70吨)学 生 姓 名： 指 导 教 师： 合 作 指 导 教 师： 专 业 名 称： 船舶与海洋工程 所 在 学 院： 航海与船舶工程学院 2012 年 6月目录摘要I第一章 前言1第二章 全船说明书22.1概要22.2船体结构及材料42.3舾装设备42.4航行信号设备52.5舱室布置62.6渔捞设备6第三章 主尺度计算73.1载重量计算73.2主尺度与船型系数的计算93.3重力与浮力平衡113.4稳性估算153.5舱容估算17第四章 型线变换194.1绘制母型船横剖面面积曲线194.2改造母型船横剖面面积204.3绘制型线图2
2、2第五章 性能计算245.1静水力计算及静水力曲线图的绘制245.2邦戎曲线的计算及绘制255.3稳性横截曲线的计算及绘制265.3进水角曲线的绘制285.4浮态及稳性校核29第六章 结构计算366.1概述366.2构件尺度376.3 横向强度校核46第七章 螺旋桨设计497.1拖网渔船主要参数497.2船体有效功率计算（艾亚法）497.3推进因子的决定（汉克歇尔公式）507.4可以达到的最大航速计算507.5空泡校核527.6强度校核537.7螺距修正557.8重量及惯性矩计算557.9敞水特性曲线的确定567.10系柱特性计算567.11螺旋桨计算总结567.12螺旋桨型值计算57第八章
3、结论与建议59致谢60参考文献61附录 文献综述62附录 外文原文及翻译66附录 性能计算表格751静水力曲线计算表格752邦戎曲线计算表格873稳性横截曲线计算表格98附录 性能计算（软件计算）108摘要本设计题目为441KW(600hp)拖网渔船(载鱼量70吨),主要内容包括船舶的主尺度确定、性能计算、结构强度计算和螺旋桨设计计算。本设计采用母型船改造法，以8154型拖网渔船为母型船。作业于东黄勃海海区，鱼货量70吨，全部为冰鲜。结构上本船为单机、单桨、单甲板、横骨架式。自持力20天，船上人员20人，配有8300C型主机一台，4135型辅机一台，设计船属于舯机型，采用前倾式首柱，MAU4叶
4、桨，两只霍尔锚，流线型平衡舵一个。本船稳性满足海洋渔船稳性规范对类航区的要求，根据钢质海洋渔船建造规范（1998）进行结构计算。所设计船舶的最大特点是做了具有很好的稳性。经过稳性检验，所设计船舶达到了规范的要求。本文对拖网渔船的总体设计具有参考价值。 关键词：拖网渔船；冰鲜；横向强度校核；MAU型4叶桨。AbstractThe design subject to 441KW (600hp) trawler (containing 125 tons of fish stocks), including the determination of principal dimensions of th
5、e ship, calculations of performances and computing of damage stability, calculation of structural strength, and calculation of propeller design. The method of model ship is applied to the designed vessel, and the model ship is a trawl ship, which type is 8154 .The designed ship is with single engine
6、，single propeller，single deck and transverse framing . It serves in the coast, which belongs to the east of Huang Hai and Bo Hai zone. There are 125 tonnage ice-cold fish. Its endurance is twenty days. There are twenty sailors in the ship. Its equipped with one main engine and one auxiliary engines
7、that are 8300C diesel and 4135 diesel engines respectively. The designed ship is middle engine type and has a forward rake stem, ducted propeller, two hells anchors and one steam line balanced rudder. The stability of ship matches rules for stability of marine ship that is rapid in navigating zone，s
8、tructure calculation was done according to marine steel vessel construction rules of china(1998). It is fully suit for the requirements of the current rules and regulations，especially its great about the stability. The method in this paper has some reference value to the general design of trawlerKey
9、 words：Trawler ; Ice-cold；Transverse Strength Check；MAU type four-blade propeller.第一章 前言中国早在明代就有了“牵风”等船型的风帆拖网渔船。19世纪末西欧首先研制了机动拖网渔船，随后世界各地逐步开始制造。20世纪50年代英国又研制成尾滑道拖网渔船，已成为世界上拖网渔船的主要船型。拖网是主要渔法之一，全世界许多国家和地区的渔获量中有一半以上为拖网渔船所获得。用拖网进行捕捞的渔船，统称拖网渔船。它的种类很多，按拖网船数分有单拖渔船、对拖或双拖渔船；按起网方式及拖网方式分有舷拖渔船、艉拖渔船。虽然拖网渔船因其类型、大
10、小、设备等不同而有差异，但各类船只都有共同特点：主机功率大, 船体框架结构总强度高, 燃油储备量较大, 船上有大功率的绞机, 船上有宽广的作业甲板,鱼舱有良好的隔热性能。发展趋势:较多建造经济实用的中、小型拖网船，并重视远洋深水拖网渔船的研制开发；采取节能措施，如改进柴油机性能、增大螺旋桨直径、降低转速以提高推进效率，改良船型，采用主机轴带发电机和利用余热；配备先进探鱼及导航仪器；研制拖网自动控制系统等。本船以8154艉滑道拖网渔船为母型船，严格按照设计任务书要求进行设计的，本船为单机、单桨横骨架式、艉滑道拖网渔船，作业海区为东黄渤海海区，作业方式为双拖网。设计载鱼量125t，保鲜方式为冰鲜。
11、船员20人，自持力20天，距基地港距离300海里。结构设计满足1998年钢质海洋渔船建造规范，稳性满足我国海船稳性规范对类航区的要求。主机型号为8300C型柴油机，额定功率为600HP，转速为450r.p.m，辅机一台，型号为4135型，额定功率为80HP，转速为1500转/分，渔捞设备为液压起网机一台。本船配有电动式液压舵机一台，霍尔锚2只，电动起锚机一台。本船在确定主尺度时，为提高经济性，主要从两方面来考虑。首先，在满足舱容及布置要求的前提下，最大限度地降低了船舶的主尺度，尤其是对经济性影响较大的主尺度船长；其次，本船选择了阻力较低、推进系数较高的船型系数，力争在主机功率一定的条件下，获得
12、较高的航速。本船设计的宗旨是在满足规范及任务书要求的前提下，尽可能降低船舶建造的成本，提高船舶的经济性。本设计船经过为期三个月的设计，虽然各项性能都能满足规范及任务书的要求，但限于设计者的经验与水平，设计中难免有不足之处，望各位老师给予批评指正。第二章 全船说明书2.1概要2.1.1船舶用途、类型和航区 本船为600HP艉滑道冰鲜拖网渔船，载鱼量70t，作业方式为双拖网，本船船体结构为钢质结构、单甲板、首柱前倾、巡洋舰尾，纵倾值0.5m，中机型，单机单桨。作业海区为东、黄渤海海区。 2.1.2船舶主要尺度及船型系数 1.船舶主尺度 总 长. Loa 40.00m设计水线长 Lwl 36.80m
13、垂线间长 Lpp 34.00m型 宽 B 7.20m型 深 D 3.50m设计吃水 d 2.70m艏吃水 df 2.20m艉吃水 da 3.20m排水体积 337.8m3排水量 348.3t2.船型系数 方形系数 0.536棱形系数 0.600中横剖面系数 0.894水线面系数 0.7663.主要尺度比 长 宽 比 L/B 4.722 宽度吃水比 B/d 2.667 型深吃水比 D/d 1.296 长 深 比 L/D 9.714 修长 系数 8.5952.1.3船舶性能 载 重 量 120.35t 载 鱼 量 70t 燃 油 量 46.76t 淡 水 17.60t 设 计 航 速 12.1kn
14、2.1.4主要动力装置1.主机 主机型号 8300C型（一台） 主机功率 441kw(600HP) 主机转速 450r.p.m2.辅机 辅机型号 4135型（一台） 辅机功率 59kw(80HP) 辅机转速 1500r.p.m3.推进装置 螺旋桨形式 整体式 螺旋桨直径 D=1.444m螺距比 P/D=0.709*叶数 Z=4叶型式 MAU型盘面比 AE/A0=0.606纵倾角 =8螺旋桨效率 0=0.553设计航速 VS=12.23kn毂径比 db/D=0.18旋向 右旋 螺旋桨转速 450r/min螺旋桨材料 镍铝青铜螺旋桨质量 324.307（kg）2.1.5船舶性能1.航速 本船在满载
15、、静水、海面风力不超过蒲氏三级，主机达到额定功率时的航速约为12.1Kn。2.稳性 本船经稳性校核，在各种合理装载状态下，均满足渔业船舶法定检验法规（2000）对类航区的要求。 3.各甲板间高度 主甲板至驾驶甲板的高度为2.0m； 驾驶甲板至罗经甲板的高度为2.0m。2.1.6定员及舱室 本船共设床位20个，其中艏升高甲板内4人，主甲板12人，驾驶甲板4人。厨房、浴池、厕所等其他内部设备参看总布置图。2.2船体结构及材料2.2.1结构形式及构件设计的依据1.本船船体结构形式为横骨架式，单甲板。2.本船体结构构件尺寸均按照中华人民共和国农业部渔船检验局钢质海洋渔船建造规范（1998）并结合本船特
16、点设计。3.本船主体结构为“3C”。4.本船所有构件均采用焊接形式，施工方法均为分段建造。5.船体部分均采用钢质结构。2.3舾装设备2.3.1锚设备 本船锚采用中国钢质海洋渔船建造规范（1998）规定，设霍尔锚两只，净重500kg，锚链总长为150m，收放锚采用ZMD电动液压起锚机一台。2.3.2舵设备 由钢质海洋渔船建造规范（1998），本船采用焊接式普通流线型平衡舵，舵面积为：，本船取。设电动液压机一台，电机功率2.2kw。2.3.3系泊设备 鉴于本船系泊及相关配套设备以及船舶操纵的需要，结合钢质海洋渔船建造规范（1998）的相关要求，本船系泊设备配备如下：1.艏部两舷和锚机两侧配有双柱带
17、缆桩2个；2.艏部两舷分别设单滚轮导缆钳2个，导缆孔2个。3.艉部在六号肋位处两侧配有双柱带缆桩2个；4.艉部在五号肋位处两侧设导缆孔2个。2.3.4救生设备 渔业船舶法定检验规则（2000）对救生设备的要求，本船救生设备配备如下：1.配备KHA10型，可容纳10人的抛投式救生筏2只；2.救生衣除每人必须一件外，相关值班室及规则要求之处所均应如数配置，共30件；3.本船配有经船检认可的救生圈6个。 （以上设备的具体位置详见总布置图）2.3.5消防设备由渔业船舶法定检验规则（2000）对消防设备的有关规定，对本船消防设备配备如下：1.国际通岸接头一个；2.按渔业船舶法定检验规则（2000）6.2
18、.8之相关规定，在本船的必要处所配置不同灭火方式的消防器材若干套。2.3.6通风设备1.机舱内设有轴流式通风机。2.在艏升高甲板下船员室设机械通风箱2个。 3.厨房设机械通风箱1个。2.4航行信号设备2.4.1航行设备由渔业船舶法定检验规则（2000）第二章1997年国际渔船安全公约的1993年议定书对本船的航行设备配置如下：1.驾驶室内设有标准电罗经一台；2.渔船电罗经一台；3.GPS系统一套；4.雷达装置一套；5.气象传真接受机一台；6.收发报机一台 ；7.探鱼仪一台；8.电磁计程仪一台；9.对讲机一台；10.其他设备的配置详见总布置图。2.4.2信号设备根据渔业船舶法定检验规则（2000
19、）第九章，对渔业船舶的有关规定，对本船的信号设备配置如下：1.桅灯一盏；2.锚灯一盏；3.左右舷灯各一盏；4.失控灯两盏；5.雾灯一个，雾笛一个；6.按渔业船舶法定检验规则（2000）配置航行及作业信号各一套；7.配置字母、数字旗各一套，船籍国国旗一面，公司旗一面。2.5舱室布置1.门窗、水密舱口盖的形式及数量设备参阅总布置图。2.渔舱口盖为两层，钢质和泡沫塑料木质盖。3.甲板上舷墙设有排水孔，位置参阅总布置图。4.甲板上锚机、船员室、照明窗、探照灯、雾笛均设有帆布设备。5.卫生设备：配有一个浴池和一个厕所，位置参阅总布置图。6.厨房设有燃气炉灶，菜柜，碗柜各1个，位置参阅总布置图。2.6渔捞
20、设备根据本船作业方式的需要，配备液压起网机一台，稳车1，吊杆装置，绞车，缆索。第三章 主尺度计算3.1载重量计算3.1.1船员及行李船员通常按人平均取70公斤，船员及行李、小型渔船每人可取100公斤，大、中型渔船每人可取110120公斤2，本设计船每人取100公斤，共20人。船员及行李的总重量=10020=2000公斤=2 t。3.1.2食品（粮食、蔬菜等）食品重量= t式中：k 储备系数，取1.1；每人每天消耗量，通常取2.5公斤；M 船员数，本设计船为20人；T 自持力，本设计船为20天。本设计船食品的重量= =1.1t3.1.3淡水淡水重量= t式中：k 储备系数，取1.05； 每人每天
21、淡水消耗量，自持力不超过10天的小型渔船，可取10公斤，自持力在1520天左右的小型渔船，可取2040公斤；大中型渔船可取5060公斤。对有制淡装置以供洗涤与加工等用水者，食用水可取10公斤。本设计船取40公斤； M 船员数，设计船为20人； T 自持力，设计船为20天。 设计船的淡水重量= =17.6t3.1.4燃油燃油重量= 式中：k储备系数，取1.051.1，本设计船取1.1； 每马力小时燃油消耗量，在缺乏资料的情况下，低速柴油机可取0.155kg/HP.h高速柴油机可取0.185kg/HP.h，本设计船主机属于低速机所以选取=0.175kg/kw.h，辅机属于高速机所以选取=0.185
22、kg/kw.h 主机功率（HP）；=600HP 辅机功率（HP）；=80HP 主机在航次中运行的小时数； 辅机在航次中运行的小时数。（1）对拖网渔船，在缺乏资料的情况下，可按下式估算，即 =1/5自持力（天）24+4/5自持力（天）16（小时） =1/52024+4/52016=352h (2) =24（20-2）=432h设计船的燃油重量=46.76t3.1.5滑油 滑油重量= 式中：k储备系数，取1.05； 、与燃油储备量公式相同； 每马力滑油消耗量，对柴油机可取0.004kg/HP.h设计船滑油的重量= =1.35t3.1.6冰与鱼箱用冰保鲜时，出航时载冰量可取载鱼量的5070%。本设计
23、船取60%，鱼箱的数量，在缺乏资料的情况下，总的箱装渔获量可取载鱼量的1/31/2，本设计船取2/5。则，载冰量=7060%=42t 用箱装的载鱼量=702/5=28t 使用塑料箱，每个箱重2.5kg，每箱装20kg。箱的重量=。3.1.7网具设计船渔具的重量取与型船相同的重量。型船网具的重量为4.5t,故本设计船网具的重量取4.5t。3.1.8备品备品的重量可取空船重量的0.30.5%，本设计船取0.5%。本设计船备品的重量与母型船取相同的数值，即为1.54t。表3-1 载重量汇总表序号项目重量（t）序号项目重量（t）1船员与行李26冰与鱼箱45.52食品1.17网具4.53淡水17.68备
24、品供应品1.544燃油46.7695滑油1.35载重量总计120.353.2主尺度与船型系数的计算3.2.1主尺度计算1.船长 (1)用载重量系数法估算排水量母型船载重量系数 设计船的排水量 （2）用海军部系数法估算航速，即，其中c为海军部系数，取自母型船母型船的海军部系数设计船的航速 （3）由下式估算船长 ，即 ，即，设计船取=35m2.型宽B对小型单甲板渔船可用如下公式估算船宽B，即，其中k常数，在1.82.8之间，设计船取2 设计船，设计船取B=7.2m3.吃水d 对小型单甲板渔船，吃水可按下式估算，即 设计船，取d=2.8m4.型深D 对单甲板渔船，其干舷D可以按下式估算 ，即,设计船
25、取D=3.6m5.干舷F 设计船的干舷F=D-d=3.6-2.8=0.8m3.2.2船型系数的计算 1.方形系数 =1.14-0.61v/=1.14-0.6112.08/=0.452 2.中横剖面 与母型船取相同的数值，即 3.棱形系数备 注0.300.550.570.580.620.320.570.560.570.610.340.500.550.580.60由=0.34，考虑到耐波性，棱形系数取稍大为好，故取=0.604.水线面系数 3.3重力与浮力平衡3.3.1空船重量估算1.我国拖网渔船（柱间长2042米）船体钢料重量 ,木作舾装重量和机电设备重量，可按下式计算，即式中：两柱间长（m）
26、B型宽B（m） D型深（m） P主辅机功率之和（HP）2.空船重量3.对拖网渔船而言，固定压载重量一般为空船重量的510%，设计船取8% 考虑固定压载重量后的空船重量LW=（1+8%）215.79=233.05t4.排水量裕度一般为空船重量的2% 考虑排水量裕度后的空船重量LW=（1+2%）233.05=237.72t3.3.2排水量估算对应载况下的船舶排水量；水的重量密度（t/）；海水=1.025附体体积系数，设计船取k=1.006； 对应载况下的船舶型排水体积。3.3.3重力与浮力平衡1.=120.35+237.72=358.07t 2.诺曼系数N可按下式估算3，即 3. 4.用诺曼系数法
27、平衡后排水量=389.98-52.33=337.65t3.3.4重新进行主尺度和船形系数的确定1.船长（1）用海军部系数法估算航速 设计船的航速 （2）由下式估算船长，即 取=34m2.型宽B k取2 取B=7.2 m3.吃水d , 取d=2.7m4型深D ，即，取D=3.5m5.干舷 设计船的干舷=D-d=3.5-2.7=0.8m6.方形系数 =1.14-0.61v/=1.14-0.6112.1/=0.4417.中横剖面 与母型船取相同的数值，即 8.棱形系数备 注0.300.550.570.580.620.320.570.560.570.610.340.500.550.580.60由=0.
28、34，考虑到耐波性，棱形系数取稍大为好，故取=0.604.水线面系数 3.3.5重新进行空船重量估算1.船体钢料重量,木作舾装重量和机电设备重量的估算2.考虑固定压载及排水量裕度后的空船重量 =(1+8%)(1+2%)(103.33+63.68+39.92)=227.95t3.3.6重新进行排水量估算对应载况下的船舶排水量；水的重量密度（t/）；海水=1.025附体体积系数，设计船取k=1.006； 对应载况下的船舶型排水体积。3.3.7重力与浮力平衡1.=120.35+227.95=348.30t 2.误差分析 。在误差允许的范围之内，即所确定得设计船的主尺度和船形系数符合要求。方形系数 棱
29、形系数 水线面系数 主尺度 3.4航速估算用海军部系数法计算 3.4稳性估算 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，可直接取自母型船或按实际情况估算。3.4.1、的估算 式中：系数、与船型系数、及型线有关，可按下式估算：（适用于）（适用海船、单桨）3.4.2的估算 空载状态取0.852，满载状态取0.78 则，空载时船舶的重心高度 满载时船舶的重心高度3.4.3初稳性校核空载时的初稳性高 满载时的初稳性高 综上可知：设计船的初稳性高符合初稳性高的下限值。3.4.4横摇周期校核为了缓和船舶的横摇并
30、避免谐摇，允许的最大初稳性高度值为 ，可按B/d查表,得 =1.01 空载状态： 满载状态： 综上可知：设计船的初稳性高满足初稳性高上限值的要求。初稳性符合规范要求。3.5舱容估算3.5.1肋骨的标准间距4实际的肋骨间距取0.5m3.5.2双层底高度 双层底高度应不小于下式估算值 ，取h=1m。3.5.3参照母型船确定各舱长度1.机舱长度 取15个肋位，即2.鱼舱长度 设计船的载鱼量为70t，由冰鲜鱼获的积载因数知：鱼舱容积= 设计船船鱼舱型容积，设计船取 第一冰鲜鱼舱鱼舱所需的型容积 第二冰鲜鱼舱鱼舱所需的容积 参考母型船，第一冰鲜鱼舱取10个肋位； 第二冰鲜鱼舱取14个肋位。 3.淡水舱长
31、 淡水舱长参照母型船首部取7个肋位 尾部取5个肋位4.首尖舱长 参照渔轮公司所建造的母型船，首尖舱长取9个肋位，即 5.尾尖舱壁距尾柱的距离 参照母型船，取7个肋位，即第四章 型线变换4.1绘制母型船横剖面面积曲线 按照母型船型值表，绘出母型船型线图； 求出母型船各站的横剖面面积，数据如表4-1：表4-1 母型船各站横剖面面积站号横剖面面积站号横剖面面积站号横剖面面积02.44716.81413.3114.23818.011510.9826.82918.76168.58 39.18 1018.77175.98411.31118.08183.55 513.291216.73191.36 615.
32、181315.24 200 按上表数据绘出母型船横剖面面积曲线4.2改造母型船横剖面面积4.2.1基本公式本船型线设计系用“1-Cp”方法进行型线设计。其基本公式为5： （前体） （后体）4.2.1浮心的确定母型船的浮心为: -0.944米；设计船的浮心为: -0.867米。4.2.3求辅助站位置母型船资料：垂线间长 Lpp037m,棱形系数Cp00.606，浮心纵向坐标xb0-0.0255设计船资料：垂线间长 Lpp34m，棱形系数Cp0.60，浮心纵向坐标xb-0.0255Cpf0Cp0+2.25 xb00.606+2.25(-0.0255) 0.549Cpa0Cp0-2.25 xb00.
33、606-2.25(-0.0255) 0.663CpfCp+2.25 xb0.60+2.25(-0.0255) 0.543CpaCp-2.25 xb0.60-2.25(-0.0255) 0.657CpfCpf0- Cpf0.549-0.5430.006CpaCpa0- Cpa0.663-0.6570.006Cpf /1- Cpf=0.013 Cpa/1- Cpa=0.01719号站移动距离：x19(1-0.9) (Cpf/1-Cpf) (Lpp0/2) (1-0.9) (0.013)18.50.024m18号站移动距离： x18(1-0.8) (Cpf/1-Cpf) (Lpp0/2) (1-0.
34、8) (0.013)18.50.048m17号站移动距离：x17(1-0.7) (Cpf/1-Cpf) (Lpp0/2) (1-0.7) (0.013)18.50.072m16号站移动距离： x16(1-0.6) (Cpf/1-Cpf) (Lpp0/2) (1-0.6) (0.013)18.50.096m15号站移动距离： x15(1-0.5) (Cpf/1-Cpf) (Lpp0/2) (1-0.5) (0.013)18.50.120m14号站移动距离： x14(1-0.4) (Cpf/1-Cpf) (Lpp0/2) (1-0.4) (0.013)18.50.144m13号站移动距离： x13
35、(1-0.3) (Cpf/1-Cpf) (Lpp0/2) (1-0.3) (0.013)18.50.168m12号站移动距离： x12(1-0.2) (Cpf/1-Cpf) (Lpp0/2) (1-0.2) (0.013)18.50.192m11号站移动距离： x11(1-0.1) (Cpf/1-Cpf) (Lpp0/2) (1-0.1) (0.013)18.50.216m10号站移动距离： x1009号站移动距离：x9(1-0.1) (Cpa/1-Cpa) (Lpp0/2) (1-0.1) (0.017)18.50.283m8号站移动距离： x8(1-0.2) (Cpa/1-Cpa) (Lp
36、p0/2) (1-0.2) (0.017)18.50.252m7号站移动距离： x7(1-0.3) (Cpa/1-Cpa) (Lpp0/2) (1-0.3) (0.017)18.50.220m6号站移动距离：x6(1-0.4) (Cpa/1-Cpa) (Lpp0/2) (1-0.4) (0.017)18.50.189m5号站移动距离： x5(1-0.5) (Cpa/1-Cpa) (Lpp0/2) (1-0.5) (0.017)18.50.157m4号站移动距离： x4(1-0.6) (Cpa/1-Cpa) (Lpp0/2) (1-0.6) (0.017)18.50.126m3号站移动距离：x3(1-0.7) (Cpa/1-Cpa) (Lpp0/2) (1-0.7) (0.017)18.50.094m2号站移动距离： x2(1-0.8) (Cpa/1-Cpa) (Lpp0/2) (1-0.8) (0.017)18.50.063m1号站移动距离：x1(1-0.9) (C
