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1、1800吨成品油船初步设计1绪论1.1 概述本次毕业设计的课题是设计载重量为1800吨的成品油船，属于海船范围。设计分为总体设计和性能设计。本设计选用母型船改造的方法设计，即选定一个母型船资料作为一个规划基础，在母型船技术上进行改造、计算和修改，从而能够得出设计船的主尺度及主要性能参数。当今的许多船只的设计都是选用母型船法。母型船都是在以往的设计及使用中性能比较好的船，采用母型船设计的方法可以把母型船中好的性能保留下来，并能根据母型船使用过程中的经验改良船体。另外，采用母型船设计的方法可以提高设计效率，降低设计难度，保证设计船舶的质量。实践证明，利用母型船的设计方案是一种有效而且便捷的设计手段
2、。但在设计过程，这种设计方案是不能一步到位，必须经过反复的计算和校核，并且设计时，必须按照规范要求及根据实际的设计要求。本次设计方案分为总体设计和性能设计。1.LI总体设计总体设计部分包括：船体主尺度的选择、重量重心及排水量的计算和型线设计。1.1.2性能设计性能设计包括：静水力计算及静水力曲线图的绘制，螺旋桨的设计及螺旋桨图的绘制。1.2 1800吨成品油船的设计任务书要求1.2.1 航区及用途本船是属于海船范围，航行区域属于近海范围。主要用于运送成品油。1.2.2 主要性能及尺度本船是钢制海船，建造要符合中国船级社钢制海船入级与建造规范，采用无球鼻首船型。本船采用单桨单舵，要求的服务航速应
3、该在11节左右。船长、型宽、型深及设计吃水应该与母型船的差别不大。1.3 设计任务书分析根据设计任务书，本次设计要进行以下步骤：(1)查阅国内外油船设计的相关文献，翻译英文文献一篇；(2)确定设计船舶的主尺度和排水量、重量和重心计算；(3)用母型船采用型线变换设计型线；(4)绘制型线图；(5)静水力曲线计算；(7)螺旋桨设计；(8)绘制螺旋桨图；(9)撰写论文准备答辩。根据任务书的要求，可知本设计船舶是近海油船，载重量是1800吨，设计时应充分考虑近海油船的设计特点，对本设计船的分析如下：131船型分析根据近几年国内外船舶及运输事业的发展的过程，船型的发展与更新很快，船舶的使用年限也有明显缩短
4、的趋势，如果一个船型不能快速的发展改进一直更新换代，在造船市场上将会失去竞争力，从而被运输效率更高、经济效益更好、使用效能更强的新船型所取代。对于一个船型，其发展的根本动力是其经济性，作为商业用船，船型的改进几乎都是以其经济性为基础。选择船型及进行船型论证的主要依据是：航线的水文、地理、气象条件；母港及目的港的情况，建造船厂的技术条件,经济资料；主要的机电设备的配套情况；船级国的运输船舶技术、营运经济资料；国内外同类型船舶的情况；国内外现行规范及公约。132稳性船舶的稳性主要是指船舶受外力作用离开平衡位置而倾斜，当外力消除后能自行回复到原来平衡位置的能力。稳性对船的使用性能与安全性都用重要的影
5、响，且受稳性规范的约束。在设计中，一般又将稳性问题分为初稳性和大倾角稳性。在初步设计阶段，一般只考虑初稳性，就是在初步选定主尺度以及在初步确定重量重心和排水量后的初步稳性校核，在考虑这些之后也要控制影响大倾角稳性的因素。1.4 基本设计思路1.4.1 设计船舶的主要尺度的初步确定船舶的主尺度直接与船舶的排水量相关。所以在主尺度的选择时应首先确定船舶的排水量。1.4.1.1 排水量的确定船舶的排水量是由多个部分组成的，包括载重量和空船重量。载重量中又包括人员及行李重量、食品和淡水量、燃油量、滑油量及成品油的载重量1800吨。载重量的每一项都可以根据船舶设计原理中的经验公式进行计算得出。然后将所得
6、出值进行求和，就会得出设计船的载重量。本设计中由于采用的是母型船改造的方法，可以认为母型船和设计船的载重量系数是一样的，先求出母性船的载重量系数，利用载重量系数求出设计船的空船重量以及设计船的排水量。1.4.1.2 主尺度的确定利用母型船的资料以及设计船求出的排水量，根据船舶设计原理中的立方模数法可以逐步求出各个主尺度。1.4.1.3 重心的确定主要以母型船的资料根据经验公式来求。1.4.2 型线的设计型线设计是利用法，先根据母型船的型线图绘制出母型船的横剖面面积曲线图，利用迁移法绘制出设计船的横剖面面积曲线图。最终得出的是辅助站的位置以及在船上的实际位置。根据辅助站的各个位置计算出型值表，绘
7、制型线图143静水力曲线的计算和绘制这一部分的设计是在选定主机功率等一切机电设备后进行的，主要包括船体阻力计算（艾亚法）、船身效率计算、螺旋桨收到的马力计算、假定航速下的有效推马力计算。1.4.4 螺旋桨的设计螺旋桨的设计是船舶快速性的一部分，其中的设计包括初步确定桨的要素、螺旋桨的空泡校核、确定螺旋桨的要素，校核强度、进行螺距修正和螺旋桨重量及惯性矩的计算。最后进行螺旋桨计算的总结以及螺旋桨图谱的绘制。1.5 设计过程的简要总结151总体方面首先根据大致的母型船资料确定设计船的排水量，然后由立方模数法初步确定设计船的主要尺度，由设计任务书确定的要求计算各部分载重量，然后再初步求和得出船舶的排
8、水量。然后再根据设计任务书以及母型船的资料绘制出设计船体的性线图。每个图纸的绘制都是用AUtoCAD进行，绘制时参照规范，符合规范要求，并且在在最后要进行稳性及其他性能的校核。要求尽量满足设计任务书的要求并且设计船的经济性要很好。此外要注意，AUtOCAD制图要求曲线光滑，各个型线满足设计要求。1.5.2性能方面按照估算出的设计船的要素，进行静水力计算，绘制静水力曲线。用艾亚法估算设计船的阻力，在设计航速附近多取几个航速，画出有效马力曲线。再利用有效马力曲线以及MAU型螺旋桨图谱进行螺旋桨的设计计算。选择螺旋桨的各要素并确定设计航速和主机型号。选定螺旋桨后利用AUtOCAD绘制螺旋桨图。1.6
9、 本章小结本章叙述了设计的主要内容，通过对设计任务书的大体阐述，对任务书进行详尽的分析，明确本次设计的设计目的。并对基本设计思路进行阐述，确定具体设计计算方法，最后对整个设计过程的总结。2主尺度的确定本章的任务是通过计算确定设计船的主尺度。船舶主尺度选择的好坏直接影响船舶的各项技术性能和经济性。因此在根据母型船数据计算设计船的主尺度时还要综合考虑经济性和其他设计任务书中要求的性能指标。载重量的确定是根据规范或者参考船舶设计原理上的计算公式。对船长、吃水、型深、型宽、船体系数的计算主要采用立方模数法。2.1载重量的确定在给定的母型船的总布置图中，排水体积为2730.834已知母型船的排水体积是2
10、730.83加由公式A=9得o=1.0251.0062730.83=2815.90(t)；人员及行李重量：(65+45)x26=2.86,；本设计船与母型船的主机功率相同，载货量高于母型船，可假定服务航速为12.3节食品和淡水量：自持力X人员X数定量=(-)260.2=26.4/；12.324自持力=R匕24燃油量:%二(1500/12.3)x(1280x0.238+150x0.2517)x1.15x0.001=48.02/；滑油量忆=加。=0.03x48.02=1.44/；备品及供应品为Wfi= 0.7%LW即=0.7%Ao-1600(78.72以)Wtin=7.9t;母型船载重量DW(1=
11、2.86/+26.4/+48.02/+1.447.9/+1600/=1686.62/因此其空船重量是LW产2815.90t-1686.62t=1129.28t;载重量系数加W=O%oo=1686.622815.9Of=0.60；DW=1800+86.62=1886.62t1,;设计船船的排水量A=DW/中W=(1800/+86.62/)/0.60=3144.4/；22主尺度的初步确定2.2.1 垂线间长L的初步确定由母型船换算公式L=Ao(A/A。严=7144.42815.90)3=73.66(m)；2.2.2 型宽B和设计吃水d的初步确定由公式B=Bo(o),z3计算，其中BO=13.10m
12、；B=Bo(A/o),z3=13.1(3144.4/2815.90),z3=13.60m；由公式d=do(AAo)L3计算,其中do=4.4m；d=do(A/o),z3=4.4(3144.4/2815.90),z3=4.56m;2.2.3 型深D的初步确定由公式计算，其中d=5.85m;doD=Do=5.85=6.07m；do4.42.2.4 干舷f的确定46.07-4.56=1.51疝；2.3 船型系数的确定2.3.1 方型系数CS3144.41.ppBdk73.6613.604.561.006X1.0252.3.2 中横剖面系数CMCm=CMq=0.983；2.3.3 菱形系数。2.3.4
13、 水线面系数空船重量计算1.JV=LBD=-73.6613.606.07=1262.05/;ZoxBoxDo7113.105.852.4 平衡重力与浮力A=LlV+DJV=1262.05/+1886.623144.67/；=LBdoCBk=73.6613.64.560.6681.0061.025=3146.54/=-=3144.67-3146.54=-1.87/网=1,87=0.06%j0=0.6804,基本满足设计要求。综合两次迁移计算，得出辅助站的位置及其在实船上的位置，列于下表3-40表3-4辅助站位置Table3-4Auxiliarystationposition站号综合移动距离辅助站
14、在实船上的位置0-0.2812-355001-57.0085-32007.00852-123.857-28523.8573-197.6255-25047.62554-259.154-21559.1545-318.278-18068.2786-371.2865-14571.28657-417.675-11067.6758-459.1225-7559.12259-497.092-4047.09210-175.32175.32111493.795043.79121347.1758447.175131195.79511845.795141040.0615240.0615875.14518625.145
15、16703.82522003.82517528.4725378.4718347.85528747.85518.5258.84530433.84519171.25532121.25519.584.98633809.98620003.3.8 在辅助站上量取的半宽水线值表35辅助水线半宽值Table3-5Theauxiliarywidthofwaterline辅辅助水线半宽助站号平底线3005001000165020002500300035004400013547111763363955105866096778101035177423719991163140316451785200822832655
16、364839541819207325213031330736974081447652384172827653049359041834446473151035416592652544369240674615512653535635587260776379633804596491754485913609863086456656567017411652725579606264256548667167386779679884683580960716456668967506798679968006800950706075635366626795679968006800680068001052126187
17、644967396800680068006800680068001151686205644766936790679968006800680068001249105992624665716733676267826788678868001343825566584962516496656966286738675467891435714842519156495987606762546381650266541525083865423047485174522455495722589862101616172846321737734185437845874812499253901788318382193269
18、53055323335373705391042861838010031204154018481985217123432519287718.5206654789103813021421158617361886218819307391568774864987Illl1235147719.5113265312399491584767200根据上表绘制出了辅助水线的半宽图卬图3-5辅助水线半宽图Figure3-5Thefigureauxiliarywaterlinehalfwidth根据半宽图查得在理论站上的辅助水线半宽值，在根据公式=第，求得理论站上的理论水线半宽值（其中，和Zo分别为设计船和母型船
19、的设计吃水，号为设计船中于母型船水线相对应的辅助水线），列于下表表36理论水线半宽值Table3-6Thetheory,halfwidthofthewaterline理论水线半宽站号平底线30050010001650200025003000350044000135471117612216020424226927732143912292371999116314031645178520082283265530183954181920732521303133073697408144764913417282765304935904183444647315103541658245254436924067
20、461551265353563558726077631763380459649175448591360986308645665656680741165272557960626425654866716738677967978468358096071645666896750679867996800680095070607563536662679567996802680068006800105213618764496739680068006803680068006800115168620564476693679067996803680068006800124910599262466571673367
21、626782678867886800134382556658496251649665696628673867546798143571484251915649598760676254638165026701152508386542304748517452245549572258986208161617284632173772418543784587481249925413178831838219326953055323335373705391041981838010031204154018481985217123432519265518.56547891038130214211586173618
22、86189619127212313507585689797906112319.51132653123994915844082033.9校核设计船的方形系数和浮心位置在设计完成的横剖图中依次测量出各站下的横剖面面积，如表3-7表3-7设计船横剖面面积值Table3-7Thecrosssectionareavalueofdesignedship站号面积(m2)站号面积(rn2)00.32914.7361158.750213.7321258.392327.0861357.032437.2931453.569545.2041546.712651.6321637.870755.6851727.47285
23、7.6531815.842958.506195.3511058.746200.000根据上表绘制出设计船的横剖面面积曲线如图3-6：图3-6设计船横剖而面积曲线Figure3-6Thedesignedshipcross-sectionareacurve将上图曲线生成面域后，查询知设计船的型排水体积V=2843.55浮心纵向坐标为XB=O.31%,所以由计算结果知符合设计要求。3.4本章小结本章的主要内容是对设计船进行型线设计和绘制型线图。采用的方法是I-G法，利用此方法对母型船的型线图进行改造，得出在相应水线处设计船的型线数值。在这一章绘制了设计船的中横剖面面积曲线和设计船型线图。4静水力计算
24、浮性是船舶在一定装载情况下漂浮在水面（或浸没在水中）保持平衡位置的能力，它是船舶的基本性能之一，而船舶稳性是指船舶在外力作用消失后保持其原有位置的能力，因此对于一艘新设计的船来说，其浮性和稳性十分重要卬。静水力曲线图就是全面表达船舶在静止正浮状态下浮性和稳性要素随吃水变化的规律图，因此对于一艘新设计的船来说，通过静水力曲线图可以全面的了解其浮性和稳性的好坏。4.1静水力计算绘制静水力曲线图首先要进行静水力计算，其主要计算内容如下:1.H水线面面积：Aw=1皿；-L/2漂心纵向坐标:MovL/2 ydy-L2浮心垂向坐标:MXoyZR =B V浮心纵向坐标:MyozLll yd-L/2cl L/
25、2 yzdxdz_ 0 -L, 2一（I Li2- ydxdz0 -LHd L/2J J xydxdz 0 -2U .L/2J JydXdZ 0 -L/2dL/2型排水体积：V=2Jydxdz；0-L/2每厘米吃水吨数：TPC=-1001.H2yydx横稳心半径：两二*；3V1./22JX2ydx-AwXp纵稳心半径：西=UV4.2绘制静水力曲线图静水力曲线将包含下列曲线：1型排水体积曲线；2总排水体积匕曲线；3总排水量纵曲线；4浮心纵向坐标/曲线；5浮心垂向坐标句曲线；6水线面面积4,曲线；7漂心纵向坐标与曲线；8每厘米吃水吨数MTC曲线；9横稳心半径两曲线；10纵稳心心半径西曲线；11每厘
26、米米纵倾力矩MTC曲线；12水线面系数曲线；13横剖面系数CM曲线；14方形系数Cg曲线；15菱形系数g曲线。以上各个曲线中，18为浮性曲线，911为稳性曲线，1215为船型系数曲线卬。根据给定的计算方法，按步骤要求计算出的结果如以下各表：表4-1Aw,Cwp9Xf,Ilf,Ii值的汇总表Table4-1ThevalueofAw,Cwp,Xf,ItFandIt吃水AC“pXFILFIT(m)(m2)(m)(m4)(m4)0.0382.8000.3820.04965980.0562240.1020.3517.6270.5170.497107143.0274437.9210.5555.8210.5
27、550.611120419.8645206.0071.0611.9720.6110.735141937.1516412.4081.65656.9860.6560.768162793.1747355.1402.0673.9110.6730.720171924.3617680.9602.5697.6010.6960.758184879.6718158.1933.0718.6640.7170.707197402.4358580.2753.5739.1480.7380.622210820.5458968.6854.4784.0210.7830.189244938.0359741.332在上表的计算结果的基础上，进行了进一步的计算，计算结果如下表:表42静水力计算结果汇总表（a）Table4-2TheHydrostaticcalculations(a)d（米）V(米3)k(米3)（吨）Xr（米）Xb（米）Zb（米）Aw(米2)TPC（吨/米）0.00.049382.8003.9240.3135.064135.875139.2710.4970.3070.200517.6275.3060
