1800吨成品油船初步设计方案

1 1800 吨成品油船初步设计 1 绪论 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。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。 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。 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。 800 吨成品油船的设计任务书要求 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。 要性能及尺度 1800 吨成品油船初步设计 2 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。 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： 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。 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 3 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。 本设计思路 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。 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。 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。 心的确定 主要以母型船的资料根据经验公式来求。 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，绘制型线图 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。 旋桨的设计 1800 吨成品油船初步设计 4 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。 计过程的简要总结 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 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， 图要求曲线光滑，各个型线满足设计要求。 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 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 制螺旋桨图。 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。 5 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。 重量的确定 在给定的母型船的总布置图中，排水体积为 m 已知母型船的排水 体积是 m 由公式 k 1得 0 =t） ； 人员及行李重量： 565( ； 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 食品和淡水量 ： 自持力 人员 数定量 500( ； 自持力24 ； 燃油量： 0FW 500( ； 滑油量 00 W ； 备品及供应品为 0W% % 6 0 00 t W ； 0 1800 吨成品油船初步设计 6 母型船载重量 因此其空船重量是 = 载重量系数 00 ； 800+1】 ； 设计船船的 排水量 ) ； 步 确定 线间长 L 的初步确定 由母型船换算公式 3/100 )/( )1 =m） ； 宽 B 和设计吃水 d 的初步 确定 由公式 3/100 )/( 算，其中 0B 3/100 )/() 1 3 由公式 3/100 )/( 算，其中 d m； 3/100 )/( ) = 深 D 的初步确定 由公式00 计算，其中 0D m； 舷 f 的确定 f=m ； 型系数的确定 型系数 7 横剖面系数 0 形系数 68 6 线面系数 C ； 船重量计算 ； 衡重力与浮力 ； %5% t 所以储备浮力足够。 心高 度的计算 由母型船资料知 a； 重心高度 1 【 1】 ； 1800 吨成品油船初步设计 8 结 步确定的主尺度 在考虑船舶的运营经济性的因素后，可将主尺度初步确定如下 ： P C C C 步计算 ： 设计船的排水量 为 重心高度是 速性的估算 设计船与母型船都是航速较低的船，且两船的主尺度、排水量、航速和形状都相近，可以假定两船的推进效率也相同。故对快速性的估算可以应用海军系数法： ； 先计算母型船的海军系数 81 2 8 0 6 7 1 5 33/20 303/20 P 设计船与母型船的主机功率相同，航速估算为： 9 4 4 81 2 8 03 3/23 3/2 ； 章小结 依据母型船的数据，根据立方模数法计算各个主要尺度，还经过初步的校核可以初步确定的设计船主尺度如下： P C C C 9 3 型线设计 本章的主要任务是进行型线设计，其中包括型线迁移计算和型线图的绘制。 型线设计考虑是否周到，设计出的型线是否优秀，对船舶的航海性能、使用以及建造等方面有很大的影响。所以在本章的型线设计中要注意几个方面：保证良好 的航海性能、考虑总布置的要求、考虑船体结构的合理性和工艺性和考虑外观型 。在本章的型线设计计算方面采用的是对母型船型线用 法 【 2】 进行改造。 线迁移计算 由于设计船和母型船都 存在 平行中体，因此采用 法 进行设计船舶的型线设计 。 母型船的棱形系数为 计船的棱形系数初步定为 计船傅汝德数 计算 1 4 n； 1 n； 计船浮心相对纵向位置 选择 根据 船舶设计原理 第 143 页的图 0在 查得02。 所以设计船也根据 船舶设计原理 第 143 页的图 线查得 制母型船横剖面面积曲线 型船横剖图 1800 吨成品油船初步设计 10 给定的 母型船横剖图 3下： 图 3型船横剖图 he of 出横剖面面积 利用面积查询命令得 各站 横剖面面积如下表 311 表 3站横剖面面积 he of 号 面积（ 2m ） 站号 面积（ 2m ） 0 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0 绘制母型船横剖面面积曲线 根据上表绘制出了母型船的横剖面面积曲线如下图 3 3型船横剖面面积曲线 he of 横剖面面积曲线查询 根据母型船的横剖面曲线，查询出前体曲线下的面积以及后体曲线下的面积根据公式：0体曲线下面积 /（中横剖面面积 1/2 船长） 0体曲线下面积 /（中横剖面面积 1/21 船长） 1800 吨成品油船初步设计 12 X2/2/2/2/0 b 过面域命令分别查出前体、后体以及曲线下的面积形心 ， 形心即是船体的浮心的纵向坐标 。 求出前体菱形系数0 因此 67 47 24 20 母型船 前体菱 形系数 后体菱形系数 菱形系数 浮心纵向坐标 4 0 ； 据 法改造 母型船型线得出设计船横剖面面积曲线 定设计船的 根据前面的计算可以确定 值为 据船舶设计原理第 143 线查得 +因此 2 2 1 Pb m; 据经验公式得出设计船前体菱形系数 6 0 1） 2） 后体菱形系数变化量 13 0 1 3 7 0 0 3 2 ； 用 法求辅助站的位置 由于在本设计中涉及同时修改 因此： )1(6 7 7 3 X （船中前各站） ； )1(6 7 2 0 3 0 X （船中后各站） ； 根据 法求得的各个辅助站距离理论站的距离为 2 0 L 将横剖面积曲线及修改无因次化，得到辅助站位置及设计船横剖面面积曲线如下表（理论站是负值表示是后体，正值表示前体）： 1800 吨成品油船初步设计 14 表 3助站移动距离 he of 号 理论站 移动距离 助站 实际移动距离 2 0 L 图上移动距离 0 1 0 0 0 0 0 0 11 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 0 1 0 0 根据上表绘制出的设计船横剖面面积曲线图如下（图中红线是经过迁移后的设计船的横剖面面积曲线）： 15 图 3计船横剖面面积曲 线 he of 校核 在 图 3利用面积查询公式求出 及改造后的曲线的形心 即船体的浮心的纵向坐标是 ： 因此浮心的纵向坐标不符合要求。 整横剖面面积曲线 用迁移法调整横剖面面积曲线，使浮心满足要求 横剖面面积曲线的形变函数为 ； )1( ； 由于面积曲线的 X 坐标长度为 355，因而 55 由于b ； 所以各辅助站的再次移动距离如下： 1800 吨成品油船初步设计 16 表 3助站的二次移动 he of 号 移动距离 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0 0 按照上表将图 3出的横剖面曲线再迁移得图 3 3剖面面积曲线再次迁移 he 横剖面面积曲线的查询 17 利用面域命令得出其浮心纵向坐标为 X %， C ，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 表 3助站位置 号 综合移动距离 辅助站在实船上的位置 0 35500 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0 0 辅助站上量取的半宽水线值 1800 吨成品油船初步设计 18 表 3助水线半宽值 he of 助站号 辅助水线半宽 平底线 300 500 1000 1650 2000 2500 3000 3500 4400 0 135 471 1 176 336 395 510 586 609 677 810 1035 1774 2 371 999 1163 1403 1645 1785 2008 2283 2655 3648 3 954 1819 2073 2521 3031 3307 3697 4081 4476 5238 4 1728 2765 3049 3590 4183 4446 4731 5103 5416 5926 5 2544 3692 4067 4615 5126 5353 5635 5872 6077 6379 6 3380 4596 4917 5448 5913 6098 6308 6456 6565 6701 7 4116 5272 5579 6062 6425 6548 6671 6738 6779 6798 8 4683 5809 6071 6456 6689 6750 6798 6799 6800 6800 9 5070 6075 6353 6662 6795 6799 6800 6800 6800 6800 10 5212 6187 6449 6739 6800 6800 6800 6800 6800 6800 11 5168 6205 6447 6693 6790 6799 6800 6800 6800 6800 12 4910 5992 6246 6571 6733 6762 6782 6788 6788 6800 13 4382 5566 5849 6251 6496 6569 6628 6738 6754 6789 14 3571 4842 5191 5649 5987 6067 6254 6381 6502 6654 15 2508 3865 4230 4748 5174 5224 5549 5722 5898 6210 16 1617 2846 3217 3773 4185 4378 4587 4812 4992 5390 17 883 1838 2193 2695 3055 3233 3537 3705 3910 4286 18 380 1003 1204 1540 1848 1985 2171 2343 2519 2877 06 654 789 1038 1302 1421 1586 1736 1886 2188 19 307 391 568 774 864 987 1111 1235 1477 113 265 312 399 491 584 767 20 0 根据上表绘制出了辅助水线的半宽图 【 3】 。 19 图 3助水线半宽图 he 据半宽图查得在理论站上的辅助水线半宽值，在根据公式 0求得理论站上的理论水线半宽值（其中 t 和0列于下表 1800 吨成品油船初步设计 20 表 3论水线半宽值 he of 理论站号 水线半宽 平底线 300 500 1000 1650 2000 2500 3000 3500 4400 0 135 471 1 176 122 160 204 242 269 277 321 439 1229 2 371 999 1163 1403 1645 1785 2008 2283 2655 3018 3 954 1819 2073 2521 3031 3307 3697 4081 4476 4913 4 1728 2765 3049 3590 4183 4446 4731 5103 5416 5824 5 2544 3692 4067 4615 5126 5353 5635 5872 6077 6317 6 3380 4596 4917 5448 5913 6098 6308 6456 6565 6680 7 4116 5272 5579 6062 6425 6548 6671 6738 6779 6797 8 4683 5809 6071 6456 6689 6750 6798 6799 6800 6800 9 5070 6075 6353 6662 6795 6799 6802 6800 6800 6800 10 5213 6187 6449 6739 6800 6800 6803 6800 6800 6800 11 5168 6205 6447 6693 6790 6799 6803 6800 6800 6800 12 4910 5992 6246 6571 6733 6762 6782 6788 6788 6800 13 4382 5566 5849 6251 6496 6569 6628 6738 6754 6798 14 3571 4842 5191 5649 5987 6067 6254 6381 6502 6701 15 2508 3865 4230 4748 5174 5224 5549 5722 5898 6208 16 1617 2846 3217 3772 4185 4378 4587 4812 4992 5413 17 883 1838 2193 2695 3055 3233 3537 3705 3910 4198 18 380 1003 1204 1540 1848 1985 2171 2343 2519 2655 654 789 1038 1302 1421 1586 1736 1886 1896 19 127 212 313 507 585 689 797 906 1123 113 265 312 399 491 584 408 20 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 3计船横剖面面积值 21 he of 站号 面积（ 2m ） 站号 面积（ 2m ） 0 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0 据上表绘制出设计船的横剖面面积曲线如图 3 图 3计船横剖面面积曲线 上图曲线生成面域后，查询知设计船的型排水体积 m 浮心纵向坐标为 %X ，所以由计算结果知 符合设计要求。 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 1- 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 1800 吨成品油船初步设计 22 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 【 4】 。 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。 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： 水线面面积： 2/2/； 漂心纵向坐标：2/2/2/2/ 浮心垂向坐标： d x d x d zy z d x d ； 浮心纵向坐标： d Ly o x d d xd ； 型排水体积： d ； 每厘米吃水吨数：100； 横稳心半径：322/2/3 23 纵稳心半径：22/2/22 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k曲线 ； 3 总排水量k曲线 ； 4 浮心 纵向坐标 线 ； 5 浮心垂向坐标 线 ； 6 水 线面面积 7 漂 心纵向坐标 线 ； 8 每 厘米吃水吨数 线 ； 9 横 稳心半径 线 ； 10 纵稳心 心半径 线 ； 11 每厘米 米纵倾力矩 线 ； 12 水线 面系数 13 横 剖面系数 线 ； 14 方形 系数 线 ； 15 菱形 系数 线 。 以上各个曲线中， 1 8 为浮性曲线， 9 11 为稳性曲线， 12 15 为船型系数曲线 【 5】 。 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： 1800 吨成品油船初步设计 24 表 4w， 的汇总表 he w, T 吃水 (m) ( (m) (