2300吨沿海干杂货船方案设计【含7张CAD图纸、说明书】
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2300t沿海杂货船方案设计前 言本人毕业设计的任务是一艘2300吨沿海杂货船的方案设计，其中包括主尺度确定、型线设计、总布置设计、稳性校核、螺旋桨设计以及结构设计。本船载运一般包装和袋装的普通货物，航线是大连至中国沿海城市。杂货船又称为普通货船，主要从事各种包装或无包装的非大宗货物运输的船。这是最基本的一种货船船型。杂货的批量受货源的限制，一般载重量不太大。对沿海小型杂货船来说，因机舱占船长的比例较大，为增加货舱容积，改善货舱形状，多采用尾机型。货舱口处设有起货设备。此类船舶的优点是多货物种类和码头条件的适应性强，但缺点是装卸效率不高1。在本次设计过程中，主要采用了母型船设计法，参照母型船进行设计，再根据设计船的实际情况进行修改。本船在母型船的基础上作了一些必要的修改，不但继承了母型船的优良性能，也满足了设计要求。由于本人为第一次设计，设计水平、能力和经验所限，以及所掌握母型船资料的限制，虽然在整体方法、步骤上符合要求，但设计过程中仍不免存在误差，需待以后的工作学习中进一步完善。第1页共78页第一章 设计任务书1.1设计船的基本情况：1.1.1航区、航线：本船满足近海航区航行要求；航线为大连-中国沿海港口。1.1.2船舶用途：主要装载一般包装、袋装和桶装的普通货物。1.1.3载货量：本船载货量为2300t。1.1.4船舶主要尺度：总长82.00m，两柱间长75.00m，最大船宽14.00m，设计吃水5.00m，型深7.00m。1.1.5船型：单机单桨。1.1.6船级：按我国船检局颁布的钢质海船入级与建造规范（1996）及各种有关规范和有关国际公约设计和建造。入中国船级社CCS。1.1.7船员配备：船员定额为29人。1.1.8航速：本船满载试航速度不小于11.0kn。1.1.9续航力：续航力为1500海里。1.1.10主机：参考母型船，采用CW200ZC/XCW200ZC系列船用柴油机一台。型号-CW12V200ZC，MCR926kW1000r/min；尺寸-322615272100；燃油消耗率-200g/kWh；滑油消耗率-1g/kWh；整机重-11.8t. 第二章 确定主尺度及船型主要要素2.1船舶重量的估算：2.1.1估算空船重量：对于中小型货船，可以采用分项估算法估算空船重量。应用经验公式先估算机电设备重量2：Wm=174.616BHP10-3-3.177BHP-310-6=158.97(t) （2.1.1)对于中小型货船，Wh/LW=0.510.592, WO/ LW=0.250.322。取船体钢料重量Wh=0.545LW，船体舾装重量Wo=0.301LW。则有：LW =Wh+WO+Wm=0.545LW +0.301LW +158.97 （2.1.2)解出：空船重量LW =1032.27t,船体钢料重量Wh=562.59t，船体舾装重量WO=310.71t。2.1.2估算载重量：载重量DW等于载货量Wc加上油水等消耗品重量之和。现对油水及备品、供应品的重量估算如下：（1）燃油重量W03：本船主机的额定功率为926kw，相当于试航状态下的功率，任务书要求试航速度Vt11kn；取主机功率储备为13%,该主机的持久使用功率为805.62kw，相当于服务状态下的功率，由海军部系数公式BHP =2/3V3C （2.1.3)求得服务航速为： Vs=(805.62926Vt3)1/3=10.5kn （2.1.4)主机燃油消耗率200g/kWh，考虑除主机以外的设备耗油较少，与主机合并在一起计算，把主机的单位耗油率增加10%。续航力1500n mile，外加5天储备。 W0=0.001kg0PsR/Vs =0.0011.15220805.62（150010.5+245） =53.58t （2.1.5)（2）滑油重量W13：取为燃油重量的5，则：W1=5%53.5760=2.68 t （2.1.6)（3）锅炉水Wbw 3：Wbw=Qt=5%1.5150010.5=10.71 t （2.1.7)（4）船员生活用水3：本船船员29人，每人每天耗水按0.1t计，则生活用水总量为： 290.1(150010.524+5)=31.76t （2.1.8） （5）人员及行李3：每人体重按70kg计，每人的行李按40kg计，则人员及行李重为： (70+40)2910-3=3.19t （2.1.9)（6）食品3： 每人每天按5kg计，食品重为：529(150010.524+5)10-3=1.59t （2.1.10)（7）备品3：备品重可以取为0.5%1%LW，所以本船备品重： 0.8%1032.2741=8.26t （2.1.11)以上油水等消耗品重量之和为111.77t。 已知总载货量为2300t,则载重量DW为：DW =Wc+111.77=2411.77t （2.1.12)表2. 1载重量估算的汇总表燃油53.58食品1.590锅炉水10.71备品8.260滑油2.680消耗品总计111.8生活用水31.76载货量2300人员行李3.190载重量2411.82.2初步拟定主尺度： 2.2.1估算船长：巴士裘宁公式3适用于载重量为160042000吨，航速为820kn的民用船： （2.2.1)L排水量船长L =1.01LPPV满载试航速度为11kn由统计资料取C7.163,对于小船附体体积系数k为1.013。1=1/k/=3445.38/1.01/1.025=3328.07m3 （2.2.2)带入数据，计算得L78.32m，从而得到LPP77.55m. 设计船为小型货船，船体钢料重量在总重量中占有很大的比重，降低船长将减少钢料用量，降低造价，提高船舶整体的经济性4；再者参考设计任务书和2100吨母型船，初步选取设计船的LPP为72m.2.2.2计算其他尺度要素：参考母型船的设计资料取：K1=L/B =5.33(L/B不易过小，这样将增加船体的阻力；但是也不能多大，船过于长扁，抗纵向弯曲强度及弯扭强度差)；K2=B/d =2.8125(对剩余阻力来说，这个值小一些较为有利)。由上述条件得到： （2.2.3)B=L/K1=13.502m （2.2.4)d=B/K2=4.8m （2.2.5)整理得到主尺度：LPP=72.0mB =13.5md = 4.8mD = 6.5m(参考母型船定)满足任务书要求。2.3重力浮力平衡：2.3.1载重量系数法估算排水量：中小型货船DW =0.570.703，参考母型船，取设计船DW =0.70，所以：1=DWDW =2411.770.70=3445.38t （2.3.1)2.3.2用诺曼系数法重力浮力平衡：DW1=1-LW =2413.11t （2.3.2)=DW1-DW =1.34t1t （2.3.3)用诺曼系数法3修正：诺曼系数 （2.3.4)排水量增量=-1.80t 由于考虑到设计船DW与母型船DW接近，以及任务书中主尺度的限制，因此不再改变LPP、B、d，仅改变方形系数使重力和浮力平衡。改变后的排水量2=1+=3443.58t （2.3.5)相应的排水体积2=2/k/=3326.33m3 （2.3.6)对应的方形系数 （2.3.7)DW2=2-LW =2411.31t （2.3.8)= DW2-DW =0.457t1t （2.3.9)载重量误差0.02%，满足重力与浮力平衡要求。重力与浮力平衡后，确定设计船主要参数如下：LPP =72m，B =13.5 m，d =4.8m，D =6.5m，Cb =0.7129. 2.4 航速校核：母型船海军部系数为：（2.4.1)参考母型船的海军系数，粗略估算航速为： （2.4.2)但该方法考虑因素少，误差较大。下面用另外的方法估算航速。2.4.1推进系数的估算：参考母型船取Cm=0.988，则Cp=0.722。用图谱设计法，按船型要素的有关数据实际估算设计船的总推进系数6。P.C.=sGRoH （2.4.3)s轴系效率，尾机型船取0.98。G减速装置效率，一般取0.96。R相对旋转效率,普通单桨船0.981.05,取1.0。o螺旋桨敞水效率，参考母型船取0.53。H船身效率t=0.5Cp-0.12(汉克歇尔公式6适用于Cb=0.540.84单桨标准型商船) （2.4.4)w=0.7Cp-0.18(汉克歇尔公式6适用于Cb=0.540.84单桨标准型商船) （2.4.5)P.C.=0.980.961.00.531.125=0.561 （2.4.6)Pe =BHPP.C.=519.416kw （2.4.7)2.4.2有效功率的估算：设计船与母型船同型相近，属于L=20150m的中低速商船，故选择艾亚法5估算设计船航速。水线长Lwl=72.72m。纵向浮心位置Xc=1.98%L船中前。表2. 2艾亚法估算航速速度V(kn)8910111213Fr =Vs/gL0.150.170.190.210.230.25标准C0 查图450441432403364329标准Cbc 查表0.820.790.750.720.690.66实际Cb，瘦为正%12.99.375.441.21-3.33-8.50Cb修正（%）-7.11-18.189.376.182.820.44Cb修正数量142.227.212.21.77-25.89-59.81已修整Cb之C1492468444405338.11269.19B/T修正（%）-5.8-5.8-5.8-5.8-5.79-5.79B/T修正数量2-29-27-26-23-19.59-15.59已修整B/T之C2464441418381318.52253.60标准Xc,%L,查表1.961.831.591.190.55-0.54实际Xc,前为正%1.981.981.981.981.981.98Xc相差%L0.020.150.390.81.432.52Xc修正(%),查表0.030.150.752.696.7115.12(3)00.120.653.1410.221.3838.33Xc修正数量,3-0.1-0.6-3.1-10-20-35已修正Xc之C3464440415371318.52253.60长度修正(%)-1.5-1.5-1.5-1.5-1.46-1.46长度修正数量4-6.8-6.4-6.1-5.4-4.66-3.71已修正长度C4457434409366313.86249.89Vs*Vs*Vs5127291000133117282197Pe(kw)151227330491742.651185.93绘制出有效马力曲线如图2-1所示：图2- 1有效功率曲线综上，有效功率519.42kw, 试航速度为11.16kn。满足任务书要求。2.5容积校核：计算所用参数：中剖面系数:Cm=0.988棱形系数:Cp =Cb/Cm =0.7216 (2.5.1)梁拱:f =B/50=0.27m (2.5.2)首尾弧平均舷弧:Sm=0.7m（参考母型船）2.5.1上甲板以下的总型容积Vh的估算7：Vh=CbDLppB(D+Sm+0.7f) (2.5.3)其中，CbD为计算到型深的方形系数，按下式计算： (2.5.4)计算得：Vh =5363.86 m32.5.2各种用途的船舱容积：（1）甲板下货舱所需型容积Vc：VC = WCCkC (2.5.5)式中：VC货舱所需净容积。WC载货量2300t。C货物积载因数取1.4m3/t。kC型容积利用系数取0.9（包装货舱型容积利用系数kC 为0.880.923）。则：Vc =3577.78m3货舱实际所能提供的容积VTC：VTC =LCACKC (2.5.6)式中：LC货舱长度LC=LPPLaLfLmLC (10.180.090.02)72=51.12m (2.5.7)La,Lf,Lm首尾尖舱长度和机舱长度.hd双层底高度（参考母型船取1.0m）.AC船中处货舱横剖面面积AC=B(D-hd)=74.25 m2 KC系数,杂货船KC=0.175+1.08Cb=0.945.则：VTC =3587m3Vc，满足货舱容积要求！（2）机舱部分所需型容积Vm：本船为尾机型,查主机安装尺寸为322615272100，据母型船资料，取机舱长度Lm=12.4m，机舱段体积丰满度系数Km取为0.94：Vm=KmLmB(Dhd) (2.5.8)则：Vm =865.5m3（3）淡水舱型容积Vw：淡水重量约为31.8t,则型容积为Vw =31.8m3（4）燃油舱型容积V0：燃油储备重量约为53.57t, 其中20%是轻柴油，轻=0.84t/m3, 80%是重柴油, 重=0.91t/m3。取油舱的体积利用系数Kc =0.96,则有： V0 =m轻/(Kc轻)+m重/(Kc重)=62.34m3 (2.5.9)假定有10%的燃油是放在机舱内的日用燃油柜里，则实际需要的储油型体积为：V0=V0*90%=56.11 m3 (2.5.10)滑油重量Wl =2.6788t，滑油密度滑=0.84t/m3，取型体积利用系数Kc=0.96,则：Vl=Wl/(Kc滑)=3.32m3 (2.5.11)（5）锚链舱，储存舱等其舱室容积：Va=48m3（参考母型船）。 (2.5.12)（6）压载水舱的容积Vb：Vb=VhVTCVmV0VlVwVa=781.4 m3 (2.5.13)压载水舱重量781.4t，约占32.4%DW，达到了20%50%DW的要求，故压载水舱容积满足要求3！2.6初稳性校核：按满载出港和压载到港两种工况估算其初稳性。考虑本船的舱口盖及起货设备故重心较高，参考母型船取=0.76，则空船重心高： Zg =D=0.766.5=4.94m (2.6.1)表2. 3典型载况下重量估算表项目重量（t）重心高（m)力矩（m）出港到港出港到港出港到港空船1032 10324.9404.9405099.45099.4燃油53.58 5.36 2.200 1.100117.885.8938锅炉水10.72 8.58 4.8802.44052.31420.925滑油2.680 2.14 4.6502.32512.4564.9826生活用水31.77 3.18 1.4500.72546.0672.3033人员行李3.190 3.19 9.4504.72530.14615.073食品1.590 0.16 7.3303.66511.6410.5820（续表2.3）备品8.260 8.26 13.506.750111.5155.743货物23000.004.0662.0339351.80.0000总和3444 1063 4.3074.8958148335204.92.6.1.满载出港：初稳性高度的估算按初稳性方程式进行：GM=Zb+rZgh (2.6.2) GM所核算状态下的初稳性高；Zb相应吃水下的浮心高度；r相应吃水下的横稳心半径：Zg所核算状态下的重心高度；h自由液面对初稳性高的修正值。Zb和r可以分别运用下列的近似公式估算：Zb1d, r =2B2/d; (2.6.3)薛安国公式3适用于我国海洋干货船、散货船、油船、客货船: (2.6.4)薛安国公式3适用于海船、单桨: (2.6.5)Zb=0.5284.8=2.5358m; (2.6.6)r =0.079313.513.5/4.8=3.0094m; (2.6.7)h =0(由于设计船装干货，所以不用自由液面修正)Zg=4.307m所以GM=1.238m0.15m，满足要求！2.6.2压载到港：压载到港排水量：=LW+24.25+1.025Vw =1032.7+24.3+1.025*756.7=1841.23t (2.6.8)di=d(/)Cb/Cw=4.8(1841.3/3444.2)0.713/0.808=2.764m (2.6.9)Zbi=Zb(di/d)=2.53(2.764/4.8)=1.46m (2.6.10)ri=r(di/d)Cw/Cb-2=3.0094(2.67/48)0.7129/0.808-2=4.853m (2.6.11)Zgi=4.896m所以GM =1.4180.15m，满足要求！2.7横摇周期校核： (2.7.1)f根据系数B/d选为1.0187 5 。各种装载状态时的横摇周期T计算结果见表2.4：表2. 4典型载况稳性估算表装载状态满载出港16.1041.1138.505 压载到港16.6771.1918.278满足沿海货船T大于8s的要求，认为不会发生谐摇。2.8主尺度总结：综上所述，通过各项校核后，本船主要要素确定如下：=3443.6tLp p=72 mB =13.5m d = 4.8m D = 6.5mCb =0.712Cw =0.809Cp =0.722Cm =0.988满足任务书的要求！第- 78 -页 共78页第三章 型线设计3.1 型线设计： 型线设计是关系到船舶技术、经济性能的全局设计项目之一，它与船舶的静力与动力性能、总布置、结构与建造工艺等密切相关，是评定船舶质量好坏的一个重要指标。型线设计方法不止一种，本船有平行中体，所以采用改造母型法中的“1-Cp”法进行计算3。3.1.1改造母型船横剖面面积曲线：表3. 1母型船各站横剖面面积无因次化站号无因次化面积站号无因次化面积00.0444101.00000.750.1036111.000010.1745121.000020.3557130.996330.5326140.987140.7022150.954950.8253160.876660.9068170.729770.9634180.506480.9920190.257591.0000200.0830图3- 1 母型船横剖面面积曲线采用1Cp法改造母型船横剖面面积曲线。母型船 Cpo0.7424 ，Xbo+1.91%Lpp。设计船 Cp 0.7216， Xb =+1.98%Lpp。按经验公式估算设计船的前后菱形系数Cpf、Cpa如下：Cpf=Cp+(1.4+Cb)XbLpp=0.7636 (3.1.1)Cpa=Cp-(1.4+Cb)XbLpp=0.6796 (3.1.2)由autoCAD软件面域查询功能求得：Cpfo=0.78627,Cpao=0.6984, dCpf=Cpf-Cpfo=-0.0226 (3.1.3)dCpa=Cpa-Cpao=-0.0187 (3.1.4)船中前各站辅助站与理论站间距离为dXi=(1Xi)dCpf(1-Cpfo)=-0.1056(1-Xi) (3.1.5)船中后各站辅助站与理论站间距离为dXi=(1Xi)dCpa(1-Cpao)=-0.0621(1-Xi) (3.1.6)表3. 2各辅助站的位置为相应理论站移动dXi站号理论战Xidx辅助站Xi(Ai/Am)0 -1.0 0.0000 -1.0000 0.04441 -0.9 0.0062 -0.8938 0.17452 -0.8 0.0124 -0.7876 0.35573 -0.7 0.0186 -0.6814 0.53264 -0.6 0.0248 -0.5752 0.70225 -0.5 0.0310 -0.4690 0.82536 -0.4 0.0372 -0.3628 0.90687 -0.3 0.0434 -0.2566 0.96348 -0.2 0.0497 -0.1503 0.991989 -0.1 0.0000 -0.1000 1.0000 10 0.0 0.0000 0.0000 1.0000 （续表3.2）11 0.1 0.0000 0.1000 1.0000 12 0.2 0.0000 0.2000 1.0000 13 0.3 -0.0739 0.2261 0.996314 0.4 -0.0634 0.3366 0.987115 0.5 -0.0528 0.4472 0.954916 0.6 -0.0422 0.5578 0.876617 0.7 -0.0317 0.6683 0.729718 0.8 -0.0211 0.7789 0.506419 0.9 -0.0106 0.8894 0.257520 1.0 0.0000 1.0000 0.083图3- 2设计船横剖面面积曲线(第一次改造后)3.1.2校核Cp、Xb：表3. 3校核Cp、Xb计算表站号（Ai/Am）辛氏乘数辛氏乘数*Ai/Am力矩乘数力矩*辛氏*Ai/Am0 0.04441 0.0444 -10 -0.444 1 0.1659 4 0.6636 -9 -5.972 2 0.3334 2 0.6668 -8 -5.334 3 0.5020 4 2.0078 -7 -14.05 （续表3.3）4 0.6657 2 1.3314 -6 -7.988 5 0.7946 4 3.1784 -5 -15.896 0.8813 2 1.7626 -4 -7.050 7 0.9438 4 3.7751 -3 -11.338 0.9810 2 1.9620 -2 -3.924 9 1.0000 4 4.0000 -1 -4.000 10 1.0000 2 2.0000 0 0.0000 11 1.0000 4 4.0000 1 4.0000 12 1.0000 2 2.0000 2 4.0000 13 0.9905 4 3.9620 3 11.88614 0.9733 2 1.9466 4 7.7864 15 0.9244 4 3.6976 5 18.48816 0.8300 2 1.6600 6 9.9600 17 0.6733 4 2.6932 7 18.852 18 0.4562 2 0.9124 8 7.2992 19 0.2380 4 0.9518 9 8.5666 20 0.08301 0.0830 10 0.8300 43.299 15.683 Cp0.7217 Xb0.0181 Cp误差为（0.72165-0.7216）0.7216=0.00633%，Cb符合要求！Xb误差为（0.0181-0.0198）0.0198=-8.53351%，Xb不符合要！3.1.3迁移法修正Xb：dXb=1.98%-1.81%=0.0017 (3.1.7)表3. 4第一次校核Cp、Xb计算表站号y=（Ai/Am）bdx=by辅助站Xi辅助站Xi(Ai/Am)0 0.0444 0.000 0.0000 -1.000 -1.0000.0444 1 0.1659 0.004 0.0007 -0.894 -0.893 0.1745 （续表3.4）2 0.3334 0.004 0.0014 -0.788 -0.786 0.3557 3 0.5020 0.004 0.0020 -0.681 -0.679 0.5326 4 0.6657 0.004 0.0027 -0.575 -0.573 0.7022 5 0.7946 0.004 0.0032 -0.469 -0.466 0.8253 6 0.8813 0.004 0.0036 -0.363 -0.359 0.9068 7 0.9438 0.004 0.0038 -0.257 -0.253 0.9634 8 0.9810 0.004 0.0040 -0.150 -0.146 0.9920 9 1.0000 0.004 0.0041 -0.100 -0.096 1.0000 10 1.0000 0.004 0.0041 0.0000 0.0041 1.0000 11 1.0000 0.004 0.0041 0.1000 0.1041 1.0000 12 1.0000 0.004 0.0041 0.2000 0.2041 1.0000 13 0.9905 0.004 0.0040 0.2261 0.2301 0.9963 14 0.9733 0.004 0.0040 0.3366 0.3406 0.9871 15 0.9244 0.004 0.0038 0.4472 0.4510 0.9549 16 0.8300 0.004 0.0034 0.5578 0.5611 0.8766 17 0.6733 0.004 0.0027 0.6683 0.6711 0.7297 18 0.4562 0.004 0.0019 0.7789 0.7807 0.5064 19 0.2380 0.004 0.0010 0.8894 0.8904 0.2575 20 0.0830 0.000 0.0000 1.0000 1.0000 0.0830 图3- 3设计船横剖面面积曲线（迁移法修正后）3.1.4再次校核Cp、Xb：表3. 5第二次校核Cp、Xb计算表站号（Ai/Am）辛氏乘数辛氏乘数*Ai/Am力矩乘数力矩*辛氏*Ai/Am0 0.04441.000 0.0444 -10.0 -0.444 1 0.1634 4.0000.6537 -9.00 -5.883 2 0.3323 2.000 0.6646 -8.00 -5.317 3 0.4984 4.000 1.9936 -7.00 -13.964 0.6619 2.000 1.3238 -6.00 -7.9435 0.7913 4.000 3.1652 -5.00 -15.83 6 0.8788 2.000 1.7576 -4.00 -7.030 7 0.9418 4.000 3.7672 -3.00 -11.308 0.9801 2.000 1.9602 -2.00 -3.920 9 0.9998 4.000 3.9992 -1.00 -3.999 10 1.0000 2.000 2.0000 0.000 0.0000 11 1.0000 4.000 4.0000 1.000 4.0000 12 1.0000 2.0002.0000 2.000 4.0000 13 0.9908 4.000 3.9632 3.000 11.890 14 0.9744 2.000 1.9488 4.000 7.7952 15 0.9268 4.000 3.7072 5.000 18.53616 0.8336 2.000 1.6672 6.000 10.003 17 0.6781 4.000 2.7124 7.000 18.987 18 0.4599 2.0000.9197 8.000 7.3576 19 0.2401 4.000 0.9602 9.000 8.6421 20 0.08301.000 0.0830 10.00 0.8300 43.29116.421 Cp0.7215 Xb0.0190 Cp误差为-0.011%，Cb符合要求！Xb误差为-4.1844%，Xb符合要求！3.1.5.辅助站实际位置：表3. 6辅助站实际位置列表理论站号理论站m（dx+dx)*Lpp/2辅助站m辅助站号0 0.0000 0.0000 0.0000 01 3.6000 0.2475 3.8475 12 7.2000 0.4958 7.6958 23 10.800 0.7440 11.544 34 14.400 0.9914 15.391 45 18.000 1.2338 19.234 56 21.600 1.4700 23.070 67 25.200 1.7026 26.903 78 28.800 1.9315 30.732 89 32.400 0.1467 32.547 910 36.000 0.1467 36.147 1011 39.600 0.1467 39.747 1112 43.200 0.1467 43.347 1213 46.800 -2.51644.285 1314 50.400 -2.138 48.262 1415 54.000 -1.765 52.235 1516 57.600 -1.399 56.201 1617 61.200 -1.04260.158 1718 64.800 -0.693 64.107 1819 68.400 -0.345 68.055 1920 72.000 0.0000 72.000 203.2绘制型线图8：型线图包括侧面图、水线半宽图、横剖线图、型值表、主要要素表及标题栏。3.2.1选定绘图比例，按照设计船主要尺度绘制格子线。包括侧面图、水线半宽图、横剖线图的格子线。3.2.2绘制侧面图的首尾轮廓线。参考母型船艏的形状，按设计船螺旋桨及舵的布置要求绘制侧面图的首尾轮廓线。3.2.3绘辅助水线半宽图。（1）在水线图上绘辅助站位置；（2）在辅助站上量取半宽yi= yi0B0B，其中yi和B分别为设计船某辅助水线在各站处的型值半宽和型宽；yi0和B0分别为母型船对应水线上各站的型值半宽和型宽由此得到各辅助水线。3.2.4.绘制横剖线图。（1）在横剖面图上画出辅助水线, ti= ti0T0T,其中，T和T0分别为设计船和母型船的设计吃水，而ti为设计船与母型船水线ti0相对应的辅助水线；（2）量取水线图上理论站上各辅助水线的半宽值，绘制到横剖面图的辅助水线上，从而得到横剖线图；（3）根据横剖线图校核设计船的Cb及Xb。表3. 7根据横剖线图校核设计船的Cb和Xb计算表站号As辛氏乘数辛氏乘数*As力矩乘数力矩*辛氏*As0 1.640 1 2 -10 -16 1 11.13 4 45 -9 -401 2 21.12 2 42 -8 -338 3 31.69 4 127 -7 -887 4 42.34 2 85 -6 -508 5 50.64 4 203 -5 -1013 6 56.36 2 113 -4 -451 7 60.27 4 241 -3 -723 8 62.70 2 125 -2 -251 9 64.07 4 256 -1 -256（续表3.7）10 64.03 2 128 0 011 64.04 4 256 1 256 12 64.04 2 128 2 256 13 63.58 4 254 3 763 14 62.70 2 125 4 502 15 59.95 4 240 5 1199 16 53.98 2 108 6 648 17 43.43 4 174 7 1216 18 29.25 2 58 8 468 19 15.19 4 61 9 547 20 3.670 1 4 10 37 V3329 2774 1047 Cb0.7136Xb0.0189满足要求，型线图的水下部分就可以定下来了。3.2.5.绘理论水线半宽图：在横剖面图上量取理论水线上各站半宽，重新画到水线图上，得到理论水线。3.2.6绘纵剖线图：在横剖线图及水线半宽图中纵剖线上相应各点投影到侧面图上，绘制各条纵剖线。3.2.7绘制甲板中心线及甲板边线：（1）首先确定首舷弧、尾舷弧及标准梁拱样板。（2）为施工方便，把甲板中心线定为直线。（3）由甲板中心线及标准梁拱样板求出甲板边线。3.2.8检验型线：（1）光顺性：单根型线通过目测检验光顺性。（2）协调性：同组型线间的间距大小应有规律地变化。（3）投影一致性：型线上任一点在三视图中的投影应符合点的投影规律。（4）绘制斜剖线综合检验型线精度8：一般来说船底舭部型线的曲率较大，变化剧烈。为此，在舭部用包含中线面与设计水线面交线的侧垂面剖切外板型表面，求作斜剖线。图3- 4横剖面上的斜剖线图采用旋转法，将剖切平面绕中线面与设计水线的交线旋转到中线面上，这样，在纵剖线图中就可得到斜剖线的真实形状。 图3- 5纵剖面上的斜剖线图可见，得到的斜剖线是一条光顺的曲线，表明该处的型线绘制正确，即这部分型线的光顺性、协调性和投影一致性满足要求。3.2.9制定型值表，注字、标尺寸。至此，型线设计完成。设计船型线图、型值表见附录三图。3.3型线设计总结：设计船型线各项数据：总长 77.95m设计水线长 74.16m垂线间长 72.00m型宽 13.50m型深 6.500m设计吃水 4.800m方形系数 0.7136中剖面系数 0.9888水线面面积系数 0.8330 棱形系数 0.7217浮心纵向位置 1.308m型排水体积 3440m第四章总布置设计总布置设计是船舶设计中一项非常重要的任务。总布置的结果对船的使用性能、航行性能、安全性能以及工艺性能有直接的影响。总布置设计也是后续设计和计算的主要依据。总布置图是表示全船总体布置的图样。4.1设计船主要要素：总长：77.19m 两柱间长：72.0m 型宽：13.50m 型深：6.50m 设计吃水：4.80m 排水量：3446t船员：29 人 续航力：1500 n mile 载货量：2300t4.2总布置概述：4.2.1总布置设计的主要工作3：（1）区划船舶主体和上层建筑，勾画船舶设计水线以上的外部造型。（2）调整船舶的浮态（纵倾调整）。（3）布置船舶舱室和设备。（4）协调各部分的通道和出入梯口。4.2.2总布置应遵循的原则3：（1）应最大限度地提高船舶的使用性能。（2）应注意对船舶航海性能、结构性能、安全性能的影响。（3）注意结构的合理性，以提高船舶强度。（4）注意便于建造、修理、检查、保养以及设备的更换。（5）在布置住舱和工作舱时，注意考虑工作需要，又力求缩小差别。（6）在经济实用的前提下，适当注意造型美观和大方。4.2.3绘制总布置图一般步骤8：（1）选取比例和布置图面。（2）作基线和船体中线。（3）画侧面图外形。（4）画甲板、平台、舱底平面图的外形。（5）绘制与分舱有关的船体构件。（6）绘制门窗、开口、扶梯及液舱。（7）绘制舱室设备及其他各种装置。（8）检查、加深、标注。4.3总布置参数：4.3.1确定肋骨间距11：肋骨标准间距Sb=0.0016Lpp+0.5=0.001672+0.5=0.615（m）艏、尾尖舱内Sb=0.6m或上式较小者。所以取艏、尾尖舱内Sb=0.60m，其余Sb=0.62m。肋骨号从尾部编起，以舵杆中心线之前250mm为0号，向首编排，0号以后肋骨号注以负号。4.3.2确定双层底高度11：当61mLpp76m时，至少应自机舱以外设置双层底，并且延伸至防撞舱壁及尾尖舱舱壁或尽可能接近该处。双层底高度hd在任何情况下都不得小于700mm，且不小于按下式计算所得之值：hd=25B+42d+300=839(mm)参考母型船取hd =1.0m.4.3.3确定水密舱壁数量11：水密舱壁将船舶主体化分为首尖舱、货舱、机舱、尾尖舱等，水密舱壁的个数11取为4 。4.3.4艏尖舱、尾尖舱长度的确定：（1）艏尖舱长度：货船的防撞舱壁距艏垂线的距离不小于0.05L或10m中的较小者，设计船取6.8m左右。（2）尾尖舱长度：一般取为0.035 Lpp0.045Lpp,设计船取2.8m，大约0.040 Lpp。4.3.5首搂长度：统计数据表明，首搂长度是船长的8%10%，设计船取7.9m,大约10%。 4.3.6货舱口尺寸：一般地，舱口宽度与船宽之比在0.350.50范围内，长度在12m左右。设计船取舱口宽6m，舱口宽度与船宽之比大约0.44；舱口长13m。 4.4舱室划分：设计船主船体由上甲板和内底板划分为船舱和双层底两部分，船舱中的#3、#7、#27、#65、#105、#107、#126.5七道横舱壁划分为舵机舱、蔬菜鱼肉舱、尾尖舱、机舱、第二货舱、第一货舱、锚链舱储藏舱和艏尖舱等舱室。双层底位于#7#105肋位之间，由水密肋板分为隔离舱、轻柴油舱、重柴油舱、第一压载舱、第二压载舱和淡水舱。4.5布置概况8：设计船的总布置设计参照母型船，绘出了设计船的全船侧视图、主甲板布置图、各层甲板平台布置图和舱室布置图。设计船总布置图见附录三图。上层建筑由罗经平台、驾驶平台、起居甲板、救生艇甲板和上甲板划分成5层空间，尾部设有烟囱和装设天线、信号灯的三角桅。两货舱之间设有一桅杆，桅杆上设信号灯。罗经甲板上布置有罗经、探照灯，并设有三角桅，桅杆上设有无线电天线、雷达天线、信号灯。驾驶甲板上有驾驶室、海图室、广播室、报务室、变流机室、和蓄电池室。起居甲板上布置有船长办公起居室、甲板储存室、政委办公起居室、三管卧室、三付卧室、高级船员卧室（容纳2人）、备用卧室（一为单人间，一为双人间）、武器室、报务员卧室、盥洗室和厕所。救生艇甲板上布置有机舱顶棚、大管卧室、轮机长卧室、二管卧室、会客室、大付卧室、二付卧室、木匠卧室、轮机储存室、甲板储存室和浴侧室、二氧化碳室和救生设备。上甲板上设有起货机控制室、厨房、餐厅、粮库、浴侧室、电工卧室（容纳2人）、厨工卧室（容纳2人）、两间机匠卧室（每间容纳2人）、两间普通船员卧室（每间容纳4人）、吸烟室、洗衣室、医务室、系泊设备、机动消防泵室、木工工作室、油漆间、储藏室和扶梯等。首楼甲板上设有锚设备和系泊设备。4.6船舶设备布置：4.6.1舵设备：采用单支撑式平衡舵，电动操舵装置。4.6.2锚设备：为霍尔锚。4.6.3救生设备：救生艇甲板设一个机动救生艇（可容纳17人）和划桨救生艇（可容纳23人），各层甲板均备有救生圈5个和救生衣10件。4.6.4消防设备：二氧化碳灭火系统：机舱货油泵舱设固定灭火系统，CO2容量为一组12瓶，每瓶40L。 4.6.5航行信号设备布置：本船主要设有桅灯、舷灯、桅灯、锚灯，信号灯等设备。第五章装载及稳性计算5.1静水力要素计算5：5.1.1原理：船舶在航行过程中，由于载重的变化，排水量，浮心位置等都相应地要改变，为了迅速地查找出任意吃水条件下船舶的排水量，浮心位置以及其他浮性和初稳性要素，需要作出相应的曲线，把反映船舶浮性和初稳性要素特征的一些曲线综合到一起，形成的曲线图称为静水力曲线图。5.1.2计算：水线面面积Aw曲线： (5.1.1)水线面面积漂心坐标Xf曲线： (5.1.2)其中， (5.1.3)每厘米吃水吨数TPC曲线：TPC=0.011.025 (5.1.4)体积排水量V曲线： (5.1.5)重量排水量曲线：， (5.1.6)浮心纵向坐标Xb曲线： (5.1.7)其中， (5.1.8)浮心垂向坐标Zb曲线： (5.1.9)其中， (5.1.10)横稳性半径r曲线： (5.1.11)其中， (5.1.12)纵稳性半径R曲线： ， 其中 (5.1.13)其中， (5.1.14)每厘米纵倾力矩曲线： (5.1.15)方形系数Cb曲线： (5.1.16)5.1.3依据上述公式及设计船的型值表计算出以上各值，列表如下：表5. 1静水力曲线汇总表水线号CbCmCpCwBM(m)BML(m)MTC(tm)V(m3)0 0.388 500 0.498 0.877 0.568 0.608 24.64 542.30 18.96 242.0 1000 0.568 0.926 0.614 0.668 13.06 281.68 22.47 552.2 2000 0.630 0.961 0.655 0.715 6.740 144.53 25.58 1224 3000 0.663 0.974 0.680 0.743 4.610 98.930 27.55 1933 4000 0.689 0.981 0.702 0.789 3.580 83.050 31.71 2677 4800 0.711 0.984 0.723 0.858 3.100 81.460 38.61 3318 5000 0.717 0.985 0.728 0.870 3.00079.670 39.73 34866000 0.747 0.987 0.757 0.923 2.62070.950 44.59 4357 水线号Vk(m3)k(t)Aw(m2)Xf(m)Xb(m)Zb(m)TPC(t/cm)0 376.70 1.151 3.861 500 244.4 250.6591.39 1.801 1.548 0.250 6.062 1000 557.7 571.6 649.22 1.893 1.717 0.531 6.655 2000 1236 1267 695.20 1.9931.842 1.063 7.126 （续表5.1）3000 19532001 722.47 1.7631.854 1.590 7.405 4000 2705 2772 766.75 0.67001.672 2.121 7.859 4800 3352 3435833.67 -1.031 1.308 2.561 8.545 5000 35213609 845.63 -1.264 1.190 2.673 8.668 6000 44014511 897.35 -2.130 0.610 3.239 9.198 5.1.4绘制静水力曲线和邦戎曲线如下： 图5- 1静水力曲线(见附录三图)图5- 2邦戎曲线(见附录三图)5.2稳性曲线的绘制（变排水量法）：5.2.1基本原理5：静稳性臂： l=ls-sin=ls-()sin (5.2.1)式中：ls：假定重心s至浮力作用线的距离。：假定重心高度。ls=l+ccos+(d0-) sin (5.2.2)式中：l浮心作用线至参考轴线NN的距离，由式（5.2.3）决定l= (5.2.3)其中：=- (5.2.4)=V1-V2 = (5.2.5) 其中 Wi (5.2.6) =V1a+V2b (5.2.7) 其中 Ii (5.2.8) i为倾斜水线号，j为乞氏剖面号，a为入水楔形半宽值，b为出水楔形半宽值5.2.2计算步骤：(1)绘制乞氏横剖面图5：按乞贝雪夫法取9个乞氏横剖面，船中以后的横剖面用实线画出，船中以前的横剖面用虚线画出。见下图：图5- 3乞氏横剖面图(2)确定计算水线5：一般取45条。2000WL，3000WL，4000WL，5000WL，6000WL；(3)假定重心位置5：取KS=0。(4)选择旋转点的位置：旋转点o的偏移距离C的选择原则是要使大角度倾斜水线下的如水楔形体积与出水楔形体积的大小大致相近。当o取在偏向出水一舷时C为正值；反之为负值。采用作图法9选择o的位置。见图5-4：图5- 4做图法求旋转点O(5)横倾角间隔：=10度，算至=70度。(6)量取入水和出水宽度5：在乞氏剖面图上某一计算水线处，量取每一个角平分线上各横剖线入水和出水宽度a和b，分别填入郭氏计算表格中（见附录二表5.3.11表5.3.6.2）。根据乞氏算法进行计算,可以求得各个水线的每个倾角的排水体积和ls。见下表：表5. 2排水体积23456101375.12 1998.84 2664.64 3395.63 4194.8 201532.51 2072.90 2652.55 3300.76 4026.77 301705.50 2156.95 2640.83 3198.70 3855.41 401876.47 2247.42 2631.00 3094.89 3704.15 502074.17 2358.53 2632.36 3023.64 3596.22 602172.03 2453.56 2693.21 3025.40 3526.26 702163.58 2489.57 2812.06 3132.19 3534.08 根据型心坐标，并将假定重心取在基准面上，即KS=0，量取 ls的值，见下表：表5. 3 稳性臂ls23456101.26 1.03 1.00 1.07 1.07 202.25 2.06 2.05 1.98 1.81 302.98 3.13 2.97 2.70 2.44 403.66 3.80 3.62 3.28 2.95 503.96 4.14 4.02 3.71 3.37 604.14 4.27 4.18 3.95 3.69 704.23 4.27 4.18 4.04 3.88 5.2.3绘制稳性插值曲线:在以排水体积为横坐标，Ls为纵坐标，将相同横倾角的点连起来，就得到了稳性插值曲线。（如下图所示）图5- 5稳性横截曲线(见附录图)5.3 进水角曲线：进水角曲线计算表格见表5-10，进水角曲线见图5-4所示。 表5. 4进水角曲线计算表角度()2030405060乞氏站号AsbAsbAsbAsbAsb128.07820.3413.155.070.3266.1353.6140.1526.314.88372.258.7543.8529.4318.03(续表5.4)487.5971.952.6637.1825.77588.4672.7353.137.6226.2688.5372.853.1437.6526.25782.2967.4849.7534.4523.57877.2163.3146.7331.7523.38922.7518.8912.414.890.21613.238499.81364.94244.34158.594905.9043998.482919.521954.721268.72图5- 6 进水角曲线5.4选定某装载状态校核稳性：选取设计船满载出港时的稳性进行校核。5.4.1初稳性的校核5：参考静水力曲线按下表格进行校核。表5. 5初稳性的校核序号项目单位符号及公式数值1排水量tW34352型排水体积m3V33183平均吃水mdm4.8(续表5.5)4重心距肿mXg1.285浮心距肿mXb1.316每厘米纵倾力矩tmMTC38.67纵倾值mT=W(Xg-Xb)/(MTC100)-0.0278漂心距肿mXf-1.039首吃水变化mdf=(L/2Xf)T/L-0.01410尾吃水变化mda=-(L/2Xf)T/L0.01311首吃水mdf=dm+df4.78612尾吃水mda=dm+da4.81313重心距基线mZg4.30714横稳心距基线mZm=Zb+r5.66115初稳心高度mGM=ZmZg1.35416横摇自摇周期sT=0.58f(B2+4*Zg2)/GM1/28.134船舶与海上设施法定检验规则（1999）要求：初稳性高度应不小于0.15m，沿海货船T大于89秒，根据计算结果，设计船在该载况下的初稳性高GM与T满足规定。5.4.2大角稳性的校核5：（1）稳性曲线计算表：表5. 6计算稳性曲线排水体积3318重心高度KG(m)4.307KS=0横倾角()10203040ls(从稳性横截曲线上查得）1.061.952.673.16sin0.1740.3420.5000.643(KG-KS)sin(m)0.7481.4732.1532.768l=ls-(KG-KS)sin(m)0.3120.4770.5170.392排水体积3318重心高度KG(m)4.307KS=0横倾角()50607080（续表5.6）ls(从稳性横截曲线上查得）3.523.793.964.018sin0.7660.8660.9400.985(KG-KS)sin(m)3.3003.7304.0474.242l=ls-(KG-KS)sin(m)0.2210.060-0.087-0.224（2）绘制静稳性曲线和动稳性曲线：图5- 7静稳性曲线图5- 8动稳性曲线（3）相关参数计算：风压倾侧力臂12：lf=PAfZ/9810/=736*362.9*5.04/9810/3435=0.0399m (5.4.1)横摇角计算12： (5.4.2)其中：C1与波长、波高和周期有关，查C1- T得C1=0.24；C2=0.13+0.6*KG/d=0.67，取值范围为0.681.0，即C2=0.68；C3与宽度吃水B/d比有关，查表得C3=0.012；C4与船舶类型和舭龙骨有关，查表得C4=0.523；所以: (5.4.3)最小倾覆力臂lq12：利用横摇角0在动稳性曲线上做图，如下所示：图5- 9在动稳性曲线求lq于是，求得最小倾覆力臂lq为0.225m.稳性横准数：K=lq/lf=0.2225/0.0399=5.64 (5.4.4)（4）稳性基本横准：船舶与海上设施法定检验规则（1999）要求：横倾角在30处的静稳性力臂应不小于0.2m。最大复原力臂所对应的横倾角应不小于30。稳性横准数K=lq/lf应大于或等于1。结论：设计船在满载出港航行状态下基本满足稳性规范要求。5.5货舱舱容校核：设计船的第一货舱位于#28#65肋位之间，第二货舱位于#65#105肋位之间。计算第一和第二货舱的舱容，具体计算如下：表5. 7计算各个水线出货舱部分的水线面面积Aww肋位号 Yi 1000WL2000WL3000WL4000WL5000WL6000WL6500WL#274.2824.9825.5236.0036.4166.6726.748（续表5.7）#294.5735.2975.8116.1936.4976.7016.749#314.855.5666.0446.3476.5626.7236.75#335.1155.7916.2266.4696.6256.7386.75#355.3675.9826.3646.5636.686.7646.75#375.6076.1486.4676.6316.7226.756.75#385.7226.2266.5086.6576.7356.756.75#395.8336.2996.5436.6786.7436.756.75#416.0376.4336.6016.7086.756.756.75#436.216.5446.6486.7276.756.756.75#456.3456.6286.6916.7396.756.756.75#476.4576.6876.7266.7466.756.756.75#496.5646.7256.7486.756.756.756.75#516.6756.7456.756.756.756.756.75#536.7456.7496.756.756.756.756.75#556.7496.7496.756.756.756.756.75#576.7226.756.756.756.756.756.75#596.7016.756.756.756.756.756.75#616.6996.7496.756.756.756.756.75#636.7116.756.756.756.756.756.75#656.7326.756.756.756.756.756.75#676.7446.756.756.756.756.756.75#696.7256.756.756.756.756.756.75#716.6626.7476.756.756.756.756.75#736.6146.746.7496.756.756.756.75#756.5896.7566.7486.7496.756.756.75#776.5646.7066.7476.7476.7476.756.75#796.5196.6786.7396.7426.7446.7486.75（续表5.7）#816.4446.6376.7166.7316.7386.7446.75#836.3376.5756.6766.7076.7276.7396.75#856.1966.4846.6126.6656.7076.7366.739#876.0166.3576.5176.5966.6686.726.709#895.7946.196.3866.496.5916.6686.685#915.5225.9786.216.3376.4586.5526.686#935.1965.7145.9846.1296.2566.3596.71#954.8145.3925.7015.8635.9896.1016.724#974.3765.0055.3535.5365.6625.7926.69#993.8834.5514.9375.1465.2795.4446.579#1013.3564.0494.4614.6934.8425.056.396#1032.8183.5233.9394.1774.3544.5996.15#1052.2952.9973.3833.6023.8164.0825.848Aww563.44594.46610.33619.3625.23630.74648.24表5. 8货舱总容积Vtc的计算水线号TiAwiTi-Ti-1Awi-Awi-1*/2单位mm2mm210001563.441563.4281.7220002594.4611158578.9530003610.3311205602.440004619.2811230614.8150005625.2311245622.2560006630.7411256627.9865006.5648.240.51279319.74 Vtc（ m3） 3647.9设计船的型容积利用系数Kc取0.9，货物积载因数c取1.4m3/t，则甲板下货舱所需型容积:Vc=WccKc=23001.40.9=3577.78m3 (5.5.1)由以上计算可得 VtcVc,设计船的货舱舱容校核通过。5.6干舷校核：参考船舶与海上设施法定检验规则（1999年）。计算所用的有关参数：计算型深DS=D+t=6.5+0.01=6.51m (5.6.1)上层建筑与围壁室长为E=(19.65+11.965+3.3)72=34.915m (5.6.2)标准舷弧面积A=30.7 (5.6.3)实际舷弧面积a=7.289+26.719=34.008 (5.6.4)5.6.1基本干舷：f0=KDS=145.36.51=946.78 (5.6.5)5.6.2方形系数对干舷的修正：f1=0.68F0(Cb-0.68)=0.68*946.78*(0.71120.68)=17.72 (5.6.6)5.6.3上层建筑和凸形甲板对干舷的修正：f2=-c(80+4L)=-(1+E/L)E/L(80+4L)=-264.99 (5.6.7)5.6.4非标准舷弧对干舷的修正：f3=500(A-a)/L(1.5-l/L)=500(30.7-34.008)/72(1.5-34.915/72)=-23.3 (5.6.8)用内插法求干舷减少值：(-23.32)4.34/(0.172)=-14.06 (5.6.9)5.6.5夏季干舷：F=F0+f1+f2+f3=946.78+17.72-264.99-14.06=685.45 (5.6.10)对于B型船的夏季最小干线还不应小于下式计算值：F=190+3.5L+0.035L2=190+3.5*72+0.035*722=623.44 (5.6.11)设计船的干舷：Fs=1000(DS-d)=1000(6.51-4.8)=1710 (5.6.12)由于Fs F,满足规则要求,干舷校核通过！第六章 航速估算及螺旋桨设计6.1艾亚法估算有效功率PE5：6.1.1查得标准船型参数：由设计船的Fr和查得相应于标准船型的C0，由查得相应的标准船型的方形系数Cbc，浮心纵向位置XC。6.1.2对实船进行修正：与标准船比较应做如下修正。（1）方形系数的修正：当CbCbc时， （6.1.1）当Cb1，则将3=3-1最为对Xc的修正量.（4）水线长度Lwl的修正： （6.1.5）6.1.3实际设计船的有效功率PE： （6.1.6）表6. 1艾亚法有效功率估算表水线长Lwl（m）74.16 宽度吃水比B/T2.81250 垂线间长Lpp（m）72.00 方形系数Cb0.71116 宽度B（m）13.50 纵向浮心位置Xc0.01817 吃水T（m）4.800 L/(1/3)4.77193 （续表6.1）排水量（海水）34350.64183.225 速度V(kn)10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 傅汝德数Fr=Vs/gL0.194 0.213 0.232 0.252 0.271 0.290 V/L0.654 0.720 0.785 0.850 0.916 0.981 标准C0 查图425.0 396.0 362.0 335.0 298.0 260.0 标准Cbc 查表0.753 0.722 0.690 0.657 0.623 0.592 实际Cb(瘦为正)（%）5.556 1.501 -3.067 -8.244 -14.15 -20.13 若肥：Cb肥(%)*3* Cb实际 %-6.543 -17.59 -30.19 -42.94 若瘦：查表3.005 0.651 Cb修正数量112.771 2.578 -23.69 -58.92 -89.97 -111.7 已修整Cb之C1437.77 398.58 338.31 276.08 208.03 148.34 B/T修正（%）=-10Cb（B/T-2）-5.778 -5.778 -5.778 -5.778 -5.778 -5.778 B/T修正数量2（式6.1.3）-25.30 -23.03 -19.55 -15.95 -12.02 -8.572 已修整B/T之C2412.5 375.5 318.8 260.1 196.0 139.8 标准Xc,%L,船中前或后,查表1.583 1.185 0.550 -0.550 -1.333 -1.857 实际Xc,%L,船中前或后1.817 1.817 1.817 1.817 1.817 1.817 Xc相差%L,在标准前（为正）0.234 0.632 1.267 2.367 3.150 3.674 Xc修正(%),查表0.418 2.112 6.035 12.00 14.80 17.20 (3)01.724 7.932 19.24 31.22 29.01 24.04 Xc修正数量,3(式6.1.4）0.000 5.354 42.92 90.14 119.0 135.7 已修正Xc之C3412.5 380.9 361.7 350.3 315.0 275.5 长度修正=(Lwl-1.025Lbp)/Lwl%0.488 0.488 0.488 0.488 0.488 0.488 长度修正数量4(式6.1.5）2.012 1.858 1.764 1.709 1.537 1.344 已修正长度C4414.5 382.8 363.5 352.0 316.5 276.8 Vs31000 1331 1728 2197 2744 3375 Pe（kw）（式6.1.6)324.9 468.3 640.3 840.6 1167 1642 图6. 1有效功率曲线6.2螺旋桨图谱设计6：6.2.1已知船体的主要参数：船 型： 单桨、尾机型沿海杂货船设 计 水 线长： 74.16m垂 线 间 长： 72.00m 型 宽： 13.50m型 深： 6.50m设 计 吃 水： 4.80m方 形 系 数： 0.7112排 水 量： 3435t桨轴中心距基线：Zp=1.7m船体有效马力曲线数据如下：表6. 2船体有效马力航速V/kn10 11 12 13 14 15 有效功率PE/hp满载442 637 871 1144 1588 2234 110%满载486 701 958 1258 1747 2457 6.2.2主机参数：型号 CW12V200ZC柴油机一台额定功率 926kw(1260hp）转速 1000r/min旋向 右旋减速器减速比 1：6.56.2.3推进因子的确定：根据经验公式选取伴流分数 =0.7Cp-0.18=0.326 (6.2.1)根据经验公式决定推力减额分数 t=0.5Cp-0.12=0.241 (6.2.2)取相对旋转效率 R=1.0 (6.2.3)船身效率 H=(1-t)/(1-w)=1.12 (6.2.4)减速器效率 G= 0.96 (6.2.5)6.2.4可达到最大航速的计算：采用MAU4叶桨图进行计算。取功率储备10%，轴系效率s=0.98， N=1000/6.5=150r/min。螺旋桨敞水收到马力：PD=1260*0.9*s*R*G=1067hp (6.2.6)根据MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70的Bp-图谱列表2计算。表6. 3按Bp-图谱设计的计算表项目单位数值假定航速V（kn）10.0011.0012.0013.00VA=V(1-)（kn）6.7417.4158.0898.763Bp=NPD0.5VA2.541.5332.7226.3321.55（续表6.3）Bp6.4445.7205.1314.642MAU4-4074.6067.4061.3057.40P/D0.6580.6670.7110.73400.5640.5920.6350.649PTE=PD0H677.1710.7762.3779.2MAU4-5573.5066.5060.7056.10P/D0.6960.7190.7410.76900.5440.5750.6090.629PTE=PD0H653.1690.3731.1755.1MAU4-7072.9065.8059.7055.80P/D0.7060.7360.7760.79400.5230.5530.5770.601PTE=PD0H627.9663.9692.7721.5据上表中的计算结果可绘制PTE、P/D及0对V的曲线，如下图：图6. 2 PTEf(V)曲线从PTEf(V)曲线与船体满载有效马力曲线交点，可获得不同盘面比所对应的设计航速及螺旋桨最佳要素P/D、D及0如下表所列：表6. 4不同盘面比所对应的螺旋桨最佳要素型式Vmax(kn)p/DD=V(1-w)/N0 MAU 4-4011.431 0.672 3.315 0.611 64.530 MAU 4-5511.297 0.725 3.281 0.586 64.626 MAU 4-7011.144 0.754 3.246 0.557 64.820 6.2.5空泡校核：按柏利尔空泡限界线中，计算不发生之最小展开面积比。桨轴沉深 hS=T-Zp=4.8-1.7=3.1m (6.2.7)计算温度t=10， Pv=174kgf/ m2, =104.63kgfs/m4 P0-Pv=Pa+hS-Pv=10330+1025*173.96-174=13333.54kgf/m2 (6.2.8)计算过程见下表：表6. 5空泡校核序号项目单位数值MAU 4-40MAU 4-55MAU 4-701 Vmaxkn11.43 11.30 11.14 2 VA=0.5144Vmax(1-)m/s3.961 3.914 3.861 3 (0.7ND/60)2（m/s)2331.8 325.1 318.2 4 V0.7R2=VA2+(3)（m/s)2347.5 340.4 333.1 5 =（p0-pv )/（1/2V0.7R2)0.733 0.749 0.765 6 c0.202 0.217 0.231 7 T=PD075/ VAKgf12350 11968 11537 8 Ap=T/(1/2V0.7R2c)m23.363 3.097 2.866 9 AE=Ap/(1.067-0.229P/D)m23.886 3.647 3.409 10 AE/A0=AE/(D2/4)0.450 0.431 0.412 根据上述结果绘图：图6. 3空泡校核求得不发生空泡的最小盘面比以及对应的最佳螺旋桨要素：Ad=AE/Ao=0.445，P/D=0.690,D=2.601, o=0.604， Vmax=11.39kn.6.2.6强度校核：按规范校核t0.25R及t0.6R,应不小于按下式计算之值：t= , Y= , X=计算功率Ne=PSsG=926/0.7350.980.96=1185.280 hp =10，G=7.6gf/cm, N=150rpm, 材料系数K=1.38.b0.66R=0.226DAd /0.1/Z=0.2263.30.445/0.1/4=0.831m (6.2.9)b0.25R=0.7212b=0.72120.831=0.559m (6.2.10)b0.6R=0.9911b=0.99110.831=0.824m (6.2.11)强度校核过程详见下表：表6. 6强度校核项目单位数值0.25R0.6R弦长bm0.599 0.824 （续表6.6）K1634.0 207.0 K2250.0 151.0 K31410 635.0 K44.000 34.00 A1=D/P(K1-K2D/P0.7)+K3D/P0.7-K42433 869.0 Y=1.36A1Ne/(ZbN)kw8017 2084 K582.00 23.00 K634.00 12.00 K741.00 65.00 K8380.0 330.0 A2=D/P(K5+K6)+K7+K81402 1057 材料系数K(铝镍青铜）1.380 1.380 X=A2GAdN2D3/（1010Zb）0.161 0.088 t=Y/(K-X)mm81.08 40.16 MAU标准桨叶厚度tmm126.5 72.04 校核结果满足要求满足要求实取桨叶厚度mm128.0 73.66 实际桨叶厚度按t1.0R =0.0035D=11.57mm与t0.25R =128.0mm连直线决定：t0.2R=135.7mm t0.3R=120.2mmt0.4R=104.7mm t0.5R=89.19mmt0.6R=73.67mm t0.7R=58.14mmt0.8R=42.62mm t0.9R=27.09mm6.2.7螺距修正：根据尾轴直径大小，决定毂径比dh/D=0.18,此值与MAU桨标准毂径比相同。故对此项螺距无需修正。设计桨(t/b)0.7R=t/1000/0.9964/b0.66R=0.070 (6.2.12)标准桨:(t/b)0.7R=0.0171D/0.9964/(0.226D0.55/0.1/4)=0.055 (6.2.13)1-s=VA/N/P=30.866V(1-w)/N/(P/DD)=30.86611.39(1-0.326)/150/(0.693.03)=0.693 (6.2.14)（t/b）0.7R=0.75(t/b)0.7R设-(t/b)0.7R标0.55/0.445=0.0015 (6.2.15)（P/D）t= -2(P/D)0（1-s）（t/b）0.7R=-0.0014 (6.2.16)修正后的螺距比P/D=(P/D)0 +（P/D）t =0.689 (6.2.17)6.2.8重量及惯性计算：材料重量密度=7600 kgf/m3，榖长Lk=(0.182.601+0.1)=0.695m， 轴榖配合锥度LK=1/13=0.077，桨榖直径d=0.18D=0.595m，桨叶最大宽度bmax=t0.7R/ (t/b)0.7R=0.828m (6.2.18)桨轴中央处轴d0=0.045+0.108(N/PD,1/3)- KLk/2 =0.22 (6.2.19)(1)桨叶重：Gbl=0.169Zbmax (0.5t0.2+ t0.6)(1-d/D)D=1674.5kgf (6.2.20)(2)桨毂重：Gn=(0.88-0.6d0/d)Lkd=1250.7kgf (6.2.21)(3)整个螺旋桨的重量：G=Gbl+Gn=2925.1kgf(6.2.13)(4)惯性矩：Imp = 0.0948Zbmax (0.5t0.2+ t0.6)D3= 12189.9kgfcms2 (6.2.22)6.2.9敞水性征曲线的确定：由MAU4-40, MAU4-55, P/D=0.6, P/D=0.7的敞水性征曲线内插得到MAU4-44.5, P/D=0.690的敞水性征曲线，其数据如下：表6. 7 MAU4-40 P/D=0.6J0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 KT0.246 0.223 0.200 0.169 0.135 0.098 0.048 0.002 10KQ0.234 0.224 0.200 0.185 0.152 0.118 0.082 0.043 表6. 8 MAU4-40 P/D=0.7J0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 KT0.292 0.269 0.236 0.216 0.177 0.143 0.099 0.096 10KQ0.302 0.289 0.262 0.242 0.215 0.177 0.138 0.059 表6. 9 MAU4-55 P/D=0.6J0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 KT0.262 0.231 0.208 0.162 0.124 0.083 0.046 -0.01910KQ0.246 0.231 0.208 0.177 0.146 0.115 0.076 0.034 表6. 10 MAU4-55 P/D=0.7J0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 KT0.307 0.279 0.246 0.215 0.172 0.131 0.085 0.096 10KQ0.336 0.306 0.277 0.246 0.215 0.177 0.126 0.042 表6. 11 MAU4-40 P/D=0.69J0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 KT0.287 0.264 0.232 0.211 0.173 0.139 0.094 0.087 10KQ0.295 0.283 0.256 0.236 0.209 0.171 0.132 0.057 表6. 12 MAU4-55 P/D=0.69J0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 KT0.302 0.274 0.242 0.210 0.167 0.126 0.081 0.085 10KQ0.327 0.299 0.270 0.239 0.208 0.171 0.121 0.041 表6. 13 MAU4-44.5 P/D=0.69J0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 KT0.292 0.267 0.235 0.211 0.171 0.135 0.090 0.086 10KQ0.305 0.287 0.260 0.237 0.209 0.171 0.129 0.053 图6. 4敞水性征曲线6.2.10系柱特性的确定：由上图可知，当J=0时，KT=0.292，KQ=0.030计算功率PD=PSsG=926/0.7350.980.96=1185.280 hp系拄推力减额分数取t0=0.04主机转矩Q=PD6075/（2N）=5658.56kgfm (6.2.23)系拄推力T= KTQ/（KTD）=16401.6kgfm (6.2.24)车叶转速N=60=127rpm (6.2.25)6.2.11航行特性计算： 取转速为150rpm，140rpm，130rpm进行计算。表6. 14航行特性曲线项目单位数值Vkn10 11 12 13 14 VA=0.5144(1-)Vm/s3.468 3.814 4.161 4.508 4.855 N=150 rpmJ=VA/nD0.420 0.462 0.504 0.546 0.588 KT0.164 0.150 0.133 0.112 0.094 KQ0.020 0.019 0.017 0.015 0.015 PTE=KTn2D4(1-t)V/145.6hp666.6 669.0 648.2 590.7 531.8 Ps=KQ2nn2D5/75SRhp1110 1023 933.8 846.8 845.7 N=140 rpmJ=VA/nD0.450 0.495 0.540 0.585 0.630 KT0.154 0.137 0.115 0.095 0.085 KQ0.019 0.017 0.016 0.014 0.011 PTE=KTn2D4(1-t)V/145.6hp544.5 533.6 488.2 434.9 421.8 Ps=KQ2nn2D5/75SRhp852.0 774.5 699.2 612.8 493.2 N=130 rpmJ=VA/nD0.484 0.533 0.581 0.630 0.678 KT0.142 0.119 0.096 0.085 0.085 KQ0.018 0.016 0.014 0.011 0.007 PTE=KTn2D4(1-t)V/145.6hp432.0 397.9 351.7 337.7 362.4 Ps=KQ2nn2D5/75SRhp635.1 569.2 497.8 394.5 257.5 图6. 5航行特性曲线由图中可求得满载航行时，N=150rpm，可达的最大航速约为11.14kn，主机马力为1010hp,与设计要求基本一致。6.2.12螺旋桨计算总结：螺旋桨直径 3.301m螺距比 0.690形式 MAU叶数 4转速 150rpm盘面比 0.445纵倾角 10螺旋桨效率 0.604设计航速 11.39kn毂径比 0.18旋向 右旋材料 镍铝青铜重量 2850.14kg惯性矩 12189.9kgfcms6.2.13绘制螺旋桨图：见附录三图。第七章结构设计已知设计船的主尺度、船体型线、船舶建筑形式、甲板层数、内底分布、舱壁位置和舱室用途后，开始设计船的结构设计。结构设计的任务是决定船体结构形式、构件尺寸和联结方式。本设计船的结构设计根据中国船级社钢制海船入籍与建造规范（2001年版修改通报）第二篇第二章船体结构进行设计。7.1船体结构用钢：全船船体结构采用A级普通钢，屈服极限235N/mm2。7.2船体结构形式10：本船货舱内、外底、内底、舷侧和甲板等区域均采用横骨架式，货舱区域的船体采用双层底，双层底高为1000mm。7.3结构尺寸的确定：7.3.1外板的计算：（1）船底板（参考CCS钢制海船入籍与建造规范2.3.1）船底为横骨架式时，应符合下列规定：船中0.4L区域内的船底板厚度t不应小于按下列两式计算所得之值：=0.0720.62/1.106(72+170)1=9.76 =10.42式中：s肋骨间距，m，计算时取值应不小于肋骨的标准间距；d吃水,m；L船长,m；但计算时取不必大于 200；Fb折减系数，对于甲板和外板应大于0.7；E=1+s2/S2，其中，S为船底桁材或龙骨间距，取1.9m；H1=0.26C，计算时取不大于0.2d；当L90m时，系数C=0.0412L+4。本设计船该处船底板厚取为t=11mm；离船端0.075L区域内的船底板厚度t应不小于按下式计算所得之值： =8.55式中：L船长，m；s肋骨或纵骨间距，m，计算时取值应不小于sb；sb肋骨或纵骨的标准间距，sb=0.0016L+0.5,m。本设计船该处船底板厚为9mm。（2）平板龙骨（参考CCS钢制海船入籍与建造规范2.3.2）平板龙骨宽度b应不小于下式值：b =900+3.5L=900+3.572=1152mm故取b=1600，且在整个船长内保持不变；厚度应不小于船底板厚度加2mm,故取平板龙骨厚度t=13mm。（3）舭列板（参考CCS钢制海船入籍与建造规范2.3.3）当舭列板处为横骨架式时，舭列板厚度t不小于按下列两式计算所得之值：=0.0720.62/1.106(72+170)1=9.76 =10.42式中：s肋骨间距，m，计算时取值应不小于肋骨的标准间距；d吃水,m；L船长，m；但计算时取不必大于 200；Fb折减系数，对于甲板和外板应大于0.7；E=1+s2/S2，其中，S为船底桁材或龙骨间距，取1.9m；H1=0.26C，计算时取不大于0.2d；当L2.5m时，取l1=2.5m本设计船组合肋板船底骨材选，其剖面模数W=134.5cm3。内底骨材的剖面模数应为船底骨材的85%，本设计船组合肋板内底骨材选，其剖面模数W=120.32cm3。旁桁材一遍应设扶强材，尺寸与内底骨材相同。（7）横骨架式内底板及内底边板CCS钢质海船入级与建造规范2.6.9在船中部0.4L区域内，内底板的厚度t应不小于按下式计算所得值：=0.0472+50.62+2.1=8.08mm本设计船该区域内的内底板厚度t取9mm；在机舱区域内，内底板的厚度t应不小于下式计算所得值：=0.05572+5.8=9.76mm本设计船该区域内的内底板厚度取10mm；船端部0.075L区域内的厚度为船中部0.4L区域内厚度的0.9倍，本设计船船端部0.075L区域内的厚度取8mm。其他区域的厚度应自船中部0.4L区域的厚度向端部的厚度逐渐过渡。7.3.4舷侧骨架的计算：（1）一般要求CCS钢质海船入级与建造规范2.7.1肋骨或舷侧纵骨的最大间距应不大于1.0m。（2）肋骨CCS钢质海船入级与建造规范2.7.2除首尾尖舱外，主肋骨的剖面模数W应不小于按下式计算所得之值： cm3 式中：s肋骨间距，m；d吃水，m；l肋骨跨距，m；c1系数，当L90m时，c1=1。经计算，W=165.96cm3,本设计船非对称球扁钢2004410，其剖面模数为267.1cm3；舱口端梁下的主肋骨剖面模数应不小于上述普通主肋骨剖面模数的1.67倍，经计算W=277.16cm3，本设计船选非对称球扁钢2004612，其剖面模数为292.3cm3；首，尾尖舱内的肋骨剖面模数W不应小于按下式计算所得之值： cm3 经计算，W=88.98cm3，本设计船选非对称球扁钢140337，其剖面模数为97.5cm3；甲板间及上层建筑肋骨的剖面模数W不应小于按下式计算所得之值： cm3 经计算，W=11.92 cm3,本设计船选不等边角钢75505，其剖面模数为26.11cm3。（3）架式强肋骨CCS钢质海船入级与建造规范2.7.4当机舱位于船尾部，且船侧为横骨架式结构时，则在机舱区域内，应设置间距不大于5个肋骨间距的强肋骨，强肋骨应从内底板延伸至上甲板，本设计船在机舱区域内每5肋位设置一个强肋骨；在横骨架式的机舱区域内，对于不支持舷侧纵桁的最下层甲板以下强肋骨，其剖面模数W应不小于按下式所得之值： cm3经计算，W=922.01 cm3，本设计船的强肋骨选，其剖面模数为1378.6 cm3。（4）舷侧纵桁CCS钢质海船入级与建造规范2.7.3支持主肋骨的舷侧纵桁的剖面模数W和剖面惯性矩I，应分别不小于按下列两式计算之值：=202I=2.5Wl=909cm4 取 W=234.3 式中：b舷侧纵桁支撑面积的宽度，m； h从舷侧纵桁跨距中点至上甲板边线的垂直距离，m；l舷侧纵桁的跨距，m在舷侧纵桁与横舱壁的连接处，应设置连接肘板。在舷侧纵桁与强肋骨的连接处，应使舷侧纵桁的面板或折边具有足够的连续性。在横骨架式的机舱区域内，当主肋骨跨距大于6m时，应设置支持主肋骨的舷侧纵桁，其剖面模数和剖面惯性矩均应符合上式的规定，但其腹板高度应不小于主肋骨高度的2.5倍。7.3.5甲板骨架的计算：（1）甲板横梁CCS钢质海船入级与建造规范2.8.2甲板横梁的剖面模数W应不小于： cm3 经计算，距首垂线0.075L以前的露天强力甲板横梁剖面模数W=67.12 cm3 ；距首垂线0.075L0.15L的露天强力甲板横梁剖面模数W=71.25cm
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