42米河鱼运输船技术设计总体方案及第三部分

前 言 船舶是一种水上建筑物，具有环境条件特殊、类型多、系统复杂、技术含量高、投资巨大、使用周期长等特点。因此，船舶设计必须保持认真谨慎的态度。船舶设计是一门综合性的科学技术，必须从港口航道、水动力特性、船舶整个系统着眼，不能只考虑单船的技术经济性，而要使整个系统的经济效益好。一艘船的设计，依据设计任务书，经过大量而详细的设计计算和绘图，提供船舶建造和使用所需的全部图纸和技术文件，工作量大，涉及面广。设计人员必须认真、细致地做好每一步工作，才能保证整艘船的设计质量。这次的设计主要工作：船舶设计阶段中的初步设计。在我们做的初步设计中主要是确定与船舶技术经济性能关系最大的一些项目，如船的主尺度和排水量、船体型线、建筑型式及总体布置、主要的装置系统等等。同时要进行船舶主要性能计算，做出稳性计算书，绘制出全船型线图、总布置图、横舱壁图、首部结构图等主要图纸。这个阶段所提供的各项技术文件应能表明船的总体性能，应能据此判断设计船在技术上及经济上的合理性、可靠性及满足任务书各项要求的程度，并作为审批的依据。我在本次毕业设计中做的是42米河鱼运输船技术设计（总体方案及第三部分），其中我们做了初步主尺度计算，型线设计，总布置设计，稳性计算书等。为了使船舶能保持一定的速度向前航行，必须给船舶一定的推力以克服其所受的阻力，故船舶上还需要设有专门的装置或机构，把能源发出的功率转换为推前进的功率，这种专门的装置或机构统称为推进器或螺旋桨。在这次设计中，要力求设计合理、完美，但是由于我还缺乏实际工作经验，并且水平有限，难免会在设计过程中出现许多缺点和错误，敬请各位师长给予批评、指正。我会虚心地接受来自各方的意见与建议，并汲取改进，争取在不断的学习和改进中让自己有更进一步的认识理解，让自己的能力能逐步提升，这些对我以后踏上工作岗位也是有着十分重要的指导意义。目 录摘 要6ABSTRACT7第1章绪论81.1概述81.2设计背景说明81.3 设计任务书81.3.1 船型及用途81.3.2 船体结构81.3.3 航区及稳性91.3.4 载重量91.3.5 设计航速91.3.6 续航力及自持力91.4 课题任务要求91.5 设计方法91.6 参考文献9第2章 主要要素的确定112.1 概述112.2 主要要素确定112.2.1 母型船资料112.2.2 船体总长、垂线间长、水线间长的估算112.2.3 船宽、吃水、型深的估算122.3净吨位估算122.3.1 船体钢料重量估算122.3.2 机电设备重量估算132.3.3 舾装重量估算132.3.4 人员及行李、食品、淡水的重量估算132.3.5燃油、滑油及炉水重量142.4 估算数据总结14第3章 型线设计163.1 概述163.2 船型163.3 型线设计基本要求163.4型线图的设绘173.4.1型线图设绘的几种方法173.4.2本船的型线设计183.4.3 型线设计过程：193.5 本章小结19第4章 总布置设计204.1 概述204.2 总布置区划214.3 主船体舱室划分21第5章 船舶稳性计算书235.1 概述235. 2重量估算245.2.1 排水量估算245.2.2空船重量的估算245.2.3载重量估算 DW255.2.4估算该船的重心265.3初稳性估算285.4各种载况下稳性及浮态计算295.5本章小结34第6章 横舱壁图356.1 概述356.2 横舱壁图的表达内容356.3 横舱壁图的绘制方法366.4 本章小结36第7章 首部主体结构图387.1 概述387.2 首部主体结构图的表达内容387.3 首部主体结构图的绘制方法387.4本章小结39第8章 船体说明书408.1主尺度408.2船质及结构408.3总布置418.4稳性及干舷418.5舾装数计算428.6舵设备428.7主要机电设备428.8消防设备428.9救生设备：438.10航行设备：438.11无线电通信设备43结 论44设计心得45谢 辞47参考文献48附录49摘 要该设计课题是42m活鱼运输设计。 本船为运输河鱼的专用船舶。常年航行于长江三峡库区三斗坪至重庆航段。属B、J2级航区（段）的深舱舱口液货船，具备夜行能力。本船为钢质、横骨架式结构的单底、单甲板、焊接船舶双艉型线，舱底每档设置实肋板，纵向设3道龙骨；舷侧为交替肋骨制，且上舷纵向设舷侧纵桁一道。强力甲板横向与舷侧相同，强肋骨处设强横梁，其余为普通横梁。货舱区域舱口围板兼甲板纵桁，纵向联通。满载试航速度不小于22km/h。内容包括任务书分析、船型方案及主要要素比选论证书、型线设计、总布置设计、稳性计算书、舱壁图、首部主体结构图。整个设计过程以确定船体主要要素、船体型线设计、总布置设计、稳性计算为中心。确保设计的船舶的结构能满足钢质内河船舶入级与建造规范（2004年版及修改通知）及内河船舶法定检验技术规则要求，结合船体总体布置及母型船相关结构设计资料要求，完成全船的结构设计。关键词：主要要素确定，型线设计，总布置设计，稳性ABSTRACT The graduation design task is 42 m live fish transportation design.This ship for transportation of river special ships. All the three gorges reservoir area of the changjiang sailing-to chongqing spot called sandouping sectors. Of B and J2 HangOu (paragraph) of liquid cargo hatch deep cabin, have nocturnal ability. The ship for the skeleton type steel, the structure of the single bottom, single deck, welding ship double stern type line, the bottom every file set transverse and longitudinal set three way keel; Port side for alternate ribs system, and the longitudinal set port side girders port a. Powerful transverse and the same port side deck, strong ribs place strong set beam, the rest for ordinary beams. Cargo hatch coaming board and regional deck girders, longitudinal unicom. Full speed test flight not less than 22 km/h. Content including project analysis, the body form plan and main factors than the election demonstrates books, type line design, layout design, stability calculations, the bulkhead figure, first main body structure. The whole design process to determine the main elements, the ship hull shape line design, layout design, stability calculation for the center. Ensure that the design of the structure of the ship can meet steel inland river ships to enter stage and construction rules (2004) and modification notification) and the inland ship legal inspection technology rules requirement, combined with the overall layout and mother of hull structure design material requirements related to the ship, fulfill all the structure of the ship design.KEY WORDS：The main factors determine, type line design, layout design, stability第1章 绪论1.1概述该毕业设计课题是42m活鱼运输设计。需要完成的设计任务：1、船型方案及主要要素比选论证书；2、型线设计；3、总布置设计；4螺旋桨计算及航速估算书；5、螺旋桨图；6、船体说明书；7、毕业设计说明书。除估总布置设计和型线设计需用母型船外其余基本上是采用自行设计。1.2设计背景说明活鱼运输船的主要用途是运输高品质的新鲜鱼类。一方面发展活鱼运输船的技术，使活鱼的品质变得更高；另一方面，由于水运成本低于其他运输方式，有利于成本。1.3 设计任务书1.3.1 船型及用途 本船为运输河鱼的专用船舶。常年航行于长江三峡库区三斗坪至重庆航段。属B、J2级航区（段）的深舱舱口液货船，具备夜行能力。 按船东对“码头浮吊”的有关要求，按照中国船级社钢质内河船舶入级与建造规范（2002）及其修改通报（2004）、中华人民共和国海事局内河船舶法定检验技术规则（2004）及修改通报（2008）和补充规定（2004），其它现行规范与法规，进行设计。1.3.2 船体结构 本船为钢质、横骨架式结构的单底、单甲板、焊接船舶双艉型线。结构强度按CCS2002年钢质内河船舶入级与建造规范及2004年修改通报对B级航区的舱口货船进行校核。 本船舱底每档设置实肋板，纵向设3道龙骨；舷侧为交替肋骨制，且上舷纵向设舷侧纵桁一道。强力甲板横向与舷侧相同，强肋骨处设强横梁，其余为普通横梁。货舱区域舱口围板兼甲板纵桁，纵向联通。1.3.3 航区及稳性 本船按CM2004年内河船舶法定检验技术规则及2007年和2008年修改通报的有关要求计算其干舷和稳性。满足规则对B、J2级航区（段）液货船的干舷要求。 本船完整稳性满足规则对B、J2级航区（段）液货船的稳性要求。1.3.4 载重量 本船设计排水量180t，船员人数6人。1.3.5 设计航速 满载试航速度不小于22km/h。1.3.6 续航力及自持力 本船要求设计常年航行于长江三峡库区三斗坪至重庆航段。可以取续航力为72h,自持力3天。1.4 课题任务要求根据钢质内河船舶入级与建造规范（2009）和内河船舶法定检验技术规则（2004）及2007、2008修改通报的要求，在规定的时间内，完成：1、 船型方案及主要要素比选论证书；2、型线设计；3、总布置设计；4螺旋桨计算及航速估算书；5、螺旋桨图；7、船体说明书；8、毕业设计说明书。1.5 设计方法 结构按规范设计按母型船取尺寸换算，其余基本自行设计。主要要素确定、型线设计主要参考船舶原理、船舶设计原理以及规范、规则等要求；总布置设计主要参考母型船资料；结构设计按钢质内河船舶入级与建造规范及船型资料选取构件的尺寸。1.6 参考文献 1方学智 刘厚森 刘增荣船舶设计原理华中理工大学出版社1998 2顾敏童船舶设计原理上海交通大学出版社20073盛振邦刘应中船舶原理上海交通大学出版社20064杨永祥船体制图哈尔滨工程大学出版社20025钢质内河船舶入级与建造规范（2009）中国船级社20096船舶与海上设施法定检验规则（内河船舶法定检验技术规则 2004）中华人民共和国海事局20047陈可越. 船舶设计实用手册 总体分册M. 北京. 中国交通科技出版社. 2007 8 . An Innovative Hullform Design Technique for Low Carbon Shipping.2010.9.黄德波.船舶专业英语M.哈尔滨： 哈尔滨工程大学出版社，1999，3.10. Clauss, G., Hennig, J., Cramer, H., Krger, S.: Development of safer ships by deterministic analysis of extreme roll motions in harsh seas. In: Proceedings of OMAE 2003, 22nd International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering(J) (2003) 11. Clauss, G., Henning, J., Cramer, H., Brink, K.-E.: Validation of numerical motion simulations by direct comparison with time series from ship model tests in deterministic wave sequences. In: Proceedings of OMAE 2005, 24th International Conference on Off shore Mechanics and Arctic Engineering(J) (2005) 第2章 主要要素的确定 2.1 概述 本章主要要素确定的内容有：排水量的确定、船长L、型宽B、型深D、吃水d以及方形系数CB。 设计船受尺度限制，设计时要考虑四点：1、重量与浮力的平衡；2、满足船对甲板面积的需要；3、保证船的各种技术及经济性能；4、考虑使用、工艺等条件。2.2 主要要素确定2.2.1 母型船资料母型船主要要素：总 长 40.00 m 主机功率 176Kw2 垂线间长 36.50 m 载货 量 100.00 t 型 宽 6.00 m 满载水线长 38.00 m型 深 1.85 m 肋 距 0.50 m 吃 水 1.30 m排 水量 171.45t 方形系数 0.5912.2.2 船体总长、垂线间长、水线间长的估算按照母型船线性换算公式估算: 其中， =40.00m， =42.00m. 可得：垂线间长： =36.50*（42/40）=38.26m 取=38.3m水线长： =38.00（4240）=39.90m 取=39.9m方形系数： =0.591。2.2.3 船宽、吃水、型深的估算采用线性换算公式计算：可得： =6.00*（42/40）=6.3m; D=1.85*（42/40）=1.9425m 取1.94m =1.30*（42/40）=1.365m 取1.37m2.3净吨位估算排水量计算：= =171.45t L=40.0m B=6.0m d=1.3m=171.45*(42/40)*(6.3/6)*(1.37/1.30) =199.2t2.3.1 船体钢料重量估算由于平方模数法适用于新船与母型船船长相近，且船体结构特征相似的情况。所以采用平方模数法：a,b均取1 = 50.07t =40.00m; =6.00t =1.85m= =0.1595=0.1595*42*(6.3+1.94)=55.2t2.3.2 机电设备重量估算主机功率估算：由于两船主尺度、排水量相近， 形状几乎一样。且航速要求一样，因而采用海军系数法估算。公式 两船V、C一样，所以,且本船仍采用双主机得：P=195Kw*2又 =8.73t所以： *=9.19t2.3.3 舾装重量估算 =40.00m; =6.00t =1.85m =0.0117 =0.0117*42.0*6.3*1.94=6.006t2.3.4 人员及行李、食品、淡水的重量估算 取：人数6人(给定)，每人平均重65kg，船员行李45kg。=(45+65)6=660kg=0.66t食品及淡水=自持力(d)人员数定量(kg/(d.人) 其中，自持力=3d 人员数=6 定量=食品定量+淡水定量=4+60=64（kg）式中：食品定量通常按每人每天2.5-4.5kg计算； 淡水的定量标准与航程/航线的气候条件等因素有关，通常海船取每人每天定量100-200kg。我国国内航行船舶，因南北方气候条件相差较大，南方航行船舶淡水消耗量较大，内河船舶因部分洗涤用水可直接利用江水，因此淡水可适量少带，故取60kg所以=自持力人员数定量=3664=1.152t，取=1.15t2.3.5燃油、滑油及炉水重量(1) 燃油g0一切燃油装置耗油率0.205kg/(kWh);k风浪影响系数 1.1 （k的取值范围为1.11.20）；P1主机常用额定功率 195kw; t航行时间 72h;=2g0P1tk10-3=20.205195721.110-3=6.33t(2) 滑油一般柴油机为0.020.05，该处取0.03=0.036.33=0.19t综上载重量DW可进行估算：DW=199.2-55.2-6.006-9.19-0.66-6.33-1.15-0.19=120.474t 空船重量：LW=WH+WO+WM= 55.2+6.006+9.19=70.396t排水量欲度为LW的4%6%，该处取4%。故空船重量LW=LW（1+4%)=70.678t2.4 估算数据总结船的主要要素如下： =199.2t =42.0m =38.3m =39.9m =6.30m =1.36m =1.94m =0.591 桨轴中心高 2.5 本章小结主要要素：=199.2吨，B=6.3米，d=1.36米，总长=42米，水线间长=39.9米，方形系数CB=0.591。由于有和设计船载重量十分接近的母型船作参考，主要要数确定得相对合理。第3章 型线设计3.1 概述本船型线设计采用母型改造方法。型线设计采用优秀母型船资料，根据型线设计的原理和方法修改而成。母型船经过广泛的系列船模试验，其阻力、推进等试验资料较全面。优秀母型船符合新船要求，可直接选用母型船的型线资料，型线设计简单可靠。但是选用优秀的系列型线并不代表新船型线设计结果一定是最佳的，所以在后续工作中将根据技术参数对型线进行修改。型线绘制运用计算机辅助软件CAD完成。3.2 船型本船为航行于长江B、(J2)级航区及三峡库区三斗坪至重庆航段。本船本船为钢质、横骨架式结构的单底、单甲板、焊接船舶双艉型线。本船舱底每档设置实肋板，纵向设3道龙骨；舷侧为交替肋骨制，且上舷纵向设舷侧纵桁一道。强力甲板横向与舷侧相同，强肋骨处设强横梁，其余为普通横梁。货舱区域舱口围板兼甲板纵桁，纵向联通。3.3 型线设计基本要求型线设计是船舶总体设计的一项重要内容。初步设计阶段中的型线设计在船舶主尺度确定之后，型线设计应与总布置设计互相配合进行。正式的型线图是性能计算、结构设计、各种布置和建造放样的依据。型线设计的好坏直接影响到船舶的快速性、稳性、耐波性等性能，同时也会影响到船舶的总布置和建造工艺。综合起来，型线设计应注意以下几个方面：1、保证新船具有良好的航行性能。型线设计通常把快速性（推进和阻力）放在主要地位考虑，同时兼顾耐波性、操纵性和稳性。2、考虑总布置的要求。总布置所需的甲板面积、货舱大开口的尺寸、纵倾的调整等对型线设计都有一定得要求，型线设计中应加以考虑和满足。3、考虑船体结构的合理性和工艺性。4、外观造型。水线以上的首尾轮廓线、甲板边线以及外露的折角线应考虑美观和造型方面的要求。3.4型线图的设绘3.4.1型线图设绘的几种方法 自行设绘法：根据新船的具体要求，按型线设计的基本原则和规律，参考相近船型的优良型线资料，设计者经分析和思考，对新船型线特征有所把握后，自行设绘型线图。母型改造法：利用与新船相近的优秀母型船的型线资料，应用适当的修改方法，将其改造成符合设计要求的新船型线。系列船型方法：选择与新船船型特征相近的系列船型，直接应用系列船型的型线资料，查得设计水线以下及部分设计水线以上的船体型值，需要时作局部修改。数学型线方法：应用数学函数来表达水线或横副线或船体曲面，控制形状特征参数，由计算机程序完成型线生成工作。无论采用何种型线设计方法，现在都可以借助计算机和绘图机来进行型线固的设绘。目前，国内外已开发应用的许多船舶CAD软件系统中，很多具有型线设计的功能：但是，任何型线设计软件的应用，使用者都必须掌握型线图设绘的基本原理和方法，否则，盲目操作软件是不可能得到符合设计意图的优良型线的。以上是船舶设计中常用的方法，此次是38米抓斗式挖泥船的设计选用母型船改造法且型线改造的不是太大。3.4.2本船的型线设计设计新船的型线，本次设计由老师提供了一艘与新船相近的优秀母型船的型线资料，通过改造，就可得到符合新船设计要求的型线。用母型改造方法生成的型线，可以保持优秀母型船的型线特征，因而对新船的性能比较容易把握。一个有经验的设计师，从优秀线型出发经适当修改而成的型线往往优于用其他方法设计的型线。因此，用母型改造法设计型线是一种非常实用并且行之有效的方法。在选择母型船时，不仅要考虑到母型船型线的优良性，还要注意到新船与母型船之间要素(如Fn、Cp、Cm、Xb、LppB、Bd等)的接近程度，否则修改量太大，就很难保持母型船的优良性能所以选择母型船时，要对母型船的性能和型线特征加以分析，结合需要改造的参数和修改量对新船的性能作出估计，使修改有的放矢，做到扬长避短。型线设计理论依据：1 船长的变换（仅船长不同） L=将母型船各站横剖面完全不变地分别移到相应的站号上，即可得到设计船的型线图。2 船宽的变换（仅船宽不同） 算出设计船个水线的半宽值，即可绘制出设计船的型线图。设母型船船宽为Bo，设计船为B，则比例系数 K=B/Bo。在型船的横剖面图上，分别令某根水线的各站半宽为X0，X1，Xn。将各半宽值分别乘以比例系数K，则新船该根水线的各站半宽值X0=KX0.其他各根水线的半宽值也同样求得。3 吃水的变换（仅吃水或型深不同） 将母型船的各水线半宽值移到设计船的相应水线上即可。4 船长、船宽及吃水都不同 结合上述单向主尺度差异的方法改绘，逐个进行，叠加其结果而得。3.4.3 型线设计过程：在对设计船的型线图进行设计时，依据的是母型船改造法，主要是根据母型船型线图进行部分修改，运用CAD的技巧方法，将主船体首尾方向各缩进一定长度，使之与新船船型保持一致，最终得到38米抓斗式挖泥船型线图，然后再在此图上量取型值，建立常规型值表。3.5 本章小结设计船的型线设计考虑了多方面的内容，参考母型船型线设计，主要对船体首尾形状进行研究与分析。具体对船长作了调整，以及对一些细节做了调整。船舶型线形状没做大的改动，对船舶稳性及浮态的影响不大。型线图见附录1。第4章 总布置设计4.1 概述 总布置设计是总揽全局的一项工作，是船舶总体设计的重要内容之一，不但对船的使用效能和航行性能有重要的影响，而且是其他各项设计和计算的主要依据。在新船设计的初始阶段，为了便于方案构思和把握主尺度与载重量、舱容、布置地位之间的关系，以及协调主要性能之间的矛盾，就需要对船的总布置有所设想和考虑，并绘制总布置草图。 总布置设计的具体工作包括以下内容： .区划船舶主体和设置上层建筑，包括确定机舱、货舱、油水舱、工作舱室、居住舱室和其他各种舱室的位置和地位。.调整船舶的浮态，妥善合理地安排船的各部分重量沿船长方向的分布，并且注意控制重量的垂向分布，协调稳性和摇摆性能对重心高度的不同要求。.布置船舶舱室和设备，包括各类居住和工作舱室的内部布置和露天甲板上各种设备的布置等。.规划各部位的通道和出入梯口。不同类型的船舶，由于其用途及航行条件的不同，总布置的特点也有所不同。在总布置设计中，除了注意各类船舶布置上的特殊要求外，一般都应遵循下述基本原则： 1最大限度地提高船舶的使用效能。例如：客船应合理分区，客舱布置应经济实用，保证旅客的舒适安全，交通方便；货船应充分利用舱容提高装卸效率，确保运输质量；拖船、渔船应保证拖带与捕捞作业的安全与方便等等。 2.保证船舶的航行性能。合理地进行船上各项重量分布以保证船舶在各种装载情况下有良好的浮态；降低重心减小受风面积及合理设计干舷甲板上的开口位置以改善大倾角稳性：合理地布置水密舱壁以改善船舶抗沉性与结构强度；采用舷弧或升高甲板保证首部干舷以减少甲板上浪；良好的驾驶视线和航行信号设备布置以减少航行事故；此外还要注意当事故发生时便于船员对船舶及乘客进行施救与逃生等。 3满足各有关规范、规则及公约的要求。例：布置上要考虑结构合理性以满足建造规范的要求保证船体结构强度的要求(如：注意主要构件的连续性，避免纵向构件截面的突变；注意开口对强度的不利影响；上层建筑内的纵、横隔壁和支柱应与甲板纵桁和横梁相对应等)。 4便于建造、检查、维修及设备的更换，船厂各处所应有良好的可达性。确定结构空间(如双层底高度、舷边舱宽度)时要注意装配与焊接工艺的方便；确定机舱开口时，要考虑主机吊出和吊入所需的空间。 5.舱室布置时要尽力改善船员与旅客的工作和生活条件。 6.在经济适用的前提下，注意外部造型与内部装潢的关联，给人美感和舒适感。4.2 总布置区划总布置区划就是根据船舶的技术要求和使用特点，参考有关型船资料，并遵守法规和规范的规定，对全船空间进行合理的安排，如对船主体部分区划出各种不同用途船舱的位置及大小上层建筑部分则是确定其区数、长短及其内部舱室的区划。总布置设计的工作内容主要包括； (1).主船体与上层建筑的总体区划； (2).调整船舶浮态； (3).舱室及交通路线的设计；.造型设计。4.3 主船体舱室划分所谓船主体就是指船的连续露天甲板(通常为上甲板)以下的部分。这部分的总布置设计，首先是确定水密舱壁、甲板、机舱位置等的设置与划分。这涉及到以下些因素：满足规范要求（如满足建造规范对水密舱壁的数目及位置、肋距等的要求、抗沉性规范的要求等）；船舱大小符合使用要求；各种装裁情况下有适宜的浮态和稳性；考虑总纵强度、局部强度和结构及建造的工艺性等。 本船为中后机舱布置的双艉船。艉甲板长16.50m，其下为三个舱。艉甲板上布置有生活污水处理间、厨房、厕所、储物间和机舱棚；艉甲板三方设有500mm的舷墙，两舷各设高靠把2根，双柱桩各1座。艉甲板上2.3m处为上船员室甲板，其上设有船员室6间，铺位6个，厕所、浴室各一间；#29至#35为驾驶甲板，高于强力甲板3.1m，船员甲板与驾驶甲板四周设有900mm高的安全栏杆。 本船货舱区域在#33至#60，两侧留有750mm高的走道边板，甲板上设有6个3.51.9的舱口，舱口围板高550mm，鱼和水混合的液货装于深舱内，舱口通常开敞着，便于通风换气，有时还得换水和充氧。艏甲板从#60至艏，长10m，其上在#69中安有立式人力系缆绞盘，两舷各设双柱桩2座。艏锚置于艏部甲板锚台上，舱内在#69舱壁前设有1000900700mm的木质锚链柜。总布置图见附录二。第5章 船舶稳性计算书5.1 概述船舶在外力作用下偏离其平衡位置而倾斜，当外力消失后，能自行回复到原来平衡位置的能力称为船舶稳性。造成船舶离开原来平衡位置的是倾斜力矩，它产生的原因有：风和浪的作用、船上货物的移动，旅客集中某一舷侧、拖船的急签牵、火炮的发射以及船舶回转等，其大小取决于这些外界条件。促使船舶回复到原来平衡位置的是复原力矩，起大小取决于排水量、重心和浮心的相对位置等因素。因此，在倾斜力矩和复原力矩这一对矛盾中，前者是外因，后者是内因。在本章中讨论船舶稳性，着重研究船舶稳性的计算及影响因素。船舶稳性的计算分为两部分：（1）.初稳性一般指倾斜角小于1015或上甲板边缘开始入水前的稳性。（2）.大倾角稳性一般指倾角大于1015或上甲板开始入水后的稳性。把稳性划分为上述两部分原因是，在研究船舶小倾角稳性时可以引入某些假定，既使浮态的计算简化，又能较明确地获得影响初稳性的各种因素之间的规律。此外，船舶的纵倾都属于小角度情况。大角度倾斜一般只在横向倾斜时产生。1. 选用规范：2004版内河船舶法定检验技术规则第六篇 稳性2船舶种类：工程船3航区：B、C级航区、级航段4. 主要要素：船 长LOA：42.00m 垂线间长LPP：38.3m 型 宽B：6.3m 型 深D：1.94m吃 水d：1.36m 设计航速V：22km/h水的密度：15. 2重量估算设计中，排水量分为空船重量和载重量两部分，即：=LW+DW式中，LW空船重量： LW=Wh+Wo+Wm其中：Wh为船体钢料重量（t）；Wo为木作舾装重量（t）；Wm为机电设备重量（t）；DW载重量（t），包括货物、旅客、船员、行李、油、水、食品、备品及供应品等的重量。5.2.1 排水量估算=L*B*d*CB 0=171.45t L=40.0m B=6.0m d=1.3m=171.45*(42/40)*(6.3/6)*(1.37/1.30)=199.2t5.2.2空船重量的估算1船体钢料计算：采用平方模数法；WH=Ch1*L*(aB+bD)WHO=50.07t； L=40.00m； B=6.00t； D=1.85m；Ch1=0.1595；WH =0.1595*42*(6.3+1.94)=55.2t2舾装重量估算：采用平方模数法；WOO=Co2*L*(B+D)=5.2t ； L=40.0m； B=6.0m； D=1.85m；Co2=0.0166Wo=0.0166*42.0*(6.30+1.94)=5.74t3机电设备重量估算：主机功率估算：由于两船主尺度、排水量相近， 形状几乎一样。且航速要求一样，因而采用海军系数法估算。由 又两船V、C一样，所以,且本船仍采用双主机得：P=195Kw*2又 =8.73t所以： * =9.19t所以空船重量LW= WH+ Wo+WM=55.2+5.74+9.19=70.13；5.2.3载重量估算 DW DW=-LW=-WH-WO-WM=199.2-55.2-5.74-9.19=129.07 t；1.燃油储备量其中取: ；t=72h,自持力3天；k的取值范围为1.1-1.20，取k=1.15;所以：取 2.润滑油重量润滑油为燃油总量的某一百分数，取为0.03所以；取3.人员及行李按照标准，人员重量以每人平均65kg计算，船员行李重量取为40kg（35-55kg），所以4.食品及淡水 其中,3d； 人员数=12； 定量=食品定量+淡水定量=3.5+60=63(kg)式中：食品定量通常按每人每天2.5-4.5kg计算；淡水的定量标准与航程、航线的气候条件等因素有关，通常海船取每人每天定量100-200kg。我国国内航行船舶，因南北方气候条件相差较大，南方航行船舶淡水消耗量较大，内河船舶因部分洗涤用水和直接利用江水，因此淡水可适量少带，故取60kg所以=自持力人员数定量=3663.5=1.143t，取=1.14t5.备品、供应品重量备品是指船上备用的零部件、设备与装置，包括锚、灯具、损管器材、油漆等。供应品是指零星物品，如生活用品、炊具、办公用品、医疗器具等。我国一般将其放在载重量内，通常取为（0.5%-1%）LW。所以：T=0.5%*70.13=0.35t；5.2.4估算该船的重心1.重心高度 （1）钢料重心高度 其中为系数，其中有=0.55，=42.00m,B=6.30m,D=1.94m, 则： 为计入舷弧、上层建筑和甲板室的相当型深,粗略地也可以直接用型深D替代，所以：其中S为舷弧升高部分的面积，I、h是上层建筑的长度和高度,由总布置图可得=1.94m；则 取 ZgH=1.34m（2）舾装重心高度一般货船的舾装重量高度，此处取，则： 取： Zgo=2.00m（3）机电设备重心高度一般估算时，船舶机电设备重心高度的平均值约为0.55，则有： =1.067 m综上： 2.空船重心纵向位置空船重量的重心纵向位置，在设计初始阶段可近似用于比例船长L的方法，用母型船资料换算，即：其中为母型船比例系数，=0.068，则有:m综上可得空船重心：对中横剖面 =-2.856m对基平面 =1.358m5.3初稳性估算为了控制设计船的初稳性，通常在设计初期选择主尺度及船型系数时，应注意控制船宽和型深的数值。待尺度确定之后，再估算设计船的初稳性高度值，并与衡准值相比较，检验设计船的初稳性高度是否适宜。本校核利用近似公式估算，简便迅捷，近似估算的一般公式为式中：a1与船型系数Cb、Cwp及型线有关的系数，按经验公式选取； a2与船型系数Cwp及型线有关的系数，按经验公式选取；系数，取自母型船。=Zgl/D， Zgl为母型船空船重心高度，D为母型船型深。所以， =2.079/1.94=1.072a1=0.85-0.372CbCwp a2=0.1363Cwp-0.0545Cb设计船船型系数，Cb=0.591，Cwp=0.926。计算得a1=0.613，a2=0.1213 =0.6131.36+0.12136.36.31.36-1.0721.94=2.2945.4各种载况下稳性及浮态计算本船为42m活鱼运输船，根据规定，应对该船的初稳性和浮态进行了四种状态的计算，主要是，满载出港、满载到港、压载出港、压载载到港。如下表所示：表1：载况重量和重心位置计算（满载出港）项目重量Wi(t)对中横剖面对基平面XGi(m) Wi.XGi(t.m)ZGi(m)Wi.ZGi(t.m)空船70.13-2.856-200.2911.35895.23654人员及行李0.69-11-7.595.4583.76602燃油6.78-13.087-88.72991.2298.33262润滑油0.2-7.5-1.50.450.09备品0.35-13-4.551.3240.4634粮食供应1.14-14.172-16.15611.0231.16622压载水0-19.7590001#鱼舱15-1-150.97214.582#鱼舱15-1-150.97214.583#鱼舱154600.97214.584#鱼舱154600.97214.585#鱼舱1591350.97214.586#鱼舱1591350.97214.58满载出港199.20.20641.180.961196.9982表2：载况重量和重心位置计算（满载到港）项目重量Wi(t)对中横剖面对基平面XGi(m)Wi.XGi(t.m)ZGi(m)Wi.ZGi(t.m)空船70.13-2.856-200.2911.35895.23654人员及行李0.69-11-7.595.4583.76602燃油（10%）0.678-13.087-8.872991.2290.833262润滑油（10%）0.02-7.5-0.150.450.009备品（10%）0.035-13-0.4551.3240.04634粮食供应（10%）0.114-14.172-1.615611.0230.116622压载水0-19.7590001#鱼舱15-1-150.97214.582#鱼舱15-1-150.97214.583#鱼舱154600.97214.584#鱼舱154600.97214.585#鱼舱1591350.97214.586#鱼舱1591350.97214.58满载到港178.3-0.708141.030.973187.53表3：载况重量和重心位置计算（压载出港）项目重量Wi(t)对中横剖面对基平面XGi(m)Wi.XGi(t.m)ZGi(m)Wi.ZGi(t.m)空船70.13-2.856-200.291.35895.24人员及行李0.69-117.595.4583.766燃油6.78-13.087-88.731.2298.333润滑油0.2-7.5-1.50.450.09备品0.35-13-4.551.3240.463粮食供应1.14-14.172-16.161.0231.166压载水20-19.759