2850吨油船设计-船舶与海洋工程毕业设计论文

毕业论文（设计） 2850 吨油船设计 学生姓名：王鹤添 指导教师：王海英讲师 专业名称：船舶与海洋工程 所在学院：海洋工程学院 2010 年 6 月 大连海洋大学本科毕业设计目录 目录 摘要.I 第一章 前言.1 第二章 主尺度确定.2 2.1 设计任务书要求.2 2.2 母型船资料.2 2.3 航速估算（海军系数法）.3 2.4 载重量计算.3 2.5 主尺度、方形系数、排水量和浮力平衡初步计算. 4 2.6 排水量修正、进一步确定主尺度.5 2.7 船型系数估算.6 2.8 船舶主尺度参数.6 2.9 主要性能校核.7 第三章 形线设计.11 3.1 确定母型船浮心纵向位置.11 3.2（1-CP）法求各站移动距离. 12 3.3 绘制横剖面面积曲线.13 3.4 绘制型线图.14 第四章 总布置设计.17 4.1 绘制船舶侧面图.17 4.2 绘制船舶侧面图.18 第五章 性能计算.20 5.1 概述.20 5.2 静水力计算及静水力曲线图绘制.20 5.3 受风面积计算.21 5.4 不同装载状态下重量重心以及排水量估算. 22 5.5 邦戎曲线，浮态及稳性的计算.23 第六章 结构设计.24 6.1 概述.24 6.2 主尺度.24 6.3 结构计算.24 6.4 纵骨架式船底骨架.26 6.5 舷侧骨架.27 6.6 甲板骨架.29 大连水产学院本科毕业设计目录 II 6.6 支柱. 6.7 非水密支承舱壁.31 6.8 水密舱壁.31 6.9 深舱.32 6.10 首尾柱.33 6.11 船端加强.33 6.12 机炉座和轴隧.33 6.13 上层建筑.34 6.14 机舱棚.34 6.15 舷墙及栏杆.35 6.16 测量孔和观察孔.35 6.17 总纵弯曲计算.35 第七章 螺旋桨计算.38 7.1 船舶主要参数.38 7.2 船体阻力计算（艾亚法）.38 7.3 推进因子的决定（汉克歇尔公式）.39 7.4 可以达到的最大航速计算.39 7.5 空泡校核.41 7.6 强度校核.42 7.7 螺距修正.43 7.8 重量及惯性矩计算.43 7.9 敞水性征曲线之确定.43 7.10 系柱特性计算.44 7.11 螺旋桨计算总结.44 第八章 全船说明书.45 8.1 船舶类型及作业航区.45 8.2 船舶主尺度参数及性能.45 8.3 船体结构.46 8.4 主要设备概况.46 第九章 结论与建议.48 致谢.49 参考文献.50 附录 文献综述.51 附录 外文翻译.53 附录 静水力计算表.67 附录 邦戎曲线.74 附录 浮态及稳性计算.76 大连海洋大学本科毕业设计摘要 I 摘要 本次毕业设计为 2850 吨油船设计，题目来自船舶与海洋工程教研组 2010. 在设计过程中主要参考 1000 吨油船为相近的母型船， 同时以 钢质海船入级规范 2006， 船 舶设计原理等文献为参考进行设计。在设计过程中综合考虑了船舶的快速性、操纵性、经济性 等性能。 毕业设计内容主要包括以下几个部分: 一 主尺度确定根据任务书的要求并参考母型船初步确定主尺度，经过重力与浮力平 衡进一步确定主尺度，再对容积、航速及稳性等性能进行校核，最终确定船舶主尺度。 二 型线设计采用 1Cp 法改造母型船型线，通过绘制辅助水线半宽图来绘制设计船 的水线半宽图、横剖面图、侧视图，从而得到设计船的型线图。 三 总布置设计按照规范要求并参考母型船进行总布置设计，区划船舶主体和上层建 筑，布置船舶舱室和设备。 四 性能计算对设计船的装载情况、浮态、初稳性、完整稳型等性能进行校核，包括 静水力曲线、稳性横截曲线、静动稳性曲线等相关曲线的绘制，以满足任务书及规范的要求。 五 螺旋桨设计设计螺旋桨的直径及其他参数，保证船、机、桨三者的配合，以提高 设计船的整体性能。 六 结构设计本船全船为纵骨架式，参照相应规范计算船体各处构件的相关参数如剖 面模数，总纵弯曲等，选取构件，以保证结构设计合理船身结构稳定。 关键词：油船；主尺度确定；型线变换；性能计算；螺旋桨设计；船体结构设计关键词：油船；主尺度确定；型线变换；性能计算；螺旋桨设计；船体结构设计 大连海洋大学本科毕业设计摘要 II Abstract Content： This topic of dissertation is the design of tanker of 2850ton oil tanker.The topic come from 2010 ship and marine engineering. During the design process, the main reference for similar 1000ton as type ship, at the same time，take The Standard of Steel Quality Sea-going Ship into Class whit Calculation , the principle of ship design etc. as references for design. During the design process, I has consideredthe ships speed, maneuverability, economy, performance, etc. Graduation Project includes the following sections: First, determine main dimensions According to the requirements of the task 、 reference book ， consider type ship initially identified the main demensions.Taking the balance of gravity and buoyancy to further determine the principal dimensions, and then checking performance such as volume, speed ,stability and so on.Finally, ultimately determine the principal dimensions of the design ship. Second. type design -Useing 1-Cp-based law reform typer ship line drawn. Through drawing the water-assisted semi-wide plan to draw the design of ships water line half-width plan, midship section , outboard profile, in order to get the design of ship-based moulded plan . Third, general arrangement design - in accordance with the Calculation requirements with reference to the type ship to carry out the design of general arrangement, the main divisions and the superstructure of ships, ship compartment layout and equipment. Fouth, performance Verification Considered the loading of the ship design, the floating state, the beginning of stability, integrity , stability and other performance-based verifications, including Hydrostatic curves transversal stability curve, static and dynamic stability curve of the drawn curve, etc., to meet misson requirement and Calculation Fifth, propeller design determine the diameter and other parameter of the propellers to ensure that ships, aircraft, propeller with three in order to improve the overall performance of the design of the ship. Sixth, structural design - the boat ship-wide framework for the longitudinal type, calculated by reference to the hull of the corresponding norms of the relevant parameters in various components such as section modulus and so on, select the components to ensure the reasonable structure design. Key words：tanker ；principle dimension ；transformation in line ； function calculation ； propeller design；structure design 大连海洋大学本科毕业设计第一章 前言 1 第一章 前言 本次设计的是一艘 2850 吨油船，这艘船也可以在一些遮蔽的海域航行，其主要服务于东海， 黄海和渤海。用来运输成品油。在区域分配上会起到自己独特的作用 油船是一种不仅安全性要求很高，而且防污染要求也很高的船。对于一般油船来说，不仅要 求满足一般的稳性要求，还要对油舱防撞性能和由于自由液面而引起的稳性破舱稳性进行校核， 只有这两种稳性都得到满足，才可以投入使用。本人设计的这艘船，这几种稳性经过计算以及老 师的审查都能得到满足，安全性很好。根据有关规定，我在船体前部的防撞舱及艏尖舱对钢材进 行加固和防撞措施，并在货油舱下设置双层底结构。 当今世界，油船的载重量两极化趋势很明显，作为远途运输大型油船以其成本优势活跃在各 大海域，小型油船又以及方便快捷深受船东们的喜爱，小型油船主要用于分流，及用于从大型油 船分流原油或是成品油运往石油的消费地。本次设计的油船载油量是 2850 吨，航行的海区是东 黄渤海， 载重吨相对于大型油船来讲十分的不起眼， 但在小型油船之中， 其实用性还是很明显的。 改革开放以来，中国经济建设已进入了一个平衡、持续和高速发展的阶段，经济的高速发展 带来了对石油的快速增长，尽管 20 世纪末，中国原油生产已列入世界总排名的前八位，并成为 世界第四大原油加工国和第三大能源消费国，但巨大的消费量仍使国产石油供不应求，中国石油 进出口逐年有较大幅度的增加是不可避免的。发展国有油船船队更显其必要性和重要性。 发展小型油船也就是十分必要的了，充分利用小型油船的灵活性，作为配给之用是十分必要 的，这也更加彰显此次设计的长远意义，更加的凸显出小型油船的设计建造是多么的重要。 由于本人的设计生产经验和水平有限，本次设计中难免有一些失误和理解不当的地方，请同 学和老师给予批评和指正。 大连海洋大学本科毕业设计第二章 主尺度确定 2 第二章 主尺度确定 2.1 设计任务书要求 载货油量：2850 吨肋骨间距：550mm 航行海区：东黄渤海续航力：1600 海里船员：20 人 主机型号：6L23/301 台单机额定功率：810kw转速：825r.p.m 减速器传动比：2.98:1耗油率：204g/kw.h 辅机型号：TBD234V61 台单机额定功率：100kw转速：700r.p.m 发电机：80kw1 台（辅机带动）另配轴带 40kw 发电机1 台 舵机：电动液压 锚设备：电动液压起锚机一台；霍尔锚 3 只 稳性要求：类航区 本船为单甲板、单舷侧、双层底、混合骨架式，船体结构应满足 CCS钢制海船入级规范 2006 年要求 救生、消防、航海、通讯设备及防污染设备均应满足现行规范设计计算。 2.2 母型船资料 本次 2850 吨油船设计采用的母型船是 1000 吨油船 2.2.1 母型船类型及作业航区母型船类型及作业航区 本船为钢质、单甲板、单舷侧、双层底、混合骨架式，尾机型成品油船。 作业航区为类航区，即我国近海地区。 2.2.2 母型船船主尺度参数及性能母型船船主尺度参数及性能 （1）主尺度 总长：Loa=65.07m 垂线间长：Lpp=59.50m 型宽：B=10.80m 型深：D=5.00m 设计吃水：T=4.00m 排水量：=1800.18t 排水体积：=1749.62t （2）船型系数 方型系数：Cb=0.6807 菱型系数：Cp=0.6917 横剖面系数：Cm=0.9840 水线面系数：Cw=0.7904 大连海洋大学本科毕业设计第二章 主尺度确定 3 2.3 航速估算（海军系数法） 由母型船求海军系数 C0 C0=256.67 设计船航速 Vs Vs=10.5kn 2.4 载重量计算 2.4.1 燃油重量估算燃油重量估算 船上所携带的燃油由以下公式求： W0=0.001g0Psk 式中W0总的燃油储备量，t； g0包括一切用途在内的耗油率，此处取为主机耗油率 gr的 1.13 倍，kg/KW*h； Ps主机持续功率，kW; R续航力，n mile； vs服务航速，kn； k考虑风浪影响而引起航行时间增加的燃油储备系数，此处取 1.2 （一）主机 gr=0.204kg/KW*hg0=0.23kg/KW*h PS=810 kW；R=1600 n mile k=1.2VS=10.5 kn 计算得 W01=34.14 t （二）辅机+发电机 gr=0.204kg/KW*hg0=0.23kg/KW*h PS=100 kW（辅机）+40/0.8 kW（发电机）=150kW； R=1600 n milek=1.2VS=10.5 kn 计算得 W02=36.32 t 2.4.2 滑油重量估算滑油重量估算 主机滑油储备量可用下式计算： Wl=W0 式中 比例系数，此处取 5% Wl=2.02t 2.4.3 人员及行李、食品、淡水重量估算人员及行李、食品、淡水重量估算 人员重量：65kg；行李重：60kg； 食品每人每天：4kg；淡水每人每天：90kg。 续航时间=1600n mile/10.5kn=6 天 20 名船员及行李、食品、淡水重量=14.44t 2.4.4 备品及供应品重量估算备品及供应品重量估算 大连海洋大学本科毕业设计第二章 主尺度确定 4 此项参考母型船 母型船备品及供应品重量取为空船重量的 1%即 1%*668t=6.68t 设计船取与母型船相等即 6.68t 2.4.5 载重量载重量 设计船载重量 DW 即为以上四项及载货量和，即 DW=2914t 2.5 主尺度、方形系数、排水量和浮力平衡初步计算 2. 5.1 排水量初步估算排水量初步估算 设计油船的载重量（利用载重量系数法）,由型船求载重量系数 ,母型船的载重量 DW0 DW0= 0-LW0=1132.18t =0.629 设计油船的载重量l 1=4632.61t 2.5.2 主尺度及方形系数初步估算主尺度及方形系数初步估算 由型船资料估算 对于载重型船舶，L、B、d 可用排水量或载重量来换算。 L=L0*(1/0)1/3=81.54 m实取 L=81.6m B=B0*(1/0)1/4=14.80m实取 B=14.8m d=d0*(1/0)1/5=5.48m实取 d=5.5m 为满足抗沉性要求型深 D 应满足：D=0.1B+d=6.98m取为 D= 7m 2.5.3 重力与浮力平衡计算重力与浮力平衡计算 2.5.3.1 空船重量计算（分项估算法）空船重量计算（分项估算法） 一、船体钢料重量 Wh（立方模数） Wh=ChLBD 母型船钢料重量为 368.36t Ch0=0.1146 取 Ch1=Ch0=0.1146 Wh1=969.20t 二、木作仪装 Wf及机电设备 Wm 此项设计船与母型船相等。 母型船空船重量 LW0= 668t； 母型船钢料重量 Wh0= 368.36t； 母型船 Wf0+Wm0=LW0-Wh0=299.64t； 设计船 Wf1+Wm1=Wf0+Wm0=299.64t。 三、设计船空船重量 设计船空船重量 LW10=Wh1+Wf1+Wm1=1268.84t， 大连海洋大学本科毕业设计第二章 主尺度确定 5 重量储备取5%LW10： LW1=(1+5%)LW10=1332.28 t。 2.5.3.2 重力与浮力平衡校核重力与浮力平衡校核 重力=LW1+DW1=4245.88t， 浮力=1=4632.67t， (LW1+DW1-1)/(LW1+DW1)= 0.09不合格需重新修正。 2.6 排水量修正、进一步确定主尺度 2.6.1 用诺曼系数法修正用诺曼系数法修正 DW1=LW1+DW1-1=-386.79 通过设计原理P121 图 4-9 查 N=1.4 1=NDW1=-541.5 即修正后2=1+1=4091.17t 2=3991.39m3 修正后重新确定主尺度 2.6.2 主尺度及方形系数初步估算主尺度及方形系数初步估算 由型船资料估算 对于载重型船舶，L、B、d 可用排水量或载重量来换算。 L=L0*(2/0)1/3=78.23m，取为 L=78.5m B=B0*(2/0)1/4=14.20m，取为 B=14.2m d=d0*(2/0)1/5=5.26m。取为 d=5.3m 为满足抗沉性要求型深 D 应满足：D=0.1B+d=6.72m，取为 D=6.8m 2.6.3 重力与浮力平衡计算重力与浮力平衡计算 2.6.3.1 空船重量计算（分项估算法）空船重量计算（分项估算法） 一、船体钢料重量 Wh（立方模数） Wh=ChLBD 母型船钢料重量为 368.36t Ch0=0.1146 取 Ch1=Ch0=0.1146 Wh1=869.02 t 二、木作仪装 Wf及机电设备 Wm 此项设计船与母型船相等 母型船空船重量 LW0= 668t 母型船钢料重量 Wh0= 368.36t 母型船 Wf0+Wm0=LW0-Wh0=299.64t 设计船 Wf1+Wm1=Wf0+Wm0=299.64t 三、设计船空船重量 设计船空船重量 LW10=Wh1+Wf1+Wm1=1168.66 t 大连海洋大学本科毕业设计第二章 主尺度确定 6 重量储备取 5%LW10 LW1=(1+5%)LW10=1227.09 t 2.6.3.2 重力与浮力平衡校核重力与浮力平衡校核 重力=LW1+DW1=4140.70 浮力=1=4091.17 t (LW1+DW1-1)/(LW1+DW1)= 0.01(Vcn+Vbn) 大连海洋大学本科毕业设计第三章 形线设计 11 第三章 形线设计 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，本船采用改造母型法的“1-CP”法进行计算。 3.1 确定母型船浮心纵向位置 3.1.1 绘制母型船水线以下横剖面曲线绘制母型船水线以下横剖面曲线 图 3-1 母型船水线以下横剖面曲线 3.1.2 计算母型船各站横剖面面积计算母型船各站横剖面面积 利用 CAD 的面域功能，确定设计水线一下，每一站与中心线所围成的面积，从而能够确 每一站的横剖面面积如下： 图 3-2 母型船各站横剖面面积 表 3-1 母型船各站横剖面面积 站号母型船各站横剖面面积（mm2）站号母型船各站横剖面面积（mm2） 0198329.51142061337.5 14945398.51242086042.9 212855256.61341566159.3 320704013.21439832614.7 427899774.21536343795.8 533841215.81630888273.9 638003857.61723652925.7 740432252.61815334684.5 841600530.4197077043.1 大连海洋大学本科毕业设计第三章 形线设计 12 942014348.3200.0 1042061337.5 3.1.3 绘制母型船横剖面面积曲线绘制母型船横剖面面积曲线 图 3-3 母型船横剖面面积曲线 3.2（1-CP）法求各站移动距离 表 3-2 母型船各站移动距离 母型船的垂线间长 Lpp0=59.50m 设计船的垂线间长 Lpp=78.50m 母型船棱形系数 CP0=0.692 设计船棱形系数 CP=0.680 母型船的浮心纵向位置占全船 Lpp0.009中前 设计船的浮心纵向位置占全船 Lpp%0.008中前 前体 Cpf0=Cp0+2.25Xb0=0.711 Cpf=Cp+2.25Xb=0.698 Cpf=Cpf0-Cpf=-0.013 Cpf/(1-Cpf)=-0.046 后十号站 19 站X19=(1-0.9)*Cpf/(1-Cpf)*Lpp/2=-0.136m 18 站X18=(1-0.8)*Cpf/(1-Cpf)*Lpp/2=-0.272m 17 站X17=(1-0.7)*Cpf/(1-Cpf)*Lpp/2=-0.408m 16 站X16=(1-0.6)*Cpf/(1-Cpf)*Lpp/2=-0.544m 15 站X15=(1-0.5)*Cpf/(1-Cpf)*Lpp/2=-0.681m 大连海洋大学本科毕业设计第三章 形线设计 13 14 站X14=(1-0.4)*Cpf/(1-Cpf)*Lpp/2=-0.817m 13 站X13=(1-0.3)*Cpf/(1-Cpf)*Lpp/2=-0.953m 12 站X12=(1-0.2)*Cpf/(1-Cpf)*Lpp/2=-1.089m 11 站X11=(1-0.1)*Cpf/(1-Cpf)*Lpp/2=-1.225m 后体 Cpa0=Cp0-2.25Xb0=0.672 Cpa=Cp-2.25Xb=0.662 Cpa=Cpa0-Cpa=-0.010 Cpa/(1-Cpa)=-0.031 前十号站 9 站X9=(1-0.1)*Cpa/(1-Cpa)*Lpp/2=-0.832m 8 站X8=(1-0.2)*Cpa/(1-Cpa)*Lpp/2=-0.740m 7 站X7=(1-0.3)*Cpa/(1-Cpa)*Lpp/2=-0.647m 6 站X6=(1-0.4)*Cpa/(1-Cpa)*Lpp/2=-0.555m 5 站X5=(1-0.5)*Cpa/(1-Cpa)*Lpp/2=-0.462m 4 站X4=(1-0.6)*Cpa/(1-Cpa)*Lpp/2=-0.370m 3 站X3=(1-0.7)*Cpa/(1-Cpa)*Lpp/2=-0.277m 2 站X2=(1-0.8)*Cpa/(1-Cpa)*Lpp/2=-0.185m 1 站X1=(1-0.9)*Cpa/(1-Cpa)*Lpp/2=-0.092m 3.3 绘制横剖面面积曲线 设计船横剖面面积曲线 母型船横剖面面积曲线 大连海洋大学本科毕业设计第三章 形线设计 14 图3-4 由母型船横剖面面积曲线得设计船横剖面面积曲线 3.4 绘制型线图 3.4.1 选定绘图比例，