3200吨江海直达货船的设计毕业论文【整理版】.doc

武汉理工大学毕业论文（设计）3200吨江海直达货船的设计毕业论文1毕业设计调查报告通过认真分析设计任务书与老师提供的调查提纲，我明确了调查的目的和内容，然后对这些内容做了一些有针对性的调查和资料收集工作，初步搜集了一些与我设计的4000吨级的江海直达运矿船相关的资料，从而对所设计的船的作业要求、作业环境、货源分布与流量有了一定的了解，以及在设计时的各种参数的选择应取的大致范围和此类船舶与其它的船舶的不同的地方都有了一定的了解，并且收集了一些与之类似的船舶的资料以供我在设计时参考。1.1江海直达船舶的优点江海直达船舶为90年代兴起的一种新型船舶，它具有两大优点：（1）货物运转一传到位，减少了中途不必要的中转环节，货物损失小，运输成本低；（2）货物运输周期短，保质保鲜。1.2 江海直达船舶共同的特点。江海直达船舶作为一种新型船舶，它与其它船型相比有如下特点：（1）吃水浅、装载量大、船舶平面尺度大。由于它受到江段航道的限制，吃水浅，从而长和宽都应相应增大，形成平面尺度大的特点。（2）要适应江、海段的航行要求。一般江船为适应江段的航道的要求，吃水较浅，操纵灵活，具有良好的回转性；海船则要求结构较强，适航性要求高，具有良好的航向稳定性和足够的稳性，横摇周期长。所以在设计中应兼顾两者的特点，尽可能的让两者能和谐统一。（3）江海船属于浅吃水肥大型船。江海船由于受到航道的限制、经济性的要求 ，佛氏数低，方形系数大，船舶主尺度比和船型均属浅吃水肥大船型。（4）江海船多采用适宜的齿轮箱减速比加大螺旋桨的直径以提高推进效率；或尾部加装节能装置，改善螺旋桨进流，回收尾部能量，达到节能效果。（5）江海船一般采用缩短船长、增大船宽的方法以满足排水量的要求。（6）江海船的主机功率较小、航速成本较低，每载重吨对应的功率较小。（7）江海船的舵面积也较大。1.3 江海船与海船的比较分析以千吨级江海船与千吨级常规定型海船作比较，主要分析比较如下：(1）江海船选取主尺度时一般采用缩短船长、增长船宽的方法以满足排水量的要求，同时亦有利载重量。(2）江海船的方形系数较大，L/B较小，B/T较大，有利于在同样的吃水条件下较海船有更大的载重量。(3）高度江海船时应设法增加货舱长度，减小机舱长度，增大货舱容积，提高舱容利用率，以满足装运杂货、散货、集装箱等多用途的需要。(4) 江海船的主机功率较小、航速较低，每载重吨对应的功率较小。(5）为了获得在江段航行有较好的操纵性，江海船的舵面积系数较同吨级的海船大（约大30%45%），吃水较小者舵面积较大。以上比较仅是典型的例子，有其一般意义。但对特殊船型由于航线不同用途不同也有不同的情况。如同样的千吨级江海船由于高度吃水限制为2.5m，只有增加船长和船宽才能满足排水量的要求，附录中的千吨级集装箱船垂线间长与型宽为75m和15m，而千吨级杂货船分别为75m和13m 。其他方面的比较分析：(1）海船通常为单机单桨，而江海船多数为双机双桨，一般单机船阻力低，推进效率较双桨船好。但由实船和模型试验可知，目前我国的江海船型由于采用了双尾、双尾鳍及蜗尾船型，精心设计艏艉型线，可获得者接近或低于单桨船的低阻船型。(2）我国某些江海船已采用适宜的齿轮箱速比加大螺旋桨直径、提高推进效率，或尾部加装节能装置，改善螺旋桨进流、回收尾部能量，达到节能效果。1.4 江海直达船舶的船型上的特点（1）船型为钢质、单（双）层甲板、双机、双桨、双舵、尾机型、浅吃水，有的首部带球鼻首，尾部型线有巡洋舰尾、（不对称）双尾、双尾鳍、蜗尾等，由于机舱位于尾部，货舱置于机舱前面，通常设一或二个货舱,并设有双层底，一般首部设首楼，尾部有尾楼及甲板室。 （2）舱容系数为1.21.9m3/t,平均值为1.5m3/t左右，设计吃水较小的江海船，其舱容系数较小。（3）加大货舱开口，目的在于装载大件货物和提高装卸效率，对于吃水浅，型 深较小的江海船也有采用甲板上载货的形式。（4）低航速。江海船的佛氏数在0.1750.215之间，航速一般为8.513.8kn，其中10005000吨级的航速为9.512.0kn。（5）变吃水、肥大型。由于江海船吃水浅，对经济性不利，通常将其设计为变吃水船，以提高其载重量系数。变吃水的范围一般为0.20.6m，个别的可达1.0m。一般取结构设计吃水为1.1倍的设计吃水。多数江海船B/T3.0，且方形系数Cb0.7。1.5 江海直达船舶的总布置上的特点。（1）舷边顶舱装压载水对于耐波性有利。（2）采用高位油舱和高位水舱，提高耐波性。（3）甲板载货形式，甲板上设围堰。（4）控制江海船的总吨位，提高经济性。（5）考虑过桥限制，设置倒桅或升降驾驶台。（6）尾楼及甲板室有利于船舶满载时的纵倾调整，有利于尾机舱、尾尖舱上宽敞主甲板面积的充分利用，也有利于船员居住、生活和操作。（7）上层建筑的高度应适应过大桥的要求，其结构设计应考虑避免尾部振动，如尽量使上层建筑的前端壁和机舱前端对齐，或让上层建筑能较多的得到机舱结构的支持，以降低振动。1.6 航道的情况。（1）吃水在洪水期（510月）达6m以上，中水期（4月，11月）为4.24.5m，枯水期（123月）小于3.7m。（2）长江的水流速度为洪水期（510月）达3.053.75kn，中水期（4月，11月）为1.753.05kn，枯水期（123月）小于1.75kn。（此资料为修建三峡大坝以前的资料）1.7 货源的情况。 本船的运输任务是以装运铁矿石及钢材为主兼顾其它散货。经过调查得知，武钢集团公司每年需要从澳大利亚进口一千万吨铁矿石，而运输路线一般是先由远洋运输船舶将矿石运至北仑港，然后再由江海直达船舶从北仑港运至武汉工业港，而且带有大量的橡胶、纯碱、食糖、海产品以及进口的电子、化工、机械产品等需要运进武汉，所以本船从北仑港到武汉工业港的货源是比较充足的；又湖北省出江的有水泥、钢材、粮食、黄麻、煤炭、棉花、石膏等，外贸出口的有水泥、重晶石、轻工纺织品等，所以本船从武汉工业港到北仑港的货源也是比较充足的；并且上述所运的货物大部分为重货物，若用其它的运输工具运输，运输成本必然会增加。综上所述，本船在营运时的货源是比较充足的。1.8 型船资料的收集。见表一。1.9 设计的思想。在认真分析设计任务书的前提下充分结合江海直达船的各种特点，抓住本船是限制吃水的载重型船舶的根本性质，先确定本船的船型和总布置，进而根据型船资料确定其排水量，然后确定其主要尺度，并进行性能的校核，从而得到满足要求的方案，在满足要求的方案的基础上对方案进行优化处理，从而得到最优方案。表一 型船资料表123456781船 名江裕号多用途船江海直达运矿船江夏号货船5000吨江海直达运粮船5000吨江海直达货船5000吨江海直达货船5000吨江海直达货船5000吨江海直达货船2船长LOA（m）112105.4111.5113109110111.5112.13船长LPP(m)104.110010210499.8102104.9107.14船 宽B(m)17.51817.517.51917.517.517.55型 深D(m)7.67.47.28.27.77.67.27.66设计吃水T（m）4.85.34554.544.57结构吃水T（m）5.85.55.15.45.85.25.88方形系数Cb0.7680.7690.8769排水量（t）7667698979676433675810航 速（kn）1110.711.21311.111.51111空船重量（t）220022551329296712钢料重量（t）14591494220813舾装重量（t）45745734714机电重量（t）24425441215设载重量（t）4698572836284775500045003500461016结载重量（t）679860545378527366005200683017设载重量系数0.470.680.630.540.6818结载重量系数0.700.750.8119主机功率（kw）2*8102*7502*6622*12002*9722*8102*6622*81020主机型号6230ZC6ATL25H21主机转数（r/m）75075022造 价（万元）281523802280235823备 注MAU4叶211g/kwh2 任务书分析2.1 船型及吃水：从北仑港运矿石到武汉钢铁集团公司，在上海港由海船运输转为内河船舶运输，造成了一定的货物损失及时间损失。为了解决这个问题，故将船型定为90年代兴起的江海直达船型，因为江海直达船舶有如下的优点：（1）货物运转一传到位，减少了中途不必要的中转环节，货物损失小，运输成本低；（2）货物运输周期短，保质保鲜。又考虑到本船回航时的经济效益，而经过调查得知，湖北省出江的有水泥、钢材、粮食、黄麻、煤炭、棉花、石膏等，外贸出口的有水泥、重晶石、轻工纺织品等，这就要求本船需设计为多用途船。又由于江海船的吃水受到江段航行的限制，所以平面尺度大，而且方型系数大，属肥大型船舶。江海船的佛氏数在0.1750.215之间，航速一般为8.513.8kn，其中10005000吨级的航速为9.512.0kn，所以设计航速不小于11kn，是合理的。吃水在洪水期（510月）达6m以上，中水期（4月，11月）为4.24.5m，枯水期（123月）小于3.7m，但本船是三峡大坝建成后才开始营运，三峡大坝建成后，航道条件将有所改善，吃水可以全年达到4.5m，所以本船的吃水要求不大于4.5m是合理的。2.2入级本船入CCS级，均按中华人民共和国船舶检验局（ZC）颁布的有关沿海海区的船舶的要求进行设计衡准。用沿海海区的设计衡准要求进行设计衡准是从航行安全性的角度考虑的。2.3 装置及设备：根据任务书的要求，从经济性和航速要求，本船选择尺度小、耗油率低、马力大的优良主机和辅助设备，采用低转速，大直径螺旋桨，选择适当的主机功率以减少油耗。考虑到江海直达船频繁进出港口和靠离码头，需要在狭窄水道和拥挤港口航行和操作，因此应特别考虑江段航行的操纵性以及海段航行的适航性。本船采用双机双桨能够保证适航性。目前，沿海及长江中下游一带各主要港口均配有较完备的港口装卸设备，装卸效率高，有的港口还存在设备闲置的现象，所以本船不配置起货设备，也有利于船舶本身的建造和航运经济性。3 全船说明书3.1 船型、航区及用途：本船为钢质、单甲板、双机、双桨、双舵，尾机型柴油机驱动的多用途货船。主要承运矿石、煤炭、水泥熟料等。主要航行于浙江宁波北仑港至武汉工业港之间，以及沿海各个港口之间，以长江中下游为主要航段。3.2 入级：本船入CCS级，均按中华人民共和国船舶检验局（ZC）颁布的有关对沿海航区的要求进行设计衡准。3.3 主要尺度及性能：3.3.1 主要尺度及船型系数： 总 长： 99m 型 宽： 16m 垂 线 间 长： 92m 设 计 吃 水： 4 m 型 深： 6.4m 浮心 纵向坐标: 0.425m 型深 吃水比： 1.600 长 宽 比： 5.75m 棱 型 系 数： 0.746 宽 吃 水 比： 4 中横剖面系数： 0.991 方 型 系 数： 0.74 水线面 系数： 0.829 设计 排 水 量： 4370.7吨 梁 拱：0.34m3.3.2航速与续航力：在设计吃水时，主机常用功率为1320千瓦，满载试航速度为11.86节，续航力为3000海里，3.3.3船员定额： 船 长： 1 人 政 委： 1 人 轮机长： 1 人 其他船员： 22人 合 计： 25人3.3.4稳性及干舷：稳性和干舷均符合2004年船舶与海上设施法定检验规则（非国际航区版）要求。3.4 总布置：见总布置图。本船共设计了五道水密舱壁，双层底高度为0.8m，作用是提高货物的重心高度，增大摇摆周期；两个货舱长均是35.5m。尾部上层建筑分四层，其中布置了居住舱室、厨房、餐厅、浴室、厕所、娱乐室、报务室、海图室、驾驶室等。首楼设有储物舱、锚链舱、工具间等。（1）甲板划分：船艉#37 为上层建筑 #6#28 为机舱船艉#3 为舵机舱 #3#6 为压载水舱#23#28 为重油和轻油舱 #28#100 为第一货舱#7982 为应急消防泵舱 #100#170 为第二货舱#100#105 为空舱 #165艏部 为艏楼 （2）双层底划分： #23-#28 为滑油舱； #28-#170 为压载水舱。（3）水密舱壁：沿船长方向共设五道水密舱壁，分别在#7、#3、#29、#100、#171肋位上。3.5 船体结构：本船船体结构按我国2002年钢质海船入级与建造规范进行设计。全船的肋距全部为500mm。3.6 舾装设备：3.6.1 锚泊设备：（舾装数N2/32BhA10824）选用霍尔锚：首锚：3只*2460Kg，总重7380Kg，其中一只备用。锚链2根，一根长467.5Om，直径为AM250mm。拖索：直径为100的拖索190m，破断负荷为480.0kN。系船索： 170m,4根，破断负荷为186.3kN。锚链舱的直径约为链直径的3050倍，取为2.1m，锚链舱尺寸为，长为2.1m，宽为2.1m，高为4.5m。3.6.2 舵设备： 流线型半悬挂舵 舵面积：2*6.44m2， 舵面积比：3.5% 舵 高：3m， 展 舷 比：1.4 舵 宽：2.15m， 舵平衡比：0.26 舵 机：160kN.m拔叉式电动液压舵机二台，5.3吨3.6.3 货舱盖：第一、二货舱盖开口均为：9.7*18.7m，舱口盖均为钢质侧移型舱口盖。每个舱口盖由5块盖板组成，盖板四角装有侧移滚轮，其移动提升装置为液压式。3.6.4 救生设备：在上甲板配有30人机动救生艇1艘，电动起艇机2台，救生衣24件，救生圈6个。3.7 动力装置及推进器：（1）主机：型 号： 6T23LU-4E 2台功 率： 660KW/台转 速： 800r/min 缸 数： 6缸（2）螺旋桨：本船设外旋B型4叶桨两只，具体参数如下：直 径：2.3 m 设计航速：11.86Kn盘 面 比：0.493 转 速：234.6 r.i.p螺 距 比：0.745 桨叶材料：镍铝青铜 3.8 其它：其它设备按规范作出相应配备。4 船舶主要要素的选择船舶的排水量、主要尺度（船长、船宽、型深、吃水）以及船型系数（方型系数、棱形系数、水线面系数、中剖面系数）统称为船舶的主要要素。它们描述船舶的几何形状的一些最基本的特征数据。这些要素对船舶技术性能诸如快速性、稳性、重量、容量、总布置及经济性等都有重大影响，对船舶质量起着决定性的作用。因此合理的选择船舶的主要要素是船舶设计中最基本最重要的工作。本船设计大致的步骤如下：(1)初估排水量，定主尺度和船型系数；(2)性能校核；(3)主要要素的方案优选。确定船舶主要要素的过程流程图:分析设计任务书，找出主要矛盾，确立设计思想决定船型和总布置或修改总体布置 估算=DW/DW修改主尺度及系数修改排水量确定L ，B ，T，D，Cb估算WiWi=f(L，B，D)Wi满足Wi=性能校核不满足得出满足要求的方案选择最佳方案4.1 初估排水量 本船为载重型船舶，根据载重型船舶的特点，载重量系数的变化比较稳定，所以本船的设计采用取型船的载重量系数来初估本船的排水量。取 =0.7， ;因而排水量:D=Dw/=3200/0.7=4571.4(t)。4.2 载重量的计算4.2.1 主机的功率的选择由于设计初期资料的限制，主机的功率在初估时采用海军常数法来进行估算。先通过一系列的型船来确定本船的海军常数。型船资料如下：船名基什尼耶夫5000(t)江海直达货船5000(t)江海直达货船5000(t)江海直达运粮船江夏号散货船排水量（t）58007907643369897667速度(kn)11.511.8811.513.0011.2主机功率(kw) 15102*7352*6622*12002*662海军系数C325453397335413由上表的统计资料可知:海军系数的范围为325C453，由于资料的缺乏，先在此范围内取C=340，计算主机的功率kw;然后参考主机的型号资料和本船相近的江海直达船舶的资料，初步选主机为6T23LU-4E型，气缸数为6，额定转速为800r/min，持续功率为660kw，台数为2台。 4.2.2 油水重量的计算。(1)人员行李的重量。本船的船员为24人，按照规范人员的重量按每人60kg/人，行李为每人70kg/人则W人员行李=（0.065+0.06）*25=3(t);(2)食品及淡水的重量。淡水为200kg/人.天， 食品为4kg/人.天，则W食品淡水=(0.2+0.004)*25*15=73.44（t）;(3)燃油的重量。W 0=0.001*gr*PB*R*K/Vs=0.001*0.2*（660*2*0.9）*1.2*1.12*3000/11=87t;(4)滑油的重量.取燃油重的4%即是W4=87*4%=3.5t;(5)供应备品参考型船取10t.由上可得油水总重为W油水=W人员行李+W食品淡水+W油+Wbw+10=176.94t;4.3 主尺度的确定：4.3.1 型宽B (参考下列母型船的船型要素) 船名L/BCb3000t江海直达货船5.630.725000t江海直达货船5.250.834 用插值法可得3200t江海直达货船的L/B取为5.54,Cb=0.74。由D=k*L*B*T*Cb*r=k*L/B*B*B*T*Cb,得： B*B=4370/(1.006*5.54*3.8*0.74*1.0)=278.8 B=16.74.3.2 确定船长L L=B*5.54=92.6m4.3.3 确定吃水T设计吃水的选择主要从浮力和保证螺旋桨有适宜的直径这两个方面来考虑的。从浮力方面看，用增加吃水来减少方形系数或B及L,对快速性和减轻空船重量等方面都是有利的。但由于本船主要航行于武汉至沿海港口，考虑航道和水深的影响和限制，根据调查报告和统计资料，确定本船的吃水为定吃水4m。4.3.4确定型深D(1) D1=T+Fmin=4+1.3=5.3m(2) 由规范B/D=2.5,L/D=6.4m(3) 满足转运货物所需要的容积。本船主要转载铁矿石，铁矿石的积载因数只有0.3-0.4m3/t,所以型深应按满足最小干舷设计，但考虑到回程货，主要是煤炭、水泥熟料、谷物等，特别是谷物，其记载因素大约在1.51.6m3/t,大于1.3m3/t,所以应该按满足货物所需容积来计算。所以本船的型深有货物所需容积来计算。在确定型深时先不考虑舱口围板所提供的容积。取双层底的高度为0.8m,首尖舱和尾尖舱的长度分别取为7%LPP、 5%LPP机舱长度为9.5m,谷物的积载因素为1.6m3/t,型容积利用系数为0.9，散装货舱的kc=0.98,D3=3200*1.6/（0.98*0.9*16.7*（L-0.12L-0.95）+1.0=4.3m D取D1、D2、D3中大值，所以D初取6.4m。4.4 性能校核：4.4.1 浮性：LW+DW，其中LWWh+Wm+Wf，统计母型船型船8的数据Lpp0102m，B017.8m，D07.6m，设计船Lpp92.5m，B16.7m，D7.6m。考虑到本船为载重型江海直达船舶，其型深是根据载重线规范以及钢质海船规范共同决定，并且后者决定的型深大于前者，故在计算钢料重时应用含有型深D且能表现船长对Wh的影响权重的平方模数法： Wh00*Lpp0*（B0D0） 1459.2(t) 得到: 00.312，取0，于是： Wh *Lpp*（BD） 0.312*92.5*（16.76.4） 666.67(t)。木作舾装Wf同样地用平方模数法，Wf00*Lpp*（B0D0），推出00.11，同样取0 W*Lpp*（B+D） 0.11*92.5*（16.76.4） 228.16(t)。 机电设备Wm的值，根据初估公式Wm =Cm*PB，由型船8可得Cm=0.120： WmCm*PB m=0.120*660*2158.4(t)。这样设计船的重量就为： LWWh+Wm+Wf =666.67+158.4+228.16 1053.2(t)，此外再加3%的裕量，就为： LW1053.2*1.03 1084.8(t)4.4.2排水量： LW+DW 3200+1084.8 4284.8(t)。 校核排水量：与第一次计算排水量1比较：（-1）/1=（4284.8-4571.4）/4571.4=0.2在误差范围内，影响微小，可忽略。因此=4817.08（t）。4.4.3 稳性： GMa1*T+ a2*B2/TD。 其中a1用薛安国公式： a10.948-0.68*Cb/Cwp+0.23* (Cb/Cwp)2 =0.517 a2（0.083*Cwp1.9）/Cb 0.079由型船得取0.6，于是初稳性高度为： GM0.517*40.079*16.72/40.6*7.6 3.1m。4.4.4快速性校核：根据瓦特生公式：其中，N为螺旋桨转速。其中C是系数，根据两艘母型船，取C为1.022。 系数： =0.792+1.68*0.1775=1.09 于是得： = 11.51（kn）因为Vt1Vt，即在功率为1320KW的主机工作条件下，本船可达到的航速大于粗估的航速,所以航速符合要求。4.5 船舶经济论证：4.5.1 造价的估算。由所给公式可得：Pz=2*（L*B*D）2/3=1033.85(万元) 4.5.2 营运收入(每一年)：每年的营运次数的计算：根据有关资料调查可知，设计船在武汉工业港和北仑港的停泊时间分别为：武汉工业港：t1=等装时间+航行时间+等卸时间 =36+3200/400+24 =68小时北仑港： t2=等装时间+航行时间+等卸时间 =36+3200/4200+24 =61小时一个航次的航行时间：北仑港到上海：t3 =233/（11*1.852）*2=23小时上海到武钢： t4=1050/(11*1.852-4.5)+1050/(11*1.852+4.5)=104小时一个航次所需的时间：t=t1+t3+t2+t4=256小时 又本船的营运率为85%，故一年本船的营运时间为t0=365*24*85%=7446小时故本船一年中航次数为N=7446/256=29次根据本船实际营运的要求可以计算：(其中海段、江段收入均为80元/吨。再根据调查资料知，从北仑港到武钢的负载率为100%，从武钢到北仑港的负载率为50%),故每次收入为P0=80*3200*1.5/10000=48万元故年营运收入为P=48*N=48*29=1392万元4.5.3 运输成本（每一年）(1）折旧：设计使用年限为18年，残值为造价的5%，采用直线折旧。 S1（10.05）*Pz/18 0.95*1033.85/18 54.56万元。(2) 修理费：取为设计船的每年的现有原值的6.5%。则：S20.065*（1033.85-54.56）+（1033.85-654.56*2）+(1033.85-54.56*18)/1838.5万元。(3）船员工资及津贴：按每人每年2.4万元算，再取津贴为工资的14%，则：S2.4*2560万元(4) 福利费用：取工资津贴的14%，即为：S4=60*0.14=8。4万元(5)税金：取收入的%3.3即为：S51392*0.03345.94万元(6）燃油费：S60.39*1320*200*0.000001*（104+23）*28.86=377.37万元 (7）滑油润料：根据规范，按燃油费的6%算。 S0.06*377.3722.64万元。(8）港口费=船舶港务费+长江港口包干费+船舶代理费。 S8（0.25+0.55）*（0.358*3200）*28.86*1.5/10000+0.61*（0.358*3200）*1.5*28.86/10000+1385.28*2 34.7万元。(9)物料费：据资料可知S=2.4万元。(10)航养费：据资料取江段收入的6% S=1392*（1283-233）/1283*0.0668.35万(11)事故损失费：据资料可按下式计算：S11=0.064*（0.358*3200）*N*1.5*1283/1000/10000=0.41万元(12)保险费：S1=Pz*0.01=13.92万元 (13)企业管理费：取上述所有费用的6%综上所述：运输成本为S=(S1+S2+S9+S1)*1.06727.79*1.06=770.82万元4.5.4 计算营利性：（其中银行利率I8%，使用年限为18年）。(1）年营利：B为年营运收入，Y为不记入折旧的年营运费用。则年营利为： ABY 1392-(770.82-54.56) 675.74万元。(2) 年度费用AAC： AACPz*（A/P，i，N）-L(A/F，i，N)Y 1033.85*0.1490-64.8*0.1490+(770.82-54.56) 860.65万元(3)必要运费率：RFRAAC/（年运量） 860.65/(3200*29*1.5*0.0001) 61.83元/(t)。(3) 投资回收期：PBPlg（1P*i/437）/lg（1+8%）， 4.23年10年。 可见以上设计方案在经济上是合理的。 4.6 设计方案选优4.6.1 选优方法根据以上计算，可认为：=4817.08t，LPP=92.6m，B=16.7m，T=4m（设计吃水），Cb=0.74，D=6.4m的方案能满足任务书要求。设计船的主要要素不仅要满足任务书要求，还要受到各种因素的制约。这些要求与限制统称为船舶主要要素的制约条件。满足约束条件的方案显然不是唯一的。而由约束条件所决定的某一范围内的多个方案，通过计算每一方案的技术经济性能，用一定的优选标准加以辨别。在此基础上，为了得到一组技术经济性能最优方案，将该方案各主要要素进行变换，组成若干方案计算每一方案的技术经济性能，根据选优衡准指标加以判断，得出最佳方案。本设计中采用的优化方法是网格法。网格法也叫变值法或参数法，其做法是系列改变各设计变量，组成一系列的设计方案，对每个方案都进行技术及经济的计算，然后根据设计者选定衡准指标，在比较的基础上权衡选优。在本设计中通过系列改变船舶的L/B，T,Cb的值得到一组方案，然后根据约束条件对这组方案进行筛选，如有航速的要求、舱容的要求、初稳性高度的下限值及经济性的要求等，从而得到设计船的可行方案。当然这样的可行方案有很多，有好的，也有差的，那么就有进行方案的选优。由于本设计船舶是运输船，取得最好的效益才是其最终目标，无论其性能再好，如果不盈利，也就毫无意义可言。但是也不能说效益最好的船就是最好的，也可能该船的其它性能较差而导致无法营运。故在选优过程中，应综合考虑各种情况，权衡选优。4.6.2 优化程序的基本思路自 变 量L/b；T；Cb约束条件所需舱容Vco所能提供的舱容Vc且两者之差介于一倍舱舱口盖容积和两倍舱口盖容积之间；稳性高GM0.30m。衡准指标pbp为投资回收期无量纲值，rfr为必要运费率无量纲值，V为速度无量纲值。(1）程序中的自变量L、B、D的范围分别是：（变量的范围可根据实际需要更改）。 5.6=L/B=5.76,0.70=Cb=0.80,B/D=2.5,L/D=25L、B、D的范围是根据型船资料和前面的计算结果来确定的。(2）3.6=T4m是根据前面的计算结果来确定的，由于吃水受限制，所以，在编程时将其作为一定值，在优化中，只改变L、B、D的值来选取最佳方案。优化程序#include#includemain() float a,T,Cb,U0,Cw=3200.0,Nc=0.7,B,ka,L,kc,b,Lc,v2,D,D1,D2,D3,U1,Lw; float wo,wt,wb,w,Y,Y1,Y2,Y3,Y4,Y5,Y6,Y7,Y8,v1; float Cp,a1,a2,GM,N,Fn,K,v,P0=1296.04,n,f1,f2,f3,f4,P,t1,t2; float AAC,Q,RFR,C,A,PBP; FILE* fp; fp=fopen(abcd.txt,w+); fprintf(fp,LttBttDttTttCbttGMttPBPttRFRttvttC); for(a=5.6;a=5.76;a=a+0.04) for(T=3.6;T=4;T=T+0.1) for(Cb=0.7;CbB/2.5) D2=L/25; else D2=B/2.5; if(D3D2) D=D3; else D=D2;D1=T+177.5*D/1000; if(D1D) D=D1; Lw=0.093*L*B*D; wo=152.57;wt=8.94;wb=2.0;w=3.125+75*82/264; U1=1.048*Lw+wo+wt+wb+Cw+w; if(U0!=U1) U0=U1; goto loop; else Cp=(1+2*Cb)/3;a1=Cp/(Cp+Cb);a2=Cp*Cp/14.4/Cb; GM=a1*T+a2*B*B/T-0.6*D; N=200.0; Fn=11*0.514/sqrt(9.8*L); K=Cb+1.68*Fn; v1=pow(P0*(15000-1.81*N*sqrt(L)/(40-L/61+400*(K-1)*(K-1)-12*Cb)*1.08*pow(U1,0.6667),0.3333); v=v1*0.514*3.6; t1=1283/(v+4)+1283/(v-4);t2=Cw/4200+Cw/400; n=365*0.85*24/(t1+t2+36+24); P=2*pow(L*B*D,0.6667); Y1=0.39*P0*205.2*n*t1/1000000; Y2=0.06*Y1+2.4; Y3=(0.25*0.358*Cw+0.55*0.358*Cw)*2*n/10000; Y4=0.61*Cw/10000; Y5=0.02*86.12*Cw*n/10000; Y6=0.06*(24.83+22.58+19.81)*Cw*n/10000; Y7=0.064*Cw*n*2*1283/pow(10,7); Y8=0.01*P; Y=86.12*Cw*n/10000; printf(%fn,Y); f1=Y1+Y2+Y3+Y4+Y5+Y6+Y7+Y8; f2=2.4*30*1.14+0.0528*P+0.065*P+0.909*n; f3=0.06*(f1+f2); f4=f1+f2+f3; AAC=0.92*P*0.149+0.08*P*0.08+f4; Q=3200*n; RFR=10000*AAC/Q; A=86.12*3200*n/10000-f4; PBP=log10(A/(A-P*0.08)/(log10(1+0.08); C=pow(U1,0.6667)*pow(v1,3)/P0; fprintf(fp,n); fprintf(fp,%-16.3f%-16.3f%-16.3f%-16.3f%-16.3f%-16.3f%-16.3f%-16.3f%-16.3f%-16.3fU1=%-16.3f,L,B,D,T,Cb,GM,PBP,RFR,v1,C,U1); 优化结果如下：L B D T CbGM PBPRFR v C101.981 18.211 7.284 3.600 0.700 3.398 11.876 87.025 11.739 350.713 U1=4708.165 99.009 17.680 7.072 3.600 0.725 3.211 9.472 85.172 11.806 351.114 U1=4596.201 96.330 17.202 6.881 3.600 0.750 3.051 8.348 84.069 11.777 343.646 U1=4500.896 93.895 16.767 6.707 3.600 0.775 2.915 7.883 83.607 11.661 329.527 U1=4418.722 91.664 16.369 6.547 3.600 0.800 2.796 7.874 83.687 11.474 310.542 U1=4347.104 99.642 17.793 7.117 3.700 0.700 3.136 9.875 85.531 11.797 351.493 U1=4619.493 96.831 17.291 6.916 3.700 0.725 2.972 8.209 83.890 11.849 350.915 U1=4518.306 94.286 16.837 6.735 3.700 0.750 2.833 7.398 82.955 11.805 342.607 U1=4431.625 91.963 16.422 6.569 3.700 0.775 2.713 7.078 82.628 11.678 327.858 U1=4356.497 89.829 16.041 6.416 3.700 0.800 2.608 7.124 82.815 11.482 308.469 U1=4290.736 97.488 17.409 6.963 3.800 0.700 2.912 8.495 84.200 11.849 352.113 U1=4541.450 94.816 16.931 6.773 3.800 0.725 2.769 7.268 82.743 11.886 350.613 U1=4449.299 92.387 16.498 6.599 3.800 0.750 2.646 6.660 81.956 11.830 341.522 U1=4369.934 90.163 16.101 6.440 3.800 0.775 2.540 6.439 81.747 11.691 326.189 U1=4300.837 88.115 15.735 6.294 3.800 0.800 2.448 6.520 82.030 11.487 306.434 U1=4240.130 95.494 17.052 6.821 3.900 0.700 2.721 7.478 83.007 11.895 352.594 U1=4472.189 92.942 16.597 6.639 3.900 0.725 2.595 6.537 81.712 11.919 350.223 U1=4387.721 90.616 16.181 6.473 3.900 0.750 2.486 6.069 81.055 11.850 340.398 U1=4314.632 88.480 15.800 6.320 3.900 0.775 2.392 5.917 80.952 11.702 324.525 U1=4250.753 86.508 15.448 6.179 3.900 0.800 2.310 6.023 81.319 11.489 304.435 U1=4194.445 93.637 16.721 6.688 4.000 0.700 2.558 6.695 81.930 11.936 352.953