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武汉理工大学毕业论文(设计) 1 摘 要 本文阐述了 80TEU 沅水干支直达集装箱船的设计。 内容包括任务书分析,主要要素的确定,船体型线设计,船舶性能计算,总布置设计,浮态调整,舱容和各种载况下的稳性计算,阻力计算,螺旋桨和舵设计。整个设计过程以货舱舱容、稳性、操纵性 和经济性 为中心。确保设计的船具有足够的舱容,改善设计船的稳性和操纵性,同时具备良好的经济性。 设计船的主要数据如下:总长 Loa=67.55m,两柱间长 Lpp=63.2m,设计水线长 Lwl=64.73m, 型宽 B=11.6m,型深 D=3.3m,吃水 T=2.0m,排水量 =1193.531t , 浮心纵向位置 Xb= 1.205m(舯前 ),方形系数 Cb=0.809,棱形系数 Cp=0.812,舯剖面系数 Cm=0.996,水线面系数 Cw=0.841,货舱容积 VC=1524.258m3, 舵面积 Sr=2.528m2。 Abstract This paper deals with the design of 80TEU River-yuanshui Container Ship. The contents of the paper cover the analysis of the assignment ,the determination of the ship type and main feature ,the design of the moulded line and ship hydrostatic calculations ,the arrangement of whole ship and the adjustment of buoyancy state ,the calculation of the resistance and the design of the propeller ,the calculation of the volume of the cargo hold and stability in various loading ,the design of the rudder and other ships equipment .The whole process of the ship design is on the consideration of the volume of the cargo hold ,stability ,manoeuvrability and keeping. The main date for the final design are: length overallLoa=67.55m, length between perpendiculars LPP=63.2m, lengthen the waterline Lwl=64.73m, breath B=10.8m, depth D=3.3m ,draft T=2.0m ,block coefficient Cb=0.809,prismatic coefficient Cp=0.812, midship area coefficient Cm=0.996,the total mass of the ship corresponding to the draft T=2.0m is =1193.531t , Vc=1524.258m3.rudder area Sr=2.258m2 . 武汉理工大学毕业论文(设计) 2 绪 论 众所周知,长江乃中国的黄金水道,流经九省一市,贯穿中国东西,水量充足,沿岸资源丰富,是沟通全国的交通,促进东、西物资交换的枢纽。随着国民经济的发展,货运量日趋增长 。水运交通面临公路、铁路的严峻挑战,如何提高水运的经济效率,增强水运自身的竞争能力,对于长江的运输业来说,至关重要的。 我们知道水上运输的最大的优势在于:运输能力大、经济费用低。但水运有一个致命的缺点 航行时间长。对于造船界来说,采用什么样的船型和运输方式,借以提高经济效益,是面临的重要的课题。三峡库区散货船的研究也就应运而生了,采取何种船型可以减少港口工作环节,加快货物的周转,提高船闸的应用效率,降低运输成本,具有良好的经济效益和社会效益。将是本次毕业设计的目的之一。 本船为 80TEU沅水干支直达集装箱 船,根据长江航道情况,着重解决 船舶 的稳性。本船的设计,总体上满足设计所需的要求。全文内容包括任务书分析,主要要素的确定,船体型线设计,船舶性能计算,总布置设计,浮态调整,舱容和各种载况下的稳性计算,阻力计算,螺旋桨和舵设计等。整个设计过程以货舱舱容、稳性、操纵性 和经济性 为中心。确保设计的船具有足够的载货量,改善设计船的稳性和操纵性,同时具备良好的经济性。设计船的主要数据如下:总长 Loa=67.55m,两柱间长 Lpp=63.2m,设计水线长 Lwl=64.73m, 型宽 B=11.6m,型深 D=3.3m,吃水 T=2.0m,排水量 =1193.53t , 浮心纵向位置 Xb=1.205m(舯前 ),方形系数 Cb=0.809,棱形系数 Cp=0.812,舯剖面系数 Cm=0.996,水线面系数 Cw=0.841,货舱容积 VC=1524.258m3, 舵面积 Sr=2.258m2。 全文分十四个部分,用确凿的数据和丰富的图表对以上内容进行了说明,对 80TEU沅水干支直达集装箱船的设计做了全面的阐述,内容丰富而具体。 武汉理工大学毕业论文(设计) 3 1.调查报告 通过图书杂志的查询以及网上的收索,对设计船的一些设计要求,货源分布及流量,作业环境,设计船的布置等有了 一定的了解。 1.1沅水航道情况 : 湖南省的第二大河流 沅水,分南北两源,南源龙头江,北源重安江,全程干流 1033公里(湖南 568 公里),流域面积 89163 平方公里,其中位于湖南 51066 平方公里,平均径流量 393.3 亿立方米。常德以下为三级航道,由岳阳市城陵矶江入长江。 湖南省近期将重点建设湘江、沅水、资水等主要航道;用 20 年左右的时间,基本建成以洞庭湖为中心,湘江、沅水等三级航道为骨架,以澧资航线和资水、澧水、耒水、淞虎航线及藕池东河等五级以上航道为干线,其他一般航道为基础的内河航道体系,实现水运资源 丰富地区间 300 吨级以上船舶或船队直达运输,基本适应区域经济发展和西部大开发的需要;全省港口将形成以长沙港、岳阳港(城陵矶)和常德港 3 个枢纽港口为中心,株洲港、湘潭港等 9 个区域性重要港口为依托,其他一般港口为基础的合理的港口布局体系,以适应水运规模化、集约化的发展趋势,凸现主要港口的现代物流中心作用 . 1.2港口 ,码头状况 : 常德 港 : 常德港有 500 吨级码头 2 座,千吨级码头 1 座,水路南抵长沙,北通岳阳,经洞庭入长江,上达重庆,下抵上海 。航道标准为三级航道。 城陵矶 : 港区自然岸线长度 22 公里 ,陆域面积 269 万平方米,水域面积 405 万平方米,泊位 46个,总延长 633米,最大靠泊能力 33OO吨级;仓库面积 1 14万平方米,堆场面积 8 58万平方米,候船室面积 267平方米;铁路专用线 28公里;装卸机械 79台,其中起重机械 13台,最大起重能力 3O吨;职工人数 290O人,固定资产原值 2833万元;1985 年货物吞吐量 431 万吨,其中出口 107 万吨;旅客吞吐量 19 万人次。进出口货物,以石油为最大宗,计有 279万吨 (内:原油 247 万吨 ),其中进口 247万吨 (均为原油 ):其次为化肥、粮食、煤炭,均各 20余万吨 ,还有矿建材料、杂货 。 武汉港 : 港区自然岸线长度 89公里,陆域面积 1961万平方米,水域面积 4337万平方米,码头泊位 250个,总延长 1 4万米,最大靠泊能力 5OOO吨级:仓库面积 8 83万平方米,堆场面积 75 6万平方米,候船室面积 1667平方米;铁路专用线总延长 32 5公里;港作船83艘;装卸机械 1398台,其小起重机 226台,最大起重能力 50吨;职工人数 1 6万人,固定资产原值 2 83亿元。 1985年货物吞吐量 2242万吨,其中出口 861万吨,旅客吞吐量 634万人次。典型码头为钢质趸船浮码 头,墩柱直立式及简易斜坡式。自然条件对港区的装卸作业及船舶航行有一定的影响。每年汛期货物堆场常被淹没 (约三、五年一个周期 ),时问长达一个月,部分作业区,泥沙淤积严重。汉江平均每年因洪水 (流速 3米秒以上 )封航约 19天。 九江港 : 港区自然岸线长度 28 公里,陆域面积 65 万平方米,水域面积 448O 万平方米,泊位 43 个,总延长 2O25 米。最大靠泊能力 5OO0 吨级;仓库面积 1 万平方米,堆场面积 26 万平方米;铁路专用线 3871 米;装卸机械 157 台,其中起重机械 24 台,最大起重能力 30 吨,输送机械 87 台;候 船室面积 2915 平方米。 1985 年货物吞吐量 692 万吨,其中出口 233万吨;旅客吞吐量 465万人次。进出口货物,以煤炭、石油、矿建材料为最大宗。煤炭 252 万吨 (其中进口 224 万吨 );矿建材料 175 万吨 (其中进口 84 万吨 );石油148万吨 (内原油 80万吨 ),全部为进口。其余为钢铁、金属矿石、非金属矿石、化肥农药、武汉理工大学毕业论文(设计) 4 粮食、盐、杂货 。 南京港 : 港区自然岸线长度 186公里,陆域面积 19万平方米,水域面积 22OO0万平方米;码头总延长 1O833 米,泊位 241个,万吨级以上泊位 9 个、最大靠泊能力 2 4万吨级;仓库 面积 4 34 万平方米,堆场面积 27 6 万平方米,客运候船室 面积 66O 平方米;铁路专用线长 221 公里;港作船 76 艘;装卸机械 618 台,其中起重机械 180 台,最大起重能力 63吨;职工人数 15122人; 1985年货物吞吐量 4678万吨,其中出口 3125万吨,旅客吞吐量 372万人次。进出口货物,以原油为主的石油 (75为出口 )占总吞吐量的53,煤炭 (83为出口 )占 20,其余为矿建材料、金属矿石、钢铁、非金属矿石、木材、水泥、粮食、杂货。 南通港: 港区自然岸线包括长江及 内河部分共长 10O公里,陆域面积 53万平方米,水域面积 6299 万平方米。泊位 474 个,总延长 14064 米;万吨级以上泊位 4 个、千吨级以上泊位 14 个、 5O0 吨级泊位 12 个、 3OO 吨级泊位 36 个、 200 吨级以下泊位 2O4 个;仓库面积 2 5万平方米,堆场面积 15 6万平方米,客运候船室面积 2671 平方米;装卸机械 895台,其中起重机械 261台,最大起重能力 4O吨;职工人数 6073 人; 1985年货物吞吐量 1967万吨,其中出口 ?88万吨,旅客吞吐量 5O9万人次。进出口货物,以煤炭、矿建材料、金属矿石及木材为最大宗,分别占吞吐量的 26、 24、 17、及 lO,还有粮食、非金属矿石、钢铁、化肥等。 江阴港 : 港区自然岸线长度 31公里,陆域面积 24万平方米,水域面积 183万平方米,泊位 130 个,总延长 3889 米,最大靠泊能力 50O0 吨级;仓库面积 359O 平方米,堆场面积 6 39 万平方米,候船室面积 73O 平方米;装卸机械 24O 台,其中起重机械 97 台,最大起重能力 16吨;职工人数 1387人, 1985年货物吞吐量 749万吨,其中出口 4O3万吨;旅客吞吐量 27 万人次。进出口货物,矿建材料( 61为出口)占全港吞吐量的 56,煤炭 (55为进口 )占 23,其 余为石油、钢铁、非金属矿石、化肥、粮食等。 张家港港: 本港属河港,位于潮流界内,港区自然岸线长度 14 公里,陆域面积 3OO万平方米,水域面积 1680 万平方米。港务局 1985 年末共有生产用码头泊位 9 个,其中 1万吨级 4个, 5OOO吨级 2个, 1OO吨级 1个,总延长 1O4O米:浮筒泊位 8个 (内万吨级 6个 )。 1985 年完成货物吞吐量 340 万吨,外贸占 31,其中以进口为主;旅客吞吐量 23万人次;仓库面积 1 8 万平方米,堆场面积 10 3 万平方米;装卸机械 216 台,其中起重机械 22台,最大起重能力 6O吨;客运候船室面积 324平方米;进港航道为福姜沙南水道,长约 7 6 海里,水深一 14 米,可通航 1 万吨级 (不乘潮 )至 2 5 万吨 (乘潮 )海轮,职工人数 2053人。 港口进出口货物,以煤炭、水材为大宗,煤炭占全港吞吐量的 36 6,木材占 33,其次为粮食、钢铁及杂货。吞吐量中,集装箱货重 22 7万吨。 1.3关于集装箱 : 集装箱的定义 关于集装箱的定义,历年来国内外专家学者存在一定分歧。现以国际标准化组织( ISO)对集装箱的定义作以下介绍,国际标准化组织( ISO)对集装箱下的定义为 “集装箱是一种运输设备,应满足以下 要求: ( 1)具有耐久性,其坚固强度足以反复使用; ( 2)便于商品运送而专门设计的,在一种或多种运输方式中运输时无需中途换装; ( 3)设有便于装卸和搬运的装置,特别是便于从一种运输方式转移到另一种运输方武汉理工大学毕业论文(设计) 5 式; ( 4)设计时应注意到便于货物装满或卸空; ( 5)内容积为 1平方米或 1平方米以上。 集装箱一词不包括车辆或传统包装 。 目前,在国际海上集装箱运输中采用最多的是 IAA型(即 40英尺)和 IC型(即 20英尺)两种。 IAA型集装箱即 40英尺干货集装箱,箱内容量可达 67.96m3 ,一般自重为 3800kg,载重吨为 26 68吨,总载重量 30 48吨。 IC型即 20英尺集装箱内容量 33 2m3 ,自重一般为 2317kg,载重吨为亚 17.9吨,总载重量 20.32吨。 1.4船舶状况 船名 船员(人) 总长 (m) 水线长 (m) 垂线长 (m) 型宽( m) 总宽( (m) 设计吃水 T(m) 80TEU 10 63 61.5 60 11.6 2.1 180TEU 85.9 83.74 13.4 1.8 3.4 80 923.5(1.6m)/1219.2/1551.5 3.9 180 1690/2880 武汉理工大学毕业论文(设计) 6 2 全船设计说明书 2.1船型及用途 本船为钢质、单甲板、双机、双桨、 双尾, 柴油机驱动的集装箱船;主要航行于沅水及长江航道。 主要航线为从常德到南京,航线长 1206KM。 2.2船级 本船按“ ccs”有关规定入级、设计和建造。本船处于 A 级航区, J1 级航段。 2.3载货量 本船的载货量为 80TEU。 2.4主尺度 总 长 : 67.55m 设计水线长: 64.73m 垂线间长: 63.2m 型 宽: 11.6m 型 深: 3.3m 设 计吃 水: 2.0m 排 水 量: 1193.531t 2.5主要船型及系数 方形系数 : 0.809 棱形系数 : 0.812 舯剖面系数: 0.996 水线面系数: 0.841 浮心纵向位置: 1.205m 航速、续航力、及船员 满载试航速度: 17.56km/h 续航力: 1206km 船 员: 12 人 2.6稳性及干舷 稳性和干舷均符合 2004 年内河船舶法定检验技术规则 要求。 2.7舱容 舱内容积为 871.54m3,舱口围板容积为 269.11 m3, 共计 1140.65 m3, 净容积为 1026.59 m3, =1.39m3/t。 2.8舱室布置 1) 在 #97船首设置首尖舱。 2)在船尾 # 2-# 9 设有压载水舱,在 #28#54 肋位设有舷边压载水舱,主要是为了在空载调节其浮态和纵倾。 分别是: NO1 舷边压载水舱: #28#38 ; NO2 舷边压载水舱: #39#54 3)在 #22#85 肋位内设有高度为 0.45m 的双层底。 4)机舱设在 #9#22 肋位 , Lm=7.8m。 5)在 #22#28 肋位设燃油舱。 6)货舱设在 #22#85 肋位。 7)舵机舱设在 #-2#1 肋位。江水舱设在 #19#1 肋位。日用水舱设在 #80#85 肋位。 武汉理工大学毕业论文(设计) 7 2.9船体结构: 全船的肋距为 600mm,双层底高是 0.48m。为了改善船舶的装卸条件,本船在货舱内不设支柱,而在舱口处设舱口围板以增加舱容。 2.10推进设备 2.10.1主机: 型 号: 6106A 额定功率: 202kw 油 耗: 208g/kwh 额定转速: 1000r/m 重 量: 3200kg 数 目: 2 台 外形尺寸: 3052*980*1600 2.10.2减速齿轮箱 减速比: i=10/3 2.10.3螺旋桨: 盘面比: 0.518 桨 径: 1.624m 螺距比: 0.733 推进效率: 0.583 叶 数: 4 转 速: 300r/min 2.10.4舵 设备 本船采用平衡舵、矩形舵,舵的剖面采用流线型,各参数如下: 舵 高: 1.7m 舵 宽: 1.328 m 展 舷 比: 1.28 舵平衡比: 0.25 2.11其它设备 2.11.1锚设备及系泊设备 通过舾装数 N( =953.8624)计算,按 2002 年钢质内河船舶入级与建造规范及 2004 年修订配备如下: 首锚为 2 个, 800kg/个;有档焊接首锚锚链总长 225m,选择直径为 17.5mm 的锚链;尾锚质量 125kg,锚索直径 12.5mm;系船索 2 根,破断载荷为 129.36kN。 2.11.2救生设备 根据船舶与海上设施法定检验规则,本船配备救生圈和气胀式救生环共 4 个,其中带救生浮索救生圈 2 个。 2.11.3消防、信号设备 配备前后桅灯各一、前后锚灯各一、舷灯、艉灯、工作灯应照明甲板。 武汉理工大学毕业论文(设计) 8 3.任务书分析 3.1船型、航区及用途 本船为钢质、单甲板、双机、双桨,尾机型柴油机驱动的集装箱船。主要航行于常德港至南京港之间,以及沿途的各个港口之间,以长江中下游 A级航区为主要航段。 3.2入级 本船入 CCS级,均按中华人民共和国船舶检验局( ZC)颁布的有关对沅水及长江中下游航区的要求进行设计衡准。 3.3载货量 本船的载货量为 80TEU。 3.4航速、续航力 满载试航速度不小于 17.56km/h,续航力为 1206Km。 3.5对本船的简要分析 非典疫情、三峡断流、运价下滑、油价上涨 尽管有诸多的不如意,经历了无数兴奋与失落的长江航运,在国民经济快速增长的大环境的带动下,虽然旅游客运量下滑,但货运量稳步增长、外贸运输增幅喜人,长江航运收获不少。 随着世界经济的回暖,国际贸易日趋活跃,极大地刺激了全球集装箱船的 建造。目前,集装箱船运输是国际贸易货运的主要方式之一。有资料显示, 20 世纪 90 年代以来,集装箱货运量的年均增长率接近世界经济增长率的两倍,达到 7%,集装箱船也成为世界商船队的新宠,占据了其份额的半壁江山。 3.5.1此类船的特点: 1) 船型为尾机型。 2) 主要尺度的变化有一定的范围,特别是吃水,受各停靠港口航道及码头前沿水深的限制较大。目前主尺度的变化的主要趋势是船长减少船宽加大, L/B 下降,而型深及吃水变化不大,船舶平面尺度大。 3) 货舱与货舱口:为便于装卸,舱口数与货舱数相同,舱口宽度约占船宽的 80%左右。 3.5.2本船是布置地位型船舶,其设计流程图如下页框图所示 : 武汉理工大学毕业论文(设计) 9 满足 3.5.3设计中应解决的中心问题 本船是一条运输船舶,满足任务书所规定的各项要求,使本船在技术上具有必要的能力,从而保证其运输任务的完成,这是设计本船时首先考虑的主要因素。本船为柴油机驱动钢 质、 双机双桨沅水 长江直达集装箱船,航行于我国湖南常德至南京各港口之间。本船的满载试航 速度要求不低于 17.56km/h,续航力为 1206 公里。本船航行的区域属于 A 级航区, J1 级航段,在设计过程中应保证船舶的 安全 性。另外,在设计中还应保证船舶有一定的首尾吃水,以避免在风浪中发生飞车、砰击和减少甲板上浪等现象的发生。 本船的设计载货量 80TEU。因本船为集装箱船,首先考虑总布置对其主尺度的限制,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 确定 L , B , T, D, Cb 估算 Wi Wi=f(L, B, D ) 性能校核 Wi 不满足 修改主尺度及系数 或修改总体布置 修改主尺度及要素 得出满足要求的方案 选择最佳方案 武汉理工大学毕业论文(设计) 10 并且其积载因数只较大( 1.39),不能只按最小干舷设计,同时应考虑到船舶的经济性。本船设计中特别注意降低造价,降低消耗,提高运输能力,以最少的投资获得最大的运输能力,提高本船的经济性 。 3.5.4妥善处 理船舶快速性与经济性的矛盾 。 在本船主尺度确定时,为提高其经济性,从以下两个方面去注意: 第一,在满足布置要求的情况下,力求减小其主要尺度,特别应力求缩短船长,以便减少船体钢料的消耗量,降低造价。提高船闸的应用效率 第二,在设计中应使设计船达到设计任务书中规定航速要求的同时,力求所选择的主机功率最小 ,这样船舶造价也相对减少。在主机功率一定的情况下,应力求获得较高的航速,以便缩短航次的航行时间,增加年航次数,从而提高运输能力。 3.5.5本船的设计船型理念。 ( 1)采用尾机型。 ( 2) 为了防止在空载时 出现飞车现象,增加空载吃水,设有舷边压载水舱,在双层底也设有压载水舱。 ( 3) 为了提高螺旋桨推进效率,采用双尾尾型。 ( 4)驾驶舱布置在艏部,即增加了视野,艉部也可安放集装箱。 武汉理工大学毕业论文(设计) 11 4.主尺度 确定 4.1画布置草图 分配集装箱在甲板和货舱内的布置,见布置草图(见附页) 4.1.1第一次主要要素估算 船名 船员(人) 总长 (m) 水线长 (m) 垂线长 (m) 型宽( m) 总宽( (m) 设计吃水 T(m) 结构吃水 Td(m) 型深 D(m) 载箱 80TEU 10 63 61.5 60 11.6 2.1 2.6 3.4 80 型深 D(m) 载箱 排水量( t) 3.4 80 923.5(1.6m)/1219.2/1551.5 以上为型船资料 ( 1) 船长的确定 船长主要取决于集装箱的行数,本船采用 IC标准箱型, 2438m*2438m*6058m,货舱内 6行,尾部甲板上 2行。 根据布置要求,垂线间长 Lpp=Lc+La+Lf+Lm Lc 货舱长 La 尾尖舱长 Lf 首尖舱长 Lm 机舱长 则最小垂线间长 Lpp=38+6+6+8=58(米) ( 2) 船宽的确定 船宽与集装箱的装载 列数有关,本船布置时为 3列,货舱宽度不小于总宽的 80%。 货舱宽度 B =3*2.438+2*0.2+2*0.25=8.0(米) 最小船宽 B= B /0.8=10(m),根据型船资料,取 B=11米。 ( 3) 型深的确定 由于本船为内河船,舱内装载的集装箱的箱数不多,不适宜用船舱内集装箱的层数确定,根据型船可以初步的确定型深 D为 3.3 米。 考虑到 沅水与长江中下游航道随季节变化大,设定本船为变吃水船,船舶的设计吃水为 2.0m,结构吃水为 2.6m。 取 =1.0, k=1.006,则由浮力平衡方程式 = *k*L*B*T*Cb 可以得到:1219.2=1.0*1.006*60*11.6*2.0*Cb,从而求出 Cb=0.826 4.1.2 初步确定排水量 根据型船资料,以及本船的特点,初步确定其排水量为 1195t 空船重量 LW=0.162*( L*B*D) =0.162*60*11.03*3.3=352.836t 4.1.5粗估主机功率 1)收集型船资料,选取与本船排水量接近的干散货船,计算其海军系数,利用此系数武汉理工大学毕业论文(设计) 12 初步估计本船的主机功率。方法如下所示: 船名 船员(人) 总长 (m) 水线长 (m) 垂线长 (m) 型宽( m) 总宽( (m) 设计吃水 T(m) 结构吃水 Td(m) 型深 D(m) 载箱 80TEU 10 63 61.5 60 11.6 2.1 2.6 3.4 80 型深 D(m) 载箱 排水量( t) 3.4 80 923.5(1.6m)/1219.2/1551.5 经计算;此母型船 Cb=0.826, Lpp=60 m, 因为 332 VCP ,所以求出 C=1339.46 2)因为与本船相近的型船资料比较缺乏,所以就用 C=1339.46来估计本船的主机 功率。 将本船数据带入 332 VCP 可算得 P=220.5*2KW 3052*980*1600 3)选取与主机功率与 220.5 KW相近的三个型号的主机。 主机型号 气缸数 气缸直径 额定转速r/min 额定功率KW 燃油消耗率g/KW*h 重量 Kg 外形尺寸 6160A* 6 160 1000 202 208 3200 3052*980*1600 N6160ZC2 6 160 1000 235 211 3200 2430*985*1600 X6160ZC 6 160 1000 220 218 3700 3069*960*1512 在优化过程中用此三个主机循环,最终结合航速限制条件和经济性等综合因素选取主机。 4.2关于程序中的性能校核 4.2.1排水量校核 根据型船资料,可得设计船舶的空船重量 LW= 0.162*L*B*D=0.162*60*11.0*3.3=391.9(t) 载重量 DW计算: DW=80*9.9c=792(t) = DW+ LW+5%LW=792+1.05*359.33=1203.4 (t) 校核排水量: 满载排水量为: = DW+ LW+5%LW=1203.4 (t) 与第一次计算排水量 1比较: 01.0|11 计算: (1203-1192)/1195=0.008417km/h,合适。 4.2.3稳性 校 核 根据船舶设计原理中的公式: D*TB*2aT*1aGM 2 =0.496*2.0+0.075*112/2.0-0.736*3.3=3.1( m) 在此式中 Cwp=1.0931Cb=0.9029 武汉理工大学毕业论文(设计) 14 496.09029.0/826.0372.085.0372.085.01 C w pCba 075.0826.0 0545.09029.01363.00545.01363.02 CbC w pa =0.736 根据船舶规范 GM必须大于 0.15, 3.1 0.15,满足。 4.2.4横摇周期校核 sGMBDBTs 23.41.3 113.3/1107.055.0)*07.055.0( 满足规范要求。 综上所述,初选的一套方案可行,以下通过计算机编程的方式采用网格法以初选尺度为中心,在其左右进行优化。 4.3主尺度 优化 通过 C语言编程的方式,采用网格法进行尺度优化,衡准指标 q的确定原则是在技术达标的基础上尽量经济性能最优,由于本船营运投资额可预估,故可 RFR、 NPV、单位排水量造价 P/Disp 以及投资回收期 T 为经济指标,而以航速 v 和横摇周期为技术指标。衡准指标 q值越大越好。 #include #include void main() double r12,Lpp12,D12,B12,T12,Cb12,BHP12,V12,Gm12,Pp12,RFR12,PBP12,C12; double Q1,Q,d1,d2,d3,V1,V2,Lc,Bc,Cwp,z1,z2,maxC=0.0; double Fn,K1,R,v2,t2,t3,t,N,N1,N2,J,P,A,X1,X2,L,t4,N3; double Y1,Y2,Y3,Y4,Y5,Y6,Y7,Y8,Y9,Y10,Y11,Y12,Y13,Y14,Y15,Y16,Y17,Y18,Y19,Y20,Y21,Y22; double b=10.8,Cw=1000,w=1,K=1.006,F=0.8,u=1.34,Kc=0.98,Hb=0.8,Lm=8.0,S=1285,t1=13,v1=4; double bhp3=440,470,500; /*主机功率 */ double W3=218,211,206; /* 燃油消耗率 */ double Tx=2.6; /*满载吃水 */ int i=0,k=0,m=0; FILE *fp; fp=fopen(WUYI.txt,w+); for(i=0;i=Dk) Dk=d1; Bk=b; d2=Bk/4.5; if(d2=Dk) Dk=d2; V1=u*Cw/0.98; /*所需舱容 */ Lc=L-0.05*L-0.08*L-Lm; /*货舱长 */ Bc=0.75*Bk; /*货舱宽 */ V2=1.1*0.75*0.8*Bc*Lc; /*舱口围容壁积 */ d3=(V1-V2)/(Kc*Lc*Bc)+Hb; if(d3=Dk) Dk=d3; Q=1.046*Cw+1.05*0.1347*L*Bk*Dk; /*排水量 */ Cbk=Q/(w*K*L*Bk*Tx); rk=Cw/Q; /*载货量系数 */ Cwp=1.0931*Cbk+0.0745; z1=(2.5-Cbk/Cwp)/3; z2=(0.008+0.0745*Cwp*Cwp)/Cbk; Gmk=z1*Tx+z2*Bk*Bk/Tx-0.74*Dk; Fn=18/(3.6*sqrt(9.8*L); K1=Cbk+1.68*Fn; R=40-L/61+400*(K1-1)*(K1-1)-12*Cbk; BHPk=bhpi; v2=bhpi*(15000-362*sqrt(L)/(1.22*pow(Q,0.6667)*R); Vk=pow(v2,0.33333)*1.85; Q1=Q*pow(3.0/Tx),(Cwp/Cbk)-Q+Cw; /*加载航行载货量 */ t=S/(Vk+v1)+S/(Vk-v1); t2=t1+t+2*1.85*Cw/150; /*满载航行时间 */ t3=t1+t+2*1.85*Q1/150; N1=160*0.926*24/t3; /*满载航行次数 */ N2=175*0.926*24/t2; /*加载航行次数 */ N=N1+N2; /*总航次 */ P=pow(L*Bk*Dk,0.6667)*1.665*10000; /*造价 */ Ppk=P/10000; J=0.95*0.0537*Cw*S*N1+0.95*0.0537*Q1*S*N2+0.9*0.0453*Cw*S*N1+0.9*0.0453*Q1*S*N2; /* 运价 */ Y1=3900*bhpi*Wi*N*t/1000000; /*燃油价格 */ Y2=0.03*Y1; /*润料费 */ Y3=2500*N; /*生产费 */ Y4=0.12*13/24*Cw; /*停泊费 */ Y5=11.6*12*bhpi; /*航养费 */ Y6=3.09*12*bhpi; /*运输 管理费 */ Y7=1.9*12*bhpi; /*港务费 */ Y8=0.01*J; /*事故损失 */ Y9=P/10; /*折旧费 */ 武汉理工大学毕业论文(设计) 16 Y10=4000*N; /*修理费 */ Y11=0.012*P; /*保险费 */ Y12=2.1*10000*15; / *船员工资 */ Y13=0.14*Y12; /*工资附加 */ Y14=0.02*(Y12+Y13); /*工会经费 */ Y15=0.015*(Y12+Y13); /*职工教育基金 */ Y16=0.066*J; /*营业税和个人所得税 */ Y17=30*Cw; /*车船使用税 */ Y18=0.0005*J; /*印花税 */ Y19=5000; /*船舶检验费 */ Y20=0.0756*P; /*财务费 */ Y21=0.05*(Y1+Y2+Y3+Y4+Y5+Y6+Y7+Y8+Y9+Y10+Y11+Y12+Y13+Y14+Y15+Y16+Y17+Y18+Y19+Y20); /*企业管理费 */ Y22=1.05*Y21/0.05; /*运输总成本 */ A=J-Y22; /*年净收益 */ RFRk=(0.149*P+Y22-Y9)/(1.85*Cw*N1+1.85*Q1*N2); /*必要货运费率 */ X1=log10(1-P*0.0756/A); X2=log10(1/1.0756); PBPk=X1/X2; /*投资回收期 */ Ck=0.2*(Vk-18.2)/0.6+0.2*(320.1-Ppk)/1.3+0.4*(53.6-RFRk)/2.1+0.2*(3.69-PBPk)/0.59; /* 经济指标权数 */ if(Ck=maxC&Vk=18&Vk1367.35(m3) 满足设计任务书的要求 10.2舱容要素曲线的计算 10.2.1燃油舱 燃油舱设在 #20-#22,和货舱一样,燃油舱的形状也是长方体的,所以在此没有利用辛氏法来计算,而是按照其规则的几何形状来计算。 (1)当液面高度为 h=0.2m时: V=8.1*0.2*1.0=1.62( m3) Xg=-21.75m Zg=0.9m (2)当液面高度为 h=1.2m时: V=8.1*1.2*1.0=9.72 (m3 ) Xg=-21.75m Zg=1.4 m (3) 当液面高度为 h=2.2m时: V=8.1*2.2*1.0=17.82(m3) Xg=-21.75m Zg=1.9m (4)当液面高度为 h=3.0m时: V=8.1*3.0*1.0=24.3(m3) Xg=-21.75m Zg=2.3m 10.2.2淡水舱 淡水舱设在 #22-#26,和燃油舱一样,淡水舱的形状也是长方体的,所以在此没有利用辛氏 法来计算,而是按照其规则的几何形状来计算。 (1)当液面高度为 h=0.8m时: 武汉理工大学毕业论文(设计) 33 V=0.8*2*1.35*2=4.32( m3) Xg=1.25m Zg=1.2m (2)当液面高度为 h=1.6m时: V=1.6*2*1.35*2=8.64(m3 ) Xg=-1.25m Zg=1.6 m (3) 当液面高度为 h=2.2m时: V=2.2*2*1.35*2=11.88(m3) Xg=1.25m Zg=1.9m (4)当液面高度为 h=3.0m时: V=1.35*3.0*1.0*2=16.2(m3) Xg=1.25m Zg=2.3m 10.2.3压载水舱 本船分别在船尾 #-1、双层底、以及舷侧设有多个压载水舱以保证空载压载航行时足够的稳性和必要的首尾吃水。 10.2.3.1 尾尖舱压载水舱 尾尖舱压载水舱设在船尾 #-1,形状近似是柱体,所以在此没有利用辛氏法来计算,而是按照其近似规则的几何形状来计算。 V=2*4.05*1.032*1.6=13.375(m3) Xg=-33.27m Zg=3.354m 10.2.3.2 舷边压载水舱 (1)No.2 舷边压载水舱位于 #50#69 肋位处,因大致处于平行中体处,所以可视为规则形状来计算: a) h=0.8m ,V=9.5*0.8*1.35*2=20.52(m3) Xg=-4.5m Zg=0.4m b) h=1.6m ,V=9.5*1.6*1.35*2=41.04(m3) Xg=-4.5m Zg=0.8m c) h=2.6m ,V=9.5*2.6*1.35*2=66.69(m3) Xg=-4.5m Zg=1.3m d) h=3.8m ,V=9.5*3.8*1.35*2=97.47(m3) Xg=-4.5m Zg=1.9m (2)No.3 舷边压载水舱位于 #69#94 肋位处,因其形状不规则,故采用辛氏第一法则计算,具体计算过程如下: a)当液面高度为 h=1.0m时: 肋位号 辛氏数 剖面积 F(v)= 力臂 f(M)= 面积矩 f(My)= #69 1 2.355 2.355 -6.25 -14.7188 1.255 1.255 #81.5 4 2.3031 9.2124 0 0 1.244 4.976 #94 1 1.7691 1.7691 6.25 11.05687 1.0492 1.0492 13.3365 -3.66188 7.2802 注:剖面积和面积矩由邦戎曲线插值得到 L=6.25(m) V=1/3* L F(v)=1/3*6.25*13.3365=27.784(m3) 武汉理工大学毕业论文(设计) 34 Xg=8.5+ L *f(M)/f(v)=8.5+6.25*(-3.66187

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