船舶设计原理7-3实船分析(35-36)

1、17500吨多用途货船设计吨多用途货船设计 一、设计技术任务书一、设计技术任务书 （1）航区、航线）航区、航线 无限航区，不定线航行无限航区，不定线航行 （2）用途）用途 集装箱、包装杂货、散装谷物、工集装箱、包装杂货、散装谷物、工 业成品、原材料、成形木材等业成品、原材料、成形木材等 DW 17500t （3）货舱容积）货舱容积 包装容积不低于包装容积不低于25000m3 （4）船级）船级 中国船级社中国船级社 国际公约及规范国际公约及规范 （5）主机）主机 B W6L67GF 17497kw115r/min （6）航速）航速 15.9Kn （7）续航力）续航力 12000n mile （8

2、）起货设备）起货设备 采用采用25t电动液压起重机电动液压起重机 （9）船员人数）船员人数 39人人 二、对本船的简要分析二、对本船的简要分析 性质：多用途货船性质：多用途货船 1、特点：尾机型或中尾机型、特点：尾机型或中尾机型 中间甲板（杂货）中间甲板（杂货） 货舱开口大货舱开口大 船宽较大，船宽较大，L/B6.5 设置较多压载水舱设置较多压载水舱 2、设计解决问题：、设计解决问题：B、D及舱口尺寸应考虑集装箱的位置及舱口尺寸应考虑集装箱的位置 变吃水变吃水 设置二层甲板设置二层甲板 设置长、短货舱设置长、短货舱 提高装卸效率提高装卸效率 考虑稳性要求考虑稳性要求 3、船型构思、船型构思 如

3、图如图9-1 三、初始排水量及主尺度确定 （一）排水量 根据表9-1，取母型船DW=0.73 第一近似排水量 （二）吃水 根据世界主要港口的情况，Tmax 10m 取圣劳伦斯水道可航型，T=9.20m t DW DW 24000 73. 0 17500 1 （三）船宽 6 列 集 装 箱 8 f t 8 f t 2 0 f t （1ft=0.3048m） 船宽应大于22m；DW=1300025000t时 其船宽都取75ft=22.86m 即圣劳伦斯水道的限制船宽 本船取限制船宽B=22.86m （四）船长及方形系数（四）船长及方形系数 由于任务书对航速的要求，选用由于任务书对航速的要求，选用L

4、为为145、150、155、 160、165m，相应求得，相应求得5个个Cb 根据书中根据书中149页的页的 表表9-2（船舶原理部分）（船舶原理部分） 得出得出L=154m Cb=0.719 78.110 2 . 986.22005. 1025. 1 24000 1 kBT LCb （五）型深 母型船 L=145m Cb=0.71 D=13.2m 包装容积包装容积 =22770m3 设计船（由于船长增加） 22770+922.86 （13.2-1.5） =25177m3 以以1CC型标准箱为对象，单个箱高型标准箱为对象，单个箱高 2.591m，则，则5层箱高为层箱高为12.955m 双层底高

5、双层底高1.50m 围板高围板高1.50m 间隙间隙0.15m D=（1.5+12.955+1.15-1.5）m=13.105m 综合以上的分析得出初步的主尺度： 719. 0,20.13,20. 9 86.22,154,24000 b CmDmT mBmLt 四、重量校核 选用国产选用国产“大舱口大舱口”型货船为母型船，计算空船重量型货船为母型船，计算空船重量 min/122,88266 1058,1218,3600 652. 0,80.12,20. 9 8 .20,147,18600 rnkwPRND TWtWtW CmDmT mBmLt B mfb b ，主机型号 1、船体钢料重量 利用

6、立方模数法计算 Wh=4428t 利用平方模数法计算 Wf=1584t 取Wm=1058t LW=Wh+Wf+Wm=(4428+1584+1058) =7070t DW 1 =1-LW=24000-7070=16930t DW 1 =1-LW=24000-7070=16930t 比任务书要求的DW减少了570t,要修正 应用诺曼系数求修正后的排水量 应用书中84页的计算N=1.294 =N DW=1.294X570=737.58 由于B及T已限定，而船长与同吨位型船 舶相比已偏大，故保持L、B、T不变， 只增加Cb 由于增加Cb时，时，WhWf的增量微小的增量微小， 故取故取=600t = 1

7、+ =24000+600=24600t Cb =(24600/24000)x0.719=0.737 重新估算完航速后，再校核其他性能 实例二、确定载重量实例二、确定载重量65000t油船主要要素油船主要要素 一、设计要求及选优衡准：一、设计要求及选优衡准： 1、设计要求、设计要求 载重量载重量DW=65000t 续航力续航力R=10000n mile 试航速度试航速度v 14.8Kn 主机最大持续功率主机最大持续功率 PB=15600HP 转速转速RPM=116 船宽船宽 B 36.6m 吃水吃水 T 12.3m 耗油量耗油量 0.143Kg/HPh 船员船员46人人 单程航距单程航距 149

8、1 n mile 2、选优衡准优衡准 分别以分别以总造价最低总造价最低； 年利润最高年利润最高； 吨成本最低吨成本最低； 航速最高航速最高； 投资回报年限最短投资回报年限最短； 净现值最高净现值最高； 必要运费率最低必要运费率最低 等等7个指标为追求的目标，进行主要要素个指标为追求的目标，进行主要要素 选优。选优。 二、主要数学模型 1、空船重量估算模型 船体钢料重量统计式 ；船宽时，纵舱壁为 影响系数结构形式对钢料重量的 0 . 14/1 )(237. 0 0032. 0082. 00282. 0386. 0724. 1 K K tCTDBKLW bpph 木作舾装重量统计式 机电设备重量统

9、计式 0886. 0)10(3428. 0 )( 495. 14 DWC DBLCW f ppff HPP PPW B BBm 主机最大持续功率， 33 10)3 .12810683. 1( 2、容量计算数学模型 机舱、货油泵舱、首尾尖舱的容量可通过合理 确定各自舱长予以保证，燃料与淡水等一般都 布置在机泵舱区与首尾尖舱内的相应舱柜里面， 对油船主尺度有影响的是货油区容量。 bpph BDCLKKKV 3211 K1长度利用系数，即货油区域长度占垂线间长的百分数长度利用系数，即货油区域长度占垂线间长的百分数 K2与方形系数有关的计算系数与方形系数有关的计算系数 K3计入舷弧、梁拱、油区船型前后

10、收缩对容积的影响计入舷弧、梁拱、油区船型前后收缩对容积的影响。 4、船型系数 油船中剖面系数较大，当CB0.8时， Cm=0.995 CB0.8时， Cm与Cm成线性关系 5、航速估算的数学模型 总阻力 采用60系列阻力回归公式 knV kwSVCP SCR K KTE T )(32.14/ 15 2 1 3 2 海水中的有效功率可算得 6、稳性与横摇周期 7、经济指标 三、确定主要要素的方法与步骤 1、设计变量的选定 在确定本船的主要要素时，取船长L、船 宽B作为设计变量，吃水取常值（取最大 的限制值），方形系数为因变量，型深D 由舱容和干舷控制。给出船长、船宽的绝 对长度上下限范围之后，就

11、形成了变量的 可行范围。 2、约束条件 给出L、B及Cb的上下限作为绝对尺度的 约束；给定L/B、B/T、L/D、D/T的上下 限作为相对尺度的约束；规定技术经济 性能的限值要求（如对航速的限制、横 摇周期的限制等）作为性能方面的约束。 3、确定主要要素的步骤 （1）主尺度与船型系数计算 确定排水量的初始值 计算方形系数的初始值 DW DW 0 kwLBT Cb 0 0 K为附体体积系数为附体体积系数 K=1.004（大船）（大船） K=1.01（小船）（小船） W为水的重量密度为水的重量密度 确定型深初始值D0 D0 =T+F(最小干舷） 计算空船重量LW LW=Wh+Wf+Wm 重新计算排

12、水量 空船重量LW计算出后，从重量角度可得 到新的排水量 =DW+LW 计算新的方形系数 检验新的Cb与Cbo的误差是否超过0.0001。如果 超过这个误差，则认为重力与浮力不相平衡， 则返回到，按新的方形系数重新计算空船重 量，直到满足要求为止。 kwLBT Cb 舱容检验 舱容检验的目的是检查初始型深能否满足舱容 要求。 若不满足，需调整型深，然后回到重新计算， 直到满足精度要求。 船型系数计算 （2）性能校核 （3）经济指标计算 （4）最优方案选择 实例三、确定实例三、确定2640HP港作拖船的港作拖船的 主要要素主要要素 一、本船的主要任务及要求 1）主要任务是在港区协助510万吨海船

13、靠离 码头 2）主机采用8NVD48-2U柴油机2台，在额定转 速428r/min下，每台主机额定功率为1320HP 3）续航120h 4)船员21人 5）采用双机、双桨、双转动导流管舵，以获 得最大的拖力。 二、对本船的简要分析 按设计要求，本船为港作拖船，主要任 务是协助大型船舶在港区内靠离码头， 因此本船应具备以下特点： 1）操纵灵活，回转半径小 2）稳性好，特别应满足拖索急牵时的稳 性要求，因此应有足够的初稳性高度。 3）应有较高的推进效率，在拖曳时能产 生较大的推力。 4）在保证稳性的情况下，力求横摇缓和， 以利作业。 因此，本船船长应力求减小以改善操纵 性。在保证稳性的情况下，应尽

14、量减小 船宽，以使横摇尽量缓和。在满足布置 要求及螺旋桨供水的情况下，型深也不 应过大，以免引起重心过高、拖钩位置 升高及受风面积加大而降低稳性。 本船应设计为尾纵倾式，以加大尾吃水 增加螺旋桨直径，从而提高推进效率， 增加推力。 三、主要尺度及排水量估算 1、主尺度估算 （1）船长 港作拖船主要从操纵性及布置要求选取 船长。从总布置出发，当肋骨间距取 550mm时，从尾向首各舱所需的长度： 舵机舱3.3m，油舱及储物舱7.15m，机舱 13.75m，船员舱6.05m，首尖舱3.85 m， 总计约为34.10m 按照吕松龄估算港作拖船公式： 实取垂线间长为Lpp=34.0m (2)型宽 还是吕

15、松龄估算港作拖船公式： 从机舱布置考虑，船宽不宜小于9.0m,实取 B=9.0m )62.33041. 08 .22mPL Bpp （ 15. 95 . 134225. 05 . 1225. 0 pp LB (3)吃水 拖船吃水一般由螺旋桨所需的淹没深度、 港口航道条件及对稳性影响的B/T值来选 定。 本船一般在深水港区作业，因此其吃水 不受限制。 吃水的选择主要应从提高推进效率及要 求一定的尾吃水和稳性角度来考虑。 )(5 . 33 . 3 1 . 0341 . 01 . 01 . 0 m LT pp 若取中部吃水T=3.3m，则B/T=2.73,符合 我国港作拖船的B/T为2.63.0的正

16、常范围。 若取尾吃水Ta=3.7m,首吃水近似为 Tf=T-(Ta-T)=3.3-(3.7-3.3)=2.9m 则纵倾值为0.8m或2.35%Lpp，我国港作 拖船尾纵倾值为2.04.5%Lpp，所以本船 取2.35%Lpp，是合适的。 综合以上分析实取本船吃水 T=3.3m (4)型深 在一定吃水条件下，型深的大小对拖船稳性、 淹没深度、储备浮力均有影响。高的干舷淹没 深度、储备浮力有利，但使重心、风压中心和 急牵力中心提高，对稳性和船员操作不利，故 型深不宜取得过大。 根据我国港作拖船D/T为1.31.4,按此比值核算， 本船型深为4.294.62m ,实取4.55m 2、排水量的确定 （

17、1）空船重量 参照母型船系列资料 船体钢料重量Wh=ChLppBD=0.1234 9 4.55=167(t) 木作舾装重量Wf=Cf(LppBD)2/3=0.6(349 4.55)2/3=74.4 (t) 机电设备重量Wm=CmPB=0.05 2640 =132(t) 因此空船重量为 LW= Wh + Wf + Wm =167+74.4+132=373.4 (t) （2）载重量 燃油 W0=0.001 1.2 0.17(2640+360) 120=73.5(t) 其中单位耗油量为170g/HP .h,取储备系数为1.2 滑油 取燃油重量的5%，则 Wt= 5% W0 =3.7 (t) 淡水。 1.2 10 70 21 0.001 =17.65 (t) 按10昼夜，每人每天消耗70Kg算，取储备系数为 1.2 粮食及蔬菜 取淡水的10%为1.8（t） 船员及行李 120 21 0.001=2.52（t） 备品及供应品取2.35 （t） 则载重量合计为 DW=73.5+3.7+17.63+1.8+2.52+2.35 =101.5 （t） (3)排水量储备及固定压载 按空船重量的5%，则为0.05 373.4=18.65 （t），本船实取18.6 t 固定压载约为排水量的35