【《某成品油船的主船体设计部分计算案例》5500字】

某成品油船的主船体设计部分计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u23784某成品油船的主船体设计部分计算案例 116921.1初步分析母型船的数据资料 17271.1.1设计任务书的设计要求 1199221.1.2母型船相关参数 2273461.2新船主尺度的确定与计算 290081.2.1新船排水量的计算 2287791.2.2新船的主尺度确定 3308261.2.3设计船空船重量估计 4228571.2.4重力与浮力的平衡 5133831.2.5其他重量估计 7127801.3重心估计及舱容校核 10140331.3.1重心估算 10290781.3.2新船所需舱容计算 11235781.3.3全船容积的校核与调整 1598601.3.4重量及重心计算 16230631.3.5初稳性校核 17135271.3.6干舷校核 18313271.3.7横摇周期校核 19178861.4型线设计 20304151.4.1绘制横剖线图 20129621.4.1绘制半宽水线图 20144351.4.2绘制纵剖线图 20194291.5总布置设计 21291231.5.1主船体内部船舱的布置（参考母型船布置图） 21130351.5.2上甲板布置 2270011.5.3上层建筑布置 23主船体部分是船舶设计中最开始也是最重要的部分，主船体的设计是否准确关系到之后所有设计是否符合要求，所以得十分仔细。1.1初步分析母型船的数据资料1.1.1设计任务书的设计要求载重量：8750t设计航速：13.8节用途及航区：本船舶用于运载货油比重为0.84t/m3的成品油，此种成品油闪点小于60C，本船舶航区为近海航区。船员数：本船舶船员数为23人。船级：本船入中国船级社（CCS）船级。续航力：本船舶续航力约为5000海里。螺旋桨：螺旋桨选用AU型5叶桨，材质选为镍铝青铜。1.1.2母型船相关参数船舶设计中经常使用母型改造法来设计船舶，本文便是采用母型改造法，结合其他设计方法进行设计的，因此选取一条合适的母型船就尤为重要重要。本文选取母型船为12000DWT成品油船，在指导老师的帮助下找到了母型船的相关资料，其相关参数见表1-1。表1-1母型船相关参数排水量（t）船员(人)126.0022.0010.607.4570.761163042413.50限于条件的原因，所给的母型船资料仍有部分缺失，所以需要根据已有的资料对其他缺失的参数进行推演估算。1.2新船主尺度的确定与计算1.2.1新船排水量的计算已知新船的载重量，新船的载重量系数通常可用母型船载重量系数公式（1-1）[2]计算：（1-1）计算得出：。其中：K取1.01。新船的排水量由公式（1-2）[3]计算：（1-2）式中：——载重量系数。计算得：。1.2.2新船的主尺度确定1）船长由公式（1-3）计算：（1-3）计算得：。2）型宽和吃水可根据公式（1-4）和（1-5）来进行估算：（1-4）（1-5）计算得：3）型深D用公式（1-6）进行计算：（1-6）计算得：4）方形系数用公式（1-7）计算得：（1-7）计算得：。其中：——海水的密度为，——附体的体积系数，通常可以取为，新船参数的初步选取结果如下表1-2。表1-2新船参数初步选取LPP（m）B（m）D（m）d（m）方形系数CB排水量（t）113.4319.819.546.710.76511894.971.2.3设计船空船重量估计1）钢料重量估算船体钢料重量可用公式（1-8）计算：(1-8)计算得：；本船有双壳双底，所以K1取1.16-1.45，本船取为1.2，K2）舾装重量的估算，油船可用公式（1-9）计算：（1-9）计算得：。式中：。3）机电设备重量的估算，可用公式（1-10）计算：（1-10）计算得：。4）进行空船重量的估算时，我们通常会通过加入一定的排水裕度，来避免一些由于重量估算的误差、未能考虑到的重量的增加、以及在建造中使用其它物品来替代船上设备而导致的排水量变化。计算可得：空船重量的计算结果见下表1-3。表1-3空船重量的计算结果单位：t项目第一次近似值3113.54294.94706.95214.714330.141.2.4重力与浮力的平衡已知，则第一近似载重量，而新船要求的载重量为，所以第一近似载重量不符合要求，但可通过诺曼系数法调整主尺度来满足要求。诺曼系数用公式（1-11），（1-12）计算：（1-11）（1-12）在修改主尺度时，修改产生的影响最大，修改B产生的影响次之，修改和影响最小，因此我们尽可能做最小的修改，所以修改和。在修改和时，取为0.4，β和γ得值取为0，。计算得：，。在进行修正后：1）新船排水量2）吃水3）型深4）方形系数得到新的主尺度方案之后，按照之前的公式并考虑排水量裕度后，再次估算空船重量，计算结果见下表1-4。表1-4空船重量估算结果3113.54305.61676.274308.33新船的载重量按公式计算得，而新船要求的载重量为,所以第二近似载重量也不符合要求，需要进行第二次诺曼系数修正。计算得：，在进行修正后：1）新船排水量2）吃水3）型深4）方形系数1.2.5其他重量估计1）人员及行李的重量计算得：2）食品及淡水的重量计算得：3）燃油的重量估算油储备量可以按近似计算式中：——一切燃油装置耗油率，单位为,可近似取g1的1.20倍；——主机常用额定功率（KW），此处取为CSR；由母型船海军系数计算，得，——航行时间（h），按来计算；——风浪影响船舶航行的系数，一般可取1.1～1.2，k取1.10。查询国际船舶网，找到功率为5120kW的WAN8S30ME-B9型柴油主机，此功率与新船的主机功率4841.81kW相近，其主机耗油率与母型船相近约为0.176kg/(kW·h)，则新船的一切燃油装置耗油率为。柴油机型号及其他相关参数可见图1-1。图1-1柴油机主要参数4）润滑油的重量估算润滑油的储量一般可以取为燃油储量的倍，可用进行计算5）炉水的重量由（1-13）估算（1-13）上式中：对于柴油机货船，设有一台蒸发量为0.4到2.5t/h的辅锅炉便可以满足需求[5]。查阅凯能科技官网，选取锅炉型号见表1-5，故锅炉额定蒸发量G取为；新船锅炉为辅锅炉，蒸汽漏失率取0.05[5]。表1-5立式针形管锅炉参数型号规格额定蒸发量设计压力锅炉重量水容积LSK2.5-0.72.50.964002.7计算得：6）备品与供应品的重量.备品与供应品通常取为，此处取为0.7%计算得：4303.46*0.007=30.12t部分载重量计算结果如表1-6。表1-6载重量计算结果单位：t项目计算值人员及行李2.53食品1.22淡水52.08燃油349.55滑油10.49炉水45.29备品供应品30.12491.28要求载重量为8750t，根据上述结果可知，载货量为：8258.72t1.3重心估计及舱容校核1.3.1重心估算1）空船重心高度可用公式（1-14）进行计算：（1-14）（1）船体钢料重心高度用公式（1-15）计算：（1-15）式（1-15）中的按公式下式（1-16）计算：（1-16）式（1-16）中为相当舷弧高，因为缺乏新船相关数据，估算时取为标准首尾舷弧之和的1/6，则首舷弧,尾舷弧，梁拱值C可取；缺乏母型船资料时，可用统计公式（1-17）[2]来计算：（1-17）式（1-17）中：是计算到型深的方形系数按公式（1-18）计算，且有球鼻艏CEH应再减小0.004：(1-18)式（1-18）中：取为3；结果为：；；；。（2）舾装重心高度油船的重心高度可用公式（1-19）进行计算（1-19）计算得：。（3）机电设备重心高度估算时认定新船为。计算得：。则空船重心高度用公式（1-14）计算得：新船重心高度一般要留一定裕度，一般要取在1.2处，则：。1.3.2新船所需舱容计算计算新船舱容时需根据横剖面来计算，横剖面草图如图1-2所示。图1-2中横剖面图舭部半径R可用公式（1-20）进行计算：（1-20）式中，取母型船。计算得：。梁拱按新船的标准梁拱值等于来计算，即用Auto-CAD软件可以测量得：货舱横截面积为，压载水舱横剖面面积为。2）所需货舱容积可按公式（1-21）进行计算：（1-21）式中：载货量；新船运输品为成品油，故货物积载因素取为1.34m³/t；容积折扣系数取为=0.99；则。3）压载水舱容积可用公式（1-22）用来对压载水舱进行初步计算：（1-22）式中：新船取为0.25；则。4）机舱、油水舱及其它舱室容积（1）机舱容积可用公式（1-23）进行计算：（1-23）式中：机舱段体积丰满度系数为0.9；机舱双层底高度；计算机舱长度用公式（1-24）：（1-24）计算得：；。（2）油水舱容积各油水舱容积可用下列公式（1-25）计算：（1-25）式中：——油、水类等储存量（t），见前文表1-5；——油水的密度（t/m³）。重油密度取0.9，轻油密度取0.85，淡水密度取1.0；——容积折扣系数。水舱折扣系数取为0.98,对油舱折扣系数取为0.97。计算得：。（3）其他舱室的容积其他舱室约占总容积的2%～5%，本船为尾机型船舶，取较小值，为2%。5）主体总型容积的估算主体总型容积估算可用（1-26）：（1-26）式中：由式（1-18）计算得；由式（1-16）计算得；则。6）船体能够提供的货舱容积的估算可按公式（1-27）进行估算：（1-27）式中：首尖舱LF的长度为0.06,尾尖舱LA长度为0.04。所以首尖舱长度为：；尾尖舱长度为：；前文由CAD软件测量功能可测得，船中处货舱横剖面积；进行估算，则。所提供货舱容:。1.3.3全船容积的校核与调整1）全船容积的校核全船容积用全船容量方程（1-28）来计算。（1-28）式中：——上甲板以上装货容积。为方便校核需要，可视为0。前文已知各舱室所需容积则，以及新船提供的总容积，则，故全船容积的校核满足。2）主船体初步分舱设计考虑新船所需舱容后，可以根据各舱室所需容积在主船体上划分各舱室，然后绘制主船体初步分舱图如图1-3。油水舱布置：考虑到使用淡水方便，将淡水舱设置在尾部甲板下，并靠近上层建筑；炉水舱和滑油舱布置在机舱双层底内；为防止泄露污染并设置隔离分舱，为节约空间，燃油舱布置在邻近机舱的空舱内。压载水舱布置：货舱的双层边、双层底、机舱上部及艏尖舱均设置压载水舱,由于仓容不够，还加了一个深舱作为压载水舱。图1-3初步分舱图舱容校核的结果如表1-7。表1-7舱容校核的结果单位：m2项目所需容积提供容积裕量货舱10954.9011670.536.53%压载水3937.503997.761.53%淡水53.1554.482.51%炉水46.2152.8114.28%燃油舱421.21429.261.91%滑油12.9813.201.74%污水舱328.65346.715.50%1.3.4重量及重心计算1）人员、行李及食品的重心高:(人员、行李及食品的重心度可取为在甲板以上1m处)。即2）滑油重心高：，剩余10%时，3）淡水重心高：，剩余10%时，4）燃油重心高：CAD查得，剩余10%时，5）货物重心高：CAD查得6）备品及供应品的重心高：7）压载水的重心高：CAD查得压载出港及到港的重量及重心估算估算结果汇总如表1-8、1-9所示。表1-8压载出港及到港的重量及重心估算估算结果项目压载出港重量重心压载到港重量重心Δ1(t)KG1(m)Δ1×KG1Δ2(t)KG2(m)Δ2×KG2人员及行李2.5311.4629.002.5311.4629.00食品1.2211.4613.930.1211.461.39淡水52.088.92464.585.217.5739.43炉水45.290.6629.894.530.070.30燃油349.556.042111.2834.961.7862.22滑油10.490.666.921.050.070.07备品供应品30.129.67291.3030.129.67291.30空船4308.336.7829226.044308.336.7829226.04压载水3937.505.3120908.133937.505.3120908.13货物0.000.000.000.000.000.00总计8737.116.0853081.088324.346.0750557.88表1-9压载出港及到港的重量及重心估算估算结果项目满载出港重量重心满载到港重量重心Δ3(t)KG3(m)Δ3×KG3Δ4(t)KG4(m)Δ4×KG4人员及行李2.5311.4629.002.5311.4629.00食品1.2211.4613.930.1211.461.39淡水52.088.92464.585.217.5739.43炉水45.290.6629.894.530.070.30燃油349.556.042111.2834.961.7862.22滑油10.490.666.921.050.070.07备品供应品30.129.67291.303.019.6729.13空船4308.336.7829226.044308.336.7829226.04压载水0.000.000.000.000.000.00货物8258.726.0449882.678258.726.0449882.67总计13058.336.2882055.6312618.456.2879270.251.3.5初稳性校核各种载况下初稳性高估算结果如表1-10所示。表1-10各种载况下初稳性高估算结果载况dCBCWa1a2a3GM满载出港7.360.7650.8430.5240.0826.2841.92满载到港7.130.7620.8410.5240.0816.2821.93压载出港5.110.7370.8120.5240.0796.0752.63压载到港4.890.7340.8090.5240.0786.0732.76由上表可知，四种载况下的均大于0.15m，故符合初稳性的校核要求。1.3.6干舷校核最小干舷由公式（1-29）～（1-33）可计算得：（1-29）（1-30）（1-31）（1-32）（1-33）式（1-30）中，由于本船为A型船舶，可通过查阅船舶基本干舷表得，根据线性插值得出：。由于船长大于100m时，所以。式（1-31）中，当时，。式（1-32）中，当时，。由于资料缺乏可按母型船资料初步取为-20mm。式（1-33）中，因为缺乏相关新船资料，所以无法准确计算出，如认定新船为标准舷弧，则。则，，，，，，所欲干舷校核符合要求。1.3.7横摇周期校核对于近海船舶，横摇周期按公式（1-34）计算：（1-34）其中，,为水线长度（在初步分舱图上量取），为平均吃水（这里直接取为吃水）。各载况下横摇周期估算结果如表1-11所示。表1-11四种装载状态横稳性周期GMBfKG横摇周期满载出港1.9219.811.006.2849.81满载到港1.9319.811.006.2829.80压载出港2.6319.811.006.0758.30压载到港2.7619.811.006.0738.111.4型线设计型线图是用三个相互垂直的基本剖切平面，并分别用三组平行于这三个基本剖切平面的平面与船体相截，得到三组曲线，投影到三个投影面上，得到的表示船体曲面形状的图样[6]。目前船舶的型线还不能完全按理论来设计,通常采用根据型船型线、船模系列试验资料和自由设计法按实际要求、有关理论知识和经验加以修改而实现[7]。当确定新船的主尺度方案之后，并对船体型线的相关要素进行分析之后，即可绘制型线图了。本文以12000吨成品油船作为母型船，采用改造母型法，用Auto-CAD软件绘制8750DWT成品油船型线图。1.4.1绘制横剖线图（1）新船的横剖面根据新船型宽和型深与母型船的型宽和型深将母型船的横剖面线性放缩而来。（2）重新划分水线500WL、1000WL、1500WL、2000WL、3000WL、4000WL、5000WL、6000WL、7000WL、7500WL、8000WL、9000WL、10000WL。（3）重新划分纵剖线1500、3000、4500、6000、7500、9000。1.4.1绘制半宽水线图