【《13800DWT散货船新船主要参数的确定计算过程案例》5000字】

DWT散货船新船主要参数的确定计算过程案例目录TOC\o"1-3"\h\u712813800DWT散货船新船主要参数的确定计算过程案例 1107341母型船信息和新船设计要求 2315761.1母型船信息 2133871.2新船设计要求 2249102确定新船主要参数 3183852.1进行载重型地位的主尺度的第一次估算 3222112.2空船重量估算 4165122.3重力和浮力的平衡校核 5266892.4载重量估算 720502.5新船所需容积计算 97972.6新船能提供的容积的计算 13110782.7舱容的校核和调整 14223972.8重量重心的估算 16277522.9稳性的校核 19143772.10横摇周期的校核 20237972.11航速的校核 21274522.12可行的主尺度方案 211母型船信息和新船设计要求1.1母型船信息1）母型船的资料：17000DWT船体说明书，型线图，典型横剖面图，总布置图；2）垂线间长：140.88m；3）设计吃水：8.65m；4）型深：11.70m；5）型宽：21.00m；6）满载排水量：21954.6t；7）载重量：17154.6t；8）载货量：16416.1t；9）方型系数：0.832；10）定员人数：18人；11）航区：近海航区；12）设计航速：11节；13）主机功率(CSR)：2942kW。1.2新船设计要求1）载重量：13800t；2）定员人数：18人；3）设计航速：11.5节；4）续航力：5520nmile；5）自持力：20d；6）航区：近海航区。2确定新船主要参数主尺度是描述船舶几何特征的基本参数。本次设计船舶为散货船，在考虑确定主尺度时，主要是从载重型地位进行考虑。2.1进行载重型地位的主尺度的第一次估算1）排水量新船的排水量可用载重量系数的方法来进行估算。首先由公式（2-1）[1]计算出母型船的载重量系数：（2-1）公式（2-1）中下标“o”表示母型船，下同。计算出：。再根据新船的载重量系数等于母型船的载重量系数，可以用式（2-2）[1]估算出新船的排水量：（2-2）计算出：。主机的常用功率在母型船的主机功率已知的情况下，可以用海军系数法且假定新船与母型船的C值相等，换算得到新船的主机功率：计算出：，。3）新船主尺度的第一次估算计算出新船排水量以后，新船主尺度可以用公式（2-3）～（2-7）[1]来进行估算：（2-3）（2-4）（2-5）（2-6）（2-7）式中：ρ是水的质量密度，取为；是附体体积系数，取为1.066。在经过上述计算后，可以得到新船主尺度第一次估算值，如下表2-1所示。表2-1主尺度第一次估算值131.0219.538.0410.880.83217661.352.2空船重量估算1）钢料其重量可用式（2-8）[1]来进行估算：（2-8）式中：。上式适用于DW=10000~50000t的散货船。计算出：2913.48t。2）舾装其重量可用式（2-9）[1]来进行估算：（2-9）计算出：416.11t。3）机电设备其重量可用式（2-10）[1]来进行估算：（2-10）式中：是主机功率（）；是系数，取8[1]。计算出：530.22t。4）排水量裕度（排水量储备）因为在设计中，由于有重量估算不精确、未考虑全而增加的重量误差还有在施工过程中使用其他项目更换船上设备造成的重量变化等方面所带来的误差，所以需要在估算空船重量时，加入一定的排水量裕度以避免这些误差。在初步设计阶段，一般来说，排水量裕度取3%~5%的船体钢料的重量，此处取4%。取8%~10%的舾装重量，此处取9%。取8%~10%的机电设备部分的重量，此处取9%。计算出：。经过上述计算后，把得到的空船重量的计算结果汇总在表2-2中。表2-2空船重量计算结果2913.48416.11530.22201.714061.512.3重力和浮力的平衡校核从上文可得出，。又根据新船设计的要求可知，所以此次设计船舶的总重量是：。从中可以看出，新船的总重量比排水量大了，即载重量少了200.16t。很明显，新船的重力和浮力是不平衡的。故为了达到重力和浮力的平衡的目的，这里就需要用诺曼系数来对主尺度进行调整。即可采用公式（2-11）[1]计算：（2-11）式中：N是诺曼系数。当修改主尺度时，因为调整或而导致的影响最小，所以为了使可能的修改最小，设计中应该选择修改或。则在公式（2-11）中各系数取值为：，，。综上所述，计算出：，，。经过修正后，主尺度变化为：1）排水量：；2）吃水：；3）型深：；4）方形系数：；5）需要在主尺度改变后，使用和2.2节一样的公式和方法来重新估算出空船重量。其计算结果为：；6）需要在主尺度改变后，再次采用海军系数法重新换算出主机功率，其换算结果是：，。依据中船动力有限公司官方的网站可知，X35-B型号柴油机的主机功率为3430，设计船舶选用该主机。其主机的参数见下表2-3。表2-3主机的参数型号功率转速（r/min）冲程缸径燃油的消耗率X35-B343011815503501697）新船的总重量为，满足的要求。故达到重力与浮力基本平衡。在经过上述计算后，可以得到新船主尺度第二次估算值，如下表2-4所示。表2-4主尺度第二次估算值131.0219.5311.018.140.83217876.262.4载重量估算1）人员及行李新船设计要求定员人数18人。通常人员的重量65kg/人，行李45kg/人[1]。计算出：。2）食品及淡水其重量用式（2-12）[1]来进行估算：总储备量=自持力（d）×人员数×定量（kg/（d·人））（2-12）式中：自持力=（d）[1]；定量标准是每人每天150kg的淡水和3.5kg的食物[1]。计算出：；。3）燃油、润滑油以及炉水其重量可分别选用公式（2-13）～（2-15）[1]进行估算：（2-13）（2-14）（2-15）式中：—燃油装置燃油消耗率[]。可取1.15倍的主机耗油率；—主机常用额定功率（）；—航行时间（h），；—风浪影响系数，取值1.1；式（2-14）中：对于普通柴油机[1]，此次设计取为0.02；式（2-15）中：—锅炉额定蒸发量（），可经凯能科技官方网站的查找取为2.5t/h。—蒸汽漏失率，取0.05[1]。计算出：；；。4）备品、供应品重量备品是指船上备用的零部件、设备和装置。供应品是指零星的物品。在我们国家一般是将其视作是放在载重量里。一般备品与供应品可以取为（0.5%～1%），这里取0.7%[1]。计算出：4063.85×0.00728.45t。综上，得出来的载重量的估算结果汇总见表2-5。表2-5载重量的估算结果项目计算值（t）人员及行李1.98食品1.26淡水54.00燃油351.98滑油7.04炉水60.00备品、供应品28.45504.70已知所需载重量13800t，则根据上述结果可以计算出载货量：=13800-504.70=13295.30t。2.5新船所需容积计算1）货舱横剖面的设计舭部半径R可根据公式（2-16）[1]进行估算：（2-16）式中：—中横剖面系数，根据母型船取值0.995。计算出。为梁拱，可以按母型船比例计算：为双层底高度，从建造规范中可以明确其不得小于700mm，同时也不得小于按照进行计算出来得到的值。这里取为1.2m。则可得新船的横剖面设计草图，如图2-1所示。图2-1货舱横剖面设计草图使用CAD可查出：顶边舱面积是15.85,底边舱面积是5.80，边舱面积是12.58，货舱面积是165.10。初步分舱图见图2-2和图2-3所示。图2-2初步分舱图（后）图2-3初步分舱图（前）2）货舱所需的容积其可用公式（2-17）[1]进行估算：（2-17）式中：—货物的积载因数（m³/t）。当设计运输散装煤，；—容积的折扣系数。当为中部的货舱区域，其；计算出：。3）压载水舱所需的容积其可初步选用公式（2-18）[1]进行估算：（2-18）式中：—单向运输散货船取的范围是0.32～0.5。此次。计算出：。4）机舱、油水舱及其它舱室所需的容积（1）机舱其所需容积能用式（2-19）[1]来进行估算：（2-19）式中：—机舱体积段丰满度系数。新船是丰满型尾机船，；—机舱的双层底的高度，这里取为和货舱双层底高度一样为。—机舱长度可根据主机的长度进行估算，取为。计算出：。（2）油水舱其所需容积能用式（2-20）～（2-21）[1]来进行计算：（2-20）（2-21）式中：—油水密度（t/m³）。重油取值，轻油取值，淡水取值；—容积折扣系数。关于水舱，其结构折扣系数取0.98。而对于油舱则还要考虑膨胀系数取0.97。重油舱内要满足一定的需要比如要设置加热管道，所以还要占去容积的3%左右。计算出：5）主船体的总容积其可以根据主尺度相关的数据并选用公式（2-22）[1]来进行计算：（2-22）式中：—计入型深的方形系数。能够用下式估算：（2-23）其中，通常取为3；—考虑到舷弧、梁拱的相当型深。能用下式来估算：。其中，代表相当舷弧高，粗取为1/6的首舷弧与尾舷弧之和。首舷弧：；尾舷弧：；C为梁拱值，。综上所述，可以计算得：，,。6）其他舱室的容积（包括有首尖舱、尾尖舱和隔离空舱等）这些主船体的其他舱室的容积在本次设计中可以取为2%的总容积。故据此算出：。2.6新船能提供的容积的计算1）新船能提供的货舱容积可选用公式（2-24）[1]估算：（2-24）式中：KC能用式（2-25）[1]来进行计算：（2-25）首尖舱的长度通常取，尾尖舱长度取值是。根据母型船，取首尖舱L：；根据母型船，取尾尖舱L：；故计算出：，。2）新船能提供的双层底舱的容积可选用公式（2-26）[1]进行估算：（2-26）计算出：。2.7舱容的校核和调整1）校核全船容积其可选用公式（2-27）[1]来进行：(2-27)式中：—在上甲板以上装货容积，由于等式要等于或大于，能先不把项计入。计算得：。已知，。满足校核要求。2）校核局部容积（1）货舱能满足校核要求。（2）油水舱已知：，，，。接下来，对各个油水舱进行校核：；；；。能满足校核要求。（3）压载水舱（15.92m是双层底的宽度）；；；。综上所述，可以计算出：。又已知。得够得到，故满足校核要求。（4）机舱其实际长度在设计中取值是。机舱的实际所提供容积是，而机舱所需的容积，通过校核得出，则设计能满足机舱容积的要求。校核舱容经过上面计算，校核舱容的结果汇总见表2-6。表2-6校核舱容的结果项目需要的舱容（）提供的舱容（）校核结果货舱16518.4016719.75符合压载水52445401.30符合燃油舱424.14478.41符合滑油8.719.98符合机舱2694.862696.24符合淡水55.1058.49符合炉水61.2265.00符合其他舱室519.49545.31符合总容积25525.9325974.48符合2.8重量重心的估算1）空船重心高度可用式（2-28）～（2-33）[2]来进行估算：（2-28）（2-29）（2-30）（2-31）（2-32）（2-33）式中：—相当型深（考虑到受舷弧和舱口围壁容积的影响）。此处可取成型深；—计到型深的方形系数，其中的取3；—计入上层建筑影响的相当型深，可粗略取成型深。由此，计算出的重心高比实际低，对稳性来说是偏安全的考虑。计算出：，，，。新船的重心高度由于留裕度，取[2]，故。船舶各项重量重心的计算重量重心的取值：在这次新船的重量重心初步估算中，货舱、底边舱、顶边舱、边舱的重量重心高度可取为各自舱室的形心高度并且能够借助CAD测量得出数据。人员、食物、行李的重心高度取值是甲板以上1m[2]。润滑油、淡水、炉水、燃油以及备品和供应品的重心高度可近似考虑取值在各舱室高度的中点处，而到港状态下润滑油、淡水、炉水、燃油的重心高度则可取值成剩余10%的高度；双层底重心的高度值可以大致取值成3/5双层底高度处[2]；压载水的重心高度则可根据压载水所在各舱室各部分的重量×其各自自身重心高度的总和/压载水的总重量计算得到。综上，船舶各部分重量的重心高度见表2-7。表2-7船舶各重量重心高度项目空船7.337.33人员、食物及行李12.0112.01滑油0.800.48淡水10.019.21炉水10.019.21燃油6.111.69货物6.006.00备品及供应品9.669.66顶边舱9.999.99侧边舱5.165.16底边舱1.021.02双层底0.720.72压载水4.434.43压载散货出和到港，其重量重心高度的估算结果见表2-8。表2-8压载出港和到港的估算项目人员及行李1.9812.0123.781.9812.0123.78食物1.2612.0115.130.1312.011.51淡水54.0010.01540.545.409.2149.73炉水60.0010.01600.606.009.2155.26燃油351.986.112150.5735.201.6959.48滑油7.040.805.630.700.480.34续表2-8项目备品供应品28.459.66274.6628.459.66274.66空船4063.857.3329786.614063.857.3329786.61压载水5244.004.4323230.925244.004.4323230.92货物0.000.000.000.000.000.00总计9812.555.7756628.449385.705.7053482.29满载散货出港和到港，其重量重心高度的估算结果见表2-9。表2-9满载状态重量重心估算项目人员及行李1.9812.0123.781.9812.0123.78食物1.2612.0115.130.1312.011.51淡水54.0010.01540.545.409.2149.73炉水60.0010.01600.606.009.2155.26燃油351.986.112150.5735.201.6959.48滑油7.040.805.630.700.480.34备品供应品28.459.66274.6628.459.66274.66空船4063.857.3329786.614063.857.3329786.61压载水0.000.000.000.000.000.00货物13295.306.0079771.7913295.306.0079771.79总计17863.856.34113169.3117437.006.31110023.16注：从表2-8到表2-9，下标为1的处于出港状态，下标为2的处于到港状态。2.9稳性的校核其可选用公式（2-34）～（2-38）[1]来进行计算：（2-34）（2-35）（2-36）（2-37）（2-38）非满载状态时，已知，、和可以选用式（2-39）～（2-41）[1]来进行估算：（2-39）