【《13800DWT散货船结构的初步设计》15000字】

引言作为三大主流船型之一的散货船，有着巨大的市场需求。散货船有着很多优势，比如它有自己起货的设备、舱内的储存空间比较大、运输成本相对较低等。因此，建设世界造船强国，我们需要特别注重散货船的设计。需要秉着散货船设计的前人经验和现阶段的分析，继续改革和发展散货船，以适应造船业的新规范，制造工业的新技术和材料的新发展。本13800DWT散货船的初步设计的主要研究内容包括主尺度论证、总布置设计、型线设计、静水力计算、中横剖面结构计算设计和稳性校核，并且绘制出了满足造船规范和工程技术要求的有关CAD设计图纸。这次的设计计划采用母型改造法。确定主尺度时，可以应用母型改造法，获得新船主尺度。确定主要尺度后，可以选择经验公式和统计公式来计算船舶重量重心，并且对船舶的初稳定性和横摇周期进行校核。在型线设计的时候，采用改造母型船的方法能够产生新船的型线图。静水力相关数据可以根据绘制出来的型线图，并应用绘图软件和数值积分法得出来，接着就可以绘制静水力曲线图和邦戎曲线图。之后，根据新船的设计要求和使用特征，可以参考相关母船的资料和规范要求，绘制出新船的总布置图。最后，参考母型船的横剖面结构图，按照规范进行典型的横剖面设计，并对其强度进行校核，确认其强度是否满足要求，从而完成13800DWT散货船的初步设计。1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—考虑到舱口围板区域处舷弧、梁拱等影响的能用式（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）（2-40）（2-41）根据上式计算可得出初稳性高的估算结果，见表2-10。表2-10初稳性高的估算结果载况d(m)CBCWa1a2GM(m)压载出港4.770.800.860.520.083.10压载到港4.460.800.850.520.083.44满载出港8.140.830.890.520.081.76满载到港7.960.830.890.520.081.78从表2-10可以看出，上述四种载况条件下的初稳定性高都比初稳定性下限0.3m[3]大，都满足初稳性高的下限要求。2.10横摇周期的校核其可选用公式（2-42）[1]来进行计算：（2-42）式中：—跟随的变化而变化的系数。本次设计船舶，所以取值为1。—不考虑自由液面的修正的初稳性高。根据上式计算可得出横稳性周期的估算结果，如表2-11所示。表2-11横摇周期的估算载况压载出港4.775.773.108压载到港4.465.703.447满载出港8.146.341.7610满载到港7.966.311.7810由表2-10可知满载出港及到港时的横摇周期均不小于8～9S[3]，满足我国近海船舶要求。压载出港及到港时的横摇周期不满足要求，在进行压载航行时，可以通过在货舱底部加固定压载的方法来增大横摇周期。2.11航速的校核新船的航速可以选用经验公式（2-43）[4]来进行估算： （2-43）计算出：。由于它是大于设计船舶设计要求中要求的设计航速，所以可以得出航速的校核是满足设计要求的。2.12可行的主尺度方案在设计船舶基本都能满足一系列如船舶舱容的校核、初稳性高的校核、横摇周期的校核以及航速校核的要求之后，得到的主尺度即为最终可行的主尺度。内容如表2-4所示。3型线设计及静水力的计算在设计船舶的过程中，船舶型线设计是整个过程的重要依据。3.1型线设计1）改造主尺度设计船舶的各要素接近于母型船，能够采用母型的改造方法生成满足新船要求的型线图。又由新船主尺度比母船的主尺度小，所以可以对母型船的尺度用下面的公式（3-1）～（3-3）[5]进行线性变换： 长度： （3-1） 宽度： （3-2） 吃水： （3-3）这样得到的船型线可以保留优秀母船的船型线特征，使新船的方形系数等相关船型系数与母船相同[6]，同时，也可以保障在如快速性、稳性等方面的各项性能。2）绘制型线图横剖线图：由于新船比母型船小，就首先需要借助CAD绘图软件对母船横剖面进行缩小处理。具体处理结果为设计船的横剖面的x轴方向要约为原图的0.93倍，y轴方向要约为原图的0.94倍。接下来要重新再次划分出新船水线与纵剖面线并得出各站线与各水线交点。然后，设计出新船的半宽水线图和纵剖线图。先做它们的格子线绘制：设置基线、500mm、1000mm、2000mm、4000mm、6000mm、8000mm、9000mm水线、10000mm、11000mm的水线和8140mm的设计吃水线在型深方向上。设置中纵剖线、2000mm、4000mm、6000mm、8000mm的纵剖面线在型宽方向上。在半宽水线图中各水线反映实形，半宽水线图的作图方法是按照横剖线图上各水线和站线之间的交点画出，随后可以按照纵剖线、站线和水线之间的交点画出纵剖线图。最后调整曲线、需要将型线按照光顺的要求调整。图3-1为绘制出的设计船型线图。详细型值表和型线图能够查附录A和附录B。图3-113800DWT散货船型线图3.2计算静水力和相关校核1）计算静水力静水力曲线图表示了船舶正浮状态时，其稳性与浮性要素、船型系数和吃水的关系的曲线总称。绘制与计算静水力曲线可以在绘制好型线图后进行，主要是采用数值积分法[7]进行近似计算。计算中由于船舶的首尾形状较为复杂，站距分布不均，需要分别计算，一般需要分成三～四个部分分别采用梯形法计算。每一条水线也需要进行首尾修正。首尾修正采用的方法是三角形法或者梯形法。计算结果汇总可见表3-1、表3-2、表3-3。表3-1汇总静水力数据表（一）水线号水线面面积（）浮心垂向坐标（m）横稳心半径（m）纵稳心半径(m)基线1592.161—16.32——500WL1917.8050.2519.65856.8811994.4371000WL2013.3880.51420.63729.6861032.3842000WL2088.4061.03121.40614.915539.5993000WL2125.9931.54521.7919.945367.7044000WL2150.6252.05822.0447.472279.4865000WL2175.4682.5722.2996.008227.776000WL2212.1923.08322.6755.052197.0827000WL2261.1313.60223.1774.391178.1158000WL2317.4664.12523.7543.91165.7398140WL2324.5114.19923.8263.853164.2529000WL2368.4844.65424.2773.543154.87610000WL2417.0775.18724.7753.25145.82611000WL2463.7955.72225.2543.011138.218表3-2汇总静水力数据表（二）水线号型排水体积（）总排水体积（)总排水量（t）浮心纵向坐标（m）漂心纵向坐标（m）基线————3.238500WL877.491882.756904.8253.4393.6061000WL1860.291871.4511918.2383.5033.5162000WL3911.1863934.6534033.023.4223.1873000WL6018.3866054.4966205.8593.2842.874续表3-2水线号型排水体积（）总排水体积（)总排水量（t）浮心纵向坐标（m）漂心纵向坐标（m）4000WL8156.6958205.6358410.7763.1272.4975000WL10319.74110381.6610641.2012.931.8856000WL12513.57112588.65212903.3692.6520.8147000WL14750.23214838.73415209.7022.257-0.7078000WL17039.53117141.76817570.3121.777-1.9078140WL17364.46917468.65617905.3721.708-1.9949000WL19382.45719498.75219986.221.303-2.36210000WL21775.23721905.88922453.5360.897-2.42411000WL24215.67324360.96724969.9910.573-2.207表3-3汇总静水力数据表（三）水线号水线面系数船中横剖面系数方形系数棱形系数基线0.622————500WL0.7490.9190.6860.746136.9141000WL0.7870.9510.7270.764150.2482000WL0.8160.9750.7640.784165.1073000WL0.8310.9830.7840.797173.1274000WL0.840.9870.7970.807178.3455000WL0.850.990.8070.815183.8876000WL0.8650.9920.8150.822192.9377000WL0.8840.9930.8230.829205.5358000WL0.9060.9940.8320.838220.9378140WL0.9080.9940.8340.839223.139000WL0.9260.9940.8420.846234.844续表3-3水线号水线面系数船中横剖面系数方形系数棱形系数10000WL0.9450.9950.8510.855248.41911000WL0.9630.9950.860.864261.8462）静水力曲线图根据以上计算出的结果可使用CAD把设计船的静水力曲线画出，如图3-2。详图查附录C。图3-213800DWT散货船静水力曲线图3）校核实际数据比较在设计船的静水力曲线图上测算出的设计船的实际方形系数和在计算主尺度时得出的方形系数。两者的差距在1%以下，可以满足要求。比较在设计船的静水力曲线图上测算出的设计船的实际总排水量和在计算主尺度时得出的排水量。两者的差距在1%以下，可以满足要求。4）校核夏季最小干舷夏季最小干舷需要进行校核来确保设计船舶的安全。采用公式（3-4）[1]来进行计算： （3-4）式中：—基本干舷（）。由于设计船舶属于“B”型船舶，所以查找B类船舶基本干舷表并采用插值法可查出；—的B型船舶对干舷修正值（）。当船长超过时，取为；—方型系数对干舷的修正（），。其中表示吃水等于处的方形系数。在静水力图中可量出，则；—型深对基本干舷的修正（）。，船长超过120米时，，则；—有效上层建筑和凸形甲板对基本干舷的修正（）。，式中当船长大于时，取。因为缺乏资料上层建筑与凸形甲板的有效长度可初步取，则取值是[1]，则；—非标准舷弧对于基本干舷的修正（）。是负值。当干舷不计入时，满足校核。则计入后的干舷校核，也是满足要求。故先略去。计算出：再代入设计船的设计吃水计算得出：。因为计算出的结果不大于型深，能够满足设计要求。3.3计算和绘制邦戎曲线图从邦戎曲线图上可以计算出船舶在纵倾下，其排水量以及浮心的位置等。所以邦戎曲线在船舶设计中是非常重要的。在型线设计后，我们已经得出了各站线处各水线对应的半宽值，接下来，主要采用数值积分法[7]进行计算，就可以得到各个横剖面在不同吃水下的面积和各个横剖面对基线的静矩。面积曲线：把每一个站号处吃水作为纵坐标，把横剖面面积当作为横坐标，画出水线下横剖面面积。（图3-3中表示为实线）静矩曲线：把每一个站号处吃水作为纵坐标，把横剖面对基线的静矩作为横坐标，画出横剖面面积对基平面的静矩曲线。（图3-3中表示为虚线）将计算值导入CAD，即可画出图3-3。详图查附录D。图3-313800DWT散货船邦戎曲线图4总布置设计总布置设计会影响船舶的使用效率和航行效率，它是其他各种设计以及计算的关键基础，并且是控制总体情况的一项工作。其中，舱室布局是在满足功能、标准和标准要求的前提下布置[8]。4.1总体布局区划1）水密舱壁当主船体上有一定符合标准数目的水密舱壁，其能够达到保障设计船安全与结构强度的目的。用水密舱壁在船长的方向上把中间的三个货舱和机舱以及两端的艏尖舱与尾尖舱隔开。一开始需要在船长范围之中，就分好肋位并决定出肋骨的间距，然后需要明确出各舱壁位置。由规范，肋骨标准间距可用式（4-1）[9]来进行计算：（4-1）式（4-1）中，是垂线间长。计算出：。依靠货舱的肋间距要比尾尖舱、首尖舱的肋间距大的标准以及机舱的肋间距不能超过货舱的肋间距的规定，并且实际的肋间距也应该小于计算出的肋骨标准间距。由此，设计船尾尖舱（船尾往#9）肋距设成600mm；机舱和货舱（#9～#177）肋矩设成690mm；艏尖舱从#177往船首肋距设成600mm。由水密舱壁设置规定[9]，的尾机型船舶，应有6道以上的水密横舱壁。所以本设计船舶#5、#9、#34、#81、#129、#177、#185的肋位上设置7道横舱壁。2）机舱主要是参考母型船机舱位置来安排新船的机舱位置。3）双层底其高度h0可选用式（4-2）[9]计算：（4-2）计算出：。设计船舶选择1.2m高作为双层底高度。船舶舱室的划分参照母船的舱室划分，根据一定的规范要求[10]，这里将设计船舶的每个舱室进行了具体划分，结果见表4-2。表4-2具体划分设计船舱室设计船舱室名字设计船舱室所在位置舵机舱船尾～#5淡水舱（右）#5～#9炉水舱（左）#5～#9机舱#9～#34燃油舱（左右）#28～#34滑油舱(左)#16～#19第三货舱#129～#177第二货舱#81～#129第一货舱#34～#81第三边压载水舱（左右）#129～#177第二边压载水舱（左右）#81～#129第一边压载水舱（左右）#34～#81第三顶压载水舱（左右）#129～#177第二顶压载水舱（左右）#81～#129第一顶压载水舱（左右）#34～#81第三顶底载水舱（左右）#129～#177第二顶底载水舱（左右）#81～#129第一顶底载水舱（左右）#34～#814.2绘制总布置图本次总布置主要是根据母船总布置上各区域的划分来进行划分。总布置直接影响船舶建造过程和船舶建造完成后的实际航行性能和经济效益[11]。图4-1为绘制出的设计船总布置图。详图见附录E和附录F。图4-113800DWT散货船总布置图4.3总布置校核校核舱容需要在总布置完工后，对各舱室进行重新校核。货舱通过确定货舱区在设计船舶总布置图中的肋骨间距并且通过根据上文横剖面图面积计算货舱的横剖面积，即可得到货舱容积如下:。结果表明，满足货舱舱容要求。（2）压载水舱由上文可知，借助CAD可在设计船舶横剖面图中应用面域量取的方法测量出货舱双层底面积是19.10，顶边舱面积是15.85，底边舱面积是5.80，边舱面积是12.58，从而可以计算出双层底容积为1884.60，顶边舱容积为1563.92，底边舱容积为572.29，边舱容积为1241.27。计算出压载水舱：。结果表明，满足压载水舱舱容要求。（3）油水舱淡水舱：。炉水：。滑油：。燃油：。结果表明，满足油水舱舱容要求。（4）机舱。结果表明，满足机舱舱容要求。综上所述，在总布置后，校核各个舱室舱容的结果汇总见表4-3。表4-3校核舱容项目需要舱容（）提供舱容（）校核结果货舱16518.4016837.35符合压载水52445262.88符合燃油舱424.14424.66符合滑油8.7111.98符合机舱2694.862696.24符合淡水55.1071.18符合炉水61.2271.18符合其他舱室519.49599.02符合总容积25525.9325974.48符合重量重心的计算在有了新船的总布置图以后，重心的高度应该根据其具体位置进行分项估算：通常人员和行李、食品、备品以及供应品的重心要高出上甲板1m。对于双层底，应考虑不规则形状的影响。通常重心高度取双层底高度一半的0.6倍。到港后，食品、淡水、炉水、燃料油、润滑油的消耗量为原来的10%[1]。其余重心高度可用CAD在总布置图4-1中查出来。压载散货出港到港，其重量重心高度的估算结果见表4-4。表4-4压载状态重量重心估算项目人员和行李1.9812.0123.781.9812.0123.78食物1.2612.0115.130.1312.011.51淡水54.009.79528.665.408.4545.63炉水60.009.79587.406.008.4550.70燃油351.986.132157.6135.201.6959.48滑油7.040.725.070.700.070.05备品供应品28.4512.01341.6528.4512.01341.65续表4-4项目空船4063.857.3329786.614063.857.3329786.61压载水5244.004.5523860.205244.004.5523860.20货物0.000.000.000.000.000.00总计9812.555.8457306.119385.705.7754169.61满载散货出港到港，其重量重心高度的估算结果见表4-5。表4-5满载状态重量重心估算项目人员和行李1.9812.0123.781.9812.0123.78食物1.2612.0115.130.1312.011.51淡水54.009.79528.665.408.4545.63炉水60.009.79587.406.008.4550.70燃油351.986.132157.6135.201.6959.48滑油7.040.725.070.700.070.05备品供应品28.4512.01341.6528.4512.01341.65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17863.856.34113217.7017437.006.31110081.20注：从表4-4到表4-5，下标1代表出港，下标2代表到港。3）新船稳性的校核采用与2.9节一样的方式来进行计算，具体为采用公式（2-34）～（2-41）[1]可求得总布置设计后的初稳性高。四种载况的状态下初稳性高的估算结果见表4-6。表4-6初稳性高的估算载况GM(m)压载出港4.770.800.860.520.083.03压载到港4.460.800.850.520.083.36满载出港8.140.830.890.520.081.76满载到港7.960.830.890.520.081.77从表4-6能看出，上述四种载况条件下的初稳定性高比初稳定性的下限0.3m大[3]，满足稳性要求。4.4横摇周期的校核采用与2.10节一样的方式来进行计算，采用公式（2-42）[1]可求得总布置设计后的船舶横摇周期。校核横摇周期的计算结果，如表4-7。表4-7校核横摇周期载况GM（m）压载出港4.775.843.038压载到港4.465.773.367满载出港8.146.341.7610满载到港7.966.311.7710由表4-7可知满载出港及到港时的横摇周期均不小于8～9S，满足我国近海船舶要求。总布置设计之后压载出港及到港时的横摇周期和总布置设计之前横摇周期一样不满足要求，在2.10节已提出解决方法，这里就不再讲述。综上所述，对布置完的全船进行校核，满足设计要求。5船中横剖面结构设计结构设计一般应满足船舶建造规范的规定，因此本章内容主要以中国船级社颁布的《钢制海船入级规范》为依据。5.1外板和甲板板1）船底板其厚度不小于式（5-1）～（5-2）[12]所得值： （5-1） （5-2）式中：—纵骨间距（），；—折减系数，取为1；且不必比大，其中的C是用式（5-3）[12]来进行计算： （5-3）计算得：，。取。2）平板龙骨其厚度不小于式（5-1）和（5-2）计算出的加上，同时也不小于相邻位置处船底板厚度。故取。其宽度不小于式（5-4）[12]所得值： （5-4）计算得：。取。3）舭列板其厚度不小于式（5-1）和（5-2）所得值。取。4）舷侧外板其厚度要满足下列的要求：（1）距离基线大于0.5D处，舷侧外板厚度不小于（5-5）[12]与（5-6）[12]所得值： （5-5） （5-6）式中：—折减系数取1，且不大于。计算得：，。取。（2）距离基线小于0.25D处，舷侧外板厚度不小于式（5-7）[12]与（5-8）[12]所得值： （5-7） （5-8）计算出：，。取。（3）距离基线在0.25D和0.5D之间时，舷侧外板厚度用内插法能够得到。综上所述，取为。5）舷顶列板（1）其厚度不小于式（5-9）[12]、（5-10）[12]所得值： （5-9） （5-10）计算得：，。取。（2）其宽度不小于式（5-11）[12]所得值： （5-11）计算得：。取。6）强力甲板（1）船中0.4L内，NOTEREF_Ref18409\h强力甲板厚度不小于式（5-12）[12]、（5-13）[12]所得值： （5-12） （5-13）计算出：，。取。（2）开口线区域内，强力甲板厚度不小于式（5-14）[12]所得值： （5-14）计算出：。取。7）强力甲板边板其厚度要大于强力甲板的厚度。取。其宽度要大于或等于式（5-15）[12]所得值： （5-15）计算得：。取。8）舱口围板参考母型船选材，取。5.2双层底结构1）船底实肋板其厚度不大于15mm并不小于式（5-16）[12]所得值： （5-16）式中：—双层底高度，可用式（5-17）[12]计算，且不小于： （5-17）计算得：，。取。强框架中肋板上的减轻孔设计主要是参考母型船，实取尺寸。2）箱型中桁材主要是参考母型船进行设计。它为沿着船长方向布置在双层底中线面的一条水密箱型通道[13]。它的侧板厚度不得小于水密肋板厚度，取为。其侧板间距不得大于，取。侧板上垂直加强筋则取。参考母型船，内底板实际所取厚度是、船底板的厚度取。其骨材剖面模数不小于式（5-18）[12]所得值： （5-18）式中：—吃水；—两道侧板间距。计算得：。选用。3）旁桁材其厚度能比式（5-19）[12]算出的厚度少3mm。水密旁桁材厚度比旁桁材厚度多2mm。但旁桁材厚度都不小于相应的肋板厚度。 （5-19）计算得：。取旁桁材厚度，取水密旁桁材厚度。旁桁材上垂直加强筋宽度取其腹板高度，其厚度要和它腹板厚度一样[12]。加强筋取。4）水密肋板其厚度比货舱实肋板多，但不大于。取。，5）船底纵骨其剖面模数不小于式（5-20）[12]所得值： （5-20）式中：—纵骨跨距，取2.07m；—系数，取1。计算得：。选剖面模数是的球扁钢。6）内底纵骨其剖面模数是85%船底纵骨剖面模数，即。选剖面模数是的球扁钢。7）内底板其厚度不小于式（5-21）[12]所得值： （5-21）计算得：。取。8）内底边板纵骨其剖面模数不小于内底纵骨剖面模数[12]，故选球扁钢。5.3底边舱结构1）斜板其厚度不小于式（5-21）所得值，取。2）水密侧壁侧壁板厚度不小于式（5-22）[12]所得值： （5-22）式中：—扶强材间距（），取0.69m。—舱顶与列板下缘之间的垂直距离（）,2.01m。计算出：。取。3）非水密隔壁其厚度大于或等于式（5-23）[12]所得值并不得小于： （5-23）式中：—扶强材间距，取。计算出：。取。其上有圆形的减轻孔，半径为。4）底边舱纵骨选舭部纵骨为球扁钢，满足要求。5.4顶边舱结构1）顶边舱纵骨（甲板纵骨、斜板纵骨、舷侧纵骨）其剖面模数W不小于式（5-24）[12]所得值： （5-24）式中：—纵骨间距，取0.542m；—纵骨跨距，取2.07m。计算出：。选剖面模数为的。2）顶边舱斜板和舱口垂向列板其厚度不小于式（5-25）～（5-26）[12]所得值并不小于8mm： （5-25） （5-26）式中：s—纵骨间距（m）；由式=3.98得到（是顶边舱最高点与板下缘之间的垂直距离，是2.916m；是顶边舱任一边最高点和板下缘的水平距离，是2.905m；）或跟舱顶与板下缘的2.5m的垂直距离进行比较，两个取大者。计算出：，取为。3）横向支持构件（甲板强横梁、斜板强横梁）其剖面模数、剖面惯性矩不小于式（5-27）～（5-28）[12]所得值： （5-27） （5-28）计算出：，。式中：是强横梁间距（m），取为2.07m；根据公式=2.84计算出（是从跨距的中点量到顶边舱最高点的垂直距离，为2.29m，是从跨距的中点量到顶边舱任一边最高点的水平距离，是1.72m，）；是强横梁的跨距（m），为3.9m。甲板的强横梁剖面模数不得小于公式（5-29）[12]计算的值： （5-29）计算出：。式中：h是甲板的计算压头不得小于公式（5-30）[12]计算的值，它也不必小于1.2m且不必大于1.5m： （5-30）计算出：h=1.24m。强横梁腹板的高度不得小于甲板纵骨穿过处2倍的切口高度，取高度是600mm。其厚度不得小于它1%的高度再加上4mm，取为厚度11mm。强横梁面板的厚度与宽度可以分别取为12mm、100mm。其上面的加强筋可以参考母型船选为。纵骨连续的厚度可与主要构件腹板的厚度相同。4）甲板纵骨其剖面模数不得小于公式（5-31）～（5-32）[12]计算的值： （5-31） （5-32）式中：h是甲板的计算压头，。、、是系数。当设计剖面在甲板开口线时系数可分别取10.5、40、5.5。计算出：，。甲板纵骨选为，能符合要求。舱口围板的纵骨可以参考母型船选球扁钢20a，其肘板的厚度选16mm。5.5双舷侧结构1）深舱平台其厚度不得小于公式（5-33）～（5-35）[12]计算的值： （5-33） （5-34） （5-35）计算出：t最小8mm。取为，能符合要求。2）内壳板与横隔板其厚度不得小于公式（5-36）[12]计算的值而且不得比大。内壳板的厚度还会因为设计船舶双舷侧内是压载水舱，不得小于（5-37）[12]计算的值： （5-36） （5-37）式中：是扶强材的间距（m）取0.629m；是内壳板下缘量至舱顶之间的垂直距离（m）。计算出：，。取为。扶强材尺寸则可以参考母型船取。3）舷侧纵骨在上甲板下面的舷侧纵骨(包括舭部的纵骨)剖面横数W不得小于公式（5-38）[12]计算的值： （5-38）式中：是纵骨的间距可以取为0.629m、0.542m；是纵骨的跨距取为2.07m；是系数根据公式（5-39）～（5-40）[12]进行计算而且不必比1.077大；是计算压头，根据公式（5-41）[12]进行计算： 在时， （5-39） 在时， （5-40） （5-41）式中：是船体的横剖面的水平中和轴距离基线的高度（m），为4.70m。是各纵骨距离基线的高度。计算出的结果以及材料选择见表5-1。表5-1舷侧纵骨选材校核舷侧纵骨编号（自下而上）选材实取型材剖面模数校核结果11.3819.2781.024207.6020a269满足要求22.6398.2891.077176.3218a192.3满足要求33.2687.7951.077165.8018a192.3满足要求43.8977.3001.077155.2916b158.6满足要求54.5266.8061.077144.7716b158.6满足要求65.7845.8171.077123.7416a141.6满足要求续表5-1舷侧纵骨编号（自下而上）选材实取型材剖面模数校核结果76.4135.3231.077113.2216a141.6满足要求87.0424.8291.077102.7116a141.6满足要求97.6714.3341.07792.1916a141.6满足要求108.8423.4141.07462.77-24×250125满足要求119.3842.9880.98859.72-24×250125满足要求129.9262.5620.90256.08-24×250125满足要求1310.4682.1360.81651.68-24×250125满足要求5.6强度校核船中最小剖面模数不得小于公式（5-42）[12]计算的值： （5-42）式中：是方形系数。计算出：。同时，船中剖面对于水平中和轴的惯性矩不得小于公式（5-43）[12]计算的值： （5-43）计算出：。当以基线为参考轴时，船中横剖面处的剖面要素计算如表5-2所示。表5-2船中横剖面处的剖面要素计算构件名称选材平板龙骨900×161600.000.000.000.00船底板7400×1410360.000.000.000.00船底纵骨22b×7260.540.1128.663.151.26舭部纵骨122a32.820.113.610.400.16舭部纵骨222a32.820.4815.757.560.16旁桁材2×1200×122880.60172.80103.6834.56中桁材T形材119.650.091.770.160.05中桁材T形材219.651.1121.8124.210.05桁材加强筋4×150×12720.6043.2025.920.00底边舱侧板1200×121440.6086.4051.8417.28中桁材侧板1200×141680.60100.8060.4820.16内底纵骨22a×7229.741.10252.71277.991.13内底板7960×161273.61.201528.321833.980.00舭列板2886×14404.740.85344.03292.42280.44底斜板纵骨22a32.821.5350.2176.830.16底边舱斜板1142×16182.721.61294.18473.6319.86底边舱顶板1000×111102.01221.10444.410.00舷侧纵骨120a27.361.3837.7852.180.11舷侧纵骨218a×244.42.64117.17309.220.14舷侧纵骨318a×244.43.27145.10474.180.14舷侧纵骨416b×242.323.90164.92642.700.11舷侧纵骨516b×242.324.53191.54866.910.11舷侧纵骨616a×235.925.78207.761201.690.09舷侧纵骨716a×235.926.41230.351477.270.09舷侧纵骨816a×235.927.042252.951781.260.09舷侧纵骨916a×235.927.67275.542113.690.09续表5-2构件名称选材舷侧纵骨10-24×250608.84530.524690.860.31舷侧纵骨11-24×250609.38563.045283.570.31舷侧纵骨12-24×250609.93595.565911.530.31舷侧纵骨13-24×2506010.47628.086574.740.31顶边舱斜板3594×14503.169.364708.5744062.81541.60顶边舱底板1000×111108.29912.237565.120.00顶斜板纵骨1-24×250608.65519.184492.460.31顶斜板纵骨2-24×250609.01540.424867.560.31顶斜板纵骨3-24×250609.36561.605256.580.31顶斜板纵骨4-24×250609.71582.785660.540.31顶斜板纵骨5-24×2506010.07604.206084.290.31舷侧平台1000×111105.15566.282915.210.00内壳板6290×11691.95.153561.9018336.672281.20舷侧外板7100×128525.664822.3227294.333579.11舷顶列板1800×1628810.112911.6829437.0877.76舱口围板1900×1630412.173699.6845025.1191.45舱口围板纵骨120a27.3612.44340.364234.060.11舱口围板纵骨220a27.3611.81323.123816.070.11甲板边板1800×2239611.024363.9248090.400.00甲板纵骨1-24×2506010.92655.207154.780.31甲板纵骨2-24×2506010.96657.607207.300.31甲板纵骨3-24×2506011.00660.007260.000.31甲板纵骨4-24×2506011.04662.407312.900.31甲板纵骨5-24×2506011.08664.807365.980.31主甲板板2105×2042111.154694.1552339.770.00求和9382.