【《25000DWT散货船的初步设计（附图）》16000字（论文）】

张友峰：船舶与海洋工程专业毕业设计[3]。所以：(2-13)依据公式（2-9）～（2-13）[3]各部分重量以及空船重量如表2-2所示。表2-2空船重量4351.58t966.01t691.11t6337.35t2.3重力与浮力的平衡校核根据母型船资料换算得到Δ=32494.24t，空船的重量LW≈6337.35t，载重量，可以计算得到LW+DW=25000+6337.35=31337.35t为新船的总重量，显然设计船总重量较排水量少了1156.89t，重力与浮力无法平衡，因此需要降低船舶的排水量，本文采用诺曼系数进行修正，按公式（2-14）～(2-15)[3]计算：δΔ=N×δDW（2-14）N=11−[αWH为了在降低新船排水量的同时，尽可能不影响船舶的其他技术性能，本文采用仅修改船宽B和方形系数的方法来实现重力与浮力的平衡，公式（2-16）中的系数α=0.4，β=γ=0。计算得：N≈1.06，δΔ≈1222.36t。主尺度在第一次修正后的变化如下：第一步，将第一次计算得出的新船排水量减去排水量与重量的差值和诺曼系数的乘积得到第二次估计的新船排水量。第二步，，同理可得。第三步，应用计算得到并计算出。最后，新船总重W=LW2+DW≈31337.35t，排水量，，满足设计要求，修正后的主尺度如表2-3。表2-3主尺度的第二次修正值154.0225.0913.859.70.81131271.872.4估算新船载重量1）人员行李的重量由于本文中的设计船为散货船，不搭载旅客。此处只计算船员及其行李的重量，行李人员重量分别按每个人、[3]，根据设计任务书上的要求，本设计船共有船员总数为23。得：。2）食物淡水重量食物淡水据公式（2-16）～（2-17）[3]计算：（2-16）（2-17）式子中：每人每天食品，淡水，本文取每人每天食品和淡水，其中包括洗涤用水以及饮用水。得：，。3）估算燃油重量燃油重量与新船所选主机的功率和耗油率、新船的续航力、航速有着密切的关系。本次设计为散货船的初步设计，因此燃油重量按照公式（2-17）[3]计算。（2-18）其中的为燃油装置耗油率，根据所选择主机的资料可得主机耗油率为0.186，并且可近似取为主机耗油率的，本设计取为1.2[3]，即，k为考虑风浪影响的系数，一般可取，航行时间。得：。4）估算润滑油重量润滑油重量以（2-18）[3]计算。（2-19）其中，可根据主机类型来选择，对一般柴油机，本设计取0.025。计算得：。5）炉水的重量炉水重量通过式（2-19）[3]计算，设计船所选的主机如表2-4所示。（2-20）其中，t同上文一样为航行时间，为蒸汽漏失率，辅锅炉可取为0.05-0.06[3]本次设计取G=1.5T/h，=0.05。计算得：。6）估算备品供应品重量船上的备用零部件、设备等称为备品，一般取为该部分重量，此处取为。计算得：。各项目重量如表2-4所示。表2-4各项目重量项目重量（）滑油22.70食品2.87燃油907.91淡水166.94人员及行李2.53炉水104.90备品供应品44.36Σ1249.34 由于新船设计任务书要求新船的载重量为25000吨，船舶的载重量的组成包括载货量、人员及行李重量、食品及淡水重量、燃油及滑油重量、备用品重量。上文已估算了除载货量之外的所以载重量，因此新船的载货量可由载重量减去以上算出的重量得到，。2.5计算新船的重心高度空船的重心高度估算的准确与否对新船的稳性和横摇周期有着直接影响，这涉及到新船的安全性和使用性。本设计空船的重心高度由式（2-21）[3]计算：（2-21）其中1）钢料重心高度由（2-22）～（2-25）[3]计算：（2-22）（2-23）（2-24）（2-25）其中本设计取，为包括梁拱和舷弧的相当型深，并取与母型船相同的梁拱值，相当舷弧高，首尾舷弧分别为：得2）舾装重心高度因舾装设备种类繁多，各自独立且缺少母型船详细的分项重量重心，对设计船舾装重心的详细估算难度很大，所以本设计对设计船的舾装重心采用较为粗略的方法进行估算。设计船为干货船，舾装重心的高可用式（2-26）[3]进行计算：（2-26）计算得：。3）机电设备重心高度为一般运输船舶机电设备的重心高度平均值。计算得：。新船空船重心高：，由于考虑到一些因素，如稳性、横摇周期等，需要对重心高度的估算结果考虑适当的裕度，因此本文将新船重心高提高到1.2倍[3]。计算得：。2.6新船所需容积1）货舱所需容积VC由式（2-27）REF_Ref355\r\h[3]计算。（2-27）其中积载因素，其定义是单位重量的货物所占船舱的容积，本设计船运煤，煤矿的积载因数为1.17-1.34[3]，此次设计取煤积载系数=1.34；，中部货舱容积折扣系数为0.99-0.995REF_Ref355\r\h[3]，此次设计取货舱容积折扣系数=0.99。计算得货舱所需容积32147.364。2）压载水对于散货船来说是至关重要的，当空载航行时，由于载重量的减少，会导致船舶航行时的吃水变小，进而使船舶无法保持适合的浮态，吃水太小，螺旋桨叶会有部分裸露在水面之上，如此一来浆的推进效率和推力就会减小，而且叶片受力交替变化还会引起桨叶的严重震动。空载时艏吃水太小，在海面上航行遇上风浪时容易引起拍击和碰击REF_Ref2059\r\h[2]。压载水舱容积如（2-28）[3]所示。（2-28）其中对于单向运输的散货船约为0.32-0.5[3]，参考母型船由母型压载水容积与载重量之比得出=0.373，考虑到母型船压载水留有一定的裕度，固本次设计取为0.37，计算得出VB=9250m3。3）机舱容积如（2-29）[3]所示。（2-29）其中KM为机舱段体积丰满度系数，本设计取值与母型船相同。参考母型船，通过母型船总布置图计算出母型船机舱容积，进而通过公式（2-30）计算得出KM≈0.5。机舱双层底高hDM取与母型船相同为1.75m，，其中，C由于缺乏母型资料，粗估为10m，故计算得出=18.585m，=2828.32。油水舱容积如（2-31）[3]所示。（2-30）（2-31）其中，一般重油取，本设计取值为0.9[3]。容积折扣系数，对油舱考虑膨胀系数0.97～0.98，重油舱内需要设置加热管道，故还要占去0.03左右的容积REF_Ref2059\r\h[3]REF_Ref6826\r\h[4]，本设计船膨胀系数取0.98。故计算得VOW=1383.585m3。其他舱室容积5）主船体的其他舱室还有隔离空舱、轴隧室等,这些舱室的容积约占总容积的2%～5%，本船设计取3%[3]，故计算得VA=1410.613m3。2.7新船提供容积1）主船体总容积的计算主船体型容积可根据公式（2-32）[3]计算。（2-32）上文已求得，。计算出。认为货舱舱容符合要求。图1货舱横剖面草图经CAD测量面积后得到底边舱面积、顶边舱面积、顶边内舱面积、顶边边舱面积、货舱面积分别为、、、、。图2-1初步分舱图1图2-2初步分舱图2经CAD测量面积后得艏尖舱面积和艉部压载水舱面积分别为188.65m2，29.3m2。由于其位于船的艏艉部，故近似将其中丰满度系数，本文在艏部取，艉部由于舱室位于较高处，船型变化较小，故取。2）货舱容积校核根据公式（2-33）[3]计算货舱所提供容积：（2-33）其中：经测量得，系数。计算得：。，，，货舱容积满足要求。3）油水舱容积校核；；；；。其中LPP=154.02m，Lf=10.782m,La=6.516m4）压载水舱容积校核由艏尖舱压载水舱、货舱双层底压载水舱以及船首应急泵舱两侧压载水舱组成压载水舱。，得，，压载水舱满足要求。由于在首尾尖舱处还未考虑锚链舱、空舱等，故提供压载水容积较需要的压载水容积大得多。5）机舱容积校核机舱实际长度取，留有0.415m的裕度。机舱所需容积，VTM=0.5*25.09*（13.85-1.75）*19=2884.10m3，VM=2828.32，，机舱满足要求。各舱室容积校核如表2-7所示。表2-7各舱室容积校核舱室所需容积（）提供容积（）结果货舱32147.36433338.520符合淡水舱167.415172..251符合炉水舱107.036110.913符合滑油舱26.85730.108符合燃油舱1082.8741130.150符合压载水舱9250.00010969.400符合机舱2828.322884.10符合全船容积47020.48049999.070符合2.8新船各部分重量重心高1）上文计算得空船。2）甲板上定为人员、行李及食物重心高度[3]：计算得。3）舱室高度中点（初步分舱图上量得）定为油滑淡水炉水重心高度，为剩余重心高。4）CAD上量得定为燃油重心高度，为剩余重心高。5）3/5双层度高度定为压载水重心高度[3]：此处QUOTE为，艏尖舱重心高为，艉部压载水舱压载水重心高度为，顶边舱压载水重心高度为，底边舱压载水重心高度为，顶边边舱压载水重心高度为，压载水的重心高度：。6）将杂物舱的备品供应品放在机舱，估计重心高为，滑油重心高由初步分舱图上量得，为剩余重心高。7）货物由CAD图纸测量得重心高度为7.675m8）设计船舶各载况下重量重心汇总表2-8，表2-9，表2-10。表2-8满载出到港重量重心汇总表项目满载出港重量重心满载到港重量重心空船6337.35310.09463966.3396337.35310.09463966.339人员及行李2.53014.85337.5782.53014.85337.578食物2.87114.85342.6460.28714.8534.265淡水164.06712.1691996.52716.40710.576173.517炉水104.89512.1691276.46910.49010.576110.937滑油22.6981.50034.0472.2701.2502.837续表2-8项目满载出港重量重心满载到港重量重心燃油907.91312.95211759.29390.79111.5871051.999备品供应品44.3613.000133.0844.4363.00013.308货物23750.6647.675182286.35023750.6647.675182286.350总计31337.3538.346261532.33330215.2288.196247647.130表2-9压载到港重量重心汇总项目压载出港重量重心压载到港重量重心空船6337.35310.09463966.3396337.35310.09463966.339人员及行李2.53014.85337.5782.53014.85337.578食物2.87114.85342.6460.28714.8534.265淡水164.06712.1691996.52716.40710.576173.517炉水104.89512.1691276.46910.49010.576110.937滑油22.6981.50034.0472.2701.2502.837燃油907.91312.95211759.29390.79111.5871051.999续表2-9项目压载出港重量重心压载到港重量重心备品供应品44.3613.000133.0844.4363.00013.308压载水9481.2505.45451708.2419481.2505.45451708.241总计17067.9397.673130954.22415945.8147.342117069.022表2-10重心高度汇总压载出港Kg17.673压载到港Kg27.342满载出港Kg38.346满载到港Kg48.1962.9初稳性高的校核初稳性高由（2-34）～（2-37）[3]计算。（2-34）（2-35）（2-36）（2-37）据公式[3]计算非满载吃水（）状态下初稳性高对应的和。（2-38）（2-39）（2-40）各载况下初稳性高计算结果如下表2-9。表2-11初稳性高度估算初稳性高度估算载况△d（m）CBCwa1a2h（m）压载出港17068.3695.5190.7760.8360.5190.0794.297压载到港15946.2445.1810.7720.8320.5190.0794.999满载出港31337.7839.6970.8110.8740.5190.0832.046满载到港30215.6589.3750.8090.8710.5190.0822.198Cb0.811Cw0.874Cw/CB1.078特别是对于中小型船舶，初稳性高过低，会使船舶一受力便倾斜，使船员有极大的不安全感，不利于船舶的安全性和使用性。为了保证船舶的安全性和使用性，初稳性高下限为0.3m，根据表格数据可知，四种载况初稳性高均满足大于初稳性高下限，符合要求[7]。船舶稳性的影响因素有很多，但其中船舶装载不当引起的船舶稳性不足带来的风险是相当大的，特别是中小型船舶，因其抗沉性较小，更应该重视这个问题[9]。2.10横摇周期校核初稳性高的上限由横摇缓和性决定，初稳性高过高，会导致船舶横摇周期过短，导致船上作业困难，货物以及仪器设备容易损伤，船员感到不适。本设计船为近海航区船舶，因此为限制船舶横摇周期，规定船舶横摇周期下限为8-9s[5]，由式（2-42）[3]计算。（2-42）公式中：，其中是水线长度，是通过初步分舱图测量得到，是平均吃水，通过来确定。四种载况横摇周期计算结果如下表。表2-10各载况下横摇周期载况d（m）LWL（m）C值TΦ（s）压载出港5.518154.720.4110.05压载到港5.181154.620.429.47满载出港9.697158.300.3612.78满载到港9.375159.000.3712.39由表可知四种满载情况下横摇周期[5]，上述四种载况均满足要求。2.11最终主尺度船舶的主尺度对许多技术性能有着非常大的影响，特别是在阻力方面[17]。综合考虑各种因素，最终确定的主尺度如表2-12所示。表2-12最终主尺度方案154.0225.0913.859.70.81131271.873新船型线设计及静水力计算型线设计是初步设计中关键一步，初步设计的许多步骤，如总布置设计、各种技术性能的计算、结构设计等都需要在型线设计完成之后才能进行。型线设计考虑是否周到，型线是否光顺，关系到船舶能否具有良好的航行性能、船体形状是否合理。3.1新船型线图的绘制1）主尺度改造本设计船为中小型船舶，考虑到本船的具体情况以及母型船型线资料充分，本次设计采用母型改造法来设计新船的型线，它能够使新船保持与母型船相似的优秀型线特征。首先根据上文得出的新船主尺度，应用公式（3-1）～(3-3)[6]得到比例系数并将母型船主尺度按比例系数进行放缩。 （3-1） （3-2） （3-3）其中带有下标“”的为母型船的主尺度。2）型线图绘制（1）首先绘制横剖线图。按照上文公式计算得到的比例系数，将母型船在X轴方向放大为1.0284倍，Y轴方向上缩小为0.9893倍。然后按基线、500mm水线、9700mm设计水线、1000mm水线并以1000mm水线间距画到13000mm水线重新绘制水线，纵剖线按2000mm纵剖线、4000mm纵剖线、6000mm纵剖线、8000mm纵剖线以及10000mm纵剖线绘制。（2）其次绘制半宽水线图。分好站号之后，在横剖线图测量出各个站号与水线交点的半宽值，绘制半宽水线图。（3）再次绘制纵剖线图。根据半宽水线图、横剖线图、纵剖线图之间的投影关系，找到纵剖线与站位、水线的交点，绘制出半宽水线图。（4）最后进行进行三向光顺，并绘制型值表。新船的型线图如图3-1所示，型值表详图可见附录A，型线图详图可见附录B。图3-1型线图3.2静水力计算与绘图在绘制出的半宽水线图上，运用数值积分的方法，本设计采用梯形法[4]进行静水力计算。首尾超出站号的部分，近似为梯形进行修正计算。计算结果如表3-1所示。表3-1静水力计算表水线号水线面面积纵稳心半径横稳心半径浮心的纵向坐标浮心的垂向坐标漂心的纵向坐标基线20.4111991.270————————4.889500WL26.9682630.9892605.26451.6134.1730.2503.6311000WL28.7382803.6901347.48446.4433.8920.5203.6722000WL30.4822973.891711.31524.1163.7591.0443.618续表3-1水线号水线面面积纵稳心半径横稳心半径浮心的纵向坐标浮心的垂向坐标漂心的纵向坐标3000WL31.3793061.376490.04416.2263.7381.5663.7784000WL31.9173113.825374.86412.2543.7472.0853.7705000WL32.4103161.939304.8929.8643.7022.6023.3086000WL33.0523224.620263.8148.3243.5363.1212.2537000WL33.7103288.775235.4227.2263.2253.6430.7958000WL34.4883364.676218.9696.4042.7904.168-0.7169000WL35.3353447.346204.6435.7792.2514.698-2.47610000WL36.1463526.397194.2985.2861.6625.233-3.58711000WL36.8163591.800183.4434.8881.1095.770-3.93712000WL37.4623654.787174.2434.5520.6376.310-3.86213000WL38.1013717.169166.3634.2710.2576.851-3.565续表3-1水线号排水体积排水量船中横剖面系数方形系数棱形系数水线面系数基线——————0.000——0.0000.515500WL1155.5651184.454200.3520.8980.5980.6660.6811000WL2514.2342577.090225.4630.9310.6510.6990.7262000WL5403.0255538.100255.7680.9620.6990.7270.7703000WL8420.6588631.174274.6170.9750.7260.7450.7924000WL11508.25811795.964287.0980.9810.7450.7590.8065000WL14646.14015012.294297.1780.9850.7580.7700.8186000WL17839.42018285.405313.2030.9870.7690.7790.8347000WL21096.11721623.520330.5190.9890.7800.7880.8518000WL24422.84325033.414355.8980.9910.7900.7980.8719000WL27828.85428524.575379.0000.9920.8000.8070.89210000WL31315.72532098.618404.9280.9920.8100.8160.91311000WL34874.82335746.694425.7550.9930.8200.8260.92912000WL38498.11639460.569446.4190.9940.8300.8350.94613000WL42184.09443238.696467.0380.9940.8400.8450.962在特定比例尺下绘制上表数据，见图3-2,大图见附录图C：25000DWT静水力曲线图。在静水力曲线上测量得到设计吃水下的方形系数,主尺度论证中的，二者之差小于5%，测得设计状态下的排水量，主尺度论证时的排水量，其差值小于1%。因此计算数据符合校核要求。图3-225000DWT散货船静水力曲线图3.3绘制邦戎曲线图邦戎曲线在计算船舶纵倾状态下的排水量和浮心位置中起着相当大的作用，其主要计算内容是计算各个水线下横剖面的面积以及横剖面面积对基线的面矩。邦戎曲线图以各个吃水为纵坐标，横坐标为横剖面面积和对基线静矩。因具有优秀母型船资料，采用不同比例拉伸母型船的船长和型深，使图显得高瘦，以一定缩小比例的结果从而绘图，见图3-3，大图见附录D：25000DWT邦戎曲线图。图3-325000DWT散货船邦戎曲线图3.4最小干舷校核最小干舷可由（3-4）[3]计算。（3-4）1）基本干舷F0公约和法规中B型船（本设计船属于此类）以船长为参数列表给出标准船的基本干舷如表3-2所示，基本干舷由表2-11插值取得[3]。F0≈2400mm。表3-2B类船舶基本表列干舷船长干舷1622560163258016426001652620对于干舷修正值f1，在船长LPP＞100m，取值为0，新船的船长L为158.02m符合要求，因此f1=0。2）方形系数对干舷的修正值(3-5)故计算得出231.14mm。3）型深对干舷的修正值（3-6）L＞120m，R=250mm，故计算得出896.24mm。4）上层建筑和围壁对干舷的修正值（3-7）L＞122m，[3]，参考母型船，用差值法计算可得K=0.075[3]，故=-80.25mm。非标准弧对干舷的修正值缺少母型船资料，本设计将=0处理。则F=3.477m,d+F=9.7+3.477=13.177m＜D，因此最小干舷符合要求。4总布置初步设计4.1总体布局的区划总布置直接影响船舶建造时的工艺以及船舶建造完工后实际的航行性能和经济效益[2]。1）肋位和水密舱壁布置沿船长方向的船舱的划分，要保证各个船舱的横舱壁都处于肋位之上。因此在进行总布置设计时的第一步就是确定船舶各个部分的肋骨间距。按式（5-1）[7]可计算出新船肋骨标准间距。（5-1）式中，——结构计算船长，通常为垂线间长，且不得小于0.96倍的并不大于0.97倍的。本设计船，满足要求，故取。计算得，。在设计船体各个位置的肋距时，应注意采用的肋距要求小于，且首尾尖舱内的肋距不得大于600mm，机舱的肋距不得大于货舱的肋距。肋距划分结果如下表5-1。表4-1新船肋距的具体设置单位mm项目肋距从尾至机舱前端壁#0至#12570从机舱前壁#12至#41650从机舱后壁#12至#209700从#209至船艏570设置水密舱壁有利于设计船的破舱稳性以及结构强度。根据参考文献[7]可知，对于尾机型船舶，当船长时，应设水密横舱壁的最小数目为7道。本次设计取9道水密舱壁，以此将主船体划分为舵机舱、淡水舱、机舱、NO.5货舱、NO.4货舱、NO.3货舱、NO.2货舱、NO.1货舱、应急消防泵舱、首尖舱兼压载水舱，9道水密舱壁分别设置在#3肋位、#12肋位、#41肋位、#75肋位、#109肋位、#143肋位、#177肋位、#209肋位、#216肋位。2）机舱机舱位置与大小对主船体其他舱室有着很大影响，因此对机舱进行总布置设计时需要综合考虑各种影响因素，选择最为周全的方案。本次设计参考母型船并结合新船的设计要求来改造机舱布置。机舱双层底高度参考母型，取值为1750mm。机舱双层底设有主机滑油循环舱#21-#35、3个隔离空舱分别位于#20-#21、#21-#35和#35-#36、燃油溢油舱#36-#40、其余舱室均装载压载水。机舱上方平台设有给水舱#12-#16、燃油沉淀舱#24-#31。#32-#39右边设有柴油舱，#32-#39左右设有柴油沉淀舱。3）甲板与平台由于缺乏相关设计要求，本次设计参考母型船的甲板布置以及相关参考资料[10]来进行设计。各舱室具体布置如图4-1，详见附录E25000DWT总布置图1。甲板间距参考母型船来确定大小，上甲板距首楼甲板，上甲板距尾楼甲板，艉楼甲板与艇甲板之间的间距为，艉楼甲板与船长甲板的间距为，驾驶甲板距罗经甲板。4）双层底高度双层底高由式（4-2）[3]估算：（4-2）得：，通常中、小型船舶该值在内，但考虑本船结构协调性以及舱室布置合理性，此处以定为货舱双层底高。5）各舱室布置最终主船体舱室划分如下表4-2所示。表4-2新船舱室的具体划分新船舱室名舱室所处的位置舵机舱船尾～#3艉压载水舱（左右）船尾～#3NO.7压载水舱（左右）#4～#7NO.1淡水舱（左右）#3～#12机舱#12～#41给水舱#12～#16污水阱1（左右）#40～#41污水井2（左右）#41～#42燃油沉淀舱#24～#31柴油沉淀舱#32～#39柴油舱（右）#32～#39舱底水舱#11～#20主机滑油循环舱（中）#21～#35燃油溢油舱#36～#40NO.6压载水舱（左右）#36～#40压载水舱#40～#41NO.3舷侧压载水舱（左右，外侧）#41～#75NO.3燃油舱（左右，内侧）#41～#75NO.5货舱#41～#75NO.5压载水舱（左右）#41～#75NO.2舷侧压载水舱（左右，外侧）#75～#109NO.2燃油舱（左右，内侧）#75～#109NO.4货舱#75～#109NO.4压载水舱（左右）#75～#109NO.1舷侧压载水舱（左右，外侧）#109～#143NO.1燃油舱（左右，内侧）#109～#143NO.3货舱#109～#143NO.3压载水舱（左右）#109～#143NO.2顶边压载水舱（左右）#143～#177NO.2货舱#143～#177NO.2压载水舱（左右）#143～#177NO.1顶边压载水舱（左右）#177～#209NO.1货舱#177～#209NO.1压载水舱（左右）#177～#209首压载水舱（左右）#209～#216应急消防泵舱（中）#209～#216锚链舱#216～#219首尖舱兼压载水舱#209～#船首4.2绘制总布置图绘图结果如图5-1和图5-2所示，大图见附录E：25000DWT散货船总布置图（一）和附录F：25000DWT散货船总布置图（二）。图4-125000DWT散货船总布置图（一）图4-225000DWT散货船总布置图（二）4.3总布置校核1）舱容的校核由于进行了肋位划分以及更为详细的分舱，设计船的各个舱室容积较上文的初步分舱阶段发生了变化，因此需再次对本船舱容进行校核，各舱室所需容积参照上表2-7。（1）校核货舱根据上文公式（2-34）计算货舱提供的容积，总布置图中货舱位于#41-#209号肋位之间，共占了168个肋距。计算得货舱长度为，前文已量出货舱横剖面面积为，型线收缩等影响系数定为，货舱容积满足要求。校核压载水舱双层底压载水容积：由CAD量取面域后计算容积得货舱和机舱双层底容积并减去双层底中的空舱、滑油舱、燃油溢油舱得到双层底压载水舱容积。V=底边载水舱容积：顶边舱及顶边双壳压载水舱容积：首尾尖舱压载水容积：首尖舱兼压载水舱在初步分舱时未考虑锚链舱、应急消防泵舱、空舱等，将丰满度系数取值为0.6。在总布置设计中，因缺少相关母型资料，无法精确计算出锚链舱、应急消防泵舱等的容积，故在本次设计将降低至0.5进行修正。计算得到首尾尖舱压载水容积为：，满足要求。（3）校核机舱，满足要求。（4）校核油水舱淡水舱总容积：。滑油：。炉水：。燃油：。各舱室校核结果如下表4-3所示。表4-3各舱室舱容校核结果舱室提供容积（m³）所需容积（m³）结果货舱33303.2932147.36符合压载水舱10273.459250符合淡水舱175.78167.41符合炉水108.81107.04符合燃油1142.401082.87符合滑油28.3526.86符合机舱2861.332823.32符合£9757.554新船舱容符合要求。2）校核初稳性（1）估算新船各部分重心高分舱图如图4-3所示，大图见附录E：5600DWT多用途船船总布置图（一）。图4-325000DWT散货船分舱图计算步骤如上文2-8节新船各部分重量重心高一致，在CAD图25000DWT散货船分舱图中量出各舱室重心高，计算结果如表4-4、4-5所示。表4-4满载出到港重量重心汇总表项目满载出港重量重心满载到港重量重心空船6337.35310.09463966.3396337.35310.09463966.339人员及行李2.53014.85337.5782.53014.85337.578食物2.87114.85342.6460.28714.8534.265淡水164.06712.1321990.45716.40710.448171.417炉水104.89512.1321272.58710.49010.448109.594滑油22.6981.50034.0472.2701.2502.837燃油907.91312.95211759.29390.79111.5871051.999备品供应品44.3613.000133.0844.4363.00013.308货物23750.6647.675182286.35023750.6647.675182286.350总计31337.3538.345261522.38130215.2288.196247643.688表4-5压载到港重量重心汇总项目压载出港重量重心压载到港重量重心空船6337.35310.09463966.3396337.35310.09463966.339人员及行李2.53014.85337.5782.53014.85337.578食物2.87114.85342.6460.28714.8534.265淡水164.06712.1321990.45716.40710.448171.417炉水104.89512.1321272.58710.49010.448109.594滑油22.6981.50034.0472.2701.2502.837燃油907.91312.95211759.29390.79111.5871051.999备品供应品44.3613.000133.0844.4363.00013.308压载水9481.2504.99247330.4009481.2504.99247330.400总计17067.9397.415126566.43215945.8147.067112687.738（2）稳性校核初稳性高的校核同上文2.9节，结果如下表4-6所示。表4-6初稳性高度估算初稳性高度估算载况△d（m）CBCwa1a2h（m）压载出港17067.9395.5180.7760.8370.5190.0794.468压载到港15945.8145.1810.7720.8320.5190.0795.183满载出港31337.3539.6970.8110.8740.5190.0832.048满载到港30215.2289.3750.8090.8720.5190.0822.200Cb0.811Cw0.874Cw/CB1.078通过上文已知初稳性高下限需大于[7]，五种载况均满足要求。（3）校核横摇周期与上文2.10节使用相同的计算方法得出四种载况下的横摇周期，结果如表4-7所示。表4-7五种载况的横摇周期汇总表载况d（m）LWL（m）C值TΦ（s）压载出港5.518154.720.419.76压载到港5.181154.620.429.21满载出港9.697158.300.3612.78满载到港9.375159.000.3712.39计算可得在四种典型载况下设计船的横摇周期，符合近海航区横摇周期大于8-9s的要求[5]。5典型横剖面结构设计和强度校核散货船的结构设计是其安全运营的重要保障[2]，因此在进行结构设计时应该考虑全面，保证设计船的结构强度符合规范要求。船舶航行安全是船舶结构设计的核心[13]，结构设计的根本任务就是保证船舶在海上航行的安全性。5.1外板以及甲板板设计1）船底板本设计船为近海航区船舶，对于海船中部0.4L区域内的船底板，其最小厚度由两个相关公式计算。设计船中部货舱区域属于0.4L区域，其中部横剖面结构为纵骨架式且具有双层底。因此船底板的最小厚度t由（5-1）[14]和（5-2）[14]估算。 （5-1） （5-2） （5-3） （5-4）其中，为肋骨间距，通过上文计算可得出；为船底折减系数，对于板材，本设计取；通过（5-2）计算得到的与之间取小者[14]。计算得，，参考母型船资料，取。2）平板龙骨按照式（5-5）[14]可计算出新船平板龙骨的宽度b的最小值： （5-5）计算可得：，参考母型船数据取。关于平板龙骨的最小厚度，取船底板厚度加上为平板龙骨的最小厚度，计算得,,除此之外平板龙骨厚度应不小于相邻船底板的厚度，本次设计，根据母型船资料，取。舭列板由于舭列板属于船体外板，故其厚度不得大于，。故本次设计舭列板厚度取值与母型船相同，故实取。舷侧外板本设计船参考母型船结构设计，货舱区为双壳纵骨架式，舷侧为横骨架式结构。（1）按式（5-6）[14]-（5-9）[14]可计算出在距基线以上时的舷侧外板厚度t的最小值。 （5-6） （5-7） （5-8）（5-9）其中，为折减系数，本设计取为1；为船底纵桁间距，；通过（5-8）计算得到的与之间取小者。计算得：，，参考母型资料，实取。（2）按式（5-10）[14]、（5-11）[14]可计算出除了舭列板以外距基线以下时的舷侧外板厚度t的最小值。 （5-10） （5-11）综上：，，本设计取。5）舷顶列板厚度最小值可按式（5-11）[14]、（5-12）[14]来计算。 （5-12） （5-13）计算得,，参考母型船资料后，实取作为舷顶列板的厚度。舷顶列板宽度b，按规范要求应当大于等于按式（5-14）[14]计算所得数值。 （5-14）计算得：，故本设计取作为舷顶列板的宽度。6）强力甲板按式（5-15）[14]、（5-16）[14]可计算出位于船中范围内的强力甲板的厚度t的最小值。 （5-15）（5-16）计算得，，本次设计取。7）舱口围板舱口围板的厚度选择，由于缺乏相关资料，可参考母型船选取，故实取。舭龙骨鉴于缺乏相关计算资料，本次设计采用的的舭龙骨型号与母型船相同，实取。5.2双层底结构设计1）中纵桁按式（5-17）[14]可计算货舱中纵桁板厚t的最小值。 （5-17）其中，通过上文公式（4-2）计算，得，计算得最小厚度本次设计在参考母型船的基础上将中纵桁厚度取值为15mm。2）旁桁材在中纵桁两旁还需设置一道水密旁桁材以及两道非水密旁桁材，非水密旁桁材厚度应比水密旁桁材的板厚小，参考母型船资料，实取水密旁桁材厚度，非水密旁桁材厚度实取。每一道旁桁材上设置两加强筋，参考母型资料，取加强筋型号为。3）箱型中桁材由于设置了箱型中桁材，在设有箱型中桁材的船底板和内底板部分需要加厚，实际取为。参考母型船，在船中心设宽度为2000mm的管弄箱型中桁材，其板厚。4）水密肋板根据规范可知，水密肋板的板厚比货舱实肋板厚度多，但通常不大于，故取。5）船底纵骨按公式（5-18）[14]可计算船底纵骨的剖面模数的最小值。 （5-18）其中，为肋骨间距，取系数=1。计算得：，故本设计选取球扁钢。6）内底纵骨内底纵骨最小的剖面模数可通过公式（5-19）[14]来计算。（5-19）计算得，，故本次设计选择球扁钢。每隔3档设置实肋板，实取实肋板厚度。7）内底板按式（5-20）[14]可计算内底板的板厚的最小值。 （5-20）计算得，实取。5.3底边舱结构设计1）斜板参考母型船板材数据，本次设计在靠近内底板分段需加厚，取。2）底边舱纵骨（1）位于舭部以上底边舱纵骨的剖面模数应按舷侧纵骨的要求进行校核，舷侧纵骨的最小剖面模数可按公式（5-21）[14]-（5-23）[14]来计算。（5-21）（5-22）（5-23）其中，为纵骨中点到深舱顶的垂直距离；系数，本次设计取值为1.07；为基线到纵骨中点的垂直距离；肋骨间距；为肋骨跨距，本设计取为。计算得,实取球扁钢作为材料满足设计要求。（2）舭部以下的底边舱纵骨的剖面模数按船底纵骨校核，其剖面模数要求不小于，实取球扁钢满足设计要求。3）底边舱斜板纵骨因缺乏相关计算资料，本次设计参考母型船，实取球扁钢。5.4顶边舱结构设计1）顶边舱纵骨（1）按式（5-21）[14]可计算斜板纵骨剖面模数的最小值:计算得，故斜板纵骨可参考母型船为球扁钢。（2）舷侧纵骨舷侧纵骨的最小剖面模数,上文以计算得出为，故取球扁钢能够满足设计要求。（3）甲板纵骨强力/露天甲板纵骨的剖面模数应不小于式（5-27）[14]、（5-28）[14]所算数值： （5-24） （5-25）其中，h为甲板计算压头，，、、均为系数，由于设计剖面在甲板开口线内，故分别取、、。计算可得，，故甲板纵骨选取，满足要求。参考母型船，舱口围板纵骨选择球扁钢，舱口围肘板厚度选取。（4）内壳纵骨参考母型船，本次设计内壳纵骨取球扁钢。2）顶边舱斜板斜板板厚应不小于式（5-25）[14]、（5-26）[14]计算所得值，且大于或等于： （5-25） （5-26）

参考母型资料，斜板上列板板厚大于下列板厚度，实取上列板板厚，下列板板厚。甲板纵桁因缺乏相关计算资料，本次设计参考母型船，实取甲板纵桁厚度为。5.5舷侧结构设计1）主肋骨参考母型船，由于设计船和母型船都为舷侧横骨架式，实取。5.6强度校核按式（5-29）[14]可计算出位于龙骨处及甲板处的船中剖面模数W的最小值。 （5-29）计算得。按式（5-30）[14]可计算出船中剖面对水平中和轴的惯性矩的最小值。 （5-30）计算得,。以基线为参考轴，表5-1为船舶中横剖面处剖面要素计算结果。表5-1剖面要素计算表构件实际选材平板龙骨1800×16270.0000.0000.0000.0000.000船底板8750×161400.0000.0000.0000.0000.000舭列板3077×15461.5500.602277.853167.26892.686中桁材要0.51600×15120.0000.80096.00076.80025.600旁桁材11600×14224.0000.800179.200143.36047.787旁桁材2（3）1600×12576.0000.800460.800368.640122.880舷侧列板12196×16351.3603.0501071.5433267.883141.200舷侧列板25854×16936.6407.0736625.04246860.2472674.834舷侧列板31950×16312.00010.9753424.20037580.59598.865舷顶列板1950×18351.0006.3702235.87014242.492111.223上甲板4707×20941.40013.98813168.303184198.2250.031舱口围板11747×12209.64014.8753118.39546386.12653.319舱口围板2458×1254.96015.725864.24613590.2680.001船底纵骨1HP260×1230.0540.1203.5940.4300.28船底纵骨2HP260×1230.0540.1203.5940.4300.28船底纵骨3HP260×1230.0540.1203.5940.4300.28船底纵骨4HP260×1230.0540.1203.5940.4300.28船底纵骨5HP260×1230.0540.1203.5940.4300.28船底纵骨6HP260×1230.0540.1203.5940.4300.28船底纵骨7HP260×1230.0540.1203.5940.4300.28船底纵骨8HP260×1230.0540.1203.5940.4300.28船底纵骨9HP260×1230.0540.1203.5940.4300.28船底纵骨10HP260×1230.0540.1203.5940.4300.28船底纵骨11HP260×1230.0540.1203.5940.4300.28内底纵骨110×250/14×15051.0001.48075.480111.7100.4内底纵骨2（8）HP280×12268.8001.480397.824588.7802.64内底板8750×161400.0001.6002240.0003584.0000.03续表5-1构件实际选材底边舱斜板776.0003.1102413.3607505.550776.000367.25顶边舱斜板905.92011.82410711.598126653.936905.920341.95顶斜板纵骨128.60013.032372.7054856.95628.6000.26顶斜板纵骨228.60012.662362.1284585.20728.6000.26顶斜板纵骨328.60012.292351.5524321.28128.6000.26顶斜板纵骨428.60011.922340.9754065.17828.6000.26顶斜板纵骨5HP260×1128.60011.552330.3993816.8970.26顶斜板纵骨6HP260×1128.60011.183319.8223576.4390.26顶斜板纵骨7HP260×1128.60010.864310.7103375.5580.26底斜板纵骨1HP260×1231.2001.97461.597121.6080.28底斜板纵骨2HP260×1231.2002.44876.362186.8960.28底斜板纵骨3HP260×1231.2002.92191.127266.1590.28底斜板纵骨4HP260×1231.2003.394105.892359.3960.28底边舷侧纵骨1HP260×1231.2002.00162.431124.9250.28底边舷侧纵骨2HP260×1231.2002.66183.023220.9250.28底边舷侧纵骨3HP260×1231.2003.321103.615344.1060.28底边舷侧纵骨4HP260×1231.2003.981124.207494.4690.28顶边舷侧纵骨1HP220×1022.00011.031242.6822677.0250.14顶边舷侧纵骨2HP220×1022.00011.771258.9623048.2420.14顶边舷侧纵骨3HP220×1022.00012.511275.2423443.5530.14顶边舷侧纵骨4HP220×1022.00013.251291.5223862.9580.14甲板纵骨1HP200×2244.00013.872610.3688467.0250.15甲板纵骨2HP200×2244.00013.937613.2288546.5590.15甲板纵骨3HP200×2244.00013.975614.9008593.2280.15甲板纵骨4HP200×2244.00014.011616.4848637.5570.15甲板纵骨5HP200×2244.00014.044617.9368678.2930.15甲板纵骨6HP200×2244.00014.075619.3008716.6480.15舱口围板纵骨130.05414.52436.384086336.2970.08舱口围板纵骨230.05415.12454.416486870.7770.08甲板纵桁1800.00016.000128.00013.6491747.07223845.786甲板纵桁23071.00016.000491.36012.3456065.83974882.785求和11473.13263976.868692658.834482.65由上表可知，中剖面面积之和A为，剖面上静力矩之和B为。按式（5-31）～（5-34）[15]可计算中剖面处最小剖面模数。 （5-31） （5-32） （5-33） （5-34）其中：C——惯性矩之和；e——剖面水平中和轴据参考轴的距离；I——剖面对水平中和轴的惯性矩；Z——中和轴至强力甲板的距离；——中剖面处最小剖面模数。计算得，，，。由，，可得：，，故满足规范中要求。最后，在参考船体结构[12][15][16]及船体制图[8]相关内容后绘得横剖面结构图如图5-1所示。大图可见附录G：25000DWT散货船典型横剖面图。图5-125000DWT散货船典型横剖面图结论本文参考了23000DWT散货船的船型资料完成了25000DWT散货船的初步设计。其主要内容包括：新船的主尺度选择、型线设计及静水力计算、总布置设计及稳性校核、典型中横剖面结构计算及设计。本文主要以母型改造法为基础，应用相应公式先确定新船的主尺度，再通过换算得来的新船排水量和主尺度计算出新船的方形系数，之后根据估计的参数进行重力与浮力的平衡，经过两次循环校核获得本船的初始主尺度，并校核其在舱容、航速、稳性等使用要求和技术性能，在新船能够满足设计任务的要求下，确定该组的主尺度方案为新船的可行的主尺度方案。其次，新船的型线图是以母型改造法为基础，通过拉伸放缩母型的型线得到，之后重新划分水线，站线，纵剖线并对新船的型线进行光顺出理。之后，查阅船舶原理中静力学部分，利用其中的梯形法并根据新船的半宽水线图和型值表计算出所需要的新船各个要素，将各个要素进行比例处理整合绘制出静水力曲线图与邦戎曲线图。通过相关公式计算出新船肋距的最大值，在母型船总布置图的基础上，重新划分新船的舱室使各个货舱舱壁都处于肋位上，并绘制出总布置图并进行总布置的校核工作。最后，参考规范要求，对新船中横剖面的总纵强度进行校核并绘制典型横剖面图。总体来说，本次设计对新船的各个技术性能进行了校核并且均符合规范要求。本次设计由于缺失部分母型船资料，导致了设计船某些数据不够精确，如在空船重量估算中，由于缺少了母型船空船重量的各项的具体数值，只能采用统计公式来估算设计船的空舱重量。再如在首尾尖舱的所提供舱容的计算中，只是粗略的估算了容积，这种方法不够具体，难免对新船数据的准确性有所影响。最后，通过本次设计，我认识到一些不以为意的小错误，终将导致蝴蝶效应影响到新船后续的各个设计阶段。我了解到经过长时间的探索和发展，散货船的设计与制造技术已经相当成熟，但现在也有越来越多的前辈，为突破船舶设计的模板而不断进行着创新工作，我明白这些创新工作离不开对基础知识的掌握，不积小流无以成江海，不积硅步无以至千里，本次设计是我积累知识的一大步，其为之后的工作与学习务实了基础。参考文献[1]李亚美,朱玉田,刘钊.散货船运输市场周期性分析与预测[J].综合运输,2022,44(01):108-112.[2]吕成,王立军.散货船总布置与结构设计分析[J].中国水运(下半月),2019,19(03):1-2.[3]顾敏童.船舶设计原理（第二版）[M].上海：上海交通大学出版社，2001.29，60～86，101,106，128～129，187～190，[4]盛振邦，刘应中.船舶原理（上）[M].上海：上海交通大学出版社，2003.32.[5]林焰，陈明，王运龙，于雁云.船舶设计原理.[M].大连：大连理工大学出版社，2016.137～139.[6]方学智.船舶设计原理[M].武汉：华中科技大学出版社，1998.108[7]刘寅东.船舶设计原理[M].北京：国防工业出版社，2016.29～33，102,216.[8]杨永祥，李永正，王珂.船体制图[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2017.24～67.[9]张棘.船舶稳性影响因素分析[J].科技创新与应用,2021,11(17):44-47.[10]周海燕，邵春宏.船舶舱室房间布置设计[J].船海工程，2018（2）：35～37.[11]中国船舶工业总公司.船舶设计实用手册[M].北京：国防工业出版社，2013.755～770.[12]魏莉洁.船体结构[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2014.35～69.[13]郑涛,曹东君.船舶结构优化设计方法探讨[J].船舶物资与市场,2020(07):10-11.2020.07.005.[14]中国船级社.钢质海船入级规范[S].北京：人民交通出版社，2021.78～102，329～330.[15]杨代盛.船体强度与结构设计[M].北京：国防工业出版社，1986.40～50.[16]Wang

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Shigang;Hu

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Effect

of

Hull

Form

Parameters

on

the

Hydrodynamic

Performance

of

a

Bulk

Carrier[J].Journal

of

Marine

Science

and

Engineering,2021,(4)附录A：25000DWT散货船型值表站号半宽高度基线500水线1000水线2000水线3000水线4000水线5000水线6000水线7000水线8000水线9000水线9700水线11000水线12000水线13000水线上甲板边线首楼甲板边线尾楼甲板边线舷墙顶线中纵剖线2000纵剖线4000纵剖线6000纵剖线8000纵剖线10000纵剖线上甲板边线首楼甲板边线尾楼甲板边线舷墙顶线尾封板127743036922814490099668--109891073689079104959710443118611466714011--178141672604927627279658886959210142--11415111558045818586509538110341370613976-51657503067657642889096191019810638--11737115076815706075878505100311263213946--73512831777185217491780292552837007818088209752103081076411115--120081181514353426480736288251142013918-52422566264631863326342440815634734585089361983310521109391127911539--12225120910459493961927520998213894--17714166702841308038014538488252616175766888879730103481068711186114831172811911--12386123130120119948576238840113873--177091665732148526861587233800987599615104331101911440117501191612153122791236912426--1254512537001368922989544313850--177081663043775758585229712105321113811593119301217012338124501249912541125471254712547--12547--000101693231613850--14938--558639695105291144711966122721244112519125