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1、目录摘要ABSTRACT1 绪论11.1 概述11.2 用途11.3 航区21.4 船级21.5 船型21.6 航速21.7 续航力21.8 船员数21.9 动力装置21.10 本章小结22 确定主尺度和排水量32.1 确定载重量32.2 初步确定排水量32.3 确定主尺度及船型系数32.4 空船重量估算42.5 重力与浮力的平衡42.6 初稳性的估算42.7 横摇周期估算42.8 本章小结53 型线设计63.1 计算水下部分水线半宽值63.2 绘制水下部分型线图73.3 绘制水上部分的型线图量取水上部分的型值73.4 本章小结104 总布置设计124.1 遵循的原则124.2 肋位划分124
2、.3 双层底高度的确定124.4 总布置概况124.5 舾装设备144.6 救生设备144.7 消防设备154.8 声光信号设备154.9 总布置图的绘制154.10 本章小结155 静水力和装载稳性计算165.1 静水力性能要素计算和静水力曲线的绘制165.2 稳性横截曲线的绘制185.3 进水角曲线的绘制195.4 完整稳性的有关衡准205.5 满载出港稳性校核225.6 满载到港稳性校核265.7 压载出港稳性校核305.8 压载到港稳性校核345.9 装载稳性校核汇总385.10 本章小结386 结构设计396.1 本船分析和概述396.1.1 运输货物种类396.1.2 结构形式分析
3、396.1.3 主要尺度及尺度比396.2 货油舱区基本机构计算406.2.1 外板406.2.2 双层底426.2.3 舷侧骨架496.2.4 甲板骨架506.2.5 货油舱槽型油密横舱壁516.2.6 槽型油密纵舱壁526.3 绘制典型横剖面结构图546.4 本章小结557 阻力预报和螺旋桨设计567.1 有效马力曲线的计算567.1.1 设计船主要参数567.1.2有效马力曲线计算567.2 螺旋桨图谱设计587.2.1 船身效率计算587.2.2 螺旋桨敞水收到功率计算587.2.3假定航速下的有效推马力计算587.2.4 空泡校核597.2.5 强度校核617.2.6 螺距修正637
4、.2.7 重量和惯性矩的计算637.2.8 敞水性征曲线的确定647.2.9 系柱特性计算647.2.10 航行特性计算657.2.11 螺旋桨设计总结667.3 螺旋桨图的绘制677.4 本章小结688 总结69参考文献致谢71青岛科技大学本科毕业设计（论文）1 绪论1.1 概述近年来随着我国经济的迅速发展，国内对各种能源尤其是石油的需求剧增。水路石油运输是整个石油运输的重要组成部分，它具有货运量大，运价低的特点，其任务极其繁重，因而这对我国油船的设计和建造是一个新的挑战。本人毕业设计的任务是拟定一艘1000吨级中国沿海成品油船的方案设计，其中包括主尺度和排水量的确定，型线设计，总布置设计，
5、静水力和装载稳性计算，结构设计及螺旋桨设计。本船载运闪点小于60度的成品油，货油比重0.73吨每立方米，货运价值相对较高。航线是大连至广州，满足CCS相关规范。在主尺度确定过程中，综合考虑总布置，舱容，结构和航运经济性等方面的要求，并根据经验公式及相关统计资料，同时参考1100吨沿海成品油船的主尺度确定设计船的主尺度；然后选用1100吨沿海成品油船为母型船同时参考其他相关资料，采用1-Cp法进行设计船水线以下型线的设计，水线以上部分采用自行设计，考虑型深布置等方面的要求，同时注意与水下部分型线的配合；接着结合沿海成品油船的布置特点，考虑到重心的纵向位置对船舶各项性能的影响，同时参考母型船的总布
6、置对设计船进行总布置设计；在型线设计和总布置设计的基础上，进行设计船的静水力计算，绘制了静水力曲线图，并根据中国船级社的相关规范进行了稳性校核；接下来根据中国船级社钢质海船入级建造规范（2006年）船体结构部分的相关内容进行船体结构设计，并绘制了典型横剖面结构图；最后采用艾亚法进行了设计船的有效马力估算，并采用图谱设计法设计了与设计船体和主机相匹配的螺旋桨。由于本人初次做整条船的方案设计，因而设计中的缺点和不足之处是难免的。恳请各位老师和同学提出宝贵意见。1.2 用途本船用于运载闪点小于60度的成品油，货油比重为0.73t/m3，载重量为1000t。1.3 航区本船航行于我国近海区域，航线为大
7、连到广州。1.4 船级本船入CCS船级。1.5 船型本船为单机，单桨，单甲板，尾机型船。1.6 航速本船设计航速为12.5节。1.7 续航力本船续航力为5000海里。1.8 船员数本船船员数为24人。1.9 动力装置主机机型选用8L23/30A柴油机一台1.10 本章小结本章主要介绍了设计任务书，船舶设计要以设计任务书为依托，在满足设计任务书要求的前提下来设计船。这里具体列出了设计任务，包括用途，航区，航速，动力装置等。2 确定主尺度和排水量2.1 确定载重量人员及行李 （65+50）26/1000=2.99 t食品及淡水 自持力人员数定量=1526(4+150)/1000=60.06 t燃油
8、量 45.1 t滑油量 45.10.045=2.03 t备品及供应品 0.7%Lw=0.7%745.42=5.22 t载重量 DW=2.99+60.06+45.1+2.03+5.22+1000=1115.4 t2.2 初步确定排水量=DW/=1190.87/1936.29=0.615 =DW/=1115.4/0.615=1813.66 t2.3 确定主尺度及船型系数=(/)=0.9784；L= L=630.9784=61.64 m 取61.5 m；B=B=11.60.9784=11.35 m 取11.4 m；d=d=3.90.9784=3.82 m 取3.8 m；D=Dd/d=4.97 m 取
9、5 m；C=0.660；C= C/ C=0.66/0.983=0.671； 2.4 空船重量估算采用立方模数法：LW=LBD=61.511.45=701.1 t2.5 重力与浮力的平衡=1813.66 tDW+LW=1821.13 t考虑到估算空船重量时未增加排水量裕度，故将C增大至0.68（相应的C变为0.692），则增大至1850 t。2.6 初稳性的估算C=1.01=0.7795Z/D=0.771GM=KB+BM-KG =（2.5-）d+-D=0.887 m满足要求。2.7 横摇周期估算根据船舶原理中给出的公式： T=CB=0.7811.4=9.44 s满足要求1。2.8 本章小结初步确
10、定主尺度及船型系数为：L=61.5 mB=11.4 mD=5 md=3.8 mC=0.68C=0.692C=0.7795本章先确定了载重量，然后用载重量系数法确定了排水量，接着根据母型船确定主尺度及船型系数，然后估算了空船重量并进行重力与浮力的平衡，最后进行了初稳性及横摇周期的估算。所做工作从理论方面做了阐述和计算分析，是后续设计过程的基础2。3 型线设计本章采用母型改造法进行水线以下部分的型线设计，水线以上部分采用自行设计，考虑型深布置等方面的要求，同时注意与水线以下部分的配合。3.1 计算水下部分水线半宽值用MATLAB编写程序进行，程序流程图如下：输入母型船水下部分型值计算C，C，X输入
11、C，C，XCpf1=Cpf且Cpa1=Cpa应用迁移法改造母型船上一步的横剖面面积曲线并求改造后的Cpf1，Cpa1，Xb1应用1-Cp法改造母型船上一步的横剖面面积曲线并求改造后的Cpf1，Cpa1，Xb1Xb1=Xb输入设计船与母型船的主尺度比及设计船水下部分的水线向量输出设计船水线以下部分的水线半宽值是否是否图3-1 程序流程图Figure3-1 Program flow diagram3.2 绘制水下部分型线图根据2.1所得水下部分的水线半宽值，绘制水下部分的水线半宽图和横剖面图，在水下部分横剖面图上量取纵剖线高度值，绘制水线以下部分的纵剖线图。3.3 绘制水上部分的型线图量取水上部分
12、的型值绘制水上部分的型线图时要考虑型深布置等方面的要求，同时注意与水下部分型线的配合。水上部分的型线绘制完成后，读取水上部分的型值。至此得到全船的型线与型值3。图3-2 型线图Figure3-2 Lines plan表 3-1 型值表Table 3-1 Offset table 半宽值站号平底线水线水线水线水线水线水线水线水线05001000150020002500300035003800尾封板-0150-44511503874955475967189361338166023391082129814961714197322792819317539011903224625652889322635
13、913998425841617283032873640396142534534480949755232237164191454848285052523053715442630504407485851625363549655845644566873649493753125519562856845700570057008408852815561567457005700570057005700943375416567357005700570057005700570010435254535679570057005700570057005700114373545456865700570057005700
14、57005700124337545256505700570057005700570057001342365303559456695683570057005700570014385048705185536854785563563056725689152795419045574793498251505300543054961618283290365939474178439946124823495017101922892659296231663378358938053946184221289156917691995222924062602273118.523884810831248143316181
15、78419682082199844563578887299311491320141319.5-15126135944354766673220-半宽值站号水线水线水线水线水线尾折角线主甲板边线首尾楼甲板边线舷墙顶线40004500550065007500尾封板-72520342824318525262427335933800742167533803975421635383380426842801193028564584493950244550437350425052234254179526153875453521550905458546534425489355315596565455045417
16、5653565945082534156335682570056125570570057005548355695700570057005668565157005700656815700570057005700-570057005700757005700-5700-5700857005700-5700-5700957005700-5700-57001057005700-5700-57001157005700-5700-57001257005700-5700-57001357005700-5700-57001457005700-5700-57001555405700-5700-57001650355
17、257-5558-564517404443274957-4844-54211828243062371545085099-37235500565018.521602404299637694410-3091492350001914711718222228913559-23634226500019.5778975147120382669-16753388420020-21063411641808-88525963400高度值站号纵剖线纵剖线纵剖线尾折角线主甲板边线首尾楼甲板边线舷墙顶线140028004200尾封板49826446-5877577683008400043625138743956005
18、500801081101356344725222542053207824792421267348445145280518076837783317618633732518050807581768140477240751205020752076205010410135100500075007600600361-500075007600700129-5000-542680024-5000-52009000-5000-500010000-5000-500011000-5000-500012000-5000-500013000-5000-50001400112-5020-52201500509-5082
19、-52821602042050-5184-5384178212174285-5327-61891865439496099-55108500870018.5191452027146-56238566876619375463728548-57358632993319.5537277059999-5868869899992068829040-60008763100653.4 本章小结设计船的各项数据：总长 68.6 m设计水线长 62.65 m垂线间长 61.5 m前体棱形系数 0.701后体棱形系数 0.683浮心纵坐标 0.5%首舷弧 1 m尾舷弧 0.5 m本章设计过程中，水下部分采用母型改造
20、法，涉及到横剖面面积曲线的绘制和1-Cp法、迁移法的运用，在本设计中这些工作应用MATLAB编程计算，可省去繁琐的手算过程。水上部分采用自行设绘法，与水下部分相配合即得到了设计船的型线图和型值表，作为后续设计的基础。4 总布置设计总布置设计是船舶设计中一项非常重要，并且涉及面很广考虑因素很多的工作。其主要完成四个方面的任务：区划船舶主体和上层建筑；布置船舶舱室和设备；合理安排各部分重量沿纵向和垂向的分布；规划各部位的通道和出入梯口。4.1 遵循的原则总布置设计要最大限度的提高船舶的使用性能，并注意结构强度和安全性的要求，便于安装、检查、修理仪器设备，并在这些基础上力求美观大方。4.2 肋位划分
21、由钢质海船入级规范（2006），肋位标准间距Sb按下列公式计算： Sb=0.0016Lpp+0.5 (m)本船Lpp=61.5 m，得Sb=0.5984 m，取Sb=0.6 m#0肋位取在舵杆中心线以前0.3 m 处。4.3 双层底高度的确定根据国际防污染公约的要求，载重量600t以上的油船，必须在货油舱区域设置双层底予以保护，双层底高度应不小于B/15(m)或2m取小者，对于本船B/15=0.76m，考虑到施工条件，双层底高h取0.9m4。4.4 总布置概况本船为钢质、单壳、双层底、单甲板、单机、单桨、单舵、尾机型、柴油推进的1000吨成品油船。本船设有首尾楼，尾楼甲板以上有三层甲板室，每层
22、甲板室的高度为2.4m。考虑到船舶航行时可能遭遇的恶劣海况，在主甲板，危楼甲板和艇甲板上设有梁拱，梁拱高度为0.2m，尾楼甲板至首楼甲板之间设有步行天桥。全船设有三个货油舱（分左右），一个污油水舱（分左右），货油舱区设设四个专用的压载水舱，双层底高0.9m。本船上甲板以下主船体部分由九道水密横舱壁划分成以下几个区域：尾淡水舱（尾#6）机舱（#6#29）在#10开始设置双层底，双层底内设有污滑油舱（#10#17），尾管滑油泄放舱（#10#15-400 左），滑油循环舱（#15-400#17 左），燃油溢油舱（#22#29 左，其与右舷之间有空舱），污燃油舱（#22#29），海水箱（#24#29）
23、，舱底水舱（#22#29），污燃油舱，海水箱，舱底水舱在船右侧按从左到右依次分布。货油泵舱（#29#35）货油泵舱两侧由上到下分布有轻柴油日用舱（#29#35），轻柴油边舱（#29#33），双层底内设轻柴油舱（#29#33 左右）。污油舱 左右 （#35#41）相应双层底内设有NO.4压载水舱。NO.3货油舱 左右（#41#55）相应双层底内设有NO.3压载水舱。 NO.2货油舱 左右（#55#71）相应双层底内设有NO.2压载水舱。 NO.1货油舱 左右（#71#88）相应双层底内设有NO.1压载水舱。 隔离空舱（#99#90） 淡水舱（#90#94）中间为应急消防泵舱。 首尖舱（#94首）
24、 上甲板前部设有首楼，首楼内置有油漆间，液压泵站，备品舱，索具舱，锚链舱。 上甲板尾楼前端设有横向防浪板。货油舱甲板上设有带缆桩，导缆孔和各种油管。 上甲板尾部设有尾楼，尾楼内布置有舵机舱，备品库，干粮库，吸烟室，洗衣间，厕所，电工钳工工作室，集控室，空调机室，冷藏室，泡沫剂消防机室，船员室，盥洗室，走廊和楼梯。 尾楼至首楼的货油舱区设有步行天桥宽0.9m，扶栏高0.9m。 尾楼甲板以上共设三层甲板室。 尾楼甲板的甲板室内布置有二氧化碳室，盥洗室，船员室，油控室，被服间，餐厅，厨房和通往上下层甲板的楼梯。 尾楼甲板的尾部设置有系泊绞车一台和带缆桩，导缆孔等系泊设备。 艇甲板甲板室内有船员室，政
25、委室，船长室，浴厕室和通往上下层甲板的楼梯。 艇甲板左舷设有7.0m开敞式救生艇，右舷设有6.5m全封闭耐火救生艇。 驾驶甲板设有驾驶室，报务室，充放电室，蓄电池室，通往下层甲板的楼梯和通往上层甲板的直梯。 罗经甲板设有后桅，雷达，声光信号设备，磁罗经，汽笛等设备。 烟囱位于#9#15肋位。 首楼甲板上设有锚机等锚泊设备和若干系泊设备。4.5 舾装设备 舾装数 N=+2BH+A/10 =+211.4（1.2+2.5+2.4+2.4+2.4）+247.5/10 =423.37 按规范，锚泊系泊设备按N=400450一档选取。 锚泊设备：1）锚 锚的形式选为斯贝克猫，首锚2只，备锚一只，毛重129
26、0kg。2）锚链 选AM3有档锚链，=28mm，总长385m，均分两根。起锚机 电动液压起锚系泊组合机一台。挚链器 采用螺旋挚链器一对，位于锚机和导链滚轮之间，底座处甲板强。 系泊设备：系船索 系船索4根，每根长140m,破断负荷大于98kN。拖索 拖索一根，长度180m，破断负荷大于250.1kN。带缆桩 首楼甲板5个，尾楼甲板4个，上甲板6个。双滚轮导缆钳 首楼甲板2个，尾楼甲板5个。三滚轮导缆钳 首楼甲板2个。羊角单滚轮导览器 首楼甲板2个，尾楼甲板2个。导缆孔 首楼甲板1个，尾楼甲板2个，上甲板6个。系船纤维索卷车 首楼甲板2个，尾楼甲板2个，上甲板4个。本船配有单卷筒电动液压系泊绞车
27、一台。4.6 救生设备 本船救生设备满足法规第四篇“船舶安全”中第三章“救生设备”对装运闪点不超过60摄氏度油船的要求5。救生艇 尾楼甲板后部的右舷设一艘5.7m耐火型全封闭机动玻璃钢救生艇，左舷设一艘7.0m开敞式玻璃钢救生艇。气胀式救生筏 居住甲板后部左右舷各设20人气胀式救生筏一只。救生圈 认可型救生圈8只，其中4只带自亮灯，2只带长度不小于30m的可浮救生 索。均放于救生圈架中。救生衣 认可型套头式救生衣31件，其中居住舱室按船员人数配齐26件，机舱监视室2件，驾驶室3件。抛绳设备和烟火信号 4具认可型手提式救生抛绳器；12枚认可型火箭降落伞火焰信号。4.7 消防设备 本船主要采用水灭
28、火系统，二氧化碳灭火和甲板泡沫灭火系统。二氧化碳灭火系统主要用于机舱和货油泵舱，货油舱区域灭火采用固定式甲板泡沫灭火系统。4.8 声光信号设备 航行灯，信号灯，音响信号器具，烟火信号等配置均应满足规范和规则的要求。4.9 总布置图的绘制 绘制完成的总布置图见附图一。4.10 本章小结 本章先进行了肋位的划分，然后确定了双层底的高度，接着进行了各种舱室的划分和各种设备的选型。本阶段的设计关系到以后的所有设计，是保证船舶具有良好性能的先决条件，因此至关重要。本阶段的工作要求具有较多的综合知识和较强的综合能力。5 静水力和装载稳性计算5.1 静水力性能要素计算和静水力曲线的绘制 静水力曲线图全面表达
29、了船舶在静止正浮状态下浮性和稳性要素随吃水而变化的规律，是后续进行装载稳性校核的重要依据。1）型排水体积曲线2）总排水体积曲线3）总排水量曲线4）漂心纵坐标Xf曲线5）水线面面积Aw曲线6）每厘米吃水吨数TPC曲线7）浮心纵坐标Xb曲线8）浮心垂坐标Zb曲线9）横稳心半径BM曲线10）纵稳心半径BML曲线11）每厘米纵倾力矩就MTC曲线12）水线面系数Cw曲线13）中横剖面系数Cm曲线14）方形系数Cb曲线15）纵向棱形系数Cp曲线其中1）8）为浮性曲线，9）11）为稳性曲线，12）15）为稳性曲线。本次计算采用梯形法进行计算，计算结果如下： 表5-1 静水力曲线数据表Table 5-1 Ta
30、ble of data for hydrostatic curveDVVkGXbXf ZbAwmmmtmmmm 0.5185.14186.25190.910.647910.607950.2814416.781402.41404.82414.940.60940.547660.53992452.281.5633.83637.64653.580.57520.485220.80127473.432874.58879.83901.820.539230.40521.0636489.552.51123.21129.91158.10.501650.33471.327504.7531379.31387.5142
31、2.20.459280.214011.5919519.73.51643.81653.716950.39447-0.095321.8595538.563.81807.31818.21863.60.33793-0.362362.0216551.541918.61930.11978.40.29073-0.587642.1306561.34.52206.822202275.50.13081-1.26272.4082591.32DBMBMlTPCMTCCwCmCbCpmmm t/cmt*m0.516.263514.27210.880.5940.8860.5280.59619.0161844.63612.
32、440.6450.9310.5740.6161.56.2471284.85313.620.6750.9540.6030.63224.7971005.01814.660.6980.9650.6240.6462.53.92783.65.17415.740.720.9720.6410.65933.34673.15.32716.90.7410.9770.6560.6713.52.94267.65.5218.640.7680.980.670.6833.82.75765.75.65319.910.7870.9820.6780.69142.65465.15.75320.930.8010.9830.6840.
33、6964.52.48265.26.06124.130.8430.9850.6990.71由上表数据所绘制的静水力曲线如下图： 图5-1 静水力曲线图 Figure 5-1 Hydrostatic curve 5.2 稳性横截曲线的绘制计算机程序计算的具体步骤：1）准备型值表：采用现成的型值表数据，取各站横剖面型值，利用纵向计算方法计算。2）选择计算倾斜水线、假定重心位置和横倾角间隔的大小：计算的倾斜水线取8根，最高倾斜水线与中横剖面左上角相切,最低倾斜水线与中横剖面右下角相切，个中间水线在最高倾斜水线与最低倾斜水线之间等距分布；假定重心位置取在基线上；倾角间隔取为10度，算至80度，倾斜角度取
34、为右倾6。3）计算复原力臂：分别计算各倾斜水线下的排水体积和浮心位置，然后按下式计算假定重心高度为0的复原力臂l： l=根据和l绘制稳性横截曲线，如下图：图5-2稳性横截曲线Fig. 5-2 Stability curve5.3 进水角曲线的绘制以尾楼甲板甲板室两侧进入甲板室的门的下缘为进水点，进水点坐标为（4500,7758），确定完进水点E后，便能根据各站横剖面的型值算出各倾斜水线下的排水体积，从而便能绘制进水角曲线。表5-2 进水角曲线数据Table 5-2 Data for flood angle curve10d 20d 30d 40d 50d 60d 70d 80d2643.9 2
35、567.8 2201.6 1708.3 1236.5 850.14 565.11 347.03图5-3 进水角曲线Figure 5-3 Flood angle curve5.4 完整稳性的有关衡准 根据中国船级社国内航行海船法定检验技术规则（2004年）第四篇船舶安全第七章完整稳性中的相关规定进行校核。船舶在所校核的装载情况下，稳性衡准数K应符合下式要求： K=1式中：最小倾覆力臂，m 风压倾侧力臂，m分压倾侧力臂 （m）按下式计算： =式中：P单位计算风压，查船舶原理表2.5.1选取；A船舶吃水线以上受风面积，为船舶水线以上部分的测投影面积Z计算风力作用力臂，船舶正浮时受风面积中心至水线的垂
36、向距离。所核算装载情况下的船舶排水量横摇角度，按下式计算： =15.28 式中：C系数，由横摇子摇周期及航区差图2.1.8得； C系数，C2=0.13+0.6KG/d； C系数，按B/d值查表2.1.10得 C系数，按船舶类型及舭龙骨尺寸查表2.1.11得；最小倾覆力臂根据横摇角及动稳性曲线做图得到；另 规范要求满足如下稳性要求：1）初稳性高应不小于0.15m 2）横倾角等于或大于30度处的复原力臂应不小于0.2m，如果船体进水3）角小于30度，则进水角处的复原力臂应不小于该规定值。4）船舶最大复原力臂所对应的横倾角应不小于30度。5）复原力臂曲线的稳性消失角应不小于55度。6）当船舶的型宽和
37、型深比大于2时，最大复原力臂所对应的横倾角较2.2.4规定值减少按下式计算所得的值： 说明1）大倾角自由液面修正采用简化的办法，具体方法如下：2）只画出液舱的某一平均剖面3）用做图法求出等面积30度倾斜液面下的面积形心位置。4）量出此倾斜液面下面积形心的横向移动距离Y。5）假定Y即为该舱液体在30度倾角时体积形心的横向移动距离。若舱内液体体积为V，密度为W，则横倾30度时自由液面修正值为。6）0度到30度的按线性变化选取。5.5 满载出港稳性校核（1）满载出港状态重量重心计算： 表5-3 重量重心计算表 Table 5-3 Table for weight and centroid caculation序号项目重量垂向纵向离基线离船中（后）离船中（前）力臂力矩力臂力矩力臂力矩TMT*MMT*MMT*M1空船7053.922763.67.054970.302货物10002.31231007.3173103食品及淡水60.063.5210.21201201.204燃油45.12.5112.7512541.205人员及行李37.9423.8217.1551.4506备品及供应品5.226.1832.262.312.00607滑油2.032.314.689322.8746.426081820.45457.36