船舶设计原理最后设计总结.docx
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船舶设计原理最后设计总结
船舶设计原理课程设计
1.母型船主尺度确定
1.1补齐主尺度栏
读图可知比例为1:
50，站距为5.1m，共20站，则
总长：
112.10m
水线长：
107.10m
垂线间长：
104.10m
型宽：
17.50m
型深：
7.60m
设计吃水：
4.50m
结构吃水：
5.80m
载货量：
3780吨左右（减载4.0m吃水）
4610吨左右（设计4.5m吃水）
6830吨左右（重载5.8m吃水）
艏舷弧:
300mm
尾舷弧：
128mm
肋距：
#10~#1400.70m
其它0.60m
1.2绘制母型船的横剖面积曲线
根据母型船的横剖型线图，可以借助AUTOCAD的region和massprop命令获得一定面域的面积，换算得到各站的面积。
为了后续处理的方便，可以对面积进行归一化处理。
各站的面积数据如下：
站号
Ai
站号
Ai
0
3.0521485
11
78.230238
1
22.2644455
12
78.230238
2
42.2479915
13
78.230238
3
59.7438
14
78.230238
4
72.8018085
15
78.230238
5
77.37303
16
77.4225
6
78.230238
17
73.293671
7
78.230238
18
60.73476
8
78.230238
19
38.5754125
9
78.230238
20
8.6506505
10
78.230238
在cad中画图生成面域后查询面域特性可求得变换后的船的排水体积和浮心坐标：
2改造母型法设计新船
2.1主尺度改造
当新船与母型船的主尺度不同时，需作尺度变换，常用的是线性变化，即
长度：
宽度：
吃水：
式中，带有下标“0”者为母型船参数。
由于新船的主尺度不作修改，变换系数为1。
2.21-Cp法绘制横剖面面积曲线
将横剖面面积曲线在船中横剖面处分成前后半体，本设计在10#处分开，并且进行无量纲化。
为了简化公式，分别在x、y方向无量纲化。
Cp法采用的形变函数是线性函数：
该函数满足x=1.0时，
的端点边界条件。
由约束条件：
得
则
在计算的过程中首先需要对横剖面积曲线进行无量纲化处理，然后在Autocad中画图生成面域后查询面域特征可得面域面积，即棱形系数Cp：
Cp=0.85153
同理，分别对前后半体进行无量纲化并且生成面域得到
Cpf=0.87427Cpa=0.828791
设计过程中，要求排水量减少6%，因为中横剖面系数Cm不变，又知Cp=Cb/Cm则相当于棱形系数Cp变化6%。
由此可得
δCpa=0.06×Cpa=0.049727
δCpf=0.06×Cpf=0.052456
1-Cp法换算如下：
站号
x
Ai
Ai/Am
0
-10
-1
3.0521485
0.039014946
1
-9
-0.9
22.2644455
0.284601531
2
-8
-0.8
42.2479915
0.540046823
3
-7
-0.7
59.7438
0.763691912
4
-6
-0.6
72.8018085
0.930609575
5
-5
-0.5
77.37303
0.989042498
6
-4
-0.4
78.230238
1
7
-3
-0.3
78.230238
1
8
-2
-0.2
78.230238
1
9
-1
-0.1
78.230238
1
10
0
0
78.230238
1
11
1
0.1
78.230238
1
12
2
0.2
78.230238
1
13
3
0.3
78.230238
1
14
4
0.4
78.230238
1
15
5
0.5
78.230238
1
16
6
0.6
77.4225
0.989674862
17
7
0.7
73.293671
0.936896945
18
8
0.8
60.73476
0.776359136
19
9
0.9
38.5754125
0.49310105
20
10
1
8.6506505
0.110579371
由以上计算可以得到1-Cp法修正后的曲线，如下所示：
在cad中画图生成面域后查询面域特性可求得变换后的船的排水体积和浮心坐标
由此可以计算排水量变化为
计算相对误差为6%，可知符合设计要求。
Xb变换后向船后移动了。
2.3改造浮心位置—迁移法
当仅改变浮心位置
而不改变棱形系数Cp时，可将横剖面面积曲线向前或向后推移，保持曲线下面积保持不变，使曲线下的形心纵向位置满足新船
要求。
迁移法的形变函数为
式中，y—面积曲线在x处的竖坐标；
。
由设计任务书知：
生成面域后查询面域特征可得
b=-0.02247
由以上计算可进一步得迁移法计算表：
站号
x
改变后无量纲坐标
改变后坐标
Ai
0
-1.0000
0
-1
-51
3.0521
1
-0.8752
-0.00639
-0.881641537
-44.96371837
22.2644
2
-0.7505
-0.01213
-0.762627933
-38.89402456
42.2480
3
-0.6257
-0.01716
-0.642899778
-32.78788868
59.7438
4
-0.5010
-0.02091
-0.521896958
-26.61674486
72.8018
5
-0.3762
-0.02222
-0.398456486
-20.32128079
77.3730
6
-0.2515
-0.02247
-0.273949241
-13.97141131
78.2302
7
-0.1267
-0.02247
-0.149195782
-7.608984864
78.2302
8
-0.0020
-0.02247
-0.024442322
-1.246558416
78.2302
9
0.1228
-0.02247
0.100311138
5.115868032
78.2302
10
0.2475
-0.02247
0.225064598
11.47829448
78.2302
11
-0.2912
-0.02247
-0.313647246
-15.99600957
78.2302
12
-0.1477
-0.02247
-0.170183108
-8.679338508
78.2302
13
-0.0042
-0.02247
-0.026718969
-1.362667444
78.2302
14
0.1392
-0.02247
0.116745169
5.954003619
78.2302
15
0.2827
-0.02247
0.260209308
13.27067468
78.2302
16
0.4261
-0.02224
0.403905452
20.59917804
77.4225
17
0.5696
-0.02105
0.54855551
27.97633102
73.2937
18
0.7131
-0.01744
0.695626933
35.47697359
60.7348
19
0.8565
-0.01108
0.845455881
43.11824993
38.5754
20
1.0000
0
1
51
8.6507
在cad中画图生成面域后查询面域特性可求得变换后的船的排水体积和浮心坐标
=6314.96
由此可以计算排水量变化为
由以上计算得迁移法修正后无量纲横剖面积曲线为
3绘制新船型线图
3.1横剖型线图的绘制
通过上面的计算和修改，我们得到了满足设计要求的新船的横剖面积曲线曲线，可以结合母型船型线图首先完成新船横剖面积曲线。
基本思路是：
从母型船的横剖面积曲线上，找出与新船某站横剖面面积（按百分数计）相等的母型船的对应横剖面位置，再从母型船的水线半宽图上找到对应剖面处的各水线半宽值。
在具体的计算过程中，因为我们的修改相当于减少了平行中体的长度，同时首尾的形状不做大的修改。
所以，在保证首尾不变的基础上取了1-7站，13-19站，和加密站1.5站，18.5站，19.5站进行相关的计算。
0站和20站不变，就用原来的数据。
利用得到的数据，就可以获得新船的横剖型线图。
具体见型线图。
3.2半宽水线的绘制
利用得到的横剖型线图，可以直接得到各个水线在各站对应的半宽值，因为在首尾保持不变，可以进行光顺。
在绘制的过程中，水线与船中的交点，则是根据纵剖型线图上船中剖面与水线的交点投影得到。
最难的是尾部与轴有关的型线变化，采用基本保持轴套的型线形状大体不变，与相应水线光顺连接得到。
3.3纵剖型线的绘制
利用得到的横剖型线图和半宽水线图，根据投影关系可以得到ⅠⅡⅢ纵剖线与各个水线的交点，通过投影则可以得到纵剖型线图上ⅠⅡⅢ各纵剖线上多个点，用样条光顺连接可以得到相应的纵剖线。
4完善设计型线图
对上面得到的新船型线图，进行相关的三相光顺，这对于我们经验不足者是很难的一部分。
光顺之后，经过测量结合前面的原始数据，完成新船的型值表。
由于在修改的过程中，且尾部为了配合轴的设计做得修改相对大，工作量主要集中在首尾部分。
这是一个探索的阶段，经过一段时间的尝试，画出改造后的船的型线图，并得到新船的型值表。
最后，检查设计结果，填写相关尺度栏等，得到最终上交结果。
总布置设计说明书
一总体说明
1、设计依据、航区及用途
本船设计按照长江交通科技股份公司“5000吨江海直达船设计任务书”要求进行。
本船主要航行于武汉至我国沿海港口，在减载吃水状态下，可全年航行武汉至宁波，以装运铁矿石及钢材为主，兼顾运输煤炭、水泥熟料等散货。
设计满足中国近海航区及长江A、B级航区的航行要求。
2、船级：
本船按照中国船级社（CCS）现行的“钢质海船入级与建造规范”（2001）、“船舶与海上设施法定检验规则”（非国际航行海船法定检验技术规则）（1999）要求设计与建造，不考虑入级。
3、总体概述：
本船为双底、双舷、单甲板结构，双机双桨推进，球首双尾的节能船型。
适宜于装载矿石、钢材及水泥熟料、煤炭等一般散货。
本船为一艘具有倾斜船艏、方形艉，并适合执行上述运输任务的货船。
主船体由6道水密舱壁划分为首尖舱（兼压载水舱）、首压载水舱、第二货船（顶边舱设压载水舱）、第一货舱（顶边舱设压载水舱、淡水舱、重油舱，底边舱设轻油舱）、机舱、尾压载水舱、舵机舱。
本船设有首尾楼。
机舱棚及居住舱室、驾驶室等均设置于尾部。
货舱区域为双层底，双层底自首部防撞舱壁向尾伸至机舱，顶边舱由首压载水舱向尾伸至机舱前壁。
中剖面结构见附图。
本船主机为：
6250ZC2台
额定功率：
2×778kW（燃千秒油时的功率）
额定转速：
750r/min
减速比：
3.95:
1
航速：
11kn
设外旋MAU型4叶桨两只
本船的工艺及材料、设备（机电设备等）均按中国船级社（CCS）有关规范、规则的要求进行建造和检验。
4、吨位及载货量
本船总吨位为4413，净吨位为1523，吃水4.50米时，装载铁矿石、钢材、水泥熟料等货物载货量4610t。
6830吨左右（重载5.8m吃水）
5、续航力：
本船续航力大于1800海里。
6、船员铺位：
本船船员铺位26个（备用铺位一个），其中：
单人间：
5间（船长、轮机长室带有办公室）
双人间：
10间
二设计任务
1、根据侧视图完善首楼甲板平面图
根据船体说明书，可知：
滚轮导缆钳CB39-66A200ZG7只
艉楼甲板有5个导缆钳，艏楼甲板有2个导缆钳，对称分布，根据侧视图可确定它们的位置。
带缆桩GB/T554-1996A35514只
带缆桩GB/T554-1996A4501只
艉楼甲板有4个带缆桩，主甲板上有7个带缆桩，则艏楼甲板应该有4个带缆桩。
导缆孔CB34-76A480×3104只
则艏楼甲板上应有4个导缆孔。
最后画出艏楼甲板：
2、校核油舱容积足够
（1）所需油舱容积计算
根据主机功率、续航力、航速、耗油率等计算，其公式为：
式中，g0—包括一切用途在内的耗油率（kg/（Kw·h））。
查得主机在服务功率时的油耗率为gr=0.220kg/（Kw·h），可取
；主机持续功率
;续航力
；服务航速
；储备系数
取为1.2
则总的燃油储备率
则所需的油舱容积
（2）油舱型容积计算
由总布置图可以得到，船一侧的重油舱和轻油舱长度为4.2m，型容积近似为长方体，横剖面积S=3.55×6.6=23.43
由此可以计算得两边油舱型容积
取油舱利用率为0.94，则实际油舱型容积
综上所述，比较知油舱型容积大于实际需要油舱容积，即油舱容积满足设计需求。
3、如果本船全部装散装的水泥时，能装的吨数
根据总布置图可以得到两个货舱的尺度为：
第一货舱：
33.6m×10.4m×6.6m
第二货舱：
30.8m×10.4m×6.6m
则总的货舱容积
又知水泥的积载因数
，可取为0.73
；而舱容积利用系数
可取为0.98。
则本船散装水泥时可以装
4、本船主船体的总体区划（纵横垂三向）应该考虑的问题及在结构规范中有的相关规定
所谓船主体是指船的连续露天甲板（通常为上甲板）以下的部分。
主体内的船舱划分，沿船长方向通过水密舱壁进行纵向划分，沿垂向通过甲板或平台作出竖向规划，沿船宽方向则有舷边舱和顶边舱之分。
下面逐项进行分析校核计算。
（一）纵向区划
1、肋骨间距
我国《钢质海船规范》（以下简称《规范》）规定：
标准肋骨间距
0.0016L+0.5
=0.0016×104.1+0.5=0.66656m>0.6m
按《规范》,
>0.6m则船中段肋骨间距应圆整取一种肋距（如0.65m,0.7m），而首尾尖舱内取肋距为0.6m。
本船中段取肋距0.7m，首尾尖舱取肋距0.6m,满足规范要求。
2、水密舱壁数目
《规范》从保证船体横向强度出发，规定了海船的水密舱壁数目一般不小于下表的规定的数目，且有机舱前、后端壁应为水密舱壁；除尾尖舱舱壁外，其他水密舱壁均应通到舱壁甲板。
垂线间长
Lpp/m
L≤60
60＜L≤85
85＜L≤105
105＜L≤125
125＜L≤145
中机型船
4
4
5
6
7
尾机型船
3
4
6
6
6
由于本船垂线间长Lpp=104.1m，对比上表可见,主船体由6道水密舱壁划分为首尖舱（兼压载水舱）、首压载水舱、第二货船（顶边舱设压载水舱）、第一货舱（顶边舱设压载水舱、淡水舱、重油舱，底边舱设轻油舱）、机舱、尾压载水舱、舵机舱。
且机舱前、后端壁均为水密舱壁，所有水密舱壁均已通到舱壁甲板。
因此，本船主船体部分水密舱壁数目及其位置，均满足规范要求。
3、首尖舱长lf、尾尖舱长la
《规范》规定的首尖舱长应满足：
0.05L≤首尖舱长lf≤0.08L；尾尖舱长应满足：
尾尖舱长la＝0.035-0.045L。
本船首尖舱长lf＝7.168m=6.89%L符合要求,尾尖舱长la＝3.6m=0.035L符合要求。
由此知，首、尾尖舱舱长均满足规范要求。
4、机舱部位
《规范》中对机舱部位的相关规定如下：
尾机型：
货船大多采用尾机型，其中，油船、散货船全部为尾机型，而杂货船、集装箱船、多用途货船等也多采用尾机型。
中机型：
通常多为客船采用，对于拖船、渔船，根据舱面作业要求并考虑纵倾调整一般也采用中机型。
中尾机型：
当船的主机功率加大或采用双机双桨时，尾机型布置上的困难就比较突出，这时可将机舱及上层建筑前移，尾部保留一个货舱，构成中尾机型。
中前机型：
滚装船、尾滑道拖网渔船等，因其使用要求及尾部甲板布置地位的要求，有采用中前机型的。
有的小型交通艇因考虑机驾合一等因素，也有将机舱布置在艇首的较前部位，即为首机型的。
本船以装运铁矿石及钢材为主，兼顾运输煤炭、水泥熟料等散货，故采用散货船的标准来布置机舱位置，采用尾机型。
5、货舱划分
《规范》中规定，干货船的货舱舱长，散货船多按等舱容划分货舱，以均衡装卸作业时间。
本船第一货舱舱容为2306.304m3,第二货舱舱容为2114.112m3，基本满足等舱容的货舱划分原则，故满足规范要求。
（二）竖向区划
1、甲板层数
油船、散货船、矿砂船、运木船、集装箱船、多用途干货船只设单层连续上甲板。
对于小型货船、渔船、拖船及许多内河船，由于其舱深较小，通常也只设单层连续上甲板，或称单甲板。
大中型杂货船、滚装船、客舱等则多设置二至四层甲板。
本船为散货船、矿砂船、多用途干货船系列，故采用《规范》中规定的单层甲板形式。
即本船的单层甲板设计满足规范要求。
2、层高（甲板间高）
对于货船，《规范》中规定其甲板间高＞2.45m，因为太低将不利于充分利用布置地位。
本船由于采用了单层甲板形式，其层高（舱深）为6.6m＞2.45m，满足规范对层高的要求。
3、双层底
关于双层底高度hd，海船规范规定在任何情况下不得小于700mm,且不小于按下式计算所得的值：
Hd≥25B+42T+300（mm）
其中，B、T的单位均以m计。
本船双层底高Hd＝1.0m，型宽B＝17.5m,吃水T＝4.5m。
显然其满足上式，即
Hd＝1.0m＝1000mm＞25×17.5+42×4.5+300＝926.5mm
即本船双层底高度满足规范要求。
（三）横向区划
1、舷边舱与顶边舱
《规范》中相关规定如下：
矿砂船、运木船、集装箱船、多用途货船多设置舷边舱；顶边舱则为散货船所采用。
对于大多数单甲板船或载运重货的船，即容量要求不高、压载量要求大且船体强度要求高的船，整个舷侧自上而下设置舷边舱。
本船具有矿砂船、多用途船的使用特征，故采用了整个舷侧自上而下设置舷边舱的设计。
顶边舱设压载水舱、淡水舱、重油舱，底边舱设轻油舱。
即本船舷边舱与顶边舱设计满足规范要求。
2、油水舱的布置
燃油舱
《规范》中规定，燃料重油通常部分布置在双层底内；一小部分则贮放在机舱前端深油舱或两舷边舱内。
油舱离机舱应尽可能近一些，以缩短管路和减少热量损耗。
本船油舱设计，将重油和轻油均布置在两舷边舱内，且油舱紧挨着机舱，满足“油舱离机舱应尽可能近一些，以缩短管路和减少热量损耗”的原则。
所以本船油舱设计基本满足规范要求。
淡水舱
《规范》中规定，日用水柜（淡水舱）可设在机舱平台上；小型船舶、内河船常采用重力式水柜，则一般设在厨房以上的较高层的甲板上。
本船采用将水柜（淡水舱）设在机舱平台上的形式。
压载水舱
《规范》中规定，压载水舱可布置在双层底舱及首、尾尖舱内。
海船的压载水舱尚可布置在舷边舱和顶边舱内，目的是保证船舶在各种载况下有适宜的浮态和稳性，并尽量减小中垂和中拱弯矩。
本船在首、尾尖舱，舷边舱（顶边舱）均设有压载水舱，其布置地位均满足规范要求。
5、根据总布置图补齐尾楼甲板和居住甲板平面图
船体说明书中，写明本船船员铺位26个（备用铺位一个），其中：
单人间：
5间（船长、轮机长室带有办公室）
双人间：
10间
按照总布置图的设计，主甲板有2个2人间，居住甲板上有4个1人间（包括船长和轮机长室），根据设计要求，在尾楼甲板设计了7个2人间，一个1人间，在居住甲板设计了1个2人间，总布置设计如下图所示。
艉楼甲板：
居住甲板：
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