55000吨远洋散货船毕业设计学位论文.docx

55000吨远洋散货船毕业设计学位论文.docx

《55000吨远洋散货船毕业设计学位论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《55000吨远洋散货船毕业设计学位论文.docx（89页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

55000吨远洋散货船毕业设计学位论文

55000吨远洋散货船毕业设计

绪论…………………………………………………………………

（2）

第一章设计任务书及分析……………………………………………（4）

第二章全船说明书……………………………………………………（9）

第三章船舶主要要素的确定…………………………………………（12）

第四章型线设计………………………………………………………（18）

第五章静水力计算…………………………………………………（23）

第六章总布置设计……………………………………………………（25）

第七章船舶阻力计算…………………………………………………（28）

第八章螺旋桨图谱设计………………………………………………（30）

第九章舱容要素计算…………………………………………………（34）

第十章稳性计算书……………………………………………………（36）

第十一章最小干舷计算………………………………………………（44）

参考文献…………………………………………………………………（47）

附录…………………………………………………………………（47）

1.调查报告

2.静水力性能计算数据

结束语…………………………………………………………………（55）

摘要：

本船为近海55000吨散货船，该船主要装运散货如谷物、煤及一些干货（钢管等），根据远洋航道和经济情况，着重解决船舶的舱容。

本船的设计，总体上满足设计所需的要求。

因本船为散货船，首先考虑载货量和舱容对其主尺度的限制，并且其积载因数较大，不能只按最小干舷设计，同时应考虑到船舶的经济性。

本船设计中特别注意降低造价，降低消耗，提高运输能力，以最少的投资获得最大的运输能力，提高本船的经济性。

Abstract

Thispaperdealswiththedesignof55000tbulkcarrier,theshipmainshippingbulkcargolikegrain,coalandsomesolidstuffs（steelpipeandsoon）,accordingtothecoastalwaterwaysandtheeconomicsituation,focusonshipcabincapacity.Theship'sdesign,satisfiestherequestwhichasawholethedesignneeds.Becausethisshipisabulkfreighter,paramountconsiderationfreightcapacityandvolumeofcompartmenttoitshostcriterionlimit,anditsloadfactorisbig,cannotonlypressthesmallestfreeboarddesign,simultaneouslyshouldconsiderships'efficiency.Inthisshipdesignthespecialattentionreducestheconstructioncost,reducestheconsumption,sharpensthetransportcapacity,obtainsthebiggesttransportcapacitybytheleastinvestments,enhancesthisship'sefficiency.

关键词：

散货船设计性能计算55000t

绪论

全文内容包括任务书分析，主要要素的确定，船体型线设计，船舶性能计算，总布置设计，浮态调整，舱容和各种载况下的稳性计算，阻力计算，螺旋桨设计调查提纲和调查报告等内容。

整个设计过程以货舱舱容、稳性、操纵性和经济性为中心。

确保设计的船具有足够的载货量，改善设计船的稳性和操纵性，同时具备良好的经济性。

设计船的主要数据如下：

总长Loa=192m,两柱间长Lpp=185m,设计水线长Lw=188.6m,型宽B=32m,型深D=17.9m,设计吃水T=11.2m,排水量Δ=60983t,浮心纵向位置Xb=3.922m（舯前），方形系数Cb=0.884，棱形系数Cp=0.891。

全文分十一个部分，用数据和图表对以上内容进行了说明，对该散货船的设计做了全面的阐述。

第一章设计任务书及分析

设计任务书

一.设计题目：

55000吨远洋散货船

二.设计人：

三.设计指导人:

四.设计时间：

五.设计工作量:

说明书2页图纸4张（1-3号图纸）

六.设计（论文）主要内容：

1.船型、航区与用途

设计船为钢质、单甲板、双壳散货船，船型根据调查结果确定。

本船适合于远洋航区。

2.船级

船舶包括船体，轮机，设备和舾装等应符合ABS船级社的规范。

3.航速、续航力及自持力

本船试航速不低于14.2kn/h;续航力18000海里，自持力52d。

4．主机、辅机及燃料

主机、辅机拟采用低油耗国产或引进专利国内生产柴油机，其型号与功率由设计者按设计要求自行选定。

5.设备

锚、系泊、舵、工作、救生、消防及航行信号等设备根据规范要求及实际需要配置。

6.乘员编制及配置

船舶定员28人，不包括苏伊士运河船员6人。

室内设施按舱室设备规范配置。

七．外文阅读与翻译

1．阅读有关文献。

2．翻译与设计任务有关文章，字符2万。

八．基本要求：

1．进行毕业设计调查，完成开题报告。

2．确定设计船主要要素：

根据任务书，通过分析，确定船舶主要要素。

3．型线设计：

按型船改造、图谱或自行设计等方法进行型线设计并提交相应图纸。

4．总布置设计：

按照图纸标准完成设计船总布置图纸一套。

5．性能校核：

1）稳性计算：

至少计算二种典型载况完整稳性。

2）完成功率、螺旋桨计算书及预报航速。

3）编写设计报告书。

九.应完成的任务：

1.图纸

（1）船舶型线图

（2）船舶总布置图

（3）静水力曲线图（4）邦容曲线图（5）插值曲线图

2.计算文件与说明书

（1）船舶主尺度与船型系数的选择说明

（2）船舶型线设计说明

（3）船舶总布置设计概述

（4）船舶稳性计算书

（5）阻力及速率计算书（包括桨的主要要素确定）

（6）船舶干舷计算

设计指导人：

（签名）

2007年6月5日

任务书分析：

1.对本船的简单分析：

散货船自20世纪50年代中期出现以来，总体上保持着强劲的增长势头。

在国际航运业中，散货船运输占货物运输的30%以上。

由于货运量大，货源充足，航线固定，装卸效率高等因素，散货船运输能获得良好的经济效益，散货船已成为运输船舶的主力军。

随着世界经济的发展，散货船运输仍将保持较高的增长势头。

在国内，散货运输约占货运量的40%，日益发展的散货船队在能源运输、国际贸易中是一支主力军，在国民经济发展中占有重要地位。

从船队结构情况看，我国干散货船队船舶吨位偏小，平均载重吨低于世界平均水平，其中2万~5万吨散货船约占43%（以载重吨计）。

而且这些2万~5万吨散货船船龄老化情况比较严重：

从船队规模看，2000年以前2万~5万吨散货船的数量基本满足国内运输需要，2000年后随看货运量的增加，尤其是我国矿石的进口量近儿年的持续快速增加（2003年已达1.6亿吨），极大地增加了散货船货运量。

因此，我国船队最近几年应加快老龄散货船的更新及大型散货船的建造，以适应我国经济发展的需求。

本船可用于以下航线：

1）远东--北美西海岸航线该航线包括从中国，朝鲜，日本苏联远东海港到加拿大，美国，墨西哥等北美西海岸各港的贸易运输线。

从我国的沿海地各港出发，偏南的经大隅海峡出东海；偏北的经对马海峡穿日本海后，或经清津海峡进入太平洋，或经宗谷海峡，穿过鄂霍茨克海进入北太平洋

   2）远东--加勒比，北美东海岸航线该航线常经夏威夷群岛南北至巴拿马运河后到达。

从我国北方沿海港口出发的船只多半经大隅海峡或经琉球庵美大岛出东海。

   3）远东--南美西海岸航线从我国北方沿海各港出发的船只多经琉球庵美大岛。

硫黄列岛，威克岛，夏威夷群岛之南的莱恩群岛穿越赤道进入南太平洋，至南美西海岸各港。

   4）远东--东南亚航线该航线是中，朝，日货船去东南亚各港，以及经马六甲海峡去印度洋，大西洋沿岸各港的主要航线。

东海，台湾海峡，巴士海峡，南海是该航线船只的必经之路，航线繁忙。

   5）远东--澳大利亚，新西兰航线远东至澳大利亚东南海岸分两条航线。

中国北方沿海港口几朝，日到澳大利亚东海岸和新西兰港口的船只，需走琉球久米岛，加罗林群岛的雅浦岛进入所罗门海，珊瑚湖；中澳之间的集装箱船需在香港加载或转船后经南海，苏拉威西海，班达海，阿拉弗拉海，后经托雷斯海峡进入珊瑚海。

中，日去澳大利亚西海岸航线去菲律宾的居民都洛海峡，望加锡海峡以及龙目海峡进入印度洋。

2.散货船的特点：

在国际航运业中,散货和液货运输占货物运输的70%以上。

由于运量大、货源充足、航线固定、装卸效率高等因素,散货船及液货船能获得良好的经济效益,成为运输船舶的主力军。

这类船舶目前的发展趋势大致是船种标准化、系列化,其中散货船主要船种是好望角型（CAPESIZE）、巴拿马型（PANA2MAX）、灵便型（HANDYMAX）等。

这类船舶的船长趋向缩短,船宽和型深增加,长宽比L/B相应下降,灵便型L/B约在5.5～5.8之间,船体短肥,但载重量和航速却不断地增加,而且由于船级社协会等机构对船体安全性问题越来越重视,各种新要求和规则不断推出,船体的空船重量也不断增加。

因此研究这一类标准化系列化船型的快速性、操纵性、适航性、船体结构的安全性、防污染性能以及综合节能等,是目前航运界和造船界一个相当重要的课题,目的是追求船舶营运的经济性,降低造价,使船东以最小的初投资获得最大的经济效益。

灵便型散货船（handy bulker）原指载重量为2万~4万吨的较小型散货船，此型船吃水浅，能进出世界众多港口，具有灵便、通用的特点随着航运和造船业的发展，灵便型散货船也得到了进一步的发展，演变出载重量更大的3.5万载重吨以上大灵便型散货船（handymax bulker），而把3.5万载重吨以下称之为小灵便型散货船（small handy bulker or handy size bulk）；由于受到河道的限制，6万~8万吨巴拿马型（Panamax bu1ker）最大船长294m，宽32.2m，吃水12m；10万~18万吨好望角型散货船（capesize bulk carrier）在20世纪60年代中后期问世，是通过好望角连接大西洋和太平洋的典型船型，主要承担海上长航线的煤炭和铁矿石运输任务，其代表船型吨位逐步由10万~12万吨发展到14万~15万吨，近期又发展到17万~20万吨。

此外，还有以下几个特点：

1）船型主要为中机或尾机型。

2）主要尺度的吃水，受各停靠港口航道及码头前沿水深的限制较大。

散货船主要是装货为主，所以它的舱容是最主要的，且型深对舱容影响最大，。

3）货舱与货舱口：

为便于装卸，舱口数与货舱数相同，舱口宽度约占船宽的70—80%。

3.本船是载重型船舶，其设计流程图如下页框图所示：

载重型船舶设计流程图

4.设计中应解决的中心问题

本船是一条运输船舶，满足任务书上所规定的各项要求，使本船在技术上具备必要的能力，从而保证其运输任务的完成，这是设计本船时首先要考虑的主要因素。

在设计中应保证船舶的适航性，避免在航行中发生谐振。

另外，在设计中还应该保证船舶有一定的首尾吃水，以避免在风浪中发生飞车、砰击和减少甲板上浪等现象的发生。

本船为低速柴油机驱动，设计航速为14.20knots（节），本船又属于运输船，因此我们要妥善处理船舶快速性和经济性的矛盾，从这一主要矛盾去考虑进行主尺度的选择和优化。

5.妥善处理船舶快速性与经济性的矛盾

在本船主尺度确定时，为提高其经济性，从以下两个方面去注意：

第一，在满足载货量要求的情况下，力求减小其主要尺度，特别应力求缩短船长，以便减少船体钢料的消耗量，降低造价。

第二，在设计中应使设计船达到设计任务书中规定航速要求的同时，力求所选择的主机功率最小,这样船舶造价也相对减少。

在主机功率一定的情况下，应力求获得较高的航速，以便缩短航次的航行时间，增加年航次数，从而提高运输能力。

6.本船的一些设计思想。

A采用尾机型

B按照规范的要求，本船采用双壳双底

C以平齐的主甲板，首楼，前倾首柱与球鼻首，方形尾封板和开式船尾框架，半平衡舵和一个固定螺距螺旋桨

D主机、辅机及燃料：

主机、辅机拟采用低油耗国产或引进专利国内生产柴油机，其型号与功率由设计者按设计要求自行选定

E设备：

锚、系泊、舵、工作、救生、消防及航行信号等设备根据规范要求及实际需要配置。

第二章全船设计说明书

2.1船型及用途

本船为钢质、单甲板、单机、单桨、，柴油机驱动的散货船；主要航行于远洋航道。

2.2船级

船舶包括船体，轮机，设备和舾装等应符合ABS船级社的规范。

2.3主尺度

总长:

192m设计水线长：

188.6m

垂线间长:

185m型宽：

32m

型深：

17.9m设计吃水：

11.2m

排水量：

60983t

2.4人员配置

船长：

1人政委1人

轮机长：

1人苏伊士运河6人

其他船员：

25人

合计：

34人

2.5主要船型及系数

方形系数：

0.884棱形系数：

0.891

舯剖面系数：

0.993水线面系数：

0.960

浮心纵向位置：

3.922m

满载试航速度：

14.2kn续航力：

18000海里

2.6稳性及干舷

稳性和干舷均符合2004年《船舶与海上实施法定检验规则》要求。

2.7舱容

舱内容积为65919m3，舱口围板内容积4223.2m3,共计70142.2m3

2.8舱室布置

一主船体布置。

1）在#221~船首设置首尖舱。

2）#35~#221肋位设有舷边压载顶水舱和底舱，主要是为了在空载调节其浮态和重心。

3）在#35~#221肋位内设有高度为2.0m的双层底。

4）机舱设在#12~#35肋位，Lc=18.86m。

5）在#18~#28肋位及#72~#148设燃油舱。

6）货舱设在#35~#229肋位。

7）舵机舱设在#-1~#1肋位。

日用水舱设在#12~#15肋位。

二上层建筑划分

上层建筑一共五层，第一层为救生甲板，高度3.5m,第二层到第三层为居住甲板，高度为3.15m.。

第四层为驾驶甲板，高度为2.65m。

第五层为罗经甲板。

2.9船体结构：

全船的除#12肋位以前和#221肋位以后肋距为600mm，中间部分全为820mm,双层底高是2.0m;机舱处双层底高是1.82m。

为了改善船舶的装卸条件，本船在货舱内不设支柱，而在舱口处设舱口围板以增加舱容。

2.10推进设备

2.10.1主机：

型号：

大连船用柴油机厂6S50MCC型额定功率：

9480kw

油耗：

171g/kw·h额定转速：

127r/min

重量：

273t数目：

1台

2.10.2螺旋桨：

盘面比：

0.582桨径：

5.57m

螺距比：

0.646推进效率：

0.507

叶数：

4转速：

127r/min

2.10.3舵设备

本船采用半悬挂式半平衡舵舵，舵的剖面采用流线型。

用实船统计资料选择面积时，常用船体纵中剖面水下部分的面积或船长与吃水的乘积的百分数来表示，即舵面积：

AR=ｕ*Lpp*d,其中ｕ取1.60%，Lpp=185m,d=11.2m,则AR=33.152m

。

舵高hhmax＝7.42m

舵宽bb=AR/h＝4.467m

展舷比γγ=h/b1.660726351

舵平衡比k＝0.26

配合间隙D＝5.57m

a＝0.12D=0.6684

b=0.20D=1.114

c=0.14D=0.7798

2.10.1锚设备及系泊设备

通过舾装数N计算：

N=Δ

+2Bh+A/10,其中Δ=60983t,B=32m,

A为船长L范围内夏季载重水线以上船体部分和上层建筑以及各层宽度大于B/4的甲板室侧投影面积的总和，根据总布置图，计算得A＝1572.9m2

h为从夏季载重水线到最上层舱室顶部的有效高度，h＝22.5m

计算得N＝3146.6

按2006年《钢质内河船舶入级与建造规范》配备如下：

首锚为3个，9300kg/个；首锚锚链总长660m，选择直径为76mm的锚链；拖索长度280m，破断负荷1471kN；系船索6根，每根长度200m，破断载荷为520kN。

2.11其它设备

2.11.1救生设备

根据《船舶与海上设施法定检验规则》，本船配备救生圈和气胀式救生环共4个，其中带救生浮索救生圈2个，32人救生艇一条。

2.11.2防、信号设备

配备前后桅灯各一、前后锚灯各一、舷灯、艉灯、工作灯应照明甲板。

第三章船舶主要要素的确定

3.1初步估算

型船资料：

主要要素范围初定：

在进行各主要要素范围初定之前，应首先弄清楚本设计船选取基本要素时应首先要考虑哪些问题，以及考虑问题的主次。

本船为布置地位型船，因而在选取主尺度时，一般要先考虑布置地位，在此基础上尽可能的提高船舶的快速性、耐波性等性能，而浮力、稳性等则是必须要满足的。

理清这些矛盾，才能在确定主要要素时有的放矢，合理选择。

（1）船长

1.浮力。

满足浮力方程。

但船长过大，将增加船体重量。

2.布置地位和舱容。

满足舱容要求，本船布置地位不是主要考虑的方面，

3.快速性，一定排水量的船和航速下，增加船长，有利快速性，但将增加空船重量，增加建造成本，，于经济性不利。

4.其他方面。

耐波性方面，避免船长与波长相近，增加L可以提高航向稳定性，但不利回转性。

L过长，不利总纵强度。

港口限制条件。

（2）船宽

1.浮力。

最先考虑的是满足浮力要求。

2.舱容和布置地位。

增加B有利舱容和布置。

3.初稳性高的上下限。

船宽增加，有利增加初稳性高度，但B过大，不利于横摇缓和性。

在实际中，从造价方面，要求降低船长，加大船宽，但一般不能过宽，还受到航道限制，横摇缓和性的约束。

一般在吃水受到限制的条件下，可增加船宽。

（3）吃水

设计吃水的选择主要从浮力及保证螺旋桨有适宜的直径这两个方面来考虑。

1.从浮力方面看，增加吃水，可减小Cb或B及L，对快速性和减轻空船重量等许多方面都是有利的。

当然减小B和L都应该满足稳性和布置地位等有关的要求。

所以，如果吃水不受限制，在不影响L和B满足其它要求的情况下，吃水的选择一般总是用足给定的限制条件。

2.从螺旋桨直径看，吃水的大小与螺旋桨直径有直接的关系，如果吃水太小，对桨的直径限制太大，会严重影响推进效率。

（4）型深

1.舱容要求。

D对增加舱容贡献最有效。

对空船重量增加影响很小。

2.总纵强度。

D越大，对总纵强度有利，但可能会增加重心高度和风压力矩。

（5）方形系数

方形系数是一个反映船体水下部分肥瘦程度的系数，是排水量和各主要尺度间的纽带，故选择主要尺度时，也同时选择方形系数。

从船体重量及载重量方面考虑，Cb太小，船的主尺度就会很大，船体重量就会增加，钢料消耗增大，船舶造价也就随着提高，同时由于空船重量大了，载重量会相应降低；从适应航道要求上，如果Cb也小，必然使船舶的L、B变得很大，不适应航道的要求，同时也不利于操纵性。

但是对于高速舰船，减小Cb通常对改善阻力性能是有利的。

方形系数主要根据浮力和快速性两个基本因素来选择。

对于本设计船，如果浮力的要求不难满足的话，可以主要根据快速性的要求选取与Fn相配合的Cb。

3.1.1初步确定排水量

由统计公式：

ηDW=0.7666+0.1304（DW/105）-0.0775（DW/105）2+0.1294（DW/105）3-0.1441（DW/105）4

+0.0469（DW/105）5＝0.829

△=DW/ηDW＝66345m3

本船最大载重时是结构吃水状态，所以该排水量为结构吃水排水量。

3.1.2第一次主要要素估算

3.1.2.1船长的确定

经验公式法的计算值与母型船相比偏大，采用母型船换算法得

LPP=LPPo（△/△o）1/3=183.7m

考虑到其他因素，取185m。

3.1.2.2船宽的确定

原理同上得B=Bo（△/△o）1/3=32.57m

考虑到其他因素，取B=32m

3.1.2.3吃水的确定

采用母型船换算T=To（△/△o）1/3=11.21m

考虑其他因素，取T＝11.2m

3.1.2.4型深的确定

采用母型船干舷换算法。

D=Do*T/To=17.9

3.1.2.5估算方型系数Cb

取μ=1.0006，k=1.025，则由浮力平衡方程式Δ=μ*k*L*B*T*Cb可以得到：

在结构吃水状态下Cb＝0.8694

3.1.3粗估主机功率

1）收集型船资料，选取与本船排水量接近的干散货船，利用其海军系数初步估计本船的主机功率。

本船参考国内50000吨散货船资料（见型船资料表），其海军系数C＝472.7因为排水量接近的干散货船，C相同，所以

，所以求出P=9930.38kw=13510.72马力。

3）选取大连船用柴油机厂6S50MCC柴油机

产品名称

6S50MCC

功率（Ratedpower）：

9480KW12900bhp

缸径（Cylinderbore）：

500mm

活塞冲程（Pistonstroke）：

2000mm

转速（Speed）：

127rpm

耗油量（BSFC）：

171g/kwh

重量（Weight）：

273t

3.2关于性能的校核

3.2.1货舱舱容校核

3.2.1.1载货量Wc的计算：

载重量DW包括了货物、人员及行李、食物、淡水、燃油、滑油、炉水以及备品供应品的重量，如果设计状态还有压载水的话，则还包括压载水的重量。

（1）人员重量：

34人

（2）人员重量：

65kg*34=2210kg

（3）行李重量：

55kg*18=1870kg

（4）食品和淡水的总储备量：

34*52*153.5kg=271388kg,定量标准—食品每人每天3.5kg，淡水每人每天150kg。

（5）燃油储备量WF＝171*10-6*9480*24*52＝2023t

（6）滑油重量：

WL=￡WF=0.02*2023t=44.06t,取￡=0.02。

（7）备品和供应品重量：

0.5%*LW=0.005*11579t=57.9t。

载货量Wc=55000t-2.27t-1.87t-271.4t-2023t-44.6t-57.9t=52644t。

3.2.1.2设计船货舱所需容积：

Vc=Wc*uc/kc,uc取1.35，容积折扣系数kc=0.99,

Vc=52644t*1.35/0.99=71787.3

。

设计新船提供的货舱容积：

VTc=LcAcKc。

Lc＝185-9-6.5-20＝149.5

计算船中处货舱横剖面面积：

参考型船资料，结合设计船的主尺度，将货舱横剖面初步设计如下：

;

得出Ac＝453m2

散货船Kc=