500吨油船方案设计船舶专业毕业论文.docx
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500吨油船方案设计船舶专业毕业论文
1设计任务书
1.1船舶用途，航区
本船为川江成品油船本船航行于武汉—重庆的长江航线，经过三峡库区本船航区满足B,C,K级航区，J2级航段本船为尾楼，双螺旋桨，柴油机油船
1.2设计和建造规范
本船按照《钢质内河船舶入级建造规范》（2002）和《内河船舶法定检验技术规则》（1999中国船检局）进行设计和建造
1.3船舶的主要尺度及型线
本船设计平均吃水为2.20m,其他尺度根据最佳型线及经济性选定
1.4载重量及货油舱
船舶满载时载重量为500t，货油密度按0.84t/m3计，船舶货油舱长及位置满足规范及《1973年国际防止船舶造成污染公约及其1978年议定书》，设置双底双壳，有专用压载舱，其容积符合公约要求
1.5航速与续航力
满载速度不小于16km/h,续航力为2800km
1.6稳性与适航性
J2航段的要求，各种装载
0.015L（m），螺旋桨全部埋
管系设备，锚机，舵机，
本船应满足我国船检局稳性规范对B级航区，情况横摇周期不小于10s,首尾吃水差不大于入水中，满载航行时无首倾
1.7船体结构
船体结构采用纵横混合骨架形式
1.8船舶设备及甲板机械对货油装卸设备，安全，消防设备，救生设备，绞缆机等都提出较详细规定（从略）
1.9动力装置
主机：
采用淄博柴油机厂Z6170Z：
C-2,260KW台锅炉:
设全自动燃油锅炉
1.10电气设备
对电源种类，配电系统，电缆及照明，通讯导航设备等方面的要求（从略）
1.11船员定额及舱室布置
船员定额为18人船员中由船长，轮机长，水手，厨工，报务员等组成对船员舱室布置要求:
船长，轮机长为单人房间，其余均为四人间对公共舱室的要求:
小餐厅一间，公共厕浴室一间
主尺度的确定
2.1母型船资料
为了解决设计要求中吨位小，装载量大和主机功率小，吃水浅而航速要求高这两大矛盾，本文广泛收集了国内外现有中小型油船的资料并加以分析，从中吸取其优点
与本设计船相近载重量的母型船主尺度资料如表2.1所示,其详尽资料见附录一.
2.1母型船资料
300t
600t7
'00t
1200t
2000t
2000t
2560t
3000t
Lwl
49.44
55.00
Lpp
40
46.00
53.90
72.00
82.00
78.70
83.00
85.80
B
10.5
10.60
7.80
13.60
13.60
13.60
13.80
14.80
D
2.1
3.60
4.00
3.20
4.10
4.00
4.50
4.80
T
1.3
2.40
3.60
2.40
3.20
3.20
3.60
3.80
Cb
0.75
0.77
0.77
0.80
0.80
Cm
0.985
0.964
0.969
0.974
Cp
0.785
0.798
0.823
0.817
L/B
3.81
4.34
6.91
5.29
6.03
5.79
6.01
5.80
B/T
8.08
4.42
2.17
5.67
4.25
4.25
3.83
3.89
D/T
1.62
1.50
1.11
1.33
1.28
1.25
1.25
1.26
L/T
19.05
12.78
13.48
22.50
20.00
19.68
18.44
17.88
排水量
.
1028.
50
1147.
07
载货量
280.0
0
600.0
0
783.4
5
n
DW
0.58
0.61
0.74
0.77
0.77
2.2空船重量计算
空船重量LW按船体钢料重量W舣装设备重量W及机电设备重量Wm三大项来估算
船体钢材重量采用混合模数法
Wh=Ch*（L*B*D+L*（B+D））
舣装设备重量采用平方模数法
Wf=Cf*L*（B+D）
机电设备重量
取Ch=0.090
取Cf=0.029
Wm=Cm*BHP取Cm=0.129
其中BHP为主机额定功率，本船主机采用2X260KW柴油机.
（注:
在空船重量计算中采用的系数都是根据母型船资料确定）
2.3重力浮力平衡及主尺度的确定
采用诺曼系数法进行重力浮力平衡（其具体方法参阅<<船舶设计原理>>大连理工大学出版社）
诺曼系数
N=1
Wh2WfWm
A3A
当IDW-DW|<1t当IDW-DW|>1t改变量按下式计算：
时，认为满足重力浮力平衡
时，不满足，保持Cb,D,d不变，改变Lpp和B,其
L0B0
其中，DW为任务书规定的载重量
DW'为设计方案的载重量
根据空船重量，诺曼系数法过程编制程序（见附录一）
选择七个不同的主尺度的初始方案，得到的结果如表2.2
方案
Lpp（m）
B（m）
r\
DW
氐（m3）
Cb（m）
方案
初定
46.000
10.600
0.700
1
终定
47.134
10.860
0.667
749.000
0.665
方案
初定
47.000
10.400
0.700
2
终定
48.198
10.665
0.666
750.648
0.638
方案
初定
48.000
10.000
0.700
3
终定
49.072
10.223
0.670
746.163
0.650
表2.2主尺度方案
方案
初定
49.000
9.500
0.700
4
终定
49.880
9.670
0.676
740.000
0.670
方案
初定
50.000
9.500
0.700
5
终定
51.054
9.700
0.672
744.361
0.657
方案
初定
51.000
9.500
0.700
6
终定
52.285
9.739
0.666
750.234
0.644
方案
初定
52.000
9.500
0.700
7
终定
53.528
9.779
0.661
756.200
0.631
设计一条新船，要保证浮性，稳性，快速性，容量，布置等技术要求，要满足船坞，船台，航道等限制条件，还要得到最佳的经济效益.
本船的设计主要考虑的是船舶的经济性，即在一定的主机功率（2X260KW）下达到较高的航速.在估算设计船的航速的时候采用海军部系数法，在7
个不同的方案中，取航速较高，且各尺度比合理的作为最终方案
海军部系数法中，采用内河船设计手册546页长江B级航区油船
为参考母型船
佥1=8宀6.23==690.87
c=
BHP02x270
c^BHP
V=3
V=3f
分析海军部系数法，我们不难看出，对于同一条母型船，在相同的主机功率下，也越小，，则速度越大，而也越小同时可以在相同载重量下空船重量也越小，从而降低船舶的造价，出于以上考虑，故选择方案4
为本船主尺度的最终方案，具体数据如下：
两柱间长
Lpp=49.880
水线间长
Lwl=1.03
型宽
B=9.67m
型深
D=3.00m
吃水
d=2.20m
排水量
心=740t
载重量系数
—W=0.676
Lpp=51.38m
m
方形系数
Cb=
也/氷—=0.670
Lpp*B*d
其中
7=1.00是水的密度
中横剖面系数
棱形系数
Cm=0.965
根据VV船舶阻力>>P117由Cb选取
Cb——=0.694Cm
Cp=
3性能校核
3.1航速校核
本船采用海军部系数法进行航速校核，取内河船设计手册546页
长江B级航区油船为参考母型船
c=
BHPo2x270
並=822%咒何23=690.87
=d690-8^^260=16.38km/h
满足航速要求
3.2容积校核
VV船舶设计原理>>P138相近的方法进行计算
2002版《钢质内河船舶入级与建造规范》，
本船的容积校核采用与本船采用双底结构，按
双层底的高度h取800mm，双层壳厚度取800mm若使本船容积满足要求则有：
Vtk>Vcn及（
Vd-Vtk）>Vbn
式中，Vtk为货油舱能提供的容积,
Vd为货油区能提供的总容积,
m3
Vcn为货油所需的容积，m3
Vbn为压载所需容积，m3
本船能够提供的总容积Vd按下式统计式计算：
Vd=KvXLcXBXDXCmd
Kv=0.6596+0.6747XCb-0.3022XKc
Cmd=jd/D（1-Cm）
式中，Cm=0.983
Lc为货油区长度，本船取为31m
Kc为货油区长度利用系数，Kc=Lc/Lpp=31/49.88=0.621
则Kv=0.6596+0.6747X0.7730-0.3022X0.7048=0.9681
Cmd=1-223X（1-0.983）=0.988
本船能提供的总容积
VD=KvXLcXBXDXCmd
=0.9681X35X11.44X3.00X0.988
=1149m3
本船货油舱能提供的容积Vtk按下式计算:
Ka=（0.25XCb+0.702）X（0.95+0.018Xb）
=（0.25X0.670+0.702）X（0.95+0.018X0.8）
=1.094
Vtk=KaXLcX（B-2b）X（D-h）
=1.094X3X（9.67-1.6）X（3-0.8）=603m3
本船主机燃油消耗率为9h,航程为1370km,航速为
16.38km/h，燃油储备10%则双程燃油重量为：
2X260X2X198X1370/16.38/1000=19t
滑油重量占燃油的10%，为1.9t
淡水10吨
船员备品及食品7吨
余量10吨
载货量Wc=500-19-1.9-10-7-10=452吨
本船货油所需容积
Vcn=XWc/rc
式中，k=1.01，考虑货油膨胀及舱内构架系数
Wc=452t，载货量
rc=0.84，货油密度
Vcn=1.01X449/0.84=542m3
压载水容积为
Vbn=0.4DW=200m3
综上，经计算可知
Vtk>Vcn
VD-Vtk>Vbn
容积满足要求
3.3干舷校核
夏季最小干舷
F按下式计算:
F=F0+f1+f2+f3+f4+f5（mm）式中，F0—船的基本干舷，mm；
fi—船长小于100m的船舶的干舷修正，mm
f2—方形系数对干舷的修正，mm；
f3—型深对干舷的修正，mm；
f4—有效上层建筑和围蔽室对干舷的修正，mm；
f5—非标准舷弧对干舷的修正，mm；
（1）基本干舷F0
按＜＜国际载重线公约＞＞中有关规定该船为A型船舶，查＜＜船舶设计原理＞＞P70表3.8得其基本干舷
F0=443mm
⑵船长小于100m的船舶的干舷修正fi
按公约仅对B型船进行修正，对于本船
f1=0mm
方形系数对干舷的修正f2
f2=（F0+f1）（Cb：
：
68—1）（mm）
1.36
本船Cb=0.670，可得
f2=—3mm
型深对干舷的修正f3
f3=（D-—）R（mm）
15
本船D=3.00m，L=49.88m,R=L/0.48
由于D-—<0,取
15
f3=0mm；
有效上层建筑和围蔽室对干舷的修正f4
在设计初期尚不能确定有效上层建筑和围蔽室长度，所以对于有效上层建筑和围蔽室引起干舷减少不考虑，故取
f4=0mm
（6）非标准舷弧对干舷的修正f5
本船不采用低于标准的舷弧，故取
f5=0mm
综上:
F=Fo+fi+f2+f3+f4+f5=440mm
夏季淡水最小干舷
△
Fq=F-——（mm）
4q
式中，A—夏季载重水线时的海水排水量，t;本船也=740t；q—夏季载重水线处在海水中每厘米吃水吨数，t/cm;
对于本船
q=LwlXBXCwlX1.025/100
=51.38X9.67X0.77X1.025/100
=4mm
FQ=394mm；
本船实有夏季干舷F=D-d=800mm>FQ
干舷满足规范要求
3.4稳性校核
初稳性高度的估算按初稳性方程式进行。
GMh乙+r—Zg-Sh
r=a2B2/d
式中，GM－所核算状态下的初稳性高度；Zb—相应吃水下的浮心高度；r—相应吃水下的横稳心半径；Zg—所核算状态下的重心高度；Sh—自由液面对初稳性高度修正值，可取自母型船。
本船采用近似公式估算Zb和r.Zb=a1d系数a1，a2采用王彩当近似公式估算
a=0.85-0.372Cb/C3=0.85—0.372X0.670/0.77=0.52682=（0.1363C3-0.0545）/Cb=（0.1363X
0.77-0.0545）/0.670=0.075
Zb=a1d=0.526X2.2=1.158mr=a2B2/d=0.075X9.672/2.2=3.2mZg=0.6D=0.6X3=1.8m
Sh=0
故得到初稳性高
GM=Z+r—Zg—Sh=1.158+3.2-1.8=2.558m>0.15m稳性满足要求.
4型线设计
4.1绘制横剖面面积曲线一梯形作图法
首先梯形ABCD使AB=AmAD=Lwl然后作等腰梯形AEFD若面积
AEFD本船的水下体积，贝U
BE=FC=Lwl（1-CP）
得到的等腰梯形AEFD浮心纵向位置位于船中，如果浮心位置Xb不在船
中，则可对AEFD进行改造，得到梯形AEiFiD,其中EEi=FFi，等腰梯
形AEFD面积心G的高度为
OG=4Cp~1Am
6Cp
此时梯形AEiFiD的面积与AEFD相同，其面积心位于G点.得到斜
梯形AEiFiD后，可按照面积相等原则绘制出横剖面面积曲线，式中
BE1=（1-Cp）LwI+6Cp_Xb
4Cp
FiC=（1-Cp）Lwl-
9xb
4Cp
求解各站横剖面面积米用程序进行，在程序中计算0~20站，包括
0.5，1.5，18.5，19.5站，其面积用Ai/Am表示.本船浮心纵向坐标暂定为船前2%
根据VV船舶设计原理>>P189本船进流段长度暂取45%平行中体10%去流段45%
经程序计算可得各站的Ai/Am数值如表4.1:
表4.1
站号
0
0.5
1
1.5
2
3
4
5
6
Ai/Am
0.0365
0.1147
0.2251
0.3061
0.3802
0.5247
0.6596
0.7795
0.8787
站号
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Ai/Am
0.9517
0.9929
1
1
1
0.9913
0.9657
0.9193
0.8485
站号
16117
18
18.5
19
19.5
20
Ai/Am
0.7497b.6191
）.4530.
3556
0.2479
0.1295
0
其中
Am=B（dxCm=440x2200X0.93=2474044（mm3）
绘制横剖面面积曲线如图4.1.
图4.1横剖面面积曲线
横剖面面积曲线绘制完成后，重新计算其形心即设计船的浮心纵向坐标正好在船中，即0%
4.2半宽水线的绘制
半宽水线根据母型船半宽水线，由型宽比换算得到，具体形状见型线图
4.3横剖线的绘制
同样由程序可得前体各站横剖面的型值，源程序见附录二，其原理如下：
前体各站的横剖面形状可看作是一条三次曲线，在基线处斜率为0,
而半宽值可由母型船换算得来，同时横剖面的面积是已知的，因此三次曲线的四个参数就可以确定.
后体的横剖面形状在保证面积与横剖面面积曲线上数值相等的前提
下参照母型船的形状绘制，具体形状见型线图.
4.4水线图的绘制
在横剖线完成后，在各站横剖线不同水线处量取半宽值，在水线图
上绘制出不同水线的水线图，具体形状见型线图
4.5纵剖线的绘制
纵剖线根据已经得到的半宽水线绘制，具体形状见型线图
4.6编制型值表
在横剖面图、水线图、纵剖线图绘制完毕后，量取型值，编制型值
表，注字及标注很必要的尺寸及符号具体见型线图
其分布如下：
22#~33#
33#〜44#
44#〜55#
55#〜66#
66#〜75#
货油舱舱容计算如下：
货油舱各断面的剖面形状如图
5.1
.-站
IT■站
门站
、
7*
\•
LT站
旧站
说一二站
■7*
I-站
图5.1货油舱各断面的剖面
'「站
5总布置设计
本船属于川江及三峡库区500吨成品油船，由于实践经验不足，总布置设计主要参考1000吨级简易原油船和川江及三峡库区2000吨级成品油船总布置设计图
5.1货油舱区
按照防污染公约的要求，本船货油区采用双底双壳结构，双底双壳处设置压载水舱，双层底的高度为800mm双壳的宽度为800mm肋骨间距为600mm
货油舱占船长的比例较大，考虑到装卸货物的需要，本船采用尾机型,货油舱区从22#至75#，中间加一条纵舱壁，两侧货油舱对称分布，纵向分为5对货油舱。
NO.5对货油舱
NO.4对货油舱
NO.3对货油舱
NO.2对货油舱
NO.1对货油舱
各货油舱断面面积经测量如表5.1:
表5.1货油舱断面的面积（单位，mm2）
22#
6站
7站
8站
9站
10站
11站
17200810
17200810
17969280
18300660
18356520
18356520
18356520
12站
13站
14站
15站
16站
17站
75#
18288900
18087510
17722950
17167290
16053030
14290391
8793706
绘制舱容曲线如图5.2
二厂
Ji.
noo-
■orr
別0"
e-4E5£333y-3635-C吃人“■；6
505E尹55託60585片6S2E7：
“、76
图5.2舱容曲线
得到货油舱区的总容积为550m3，满足容积要求
5.2其它舱区
首尖舱位于76#~81#
货油舱两端各设一道隔离舱，长度为一个肋位
污油舱位于19#~21#
燃油舱位于15#~19#
机舱位于6#〜15#.主机：
采用淄博柴油机厂Z6170Z：
C-2,260KW2台尾尖舱兼做清水舱，位于6#至船尾
5.3上层建筑及舱室
本船尾部上层建筑共有三层,至下而上分别为艇甲板,驾驶甲板和顶棚甲板,本船共有船员18人,分别居住于驾驶甲板,艇甲板和主甲板上。
具体布置看总布置图
6满载出港情况下的浮态及初稳性计算
6.1满载出港情况下的浮态计算
在下表中，空船的重心位置根据2000t母型船资料由型深比换算而得，母型船的数据附表；人员食品及备品，燃料，淡水，余量的重心位置由总布置图量取，货油的重心纵向坐标由舱容曲线的形心确定，如表
6.1
表6.1
序号
项目
重量
（t）
垂向
纵
向
距基线
距船中（前）
距船中（后）
力臂
（m）
力矩
（tm）
力臂
（m）
力矩（t
m）
力臂
（m）
力矩（t
m）
595.2
1
空船
240
L48
0
3.27
784.80
2
人员食品及备品
7
5.613
927
19.5
136.50
1.83
4
燃料
19
5
34.87
13.58:
!
58.02
5
滑油
2
1.9
3.80
15.64
31.28
6
淡水
10
2.1
21.00
23
230.00
885.9
4.50
2034.9
7
货油
452
1.96
2
2
0
8
余量
10
3
30.00
18.94
89.40
1610.
总计
740
L18
0
-0.547
-404.90
本船静力水曲线由程序根据船体型值计算得到数据，自行绘制后如附录三.
本船在满载出港情况下浮态及初稳性计算如表6.2（表中数据取自表6.1和静力水曲线）
表6.2
序号
项目
单位
符号及公式
数值
1
排水量
t
740
2
排水体积
m
740
3
平均吃水
m
2.215
4
重心距船中
m
0.547
5
浮心距船中
m
0.74
6
纵倾力臂
m
-0.193
7
纵倾力矩
tm
-143
8
每厘米纵倾力矩
tm
16.95
9
纵倾值
m
-0.084
10
漂心距船中
m
-0.419
11
首吃水变化
m
-0.043
12
尾吃水变化
m
0.041
13
首吃水
m
2.157
14
尾吃水
m
2.241
15
重心距基线
m
2.14
16
横稳心距基线
m
6.26
17
初稳性高
m
4.12
18
自由液面修正值
m
0
19
修正后的初稳性高
m
4.12
图6.1
6.2最小倾覆力臂
本船航行于B级航区，应用计入横摇影响后的动稳性曲线来确定最小倾覆力臂
（1）横摇角
本船在计算横摇角时，考虑波浪对船舶横摇的影响，按下式计算
日1
\C3
系数Ci按
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