16500DWT级近海散货船方案设计毕业论文
2020-04-12 16:54:00
摘 要
自上世纪中叶以来，散货船的发展一直保持着稳定的增长势头。进入二十一世纪后，散货船的运输在国际航运业中占据着相当大的比例，占总货物运输的百分之三十以上。本文利用船舶设计中常用的母型船改造法，对一艘16500DWT散货船进行方案设计。在本船设计的过程中，主要参考与本船相近且优秀的母型船，按照设计任务书中明确规定的要求，结合新船的实际特点，确定其主要尺度、总体布置、性能与结构，并对母型船的总布置方案有所改进与创新从而改善了船上生活环境以及本船的经济适用性。
关键词：散货船；方案设计；母型船改造法；compass软件计算
Abstract
Since the middle of the last century, the development of bulk carriers has maintained a steady growth momentum. In the international shipping industry, bulk carrier transport accounts for over 30% of total cargo transportation. In this paper, the 16500DWT bulk carrier is designed based on the commonly used mother ship retrofit method in ship design. This ship is mainly referring to the similar and superior parent ship, and in the process of design, the “Statutory Inspection Rules for Ships and Offshore Facilities” (the statutory inspection technical rules for domestic voyages and sea-going vessels) as well as the promulgation by China Classification Society in 2015 “The Rules for Classification of Sea-going Steel Ships” are guidelines. According to the requirements specified in the design mission, combined with the actual characteristics of the new ship, its main dimensions, overall layout, performance and structure are determined, improved and innovated to improve the living environment on board and the economic suitability of the ship.
Key words: bulk carrier; conceptual design; reform method of parent ship; Compass calculation
目录
第1章 设计任务书分析 1
1.1 设计要求 1
1.2 设计船舶特点 1
1.3 设计方法与思想 1
第2章 全船设计概述 3
2.1 船型、航区及用途 3
2.2 载货量及积载因素 3
2.3 船级 3
2.4 主要尺度及性能 3
2.5 载重量及吨位 4
2.6 干舷及稳性 4
2.7 动力装置 5
2.8 舱容 5
2.9 总布置情况 6
2.10 船体结构 6
第3章 船舶主要要素的确定 8
3.1 初估排水量 9
3.2 确定主尺度 9
3.3 重力与浮力平衡 11
3.4 载重量计算 12
3.5 性能校核 14
第4章 型线设计 17
4.1 型线设计的方法与步骤 17
4.2 横剖面面积曲线 17
4.3 型线绘制 19
4.4 主要参数 22
第5章 静水力计算 23
第6章 总布置设计 27
6.1 概述 27
6.2 总体布置规划 27
6.3 甲板舾装 29
6.4 舱室舾装 33
6.5 标志和铭牌 34
6.6 其他 35
6.7 总布置改进与创新 35
第7章 稳性计算 38
7.1 概述 38
7.2 满载出港 39
7.3 满载到港 42
7.4 压载出港 45
7.5 压载到港 48
7.6 稳性计算结果汇总 51
第8章 螺旋桨及舵的计算 54
8.1 推进因子的确定 54
8.2 螺旋桨初步设计 54
8.3 螺旋桨终结设计 57
8.4 空泡校核 59
8.5 强度校核 61
8.6 舵的主要要素 63
第9章 吨位丈量 65
9.1 总吨位 65
9.2 净吨位 65
第10章 干舷计算 66
10.1 干舷计算的基本参数 66
10.2 基本干舷 66
10.3 方形系数修正值 66
10.4 干舷甲板凹槽修正值 67
10.5 封闭上层建筑修正值 67
10.6 非标准舷弧修正值 67
10.7 夏季干舷 67
10.8 热带干舷 68
第11章 结构计算 69
11.1 外板 69
11.2 甲板 71
11.3 船底骨架 73
11.4 舷侧骨架 75
11.5 甲板骨架 75
第12章 总结 78
参考文献 79
附录1 80
附录2 81
附录3 82
致谢 85
设计任务书分析
设计要求
设计船舶特点
设计方法与思想
本船的设计主要采用母型船改造法，从提供的母型船资料中，找到与本船相近且优秀的母型船，在该船的基础上进行改造。由于选用的母型船无论是在设计上还是在实际使用当中都已经很成熟，因此这种方法可以使本船的设计不仅保存了母型船在许多方面的优点，还能通过一定的改进与创新突出设计船在某一特定方面的性能，并使设计的最终方案能够考虑到优良的性能和经济适用性。
本船属于典型的载重型船舶，因此在设计本船时，以载重型船舶的设计步骤把握全局：
（1）从载重量系数入手，确定本船的排水量；
（2）根据经验公式并对比母型船，确定本船的主尺度及船形系数；
（3）通过诺曼系数法进行重力与浮力的平衡，如果有必要则需修改初估的主尺度或船形系数；
（4）估算空船重量及载货量并进行性能校核，若达不到设计任务书的要求则需要再次修改主尺度或船形系数，最终满足设计任务书的要求。
本船主要尺度的设计思路如图1.1。
图1.1 主体方案设计思路
全船设计概述
船型、航区及用途
载货量及积载因素
船级
主要尺度及性能
主尺度及船型系数
甲板间高
驾驶甲板至罗经甲板 2.55 m
载重量及吨位
干舷及稳性
动力装置
舱容
(1)货舱舱容
序号 | 舱 名 | 肋 位 | 净容积(m3) |
1 | 第一货舱 | ＃131～＃180 | 6883.7 |
2 | 第二货舱 | ＃81～＃131 | 7391.6 |
3 | 第三货舱 | ＃33～＃81 | 7119.7 |
∑ | 21395.0 | ||
（2）淡水舱
序号 | 舱 名 | 肋 位 | 净容积(m3) |
1 | 淡水舱（左） | 尾～＃3 | 43.5 |
2 | 淡水舱（右） | 尾～＃3 | 43.5 |
∑ | 87.0 |
(3)油舱舱容
序号 | 舱 名 | 肋 位 | 净容积(m3) |
1 | 燃油舱（左） | ＃26～＃33 | 203.1 |
2 | 燃油舱（右） | ＃26～＃33 | 203.1 |
3 | 燃油日用舱 | ＃20～＃23 | 23.75 |
4 | 燃油沉淀舱 | ＃23～＃26 | 25.15 |
5 | NO.1柴油舱（左） | ＃23～＃33 | 45.0 |
6 | NO.1柴油舱（右） | ＃23～＃33 | 45.0 |
7 | NO.2柴油舱 | ＃23～＃26 | 25.15 |
8 | 柴油日用舱1 | ＃13～＃16 | 9.88 |
9 | 柴油日用舱2 | ＃13～＃16 | 7.79 |
10 | 滑油舱 | ＃23～＃25 | 11.28 |
11 | 循环滑油舱 | ＃14～＃19 | 5.59 |
12 | 污滑油舱 | ＃14～＃19 | 11.38 |
13 | 溢油舱 | ＃20～＃22 | 4.39 |
14 | 渣油舱 | ＃20～＃22 | 4.39 |
15 | 污水舱 | ＃10～＃13 | 2.99 |
(4)压载水舱舱容
序号 | 舱 名 | 肋 位 | 净容积(m3) |
1 | NO.1顶边压载舱（左） | ＃131～＃180 | 271.5 |
2 | NO.1顶边压载舱（右） | ＃131～＃180 | 271.5 |
3 | NO.2顶边压载舱（左） | ＃81～＃131 | 295.5 |
4 | NO.2顶边压载舱（右） | ＃81～＃131 | 295.5 |
5 | NO.3顶边压载舱（左） | ＃33～＃81 | 284.6 |
6 | NO.3顶边压载舱（右） | ＃33～＃81 | 284.6 |
7 | NO.1底压载舱（左） | ＃131～＃180 | 447.5 |
8 | NO.1底压载舱（右） | ＃131～＃180 | 447.5 |
9 | NO.2底压载舱（左） | ＃81～＃131 | 508.6 |
10 | NO.2底压载舱（右） | ＃81～＃131 | 508.6 |
11 | NO.3底压载舱（左） | ＃33～＃81 | 466.2 |
12 | NO.3底压载舱（右） | ＃33～＃81 | 466.2 |
13 | 首尖舱兼压载水舱 | ＃186～首 | 519.6 |
14 | 首压载舱（左） | ＃180～＃186 | 90.7 |
15 | 首压载舱（右） | ＃180～＃186 | 90.7 |
（∑燃油油舱455 m3，∑柴油舱舱容138.85 m3，∑压载水舱舱舱容5409.5 m3）
总布置情况
船体结构
船舶主要要素的确定
本文所设计的散货船为典型的载重型船舶，在确定载重型船舶的主要要素时主要考虑到的因素是舱容以及载重量是否符合设计任务书的要求。
现有台州理工船舶工程设计有限公司设计的WUT4659-100-01SM 13000DWT散货船、WUT4662A—100—01SM 15400DWT散货船、WUT440A—100—01SM 16600DWT散货船和WUT491—100—01SM 18000DWT散货船，型船资料如表3.1：
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