摘 要

本论文主要进行4200DWT成品油船的方案设计，主要工作包括主尺度确定、型线设计、总布置设计同时计算并校核了船体重量重心、设计船的快速性以及稳性方面的性能。

本设计中，首先基于载重型船舶的特点，在确定主尺度中，尽可能多的搜集母型船资料，广泛采用经验公式，参考各方面要求，最终初步确定船舶的主要尺度；采用对母型船型线进行改造的方法，进行了型线设计；参考母型船的布置以及规范的要求，进行总布置设计，同时进行舾装数计算，以满足总布置方面的要求；应用COMPASS软件）进行静水力以及舱容计算；采用图谱设计方法，选取MAU型桨，进行螺旋桨设计，以满足船舶有关快速性的要求：按照现行法规，对设计船的完整稳性进行了校核；最后，则是对最小干舷进行了校核。

关键词：近海油船；主尺度；型线设计；总布置；稳性

Abstract

This thesis mainly carries out the preliminary design of the 4200DWT product tanker and part of the detailed design, including the main scale determination, the line design and the general layout division. The hull is designed and introduced in detail, and the hull weight is calculated and checked. The center of gravity, the speed of the design ship, and the performance in terms of stabiliy.

In this design, firstly based om the characteristics of the heavy-duty ship, in the determination of the main scale, as much as possible to collect the data of the parent ship, extensively use the empirical formula, refer to the requirements of various aspects, and finally deter mine the main scale of ship; after that, adopt the method of transforming the parent ship type line to complete the profile design. On the basis of the this, the layout of the parent ship and the requirements of the specification are referenced, and the overall layout design is carried out, and the number of armoring calculations is carried out at the same time to meet the general layout. Requirements; the fourth step uses COMPASS for hydrostatic force and tank capacity calculation; the fifth time uses map design method, select MAU paddle, propeller design to meet the ship Requirements for rapidity: The sixth step is to check the complete stability of the design ship in accordance with current regulations and norms; finally, the minimum freeboard is checked.

Key words: offshore oil tanker; main scale; profile design; general layout; stabilit

目录

第一章 绪论 1

1.1中小型成品油船现状 1

1.2设计内容 2

1.3设计的主要方法 2

1.3.1主尺度确定的主要方法 2

1.3.2型线设计的主要方法 3

1.3.3 其他内容采用的方法 3

第2章 任务书分析 4

2.1调研 4

2.2船舶设计分析 4

2.1.1 需要注意的问题 4

2.1.2主要矛盾 5

第3章 船体说明书 6

3.1用途及航区 6

3.1.1用途 6

3.1.2航区 6

3.2船型 6

3.3规则、规范、标准 6

3.4主尺度及要素 6

3.4.1主要尺度 6

3.4.2甲板间高 7

3.4.3舷弧及梁拱 7

3.4.4肋骨间距 7

3.4.5双层底高度和边舱宽度 8

3.5主机、航速、螺旋桨及续航力 8

3.5.1主机 8

3.5.2螺旋桨 8

3.5.3航速 8

3.5.4续航力、自持力 8

3.6干舷及稳性 9

3.7总布置概况 9

3.7.1上层建筑 9

3.7.2船体区域划分 10

3.8舱容要素 10

3.9舾装设备 11

3.9.1舵设备 11

3.9.2锚泊和系泊设备 11

3.9.3信号设备 11

3.9.4救生设备 12

第4章 主尺度的确认 13

4.1载重量系数和排水量初估 13

4.1.1对本船的简要分析 13

4.2总布置设想 15

4.3主要要素估算 15

4.3.1载重量系数 15

4.3.2排水量 16

4.3.3主尺度的初步确定 16

4.4性能校核 20

4.4.1浮力重力平衡 20

4.4.2快速性校核 20

4.4.3稳性校核 21

4.4.4舱容校核 22

第5章 型线设计 24

5.1型线设计的原则和步骤 24

5.1.1原则、注意事项 24

5.1.2步骤 25

5.2绘制横剖面面积曲线 25

5.2.1的选取 25

5.2.2的选取 26

5.2.3横剖面面积曲线改造 28

5.2.4母型船改造 29

5.3中纵剖面设计 30

5.3.1首部轮廓线 30

5.3.2 尾部轮廓线 31

第6章 静水力计算 33

6.1计算软件 33

6.2 计算结果 33

6.3 COMPASS所建模型图 43

第7章 总布置设计 43

7.1总布置设计的原则和内容 43

7.1.1总布置设计的具体工作 43

7.2总布置设计应当遵守的原则 44

7.2船舶主要区域的划分 44

7.2.1油船总布置特点 44

7.2.2尾尖舱划分 44

7.2.3机舱的划分 44

7.2.4货油舱划分 45

7.2.9肋骨间距 47

7.2.10液舱的划分 47

7.3.上层建筑 48

7.3.1生活舱室布置 48

7.3.2工作舱室布置 49

7.4.交通路线 50

7.5舾装设备布置 51

7.5.1锚泊及系泊设备布置 51

7.6浮态调整 52

7.7舱容要素 53

7.7.1滑油储存舱 53

7.7.2淡水舱 54

7.8 COMPASS 所建主要舱室模型 56

第8章 舾装数计算 60

8.1主要尺度 60

8.2舾装数计算： 60

8.2.1计算方法 60

8.2.2船体数据 61

8.3锚泊及系泊设备配置 61

第9章 干舷计算 62

9.1计算说明 62

9.2主要数据 62

9.3最小干舷计算 62

9.3.1 基本干舷 62

9.3.2 方形系数修正 63

9.3.3 干舷甲板凹槽修正 63

9.3.4上层建筑对干舷的修正 63

9.3.5 非标准舷弧对干舷的修正 63

9.3.6最小船首高度 64

9.3.7夏季最小干舷 64

9.3.8干舷衡准 64

9.3.9 热带干舷 64

9.3.10 淡水干舷 65

第10章 螺旋桨设计 66

10.1艾亚法计算有效功率曲线 66

10.2初步设计 67

10.3终结设计 69

10.4空泡校核 72

第11章 完整稳性校核 74

11.1说明 74

11.1.1 74

11.1.2核算状态 74

11.2各种装载状态重量及重心计算 74

11.2.1满载出港 74

11.2.2满载到港 74

11.2.3压载出港 75

11.2.4压载到港 76

11.3自由液面修正 76

11.3.1初稳性修正 76

11.3.2大倾角自由液面修正 76

11.4浮态、初稳性、横摇周期、横摇角计算 77

11.5稳性横截曲线和进水角曲线 79

11.6稳性力臂计算 80

11.6.1满载出港 80

11.6.2满载到港 81

11.6.3压载出港 82

11.6.4压载到港 83

11.7受风面积及形心计算 84

11.8风压倾侧力臂计算 85

11.9最小倾覆力矩 85

11.10稳性校核 87

第12章 结束语 89

参考文献 90

致谢 91

第一章 绪论

1.1中小型成品油船现状

油船是载运散装石油及成品油的液货船，是指建造或为主要在其装货处所装运散装油类（原油或石油产品）的船舶，包括油类、散货两用船，以及全部或部分装运散装货油，并符合《73/78防污公约》附则II所规定的任何化学品液货船。

油船分为原油船和成品油船。油船的吨位从几百吨至几十万吨，装载原油的船舶吨位较大，巨型油船（VLCC）吨位为20-30万吨，超大型油船（ULCC）吨位为30万吨以上，油船属于吨位最大的一种船舶。而小型油船指（0.6万载重吨以下，以运载轻质油为主）

按照《成品油办法》（商务部令2006年第23号）第四条成品油是指汽油、煤油、柴油及其他符合国家产品质量标准。具有相同用途的乙醇汽油和生物柴油等替代燃料。成品油是经过原油生产加工而成，可分为是有燃料、石油溶剂与化工原料、润滑剂、石蜡、石油沥青、石油焦6类。其中，石油燃料产量最大，约占总产量的90％；各种润滑剂品种最多，产量约占5％。各国都制定了产品标准，以适应生产和使用的需要。

在过去几十年中原油市场起起落落，如今成品油价格也不断下跌，但是作为支持国家运输行业的一大支柱，中国的成品油市场总量极为可观。尤其是上海——长江三角洲地区，交通发达，汽车、船舶、飞机等交通运输量日益庞大。作为中国经济金融中心之一的上海市，其成品油需求量非常之大。但是这样一个国际大都市，有着与其地位相匹配的国际大港口，大型油船公司将占据大部分货运量。作为小型油船，因为其操纵的灵活性，可成为上海市区成品油用量的有效补充。本人对小型油船在这里的发展前景并不十分看好。反而是宁波地区，有舟山港口。另外，宁波地区同样作为经济繁华的东南沿海一带，有着比上海市更多的建设需求。作为对这个地区的成品油量补充，小型油船在这个航区有着一定发展前景，进而占取更多市场份额，取得更多的经济效益。

再看国家政策，近年来，西油东运，北油南调，已经成为主流趋势。东北地区的成品油从著名的港口大连港运来是一个不错的选择。另外山东地区胜利油田也可从在建设中的另一个国际化大港口青岛港出发。这些都是不错的选择，都代表着小型油船在这些海域的发展潜力。

本设计为4200DWT近海成品油船，主要用于载运闪点不大于60℃的成品油。本设计依据现行的相关法规、规范，针对4200DWT近海油船，进行方案设计。本设计具有重要的现实意义。

1.2设计内容

本设计设计的主要内容如下：

（1）主尺度确定：

利用母型船具体数据与经验公式，初估船舶主尺度，并进行重量重心计算，对浮力与重力进行校核。

（2）完成型线设计，主要设计内容包括：

① 横剖面面积曲线（母型船改造）；

② 水下部分型线（母型船改造）；

③ 水上部分型线（自行设计）。

（3）静水力计算:

利用船舶计算软件通过（2）中所得型线对主船体进行三维建模，之后进行静水力计算，并验证船舶排水量，浮心位置以及方形系数等是否与（1）中所得数据一致。

（4）总布置设计：

参照母型船的布置与设计，同时按照规范要求，对设计船的舱室、甲板、上层建筑、通道、舾装等进行合理，美观的布置。

（5）螺旋桨设计：

主要进行了艾亚法确定有效功率曲线；初步设计；终结设计；空泡校核等工作。

（6）稳性计算与最小干舷：依据现行规范进行稳性以及干舷校核。

（7）绘图，主要图纸内容有：

①型线图；

②总布置图；

③静水力曲线图，邦金曲线图等。

1.3设计的主要方法

1.3.1主尺度确定的主要方法

（1）母型船法：利用多组母型船数据，计算设计船的主要尺度。

（2）经验公式：

很多参考文献有对中小型油船主尺度的经验公式，可利用不同这些经验公式，针对船型特点，综合分析，选取合理的主尺度。

1.3.2型线设计的主要方法

（1）自行设绘法

根据新船的具体要求，按照型线设计的基本原则和规律，参考相近船型的优良型线资料，设计者经分析和思考，对新船型线特征有所把握后，自行设绘型线图。

（2）母型船改造法

利用与新船相近的优秀母型船的型线资料，应用适当的修改方法，将其改造成符合设计要求的新船型线。

用母型船改造方法生成的型线，可以保持优秀母型船的型线特征，因而对新船的性能比较容易把握。选择母型船时，要考虑到母型船型线的优良性，注意到新船和母型船诸要素的接近程度，否则修改量太大，很难保持母型船的优良性能。

当新船与母型船的主尺度不同时，需作尺度变换，常用的是线性变换；将母型船的横剖面面积曲线作为新船初始得到的横剖面积曲线。

（3）系列船型方法

选择与新船船型特征相近的系列船型，直接应用系列船型的型线资料，查得设计水线以下及部分水线以上的船体型值，需要时作局部修改。

（4）数学型线方法

应用数学函数来表达水线或横剖线或船体曲面，控制形状特征参数，由计算机程序完成型线生成工作。

本设计的型线设计中，水上型线部分采用母型船改造法，水下型线部分采用自行设绘法。

1.3.3 其他内容采用的方法

静水力计算采用软件COMPASS计算，或采用手算；总布置设计主要参考母型船；螺旋桨、稳性、最小干舷按规范要求进行计算。

第2章 任务书分析

任务书包含船型、航区及用途、船级、载重量、航速、续航力、自持力、主机辅机以及燃料、设备、成员编制及配置，以及任务进度安排等要求。

2.1调研

在设计开始前，依据任务书提供的信息，进行如下工作，以使得后续的设计更加合理：

（1）母型船数据搜集；

（2）航区信息搜集；

（3）调研市场；

（4）查询规范，确定设计船的基本要求，为之后的设计进行初步准备。

2.2船舶设计分析

船舶的设计工作不是一个一次完成的简单过程，它需要设计者进行不断的迭代修正，以尽可能达到更好的设计状态，这是一个复杂的过程。在设计中把握船舶的主要矛盾，掌握次要矛盾，寻求冲突矛盾之间的平衡点。把握设计难度与最佳状态之间的平衡，在合理的时间内得到最优的设计。既不能弃矛盾于不顾，也不能为了设计更好的状态耗费大把的时间，以高效的工作设计出运行状态良好的船舶才是船舶设计的最佳状态。

2.1.1 需要注意的问题

（1）舱容：

载重型船极为重要的一点，运输货物，足够的舱容是保证油船有足够的能力运输要求的货物的基础

（2）稳性：

作为液货船，在航行过程中很有可能会受自由液面的影响，导致稳性降低，在设计时应该加以考虑

（3）航速：

运输船舶，在其他条件相同时，航速越大，船舶的营运性越好，盈利能力越强。

2.1.2主要矛盾

（1）航速与载重量之间的矛盾：

航速越高的船舶，对船体强度的要求越高，船型越加尖瘦。船体强度要求高，引起空船重量增加，在一定排水量的要求下，必须减小载重量。而尖瘦的船型不利于货舱的布置，以及其他一些方面。

（2）经济性与安全性之间的矛盾：船舶的安全性，要求其在强度，稳性，操作性方面有较好的状态，然而较高的强度，较好的稳性与操纵性等都离不开设备，钢材的支持，也就意味着昂贵的价格。因此在两者之间寻求一个良好的平衡也是作为船舶设计者必须考虑的。

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