500t成品油船方案设计

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/3m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2800km1.6 稳性与适航性本船应满足我国船检局稳性规范对B级航区，J2航段的要求，各种装载情况横摇周期不小于10s，首尾吃水差不大于0.015L(m)，螺旋桨全部埋入水中，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，管系设备，锚机，舵机，绞缆机等都提出较详细规定(从略)1.9 动力装置C-2，260KW2台主机:采用淄博柴油机厂Z6170ZL锅炉:设全自动燃油锅炉一台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2 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,其详尽资料见附录一.2.2 空船重量计算空船重量LW 按船体钢料重量W h 舣装设备重量W f 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)) 取Ch=0.090舣装设备重量采用平方模数法Wf=Cf*L*(B+D) 取 Cf=0.029机电设备重量Wm=Cm*BHP 取Cm=0.129其中 BHP 为主机额定功率，本船主机采用2×260KW 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 =)](32[11∆+∆⨯+∆-Wm Wf Wh当|DW-DW ’|<1t 时，认为满足重力浮力平衡当|DW-DW ’|>1t 时，不满足，保持Cb ，D ，d 不变，改变Lpp 和B ，其改变量按下式计算:002∆⨯∆=∆=∆δB B L L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: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(2×260KW)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c=030320BHP v ∆=27022.16822332⨯⨯==690.87 v=332∆⨯BHP c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， ∆越小，，则速度越大，而∆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 pp L = 49.880 m 水线间长 wl L = 1.03pp L = 51.38 m型 宽 B = 9.67 m型 深 D = 3.00m 吃 水 d = 2.20m 排水量 ∆ = 740 t 载重量系数 DW η = 0.676方形系数 Cb =dB Lpp k**/γ∆ = 0.670其中 γ=1.00是水的密度中横剖面系数 Cm=0.965根据<<船舶阻力>>P117由Cb 选取棱形系数 Cp = Cm Cb= 0.6943 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=030320BHP v ∆=27022.16822332⨯⨯=690.87 v=332∆⨯BHP c =332740260287.690⨯⨯=16.38km/h满足航速要求3.2 容积校核本船的容积校核采用与<<船舶设计原理>>P138相近的方法进行计算 本船采用双底结构，按2002版《钢质内河船舶入级与建造规范》，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: tk V >cn V 及 (D V -tk V )>bn V 式中， tk V 为货油舱能提供的容积， 3mD V 为货油区能提供的总容积， 3mcn V 为货油所需的容积， 3m bn V 为压载所需容积， 3m本船能够提供的总容积D V 按下式统计式计算:D V =v K ×c L ×B×D×md Cv K =0.6596+0.6747×b C -0.3022×c Kmd C =1-d/D(1-m C )式中， m C =0.983c L 为货油区长度，本船取为31mc K 为货油区长度利用系数， c K =c L /Lpp=31/49.88=0.621则 v K =0.6596+0.6747×0.7730-0.3022×0.7048=0.9681md C =1-2.2/3×(1-0.983)=0.988 本船能提供的总容积D V =v K ×c L ×B×D×md C=0.9681×35×11.44×3.00×0.988=11493m本船货油舱能提供的容积tk V 按下式计算:a K =(0.25×b C +0.702)×(0.95+0.018×b)= (0.25×0.670+0.702)×(0.95+0.018×0.8) = 1.094tk V =a K ×c L × (B-2b)×(D-h)= 1.094×31× (9.67-1.6) ×(3-0.8) = 6033m本船主机燃油消耗率为198g/kW ּh ，航程为1370km ，航速为16.38km/h ，燃油储备10%，则双程燃油重量为:2×260×2×198×1370/16.38/1000=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cn V =k×c W /c r式中， k = 1.01，考虑货油膨胀及舱内构架系数 c W = 452t ，载货量 c r = 0.84，货油密度 则cn V =1.01×449/0.84=5423m压载水容积为bn V =0.4DW=2003m综上，经计算可知tk V >cn V D V -tk V >bn V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 = 0F +1f +2f +3f +4f +5f (mm)式中 ，0F —船的基本干舷，mm ；1f —船长小于100m 的船舶的干舷修正，mm ； 2f —方形系数对干舷的修正，mm ；3f —型深对干舷的修正，mm ；4f —有效上层建筑和围蔽室对干舷的修正，mm ； 5f —非标准舷弧对干舷的修正，mm ；(1) 基本干舷0F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0F =443 mm(2) 船长小于100m 的船舶的干舷修正 1f按公约仅对B 型船进行修正，对于本船1f = 0 mm(3) 方形系数对干舷的修正 2f2f =(0F +1f )(136.168.0-+bC ) (mm) 本船 b C =0.670，可得2f =－3mm(4) 型深对干舷的修正 3f3f =(D - 15L)R (mm)本船 D=3.00m ， L=49.88m ，R=L/0.48由于D - 15L<0，取3f =0 mm ；(5) 有效上层建筑和围蔽室对干舷的修正 4f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4f =0 mm(6) 非标准舷弧对干舷的修正5f本船不采用低于标准的舷弧，故取5f =0 mm综上：F = 0F +1f +2f +3f +4f +5f =440mm ；夏季淡水最小干舷Q F =F -q4∆(mm) 式中， ∆—夏季载重水线时的海水排水量，t ；本船∆=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= Lwl ×B ×Cwl ×1.025/100=51.38×9.67×0.77×1.025/100 =4mmQ F =394 mm ；本船实有夏季干舷 F=D-d=800mm>Q F 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。

GM ＝Z b ＋r －Z g －δh式中，GM － 所核算状态下 的初稳性高度；Z b － 相应吃水下的浮心高度； r － 相应吃水下的横稳心半径； Z g － 所核算状态下的重心高度；δh － 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Z b 和r.Z b =a 1d r=a 2B 2/d系数a 1， a 2采用王彩当近似公式估算a 1 =0.85-0.372Cb/C ω＝0.85－0.372×0.670／0.77＝0.526a 2=(0.1363 C ω-0.0545)/Cb=(0.1363×0.77-0.0545)/0.670=0.075 Zb = a 1d=0.526×2.2=1.158mr =a 2B 2/d=0.075×9.672/2.2=3.2m Zg =0.6D=0.6×3=1.8m δh =0故得到初稳性高GM= Z b ＋r －Z g －δh=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—梯形作图法首先梯形ABCD ，使AB=Am ，AD=Lwl ，然后作等腰梯形AEFD ，若面积AEFD=本船的水下体积，则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A 1E 1F D ，其中E 1E =F 1F ，等腰梯形AEFD ，面积心G 的高度为OG=Am CpCp 614- 此时梯形A 1E 1F D 的面积与AEFD 相同，其面积心位于G ’点.得到斜梯形A 1E 1F D 后，可按照面积相等原则绘制出横剖面面积曲线，式中B 1E =(1-Cp)Lwl +Xb Cp Cp 416- 1F C=(1-Cp)Lwl -Xb CpCp 416- 求解各站横剖面面积采用程序进行，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<<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:其中Am=B×d×Cm=11440×2200×0.983=24740144(3mm)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。