500t油船建造設計方案設計方案

1 500t 油船建造設計方案設計方案 舶用途，航區(qū) 本船為川江成品油船 本船航行于武漢 重慶的長江航線，經(jīng)過三峽庫區(qū) 本船航區(qū)滿足 B， C， 本船為尾樓，雙螺旋槳，柴油機油船 計和建造規(guī)范 本船按照鋼質內(nèi)河船舶入級建造規(guī)范 (2002)和內(nèi)河船舶法定檢驗技術規(guī)則 (1999 中國船檢局 )進行設計和建造 舶的主要尺度及型線 本船設計平均吃水為 他尺度根據(jù)最佳型線及經(jīng)濟性選定 重量及貨油艙 船舶滿載時載重量為 500t ，貨油密度按 3m 計，船舶貨油艙長 及位置滿足規(guī)范及 1973年國際防止船舶造成污染公約及其 1978 年議定書，設置雙底雙殼，有專用壓載艙，其容積符合公約要求 速與續(xù)航力 滿載速度不小于 16km/h，續(xù)航力為 2800性與適航性 本船應滿足我國船檢局穩(wěn)性規(guī)范對 種裝載情況橫搖周期不小于 10s，首尾吃水差不大于 m)，螺旋槳全部埋入水中，滿載航行時無首傾 體結構 船體結構采用縱橫混合骨架形式 舶設備及 甲板機械 對貨油裝卸設備，安全，消防設備，救生設備，管系設備，錨機，舵機，絞纜機等都提出較詳細規(guī)定 (從略 ) 力裝置 2 主機 :采用淄博柴油機廠 260 鍋爐 :設全自動燃油鍋爐一臺 氣設備 對電源種類，配電系統(tǒng)，電纜及照明，通訊導航設備等方面的要求 (從略 ) 員定額及艙室布置 船員定額為 18人 船員中由船長，輪機長，水手，廚工，報務員等組成 對船員艙室布置要求 :船長，輪機長為單人房間，其余均為四人間 對公共艙室的要求 :小餐廳一間，公共廁浴室一間 3 2 主尺度的確定 型船資料 為了解決設計要求中噸位小，裝載量大和主機功率小，吃水淺而航速要求高這兩大矛盾，本文廣泛收集了國內(nèi)外現(xiàn)有中小型油船的資料并加以分析，從中吸取其優(yōu)點 與本設計船相近載重量的母型船主尺度資料如表 示 ,其詳盡資料見附錄一 . 300t 600t 700t 1200t 2000t 2000t 2560t 3000t 0 B D T p 船重量計算 空船重量 船體鋼料重量 船體鋼材重量采用混合模數(shù)法 4 h*(L*B*D+L* (B+D) 取 裝設備重量采用平方模數(shù)法 f*L*(B+D) 取 電設備重量 m* 取 其中 船主機采用 2 260 (注 :在空船重量計算中采用的系數(shù)都是根據(jù)母型船資料確定 ) 采用諾曼系數(shù)法進行重力浮力平衡 (其具體方法參閱 大連理工大學出版社 ) 諾曼系數(shù) N = )(3211|1t 時，不滿足，保持 D， d 不變，改變 B，其改變量按下式計算 : 000 2 其中， 為設計方案的載重量 根據(jù)空船重量，諾曼系數(shù)法過程編制程序 (見附錄一 ) 選擇七個不同的主尺度的初始方案，得到的結果如表 方案 m) B(m) ( Cb(m) 方案1 初定 終定 方案2 初定 終定 方案3 初定 終定 5 方案4 初定 終定 方案5 初定 終定 方案6 初定 終定 方案7 初定 終定 : 設計一條新船，要保證浮性，穩(wěn)性，快速性，容量，布置等技術要求，要滿足船塢，船臺，航道等限制條件，還要得到最佳的經(jīng)濟效益 在一定的主機功率 (2 260達到較高的航速 7個不同的方案中，取航速較高，且各尺度比合理的作 為最終方案 海軍部系數(shù)法中， 采用內(nèi)河船設計手冊 546 頁長江 B 級航區(qū)油船為參考母型船 c=030320=32 =v=332 分析海軍部系數(shù)法，我們不難看出，對于同一條母型船，在相同的主機功率下， 越小，則速度越大，而 越小同時可以在相同載重量下空船重量也越小，從而降低船舶的造價，出于以 上考慮，故選擇方案 4為本船主尺度的最終方案，具體數(shù)據(jù)如下 : 兩柱間長 m 水線間長 m 型 寬 B = m 型 深 D = 吃 水 d = 排水量 = 740 t 載重量系數(shù) 6 方形系數(shù) = k*/ = 中 =中橫剖面系數(shù) 據(jù) 棱形系數(shù) = 7 3 性能校核 速校核 本船采用海軍部系數(shù)法進行航速校核，取內(nèi)河船設計手冊 546 頁長江 c=030320=32 =v=332 =h 滿足航速要求 積校核 本船的容積校核采用與 本船采用雙底結構，按 2002 版鋼質內(nèi)河船舶入級與建造規(guī)范，雙層底的高度 h 取 800， 雙層殼厚度取 ( 3m 貨油區(qū)能提供的總容積， 3m 3m 3m 本船能夠提供的總容積 下式統(tǒng)計式計算 : BD (1 8 式中， 船取為 31m cK=1/ (船能提供的總容積 BD =35 1149 3m 本船貨油艙能提供的容積 (b) = (0+ ( = aK( (= 1 ( ( = 603 3m 本船主機燃油消耗率為 198g/h，航程為 1370h，燃油儲備 10%，則雙程燃油重量為 : 2 260 2 198 1370/000=19t 滑油重量占燃油的 10%，為 水 10噸 船員備品及食品 7噸 余量 10噸 載貨量 52 噸 本船貨油所需容積 9 kcW/ k = 慮貨油膨脹及艙內(nèi)構架系數(shù) 452t，載貨量 油 密度 則 449/42 3m 壓載水容積為 00 3m 綜上，經(jīng)計算可知 舷校核 夏季最小干舷 F 按下式計算 : F = 0F+1f + 2f +3f+ 4f +5f(式中 ，0F 船的基本干舷， 1f 船長小于 100 2f 方形系數(shù)對干舷的修正， 3f 型深對干舷的修正， 4f 有效上層建筑和圍蔽室對干舷的修正， 5f 非標準舷弧對干舷的修正， (1) 基本干舷0中有關規(guī)定該船為 ，查 其基本干舷 0F=443 2) 船長小于 100m 的船舶的干舷修正 1f 10 按公約僅對 于本船 1f = 0 3) 方形系數(shù)對干舷的修正 2f 2f =( 0F + 1f )( (本船 得 2f = 34) 型深對干舷的修正 3D - 15L)R (本船 D= L=R=L/于 D - 15性校核 初穩(wěn)性高度的估算按初穩(wěn)性方程式進行。 r h 式中， 所核算狀態(tài)下 的初穩(wěn)性高度； 相應吃水下的浮心高度； r 相應吃水下的橫穩(wěn)心半徑； 所核算狀態(tài)下的重心高度； h 自由液面對初穩(wěn)性高度修正值，可取自母型船。 本船采用近似公式估算 r. Zb= r=d 系數(shù) b = r =d=g =3= h =0 故得到初穩(wěn)性高 r h=性滿足要求 . 12 4 型線設計 制橫剖面面積曲線 梯形作圖法 首先梯形 m， 然后作等腰梯 形 面積船的水下體積，則 C=得到的等腰梯形 心縱向位置位于船中，如果浮心位置 在船中，則可對 行改造，得到梯形 A 1E 1F D，其中 E 1E =F 1F ，等腰梯形 面積心 4 此時梯形 A 1E 1F D 的面積與 同，其面積心位于 G 點 1E 1F 按照面積相等原則繪制出橫剖面面積曲線，式中 B 1E =(1 6 1F C=(1 6 求解各站橫剖面面積采用程序進行，在程序中計算 020 站， ， 其面積用 m 表示 % 根據(jù) 船進流段長度暫取 45%，平行中體10%，去流段 45% 經(jīng)程序計算可得各站的 表 號 0 3 4 5 6 m 號 7 8 9 10 11 12 13 14 15 m 1 1 13 站號 16 17 18 9 0 m 其中 d144022004740144 ( 3 繪制橫剖面面積曲線如圖 圖 剖面面積曲線 橫剖面面積曲線繪制完成后，重新計算其形心即設計船的浮心縱向坐標正好在船中，即 0% 寬水線的繪制 半寬水線根據(jù)母型船半寬水線，由型寬比換算得到，具體形狀見型線圖 剖線的繪制 同樣由程序可得前體各站橫剖面的型值，源程序見附錄二 ,其原理如下 :前體各站的橫剖面形狀可看作是一條三次曲線，在基線處斜率為 0，而半寬值可由母型船換算得來，同時橫剖面的面積是已知的，因此三次曲線的四個參數(shù)就可以確定 . 14 后體的橫剖面形狀在保 證面積與橫剖面面積曲線上數(shù)值相等的前提下參照母型船的形狀繪制，具體形狀見型線圖 . 線圖的繪制 在橫剖線完成后，在各站橫剖線不同水線處量取半寬值，在水線圖上繪制出不同水線的水線圖， 具體形狀見型線圖 剖線的繪制 縱剖線根據(jù)已經(jīng)得到的半寬水線繪制， 具體形狀見型線圖 制型值表 在橫剖面圖、水線圖、縱剖線圖繪制完畢后，量取型值，編制型值表，注字及標注很必要的尺寸及符號具體見型線圖 15 5 總布置設計 本船屬于川江及三峽庫區(qū) 500 噸成品油船，由于實踐 經(jīng)驗不足，總布置設計主要參考 1000 噸級簡易原油船和川江及三峽庫區(qū) 2000 噸級成品油船總布置設計圖 油艙區(qū) 按照防污染公約的要求，本船貨油區(qū)采用雙底雙殼結構，雙底雙殼處設置壓載水艙，雙層底的高度為 800殼的寬度為 800骨間距為 600油艙占船長的比例較大，考慮到裝卸貨物的需要，本船采用尾機型，貨油艙區(qū)從 22至 75，中間加一條縱艙壁，兩側貨油艙對稱分布 ，縱向分為 5對貨油艙。其分布如下 : 22#33# 33#44# 44#55# 55#66# 66#75# 貨油艙艙容計算如下 : 貨油艙各斷面的剖面形狀如圖 油艙各斷面的剖面 站 站 站 站站 站站 站 站站 站 站 16 各貨油艙斷面面積經(jīng)測量如表 表 單位， 2 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 繪制艙容曲線如圖 得到貨油艙區(qū)的總容積為 550 3m ，滿足容積要求 它艙區(qū) 首尖艙位于 76#81# 23 17 貨油艙兩端各設一道隔離艙，長度為一個肋位 污油艙位于 19#21# 燃油艙位于 15#19# 機艙位于 6#15#. 主機 :采用淄博柴油機廠 260 尾尖艙兼做清水艙，位于 6#至船尾 層建筑及艙室 本船尾部上層建筑共有三層，至下而上分別為艇甲板，駕駛甲板和頂棚甲板 ,本船共有船員 18 人，分別居住于駕駛甲板，艇甲板和主甲板上。具體布置看總布置圖 18 6 滿載出港情況下的浮態(tài)及初穩(wěn)性計算 載出港情況下的浮態(tài)計算 在下表中，空船的重心位置根據(jù) 2000t 母型船資料由型深比換算而得，母型船的數(shù)據(jù)附表 ；人員食品及備品，燃料，淡水，余量的重心位置由總布置圖量取，貨油的重心縱向坐標由艙容曲線的形心確定， 號 項目 重量 (t) 垂 向 縱 向 距基線 距船中（前） 距船中（后） 力臂(m) 力矩(t m) 力臂(m) 力矩 (t m) 力臂(m) 力矩 (t m) 1 空船 240 2 人員食品及備品 7 4 燃料 19 5 滑油 2 6 淡水 10 23 7 貨油 452 8 余量 10 3 總計 740 本船靜力水曲線由程序根據(jù)船體型值計算得到數(shù)據(jù)，自行繪制后如附錄三 . 本船在滿載出港 情況下浮態(tài)及初穩(wěn)性計算如表 表 序號 項目 單位 符號及公式 數(shù)值 1 排水量 t 740 2 排水體積 740 3 平均吃水 m 重心距船中 m 浮心距船中 m 19 6 縱傾力臂 m 縱傾力矩 t m 8 每厘米縱傾力矩 t m 縱傾值 m 10 漂心距船中 m 11 首吃 水變化 m 12 尾吃水變化 m 13 首吃水 m 14 尾吃水 m 15 重心距基線 m 6 橫穩(wěn)心距基線 m 7 初穩(wěn)性高 m 8 自由液面修正值 m 0 19 修正后的初穩(wěn)性高 m 本船航行于 用計入橫搖影響后的動穩(wěn)性曲線來確定最小傾覆力臂 (1)橫搖角 本船在計算橫搖角時，考慮波浪對船舶橫 搖的影響，按下式計算 : 32411 系數(shù) 1C 按船舶自搖周期 T=0) 式中 所核算載況下船舶最大水線寬度， m，本 船為 d 所核算載況下船舶的型吃水， m，本船為 所核算載況下船舶未計及自由液面修正的初穩(wěn)性高， m， 20 本船為 T=據(jù) 格， 1C 為 數(shù) 2C 按下式計算 : 2C = 式中 d 所核算載況下船舶的型吃水，本船為 G 所所載況下船舶重心到基線的垂向高度，本船為 2C =數(shù)3 3C=df 中 當 10f 按船舶自搖周期為 船為 3C=數(shù) 4C 按舭龍骨面積由 船選為 則 4C =上，本船的橫搖角 32411 =2) 穩(wěn)性插值曲線和靜穩(wěn)性曲線 本船穩(wěn)性插值曲線由 程序計算得到數(shù)據(jù)，插值后得表 表 21 橫傾角（度） 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 穩(wěn)性橫截曲線上查得） (l=m) 弧度值 橫傾角（度） 50 55 60 65 70 75 80 85 穩(wěn)性橫截曲線上查得） ( l=m) 弧度值 根據(jù)以上表格繪制靜穩(wěn)性曲線如圖 0 20 30 40 50 60 70 80 90 ( 度 )l(m)圖 3)動穩(wěn)性曲線 查靜穩(wěn)性曲線，列表 22 表 傾角（度） 靜穩(wěn)性臂l(m) 成對和 自上至下和 i 動穩(wěn)性臂i(m) 0 0 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 動穩(wěn)性曲線如圖 圖 23 已經(jīng)求得本船橫搖角為 水角由程序計算得出為 則可求得最小傾覆力臂，如圖 圖 最小傾覆力臂風壓傾側力臂 30 10)( 中 p 單位計算風壓， Pa 所核算載況下船舶的受風面積， 2m 所核算載況下船舶受風面積中心到基線的垂向高度， m d 所核算載況下船舶的型號吃水， m 所核算載況下船舶的排水量， t 24 0a 修正系數(shù) 計算過程如表 目 滿實系 數(shù) 流線型 系數(shù) 受風 面積 實際受風面積 面積中心距水線面 面積中心距基線高 面積靜矩 主船體、舷墻、上層建筑（甲板室） 桅及其支桿 桅及其支桿 囪 生筏 名燈 子 桿 他 計 上表計算得出： d= 出在 p=259.3 正系數(shù) 0a= 30 10)( 性衡準數(shù) 航行于 穩(wěn)性衡準數(shù) 25 式中 計入橫搖影響的最小傾覆力臂， m 風壓傾側力臂， m 本船m 計算可得 滿足要求 本船航行于 考慮急流對船舶橫傾的影響 1)( 1 所核算載況下船舶的水線長度，本船為 d 所核算載況下船舶的型吃水，本船為 所核算載況下船舶的排水量，本船為 740t 所核算載況下船舶重心至基線的垂向高度，本船為 a 按船舶的 格選取本船 1a =C 急流系數(shù)按系數(shù) f 由 f=其中 計算速度，根據(jù) 規(guī)定本船 s，則 f=26 由 上，本船水流傾側力臂 1)( 1 J=m 已知不計橫搖影響的最小傾覆力臂為 對于航行于 其穩(wěn)性衡準數(shù) 1 滿足規(guī)范要求 27 7 中橫剖面設計 本情況 1 運輸貨物種類 本船主要用于成品油運輸 2 結構形式 本船貨油艙范圍采用雙舷雙底結構形式，甲板無升高圍阱，船底、甲板、舷側均為縱骨架式結構。 為了便于清艙，貨油艙縱、橫艙壁扶強材垂直布置，不設水平桁 肋骨和橫梁間距 板縱骨間距 底縱骨間距 側縱骨間距 油艙范圍雙層底內(nèi)肋板間距為 船結構材料采用普通強度鋼，屈服極限 235 N/ 適用規(guī)范 本船結構設計依據(jù)中國船級社鋼質內(nèi)河船舶入級與建造規(guī)范（ 2002） (以下計算中，所依據(jù)的鋼質內(nèi)河船舶入級與建造規(guī)范條款號用括號加以表示，如 (示所依據(jù)的是規(guī)范 結構設計 應 滿足 半波高 r=主尺度 垂線間長 L 型寬 B 型深 D 吃水 d 層底高 舷艙 寬 尺度比值 L/D=B/D=合 (定范圍 28 油艙結構 (1) 外板及內(nèi)底板 船底外板 按（ ， 中 部船底板厚度 t=a( L+ s+ ) L 船長， m； s 肋骨或縱骨間距， m； a 航區(qū)系數(shù)， a 1， a 級航區(qū)船舶取 a 、 系數(shù)按骨架型式由下表選取 本船 船底、甲板、舷側均為縱骨架式結構，故中 部船底板厚度 t 應不小于 t=a( L+ s+ )= ( 取 t=8艙范圍為 單殼 結構， (殼油船的船底板厚度尚應不小于按下式計算所得之值： 中 : s 肋骨或縱骨間距， m； h 計算水柱高度， m； 取內(nèi)底板至甲板以上 溢流管頂端距離，取大者，但應不小于 29 實取 t=6側外板 按（ 舷側外板的厚度應不小于船底板厚度的 t=取 t=7側頂列板 舷側采用縱骨架式，舷側頂列板的厚度可以與舷側外板 的厚度相同 舷側頂列板厚度 實取 7舷板 按（ ， 雙 殼油船內(nèi)舷板的厚度應與舷側外板的厚度相同 ， 且應滿足 （ 要求 : 實取主甲板下 內(nèi)舷 板厚度 7底板 按（ 雙 殼油船船中部的內(nèi)底板厚度 t 應不小于按下列兩式計算所得之值： t=s+ 實取 內(nèi)底板厚度 82) 甲板 強力甲板 平甲板油船貨油艙區(qū)域的強力甲板厚度 t 應不小于按下式計算所得之值： t=中： 30 s 骨材間距， m 平甲板油船強力甲板最小厚度應符合本篇 實取強力甲板厚度 63) 船底骨架 雙層底實肋板間距 雙層底高度 為 800縱骨架式實肋板間距 足（ （ 求 實肋板的剖面模數(shù) 按（ 貨油艙區(qū)實肋板的剖面模數(shù)： w=ks(fd+r) 其 中： k= +s 實肋板間距， m f=.7/d=l 實肋板跨距， m，取舷側至縱艙壁 (縱桁架 )或縱艙壁 (縱桁架 )之間跨距點的距離，取其大者 實肋板厚度取 8際肋板剖面模數(shù)（帶板取 100 為 7132足要求 實肋板高度與厚度之比大于 80，實肋板上設垂直加強筋 64 8 在舭部無實肋板的肋位上設置與實肋板厚度相同的肘板；在實肋板上開設人孔，根據(jù)規(guī)范要求開孔高度設為 150度設為 600底縱骨和內(nèi)底縱骨 按 ( 雙 層底外底縱骨的剖面模數(shù)應不小于： W=ks(d+r)其 中： k=取角鋼 56 5， W=31 按 ( 雙層底內(nèi)底縱骨的剖面模數(shù)值： W=取角鋼 56 5， W= (外 底縱骨和內(nèi)底縱骨的剖面慣性矩 : I=54 中： a 型材帶板的剖面積， l 縱骨跨距， m，取實肋板之間的距離 實取角鋼 56 5，加帶板的 I=307 足要求 中桁材和旁桁材 按（ （ 取中桁材和旁桁材厚度 8實肋板間距的中點設置一道加強筋，厚度與桁材相同，寬度為厚度的 8 倍；在中桁材左右設通至鄰近縱骨處的肘板，其厚度與實肋板相同；旁桁材間距為 4) 舷 艙 內(nèi)骨架 舷側縱骨 間距計算值 s=雙殼外舷縱骨 按（ 雙 殼外舷縱骨的剖面模 數(shù) 值： W=ks(fd+r)中： k 系數(shù)， k=應不小于 s 縱骨間距， m； f 系數(shù)，舷側縱骨 f=.7/d；外舷縱骨 f= d 吃水， m； r 半波高， m，按本篇 32 l 縱骨跨距， m，取強肋骨之間的距離； 實取角鋼 56 5， W=舷縱骨的剖面慣性矩值： I=54 取角鋼 56 5，加帶板的 I=307 足要求 內(nèi)舷縱骨 按（ 雙 殼油船的內(nèi)舷縱骨剖面模數(shù) ： W=與 外舷縱骨 相同角鋼 56 5， W=舷肋骨與內(nèi)舷肋骨 按 ( 外舷肋骨的剖面模數(shù)值： W=d+r)式中： s 肋骨間距， m； d 吃水， m； r 半波高， m，按 l 肋骨跨距， m，取實肋板上緣至橫梁下緣之間垂直距離的 1/2，但應不小于 內(nèi)舷肋骨的剖面模數(shù)應不小于外舷肋骨 內(nèi)外 舷肋骨 均取 56 5， W=板取 10 內(nèi)外 舷肋骨 兩端均設肘板，其直角邊長度為 270度為 8邊寬度為 80艙撐材 按（ 艙內(nèi)每道內(nèi)、外舷強肋骨之間的水平撐材剖面積： a= 33 實取角鋼 45 4， a= 撐材 取角鋼 45 4， a=5) 甲板骨架 甲板橫梁 甲板橫梁的剖面模數(shù) 式中： W=s 橫梁間距， m l 橫梁跨距， m，取舷側與縱桁架 (或縱艙壁 )或縱桁 (縱桁架 )與縱艙壁或縱桁 (縱桁架 )之間的距離，取其大者 實取角鋼 80 6， W=板縱骨 按（ 甲板縱骨的剖面模數(shù)應不小 于 ： W=中 k=中： k 系數(shù)，取 k=應不小于 s 縱骨間距， m l 縱骨跨距， m，取強橫梁間距 實取角鋼 45 7， W=（ 甲板縱骨 剖面慣性矩： I=60 a 型材帶板的剖面積， l 同本節(jié) ； 角鋼 45 7加帶板的 I=足要求 34 強橫梁和甲板縱桁 縱骨架式強橫梁的剖面模數(shù) 式中： W=k 系數(shù)，取 k=+ s 強橫梁間距， m； l 強橫梁跨距， m，取舷側至縱艙壁 (縱桁架 )或縱桁架 (縱艙壁 )之間跨距點的距離； 實取角鋼 10 10， W=骨架式甲板縱桁的尺寸應與強橫梁相同 (6) 橫艙壁 油艙長度 按（ 油艙長度不大于： =m 實際艙長 足要求 貨油艙橫艙壁 板 貨油艙艙壁的底列 寬度 底列板厚度 ： 按（ 油艙之間的艙壁的底列板厚度： 式中： k