266TEU集裝箱船畢業(yè)設(shè)計參考

1、 目 錄摘 要IAbstractII目 錄- 1 -第一章 緒論11.1 概述11.2 集裝箱船設(shè)計研究的背景和意義21.3 設(shè)計工作方法2第二章 主尺度確定42.1 概 述42.2 主尺度估算42.3 空船重量LW估算62.4 重力與浮力的平衡72.5 新船所需艙容估算82.6 艙容的計算與校核102.7 快速性估算102.8 初穩(wěn)性估算102.9 確定新船總體設(shè)計方案11第三章 型線設(shè)計123.1 概述123.3 新船型線生成16第四章 靜水力及穩(wěn)性橫截曲線計算194.1 計算機輔助設(shè)計194.2 邦戎曲線194.3靜水力計算264.4 穩(wěn)性橫截曲線28第五章 干舷計算和校核345.1 概

2、述345.2 主尺度345.3 最小干舷的計算345.4 干舷校核365.5 最小船首高度36第六章 總布置設(shè)計376.1 概述376.2 總體布局的區(qū)劃376.3 上層建筑的劃分396.4 艙室和通道的布置396.5 主要舾裝設(shè)備416.6 繪制總布置圖44第七章 螺旋槳設(shè)計457.1概述457.2 阻力近似估算467.3 螺旋槳設(shè)計487.4 繪制螺旋槳圖56第八章 各種裝載狀態(tài)下浮態(tài)及穩(wěn)性計算578.1 概述578.2 排水量和重心位置計算588.3 自由液面對船舶初穩(wěn)性的修正計算598.4 各種載況的浮態(tài)及初穩(wěn)性計算表598.5 大傾角穩(wěn)性計算598.6 穩(wěn)性衡準(zhǔn)數(shù)K的計算618.7

3、穩(wěn)性總結(jié)63第九章 結(jié)構(gòu)規(guī)范計算649.1 概述649.2 貨艙區(qū)域的基本結(jié)構(gòu)計算65第十章 畢業(yè)設(shè)計總結(jié)78參考文獻80本科畢業(yè)設(shè)計（論文）翻譯81致謝111第一章 緒論1.1 概述船舶是由相應(yīng)功能設(shè)備的各種部件、設(shè)備組成的完整的工程系統(tǒng)，也是一座極其復(fù)雜的水中工程建筑物?，F(xiàn)代船一般有以下部分：船體與結(jié)構(gòu)、主機與控制、舵裝置、電站、助航和通信、船體開口的關(guān)閉裝置、消防、救生、錨泊與系泊、生活設(shè)施等，許多不同功能的部分組成，具有：浮性、穩(wěn)性、抗沉性、快速性、耐波性、操縱性。集裝箱船又稱貨箱船。集裝箱最早用于陸上運輸，最運輸史上一大技術(shù)革命，很快便成為船運的一種有效形式。第一艘集裝箱船是美國于1

4、957年用一艘貨船改裝而成的。它的裝卸效率比常規(guī)雜貨船大10倍，停港時間大為縮短，并減少了運貨裝卸中的貨損量。從此，集裝箱船得到迅速發(fā)展，到70年代已成熟定型。集裝箱船可分為全集裝箱船和半集裝箱船兩種，它的結(jié)構(gòu)和形狀跟常規(guī)貨船有明顯不同。它外形狹長，單甲板，上甲板平直，貨艙口達船寬的70-80，上層建筑位于船尾或中部靠后，以讓出更多的甲板堆放集裝箱，甲板一船堆放24層，艙內(nèi)可堆放39層集裝箱。集裝箱船裝卸速度高，停港時間短，大多采用高航速，通常為每小時2023海里。近年來為了節(jié)能，一般采用經(jīng)濟航速，每小時18海里左右。在沿海短途航行的集裝箱船，航速每小時僅10海里左右。近年來，美國，英國，日本

5、等國進出口的雜貨約有70-90使用集裝箱運輸。集裝箱輪完全是一種新型的船。它沒有內(nèi)部甲板，機艙設(shè)在船尾，船體其實就是一座龐大的倉庫，可達300米長，再用垂直導(dǎo)軌分為小艙。當(dāng)集裝箱下艙時，這些集裝箱裝置起著定位作用，船在海上遇到惡劣天氣時，它們又可以牢牢地固定住集裝箱。因為集裝箱都是金屬制成，而且是密封的，里面的貨物不會受雨水或海水的侵蝕。集裝箱船一般?？繉Ｓ玫呢涍\碼頭，用碼頭上專門的大型吊車裝卸，其效率可達每小時10002400噸，比普通雜貨船高3070倍。因此為現(xiàn)代船運業(yè)所普遍采用。1.2 集裝箱船設(shè)計研究的背景和意義我國的集裝箱運輸起步于1973年，是從港口接卸集裝箱開始的。我國港口集裝箱

6、運輸?shù)钠鸩诫m然很晚，但自20世紀(jì)90年代后，增長勢頭卻很迅猛。這種迅猛勢頭表現(xiàn)在以下方面：（1）集裝箱港口數(shù)量增長很快，各地投資熱情高漲。20世紀(jì)90年代后，沿海大連、青島、煙臺、寧波、廈門、深圳等紛紛投資建立集裝碼頭；上海、天津等最早形成集裝箱接卸能力的港口更是不斷追加投資，擴大集裝箱吞吐能力。長江沿線，也出現(xiàn)了張家港、南京、南通等集裝箱碼頭。（2）吞吐量迅速上升，在世界集裝箱港口中逐漸處于前列。90年代以后，我國沿海集裝箱港口吞吐量上升很快，有些港口的吞吐量已處于世界前列。如上海港的集裝箱吞吐量，1995年只有152萬TEU，居世界第十九位，到2005年已達世界第三。從1973年上?？诎堕_

7、始接卸集裝箱至今，吞吐量平均以每年30%以上的速度增長，勢頭十分驚人。（3）集裝箱碼頭的裝備發(fā)展迅速。我國主要集裝箱港口，如上海、深圳、寧波、大連、天津、青島等，裝備水平的發(fā)展速度很快。在泊位配機量、集裝箱橋吊的大型化程度、集裝箱碼頭的管理現(xiàn)代化程度、裝卸工藝的水平等方面，與世界先進港口的水平迅速接近。在一些新建的設(shè)施最先進的碼頭，其硬件的現(xiàn)代化程度，與國外最好的集裝箱碼頭相差無幾。當(dāng)然，在管理水平方面、裝卸效率方面、管理的規(guī)范化方面，與世界先進集裝箱港口，還有相當(dāng)距離。1.3 設(shè)計工作方法1.3.1 調(diào)查研究、搜集資料船舶設(shè)計如果沒有足夠的技術(shù)資料，工作將很難開展，即使勉強地去做了，也很難設(shè)

8、計出一艘成功的好船。因此深入地調(diào)查研究，全面地搜集資料，是做好設(shè)計工作的基礎(chǔ)。調(diào)查研究的主要內(nèi)容：（一）用船部門的意圖以及要求。船東從決定建造一艘新船到制定出設(shè)計技術(shù)任務(wù)書常常有一個很長的反復(fù)過程。設(shè)計人員從接到設(shè)計任務(wù)書起，首先應(yīng)該詳細地了解用船部門對新船的任務(wù)、使用的具體要求、設(shè)計的原則以及各種客觀因素對新船的限制等情況。型船資料：型船的主要要素、載重量、艙容、航速、主機參數(shù)、重量中心、總布置圖、型線圖，以及與設(shè)計船的新技術(shù)成果、船用設(shè)備等。（二）相關(guān)方面的情況。東南沿海地區(qū)屬亞熱帶或熱帶海洋性季風(fēng)氣候，夏季盛行從西太平洋或南海吹來的東南季風(fēng)，冬季盛行從中國內(nèi)陸吹來的西北季風(fēng)，雨季長多臺風(fēng)

9、幾乎沒有冰期。東南沿海港口深水岸線資源極為豐富，大多擁有深水泊位和航道，配有集裝箱碼頭提供專業(yè)接卸裝備。中國東南沿海經(jīng)濟高速發(fā)展，商品進出品量增加，運輸?shù)娜蝿?wù)繁重和舊船老齡化嚴重，急需增加新船。1.3.2 母型改造、推陳出新 現(xiàn)有船舶是人們造船和用船經(jīng)驗的結(jié)晶，也是科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的成果。一類型船舶的發(fā)展和演變過程，存在著由它們決定的使用任務(wù)和要求所決定的共性問題，這就決定了這類船舶必然具有許多相近的技術(shù)特征和內(nèi)在規(guī)律，這些特征和規(guī)律也是人們合理解決船舶技術(shù)中眾多矛盾的結(jié)果。合理地吸取和利用這些經(jīng)驗和規(guī)律，可以減少盲目性，使新船設(shè)計有較可靠的基礎(chǔ)。 母型改造設(shè)計方法中，母型的概念是廣泛的。一方

10、面，與新船在主要技術(shù)性能方面相近的優(yōu)秀實船，是最直接的母型；此外，經(jīng)過模型試驗研究的優(yōu)良船摸資料也是母型。另一方面，與新船同一類型船的統(tǒng)計資料是設(shè)計中常用的資料。這些資料雖然代表的是統(tǒng)計船的平均值，但反映了這類船的一般規(guī)律和趨勢，因此可作為設(shè)計新船的一般指導(dǎo)。 用母型改造法設(shè)計新船要突出一個改造，即在參考母型的過程中要有所改進和創(chuàng)新。沒有創(chuàng)新和改進也不可能產(chǎn)生優(yōu)良的新船，因此，設(shè)計者必須結(jié)合新船的要求和特點，考慮新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝、新材料在新船上的應(yīng)用，做到在設(shè)計中有所創(chuàng)新、有所前進。船體設(shè)計必須貫徹系統(tǒng)工程的思想，考慮問題要全面，決策時要統(tǒng)籌兼顧，處理好主要矛盾與次要矛盾的關(guān)系，既要使船

11、舶的各部分充分發(fā)揮自身功能，又要使相互關(guān)系達到最佳的配合；設(shè)計工作由粗到細，逐步近似，反復(fù)迭代完成。本文的主要工作，是深入分析和調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，從全局出發(fā)，提出一個船體總體設(shè)計的可行性方案，進行分析比較，得出一個能滿足設(shè)計任務(wù)書要求的合理的設(shè)計方案。船體總體設(shè)計需要對船舶主要要素的決定、總布置、主機選型、船體型線、主要性能等方面進行分析，通過計算、制圖、論證等技術(shù)手段，得出全船技術(shù)形態(tài)的總體方案。 83第二章 主尺度確定2.1 概 述 船舶主尺度是描繪船舶幾何特征的最基本參數(shù)，指船長L，型寬B，型深D，和設(shè)計水深d，通常把方形系數(shù)及主尺度比參數(shù)也歸到主尺度范圍。主尺度對船舶的運載能力、航海性

12、能、操作使用和船舶的經(jīng)濟性等都有重要影響。合理地選擇和確定主尺度是船舶總體設(shè)計中最重要的工作之一，也是開展各項具體設(shè)計工作的基礎(chǔ)。 在選擇主尺度時，必須全面地考慮船舶的各項技術(shù)性能、經(jīng)濟性、與主尺度之間的關(guān)系，還要注意到各個主尺度對技術(shù)、經(jīng)濟性指標(biāo)的影響，還有一些客觀條件的限制，需要考慮的因素很多，關(guān)系也比較復(fù)雜。2.2 主尺度估算 在設(shè)計初始階段，盡管需要考慮的因素很多，但確定的條件很少，一般采取估算，逐步近似，估算主尺度通常采用的設(shè)計方法有：母型船換算法、統(tǒng)計資料公式換算法、經(jīng)驗公式換算法。估算出船的排水量以后，對于載重型船舶，一般從快速性出發(fā)，結(jié)合經(jīng)濟性，初步選擇船舶主尺度。參考資料：盛

13、安達12-230TEU集裝箱母型船主尺度及主要要素一、 概述本船是航行于近海航區(qū)的鋼質(zhì)雙殼散集裝箱。雙底雙殼、單甲板，球型艏，艉機型，單機、單槳、單舵，鋼質(zhì)全焊接結(jié)構(gòu)，帶風(fēng)雨密艙口蓋的貨船。二、主尺度及主要要素船長LOA 93.80m 設(shè)計水線長LWL 89.2m垂線間長LPP 86.80m型寬B 15.6m 型深D 7.5m 設(shè)計吃水d 5.8m 型排水體積 5866.102t 設(shè)計排水量 6018.093t設(shè)計航速 12kn方型系數(shù) CB=0.7736三、主機型 號 G8300ZC18BH型柴油機額定功率 2000HP額定轉(zhuǎn)速 600轉(zhuǎn)/分齒輪箱減速比 1：3.42.2.1 載箱量和載重量

14、載箱量集裝箱船通常不以載重量! 為主要衡量指標(biāo)，而是以裝載&,4 標(biāo)準(zhǔn)箱（NOP） 的載箱量Nc為主要衡量指標(biāo)。載箱量的多少是由集裝箱布置的行數(shù)、列數(shù)及層數(shù)而定。通常以20ft 集裝箱沿船長（x 軸） 方向布置稱之為行，沿船寬（y 軸）方向布置稱之為列，沿型深（z 軸） 方向布置稱之為層。集裝箱船在貨艙內(nèi)及甲板上（含艙口蓋上）均可載箱，且可以有不同數(shù)目的行、列及層。一般1只40ft 標(biāo)準(zhǔn)箱（SOP）可換2只20ft標(biāo)準(zhǔn)箱，即1FEU=2TEU。全船的載箱量Nc是艙內(nèi)載箱量Nh和甲板上載箱量Nd之和，即Nc=Nh+Nd。隨著集裝箱船技術(shù)和綁扎技術(shù)的不斷提高，甲板上載箱量越來越多，Nd占Nc的比例

15、也越來越大。載重量集裝箱船的載重量除了包括集裝箱、船員及備品、燃油、滑油和淡水等重量外，還包括壓載水的重量。在大多數(shù)情況下，由于穩(wěn)性的需要，即使是滿載出港情況，壓載水也是必不可少的。集裝箱船的主尺度及系數(shù)的選擇不以載重量為主要因素，同等載箱量的船，因航線、貨種及航速其載重量也會有較大的差別，而且逐年有變化。據(jù)統(tǒng)計，載箱量Nc，與載重量DW 之間的關(guān)系如下圖所示。用圖線b粗略估算：DW=4865.6(t)2.2.2 船長的初步估算集裝箱船的船長通常是由甲板上載箱的行數(shù)為基礎(chǔ)來確定，即：,式中: 尾垂線以前系泊所需長度（m）；上層建筑（甲板室）長度（m）；每行集裝箱所需長度（8個9個肋距）（m）；

16、中心克令吊所需長度（m）；首垂線以后錨泊所需長度（m）；縱向必要的間隙總和（m）。與之間的統(tǒng)計關(guān)系如下圖所示：2500TEU以下的中小型集裝箱船由于船寬和型深均有較大的變化，因此和之間的關(guān)系根據(jù)90年代初期統(tǒng)計資料呈曲線a，即：86.8(m)2.2.3 船寬B的初步估算集裝箱船船寬的確定取決于甲板上或艙內(nèi)裝載集裝箱的列數(shù)，即或，并需考慮船舶穩(wěn)性的要求，視何者為大而定。由甲板上集裝箱列數(shù)確定船寬：式中：集裝箱寬度，通常取標(biāo)準(zhǔn)箱寬2.438m，有時還須考慮歐洲箱的寬度2.5m；甲板上集裝箱列數(shù)集裝箱列與列的間隙，考慮到緊固件的操作和標(biāo)準(zhǔn)，通常為0.025m,0.038或0.08m,根據(jù)統(tǒng)計，B和的

17、關(guān)系見圖所示（超巴拿馬型船除外）。B=17.96m實取B=18.0m2.2.4 型深D的初步估算型深的確定，主要取決于艙內(nèi)集裝箱的種類和層數(shù)。此外還必須考慮貨艙雙層底高度、艙口圍板高度及甲板梁拱 等因素。在吃水一定的情況下，還必須根據(jù)載重線公約的要求具有足夠的干舷，則：貨艙雙層底高，一般應(yīng)大于（中小型集裝箱船）或大于等于（）t內(nèi)底板與集裝箱墊板厚度之和，通常取為0.05m；艙內(nèi)集裝箱層數(shù);集裝箱高度;f艙口圍板在中心線處的高度，至少為0.60m，其高度還應(yīng)考慮到兩舷集裝下人員可以正常通行和操作；C甲板梁拱，一般小于。用下列關(guān)系進行估算：載箱量艙內(nèi)層數(shù)的估算式2663D=0.40m+3D=0.4

18、+3*2.36=7.5m2.2.5 吃水d的初步估算 若未受港口的航道和泊位水深的限制，吃水和載重量的統(tǒng)計關(guān)系較為密切，初步估算時可用：式中：系數(shù)， DW載重量（t）.（m）2.2.5 方形系數(shù)Cb的初步估算方形系數(shù)的選擇通常首先是考慮阻力性能上與傅汝德數(shù)Fn的有利配合。母型船方形系數(shù)0.7736、航速12.0kn；亞力山大公式估算方形系數(shù)CB：方形系數(shù)主要根據(jù)浮力和快速性兩個基本要素選擇，由于母型船與新設(shè)計船的航速基本相等，所以參考母型船的方型系數(shù)，并結(jié)合前面估算主尺度的調(diào)整，選擇新船的方型系數(shù)CB=0.74。2.2.6 主尺度的初始取值綜合上面主尺度估算分析，擬定新設(shè)計船主尺度的初始值，取

19、：船長 86.8m 船寬 18.0m 吃水 6.0m 型深 7.5m 方形系數(shù) 0.742.3 空船重量LW估算空船重量LW通常分為船體鋼料重量WH、舾裝重量WO、和機電設(shè)備重量WM三部分，即LW=WH+WO+WM。2.3.1 船體鋼料重量的估算影響船體鋼料重量的主要因素:船長L、船寬B、型深D、吃水d、方形系數(shù)CB、及布置特征。統(tǒng)計公式估算WH:2.3.2 舾裝重量WO估算舾裝重量可分為三大類。第一類是與船的尺度直接相關(guān)的船舶設(shè)備、船舶系統(tǒng)及船舶管系、油漆等。第二類是與生活設(shè)備有關(guān)的木作舾裝及設(shè)備。第三類是起貨設(shè)備、艙口蓋、拖船的拖曳設(shè)備等。統(tǒng)計公式估算：2.3.3 機電設(shè)備重量WM的估算機

20、電重量主要取決于主機功率和類型，其中主機的功率為2206kw，主機重量Wm1=40t。統(tǒng)計公式估算WM：2.3.4 排水量裕度排水量裕度也叫排水量儲備。在估算空船重量時，通常要考慮加一定的排水量裕度，其原因大致有以下三個方面：1 設(shè)計重量估算誤差2 未預(yù)計重量的增加3 建造中時常難免會采用替代品而導(dǎo)致空船重量增加由于新設(shè)計船是運輸貨船，排水量裕度去空船重量LW的4%。空船重量LW=WH+WO+WM=1781.345+188.956+162.662=2132.963t，則排水量裕度為： 船舶重量排水量就是空船重量和載重量之和：2.4 重力與浮力的平衡 根據(jù)浮性方程式，根據(jù)初步選取的L、B、D、d

21、、及CB計算出新船的排水量： 根據(jù)初步估算的空船重量LW和設(shè)計任務(wù)書給出的載重量DW計算出船舶的重力：比較重力G與浮力：可以看出浮力略大于重力，差值比例：，差值9.148t可以作為船舶浮力儲備，基本滿足重力與浮力平衡。2.5 新船所需艙容估算選取決定主尺度時，除了滿足重力與浮力平衡之外，滿足容量與甲板面積的要求也是設(shè)計中必須考慮的又一基本問題。對于載重型船舶，載重量和艙容的要求是確定船舶主尺度時考慮的主要要素。新船滿足艙容的要求是通過選擇適宜的主尺度和合理的布置來保證。載重型船舶容積校核，通過估算按設(shè)計任務(wù)書所需的容積與新船所能提供的容積，通過比較來校核原先選擇的船主尺度幾系數(shù)是否合適。艙容主

22、要指貨艙、壓載水艙、淡水艙以及燃油、滑油、污油水艙等艙室容積。2.5.1 載貨量估算為了考慮各種艙室容積的要求，必須對組成載重量的各部分重量進行估算，根據(jù)新船的設(shè)計任務(wù)書，DW已作為已知條件給出，估算出WC除外的各部分重量，有，即可求得各部分重量。2.5.1.1 人員、淡水、行李及食品的重量人員重量是指旅客和船員的重量，通常按每人平均65kg加行李每人40kg計算：食品及淡水重量根據(jù)人數(shù)、自持力天數(shù)及有關(guān)定量標(biāo)準(zhǔn)按下式計算：自持力=總儲備量=自持力人員數(shù)定量 =10.42140.204 =29.760t2.5.1.2燃油、滑油及爐水的重量燃油儲備量WF，根據(jù)主機功率、續(xù)航力、航速、主機耗油率等

23、計算確定，對于一般運輸船（已經(jīng)考慮輔機和鍋爐等因素）：潤滑油的儲量WL，近似地取燃油儲量的3%，即2.5.1.3 備品、供應(yīng)品重量我國一般將這部分重量放在載重量內(nèi)，通常取為0.6%LW=12.798t。2.5.1.4載貨量估算 2.5.3 貨艙所需的容積VC由于集裝箱船裝載的是集裝箱這個特殊性，所以，不需在這里計算貨艙容積，只要在總布置中能合理布置設(shè)計要求的集裝箱數(shù)量即可。這已在總布置草圖中已考慮。2.5.3 壓載水艙容積VB 船舶航運中，有不少情況是無貨航行，為保證船舶空放航行時的適航性能，船舶必須具有一定的吃水，所以空放航行時通常需要壓載。初步壓載水艙容積VB可用下式估算：kB取0.45：

24、2.5.4 機艙容積VM機艙所需容積實際上由機電設(shè)備布置地位所需的機艙長度LM和機艙位置所決定，已知機艙位置和所需長度LM時，可以按下式估算機艙容積：根據(jù)資料取主機長度 機艙所需長度：機艙容積：2.5.5 油水艙容積VOW船上油水艙包括燃油艙、淡水艙、滑油艙、污油水艙等。這些艙室所需容積可按儲存量來計算：2.5.6 其他艙室的容積主船體的其他艙室還有首尖艙、尾尖艙、隔離空艙、軸隧室等，這些艙室的容積約占總?cè)莘e的2%5%，這里取3%。2.6 艙容的計算與校核艙容校核就是對新船所能提供的各部分艙容進行估算，然后與估算出來的所需艙容作比較，需要時對設(shè)計進行調(diào)整，以滿足艙容的平衡要求。新船所能提供的艙

25、容估算，應(yīng)根據(jù)已知條件選用適當(dāng)?shù)姆椒?。在總布置草圖上量得的結(jié)果基本符合以上估算結(jié)果的要求。2.7 快速性估算快速性估算在初步階段，一般采用簡單、粗略的方法，這里采用海軍系數(shù)法估算：根據(jù)母型船求海軍系數(shù)：求新船需要的主機功率：選取功率最接近的船用柴油機G8300ZC20BH，額定功率為2206KW，轉(zhuǎn)速600r/min。2.8 初穩(wěn)性估算在方案構(gòu)思和主尺度選擇階段有許多因素尚未決定，初穩(wěn)性高可以按以下方法估算。根據(jù)船舶靜力學(xué)，初穩(wěn)性高：GM=KB+BM-KG式中各參數(shù)與主尺度的關(guān)系為：浮心高度，橫穩(wěn)心半徑，重心高度，所以有：a1、a2可以按近似公式估算：a3按母型船資料換算：橫搖周期估算：根據(jù)我

26、國沿海和近海的波浪情況，大的波長約為6080m，對應(yīng)的橫搖周期T，應(yīng)不小于89秒，新設(shè)計船符合要求，方案可行。2.9 確定新船總體設(shè)計方案新船采用球型艏，艉機型，單機、單槳、單舵，不設(shè)起貨設(shè)備，雙殼體集裝箱船、貨艙設(shè)有頂邊艙和底邊艙，僅設(shè)一層連續(xù)露天甲板和甲板室、無首樓。選擇技術(shù)經(jīng)濟性可行的新船主尺度。新船的主尺度方案：船長 86.8m 船寬18.0m 吃水6.0m 型深 7.5m 方形系數(shù) 0.74新船選用主機：船用主機：柴油機G8300ZC20BH（額定功率為2206KW，轉(zhuǎn)速600r/min）第三章 型線設(shè)計3.1 概述在船舶設(shè)計的實際工作中，通常利用優(yōu)秀船型的型線或者優(yōu)良的系列船型資料

27、經(jīng)過分析、變換后換成所需要的的型線。船舶主要參數(shù)和標(biāo)志型線主要特征的橫剖面積曲線形狀、平行中體長度、設(shè)計水線形狀等均對阻力產(chǎn)生一定的影響。此外在型線設(shè)計中還必須考慮船體制造的工藝性，特殊的貨物裝載要求，船體的外觀以及航道的限制條件等因素。由于有母型船資料，故在設(shè)計書中運用母型船改造法生成型線圖，這樣可以保持優(yōu)秀母型船的型線特征，因而對新船的性能也較容易把握。型線設(shè)計是船舶總體設(shè)計的一項重要內(nèi)容。初步設(shè)計階段中的型線設(shè)計通常在船舶主尺度確定后與總布置設(shè)計配合進行的，但在設(shè)計方案構(gòu)思和選擇主尺度時，就要對船體型線有所考慮，并在型線設(shè)計中加以體現(xiàn)和檢驗。正式的型線圖是性能計算，結(jié)構(gòu)計算，各種布置和建

28、造放樣的依據(jù)，必須認真對待。型線設(shè)計考慮是否周到，設(shè)計出的型線是否優(yōu)秀，對船舶的航海性能、使用以及建造等方面有很大的影響。首先，型線與阻力性能關(guān)系重大，尾部型線與螺旋槳的配合對推進效率和震動有很大的影響。此外，型線對船舶的穩(wěn)性、操縱性、橫搖阻尼、船在波浪上的運動特性、砰擊等都有關(guān)系。在使用方面，型線影響布置和艙容等，例如機艙內(nèi)的布置條件、貨艙和壓載艙的容積、甲板的布置地位等。在建造方面，型線的平直部分，可展曲面部分可以簡化施工的工藝，而復(fù)雜曲面增加了施工難度和工作量。由此可見，型線設(shè)計需要考慮許多方面的要求，有些要求還會相互抵觸，設(shè)計者必須加以權(quán)衡。綜合起來，型線設(shè)計應(yīng)注意以下幾個方面。第一，

29、保證良好的航海性能。型線設(shè)計時，除了某些有特殊要求的情況以外，通常把快速性（阻力與推進）放在主要地位來考慮，同時兼顧耐波形、操縱性和穩(wěn)性。一般來說，船體水下部分的形狀特征和參數(shù)主要從快速性、耐波形、操縱性和穩(wěn)性方面來考慮，水上部分的形狀特征主要從耐波形、穩(wěn)性以及砰擊等方面來考慮，并與水下部分在幾何上合理地配合。型線設(shè)計中把握船體型線與流體動力性能之間的關(guān)系，目前還不能完全按理論的方法來進行，型線設(shè)計通常采用優(yōu)良的母型船或系列船型資料，根據(jù)型線設(shè)計的原理與方法加以修改而成。在這方面，設(shè)計者的經(jīng)驗具有重要的作用。型線設(shè)計的經(jīng)驗除了在設(shè)計工作中積累以外，設(shè)計者多參加船模試驗工作是非常有益的。第二，考

30、慮總布置的要求。總布置所需要的甲板面積，貨艙大開口的尺寸、縱傾的調(diào)整等對型線設(shè)計都有一定的要求，型線設(shè)計中應(yīng)加以考慮和滿足。有些情況下，當(dāng)布置與性能對型線的要求發(fā)生矛盾時，通常是適當(dāng)降低對性能方面的要求來滿足布置和使用的要求。例如，裝載特殊貨物（如集裝箱、車輛、大件設(shè)備等）的船舶對甲板和艙內(nèi)的尺寸以及形狀有要求；機艙在尾部的小型船舶的船尾型線與主機和齒輪箱的布置關(guān)系較大。這些都必須加以注意，目的是使船舶能以比較緊湊的尺寸滿足布置和裝載的要求。這一點對于布置地位型船舶尤為重要。第三，考慮船體結(jié)構(gòu)的合理性和工藝性。例如，不必要的復(fù)雜曲面的船體形狀，不僅增加建造工時，多耗材料，而且不易保證施工質(zhì)量，

31、影響結(jié)構(gòu)強度；過長過淺的尾懸體影響船尾部的強度和剛度；過度的外飄、船首平坦的底部增加了波浪的沖擊。這些都是型線設(shè)計中應(yīng)注意的問題。第四，外觀造型。水線以上的艏艉輪廓線、甲板邊線以及外露的折角線應(yīng)考慮美觀和造型方面的要求。對于客船、游船等更應(yīng)考慮型線與上層建筑等相互的協(xié)調(diào)，使之成為一個優(yōu)美的整體。本船采用球首球尾型式，由于本船為肥大低速船，采用球鼻艏能減少興波阻力、破波阻力和舭渦阻力等。和母型船一樣，新船也采用球首球尾型式，球首的作用主要是減少阻力，提高船的快速性，對于新船此類低速肥大船，船艏舭部型線曲率半徑比較小，船側(cè)水流向下流動經(jīng)舭部后與船尾水流相遇，產(chǎn)生大量渦流，這種形狀阻力占總阻力的比例

32、不小，安裝具有整流作用的球首，可以改善首部流場和首柱附近的水壓力分布，降低形狀阻力和減少埋首現(xiàn)象，合適的球首還可以使艏端水線消瘦，減少艏波阻力，緩和凸肩現(xiàn)象從而改善前肩渦流，提高推進效率。球尾的使用可以均勻船尾伴流，減少螺旋槳激振力，從而減少船舶所需的主機功率。在船舶采用服務(wù)航速航行時，這一點非常有利。這里選擇湯姆遜型球尾，它與較V型剖面配合可以顯示初阻力小的優(yōu)良性能，并且主機功率收益可以達到35。3.2.1 母型船資料母型船的型值表，如表3.2.1。通過母型船的型值表可以繪制出母型船的設(shè)計水線以下橫剖面圖和半寬水線圖，如下：設(shè)計水線以下的橫剖面圖（圖3.1）： 圖3.1 母型船橫剖面圖半寬水

33、線圖（圖3.2）：圖3.2 母型船半寬水線圖表3.21母型船型值表3.2.2 母型船橫剖面面積曲線根據(jù)母型船各站的橫剖面面積值繪制出母型船的橫剖面面積曲線，如圖（圖3.3）：圖3.3 母型船橫剖面面積曲線3.2.3 新船橫剖面面積曲線生成母型改造法利用優(yōu)良母型船的橫剖面面積曲線，將母型船的橫剖面面積曲線作為新船初始得到的橫剖面面積曲線，根據(jù)新船的使用和性能要求1CP法或者遷移法修改而成。繪制新船橫剖面面積曲線，如下圖（圖3.4）：圖3.43.3 新船型線生成 利用母型改造法設(shè)計型線，為了保持母型船的優(yōu)良性能，橫剖面形狀和中剖面系數(shù)不作修改。根據(jù)新船的橫剖面面積曲線和母型船的橫剖面面積曲線產(chǎn)生新

34、船型線。3.3.1 新船半寬值產(chǎn)生 在橫剖面面積曲線圖和半寬水線圖上，量出各站處新船與母型船橫剖面面積百分數(shù)相同的距離xi，實際上就是將母型船相同剖面積的橫剖面移作新船的橫剖面，如圖（圖3.5）：圖3.5 計算半寬水線然后在半寬水線圖上距對應(yīng)站xi處量取各水線半寬值yi，水線半寬值yoi 乘上B/BO，即可以得到新船各站半寬型值yi。 3.3.2 型線圖繪制 繪制型線圖，新船橫剖面的水線先按母型船比例劃分，即式Z=ZO(d/do)確定各水線高。 參考母型船的甲板邊線和首尾輪廓線，根據(jù)新船使用要求和型值表繪制出新船的橫剖面圖，通過橫剖面圖、甲板邊線和首尾輪廓線繪制出新船的半寬水線圖和縱剖線圖。新

35、船型值表如下：表3.3.2 新船型值表見附錄.3 型線圖第四章 靜水力及穩(wěn)性橫截曲線計算4.1 計算機輔助設(shè)計 一條船的建成需要經(jīng)過設(shè)計人員的精心設(shè)計和工程巨大、工藝復(fù)雜的生產(chǎn)過程，它不僅要投入大量的人力、物力，而且需要很高的技術(shù)水平，生產(chǎn)周期也較長。應(yīng)用計算機輔助船舶設(shè)計，主要目的就是為了提高設(shè)計質(zhì)量、縮短設(shè)計周期和降低造船成本。自從計算機應(yīng)用于船舶設(shè)計以來，由于計算機的容量大、計算速度快，因此能輕而易舉地完成繁瑣的船舶靜力學(xué)和船舶動力學(xué)的各種計算。新的計算方法和優(yōu)化技術(shù)在船舶設(shè)計中得到綜合應(yīng)用，用數(shù)學(xué)方法生成船體型線的設(shè)想也得到實現(xiàn)。本節(jié)應(yīng)用中國船級社研制的COMPASS軟件系統(tǒng)進行靜水及

36、穩(wěn)性橫截曲線計算。4.1.1 COMPASS軟件系統(tǒng)簡介COMPASS軟件系統(tǒng)是CCS在20世紀(jì)80年代初自主研發(fā)的、關(guān)于船舶規(guī)范校核和審圖計算方面的專用軟件系統(tǒng)，先后用于上千艘船舶的分析計算和安全評估工作，在國內(nèi)具有很高知名度和權(quán)威性。隨著規(guī)范的不斷更新與完善，1995年COMPASS軟件系統(tǒng)進行了更新。更新后的軟件系統(tǒng)，在船舶審圖、輔助設(shè)計工作中得到了更為廣泛的應(yīng)用，計算結(jié)果達到國外同類軟件的先進水平，獲得了用戶的信賴和肯定。 COMPASS軟件系統(tǒng)由CCS海船規(guī)范計算系統(tǒng)和內(nèi)河船舶規(guī)范計算系統(tǒng)兩個子系統(tǒng)構(gòu)成。海船規(guī)范計算系統(tǒng)是CCS為了適應(yīng)造船業(yè)和航運業(yè)的高速發(fā)展，根據(jù)CCS鋼質(zhì)海船入級

37、與建造規(guī)范、國際船級社協(xié)會統(tǒng)一要求、海事局船舶與海上設(shè)施法定檢驗規(guī)則、IMO相關(guān)公約、規(guī)則等最新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)而開發(fā)的一個高起點、高技術(shù)含量的軟件系統(tǒng)。包括四個具體的計算系統(tǒng)功能模塊：集成船舶性能計算子系統(tǒng)、船舶結(jié)構(gòu)計算子系統(tǒng)、船舶軸系計算子系統(tǒng)、船舶電氣計算子系統(tǒng)。曾先后成功用于大型油船、集裝箱船、散貨船的直接技術(shù)和各種新型船舶、新型結(jié)構(gòu)的分析評估及軸系振動與校中事故分析，解決了大量的設(shè)計技術(shù)問題和船舶營運中產(chǎn)生的技術(shù)問題。 內(nèi)河船舶規(guī)范計算系統(tǒng)是由船舶靜力學(xué)計算及穩(wěn)性衡準(zhǔn)系統(tǒng)和甲板大開口船舶彎扭組合分析程序系統(tǒng)兩個具體的系統(tǒng)功能模塊，能有效地分析和解決船舶設(shè)計、審圖和營運檢驗中的大量技術(shù)問題。C

38、OMPASS軟件系統(tǒng)的研發(fā)，為CCS的船舶檢驗和安全評估提供了強有力的技術(shù)支持，保障了海上航行船舶的安全。4.2 邦戎曲線計算船體各站號處橫剖面自船底到最高一層連續(xù)甲板在不同吃水的橫剖面面積AS，根據(jù)AS繪制邦戎曲線圖，通過邦戎曲線可以知道船舶縱傾狀態(tài)下的排水量和浮心位置。4.2.1 應(yīng)用COMPASS軟件系統(tǒng)進行邦戎曲線計算在COMPASS軟件系統(tǒng)，SRH10 船舶幾何形體輸入、邦金曲線計算(INPUT OF GEOMETRY) 中輸入船體及其附體的幾何數(shù)據(jù)，并計算船舶邦戎曲線。4.2.2邦戎曲線計算結(jié)果COMPASS邦戎曲線計算輸出數(shù)如下。4.2.3 繪制邦戎曲線圖附錄4COMPASS 船

39、舶幾何形體輸入、邦金曲線計算 (Ver.0201) - 16981982 第 1 頁甲板數(shù)據(jù) m=| | 縱 向 | 甲板邊線 (右舷) | 甲板中心線高度 | 甲板邊線 (左舷) | 臺階 | 位 置 | 垂向 橫向 | | 垂向 橫向 | | (m) | (m) (m) | (m) | (m) (m) |_-2.395 7.574 6.403 7.650 7.574 -6.403-2.395 7.574 6.403 7.650 7.574 -6.4030.000 7.561 6.923 7.650 7.561 -6.9232.170 7.549 7.373 7.650 7.549 -7.3

40、734.340 7.537 7.817 7.650 7.537 -7.8176.510 7.527 8.129 7.650 7.527 -8.1298.680 7.519 8.388 7.650 7.519 -8.38810.850 7.513 8.601 7.650 7.513 -8.60113.020 7.508 8.753 7.650 7.508 -8.75315.190 7.505 8.856 7.650 7.505 -8.85617.360 7.502 8.921 7.650 7.502 -8.92119.530 7.500 8.997 7.650 7.500 -8.99721.70

41、0 7.500 9.000 7.650 7.500 -9.00026.040 7.500 9.000 7.650 7.500 -9.00030.380 7.500 9.000 7.650 7.500 -9.00034.720 7.500 9.000 7.650 7.500 -9.00039.060 7.500 9.000 7.650 7.500 -9.00043.400 7.500 9.000 7.650 7.500 -9.00047.740 7.500 9.000 7.650 7.500 -9.00052.080 7.500 9.000 7.650 7.500 -9.00056.420 7.

42、500 9.000 7.650 7.500 -9.00060.760 7.500 9.000 7.650 7.500 -9.00065.100 7.500 9.000 7.650 7.500 -9.00069.440 7.500 9.000 7.650 7.500 -9.00071.610 7.500 8.997 7.650 7.500 -8.99773.780 7.505 8.849 7.650 7.505 -8.84975.950 7.511 8.657 7.650 7.511 -8.65778.120 7.533 7.960 7.650 7.533 -7.96080.290 7.563

43、6.840 7.650 7.563 -6.84080.400 7.563 6.837 10.250 7.563 -6.83780.400 10.129 8.079 10.290 10.129 -8.07982.460 10.183 7.560 10.331 10.183 -7.56084.630 10.248 6.682 10.373 10.248 -6.68286.800 10.315 5.551 10.390 10.315 -5.55187.712 10.351 4.608 10.408 10.351 -4.60889.866 10.432 0.024 0.000 10.432 -0.02

44、4COMPASS 船舶幾何形體輸入、邦金曲線計算 (Ver.0201) - 16981982 第 2 頁橫剖面面積 m2=縱向位置 | 距基線高度 mm | 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 4.000-2.395 | 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0-2.395 | 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.00.000 | 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.02.170 | 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.04.340 | 0.1 0.4

45、1.0 1.7 2.6 3.5 4.6 6.26.510 | 0.5 1.4 2.8 4.3 6.2 8.3 10.7 13.68.680 | 0.8 2.6 4.9 7.5 10.4 13.6 17.2 21.210.850 | 1.3 3.9 7.1 10.8 14.8 19.2 24.0 29.213.020 | 1.8 5.4 9.7 14.6 19.8 25.5 31.5 37.815.190 | 2.3 7.1 12.6 18.6 25.1 31.8 38.9 46.217.360 | 3.0 8.9 15.6 22.8 30.3 38.1 46.1 54.219.530 | 3.7 10.7 18.4 26.5 34.8 43.3 51.9 60.721.700 | 4.1 12.0 20.4 29.2 38.0 46.9 55.8 64.826.040 | 4.4 12.9 21.7 30.7 39.7 48.7 57.7 66.730.380 | 4.5 13.1 22.1 31.1 40.1 49.1 58.1 67.134.720 | 4.6 13.3 22.3 31.3 40.3 49.3 58.3 67.339.060 | 4.6 13.3 22.3 31.3 40.3 49.3 58.3 67.343