12000DWT散貨船總體設計

II12000DWT散貨船總體設計摘要：船船舶設計是船舶與海洋工程領域中最重要的研究方向之一，而散貨船舶的總體設計則是船舶設計中的一個關鍵方面。本文旨在研究12000DWT散貨船舶的總體設計，深入探討了散貨船設計中的關鍵問題。本文研究了12000DWT散貨船舶的總體設計，通過對母型船的改造，同時考慮相關法規(guī)和標準的要求，實現了船舶在靜穩(wěn)性和動力學特性方面的優(yōu)化。在總體設計過程中，采用了優(yōu)化設計原則，達到船型良好、速度性能和運載能力的平衡。本文的研究成果為散貨船的設計提供了實用的解決方案，并對船舶設計和建造領域的發(fā)展具有一定的貢獻。本文的研究為散貨船的總體設計提供了一種有效的解決方案，具有一定的實用價值。通過本文的研究成果，我們可以更好的理解散貨船的設計要求和技術方法，從而為船舶設計和船舶建造領域的發(fā)展做出一定的貢獻.關鍵詞：散貨船；主要要素；型線設計；總布置圖

畢業(yè)設計（論文）外文摘要OverallDesignof12000DWTBulkCarrierAbstract：Shipdesignisoneofthemostimportantresearchdirectionsinthefieldofshipandoceanengineering,andtheoveralldesignofbulkcarrierisakeyaspectinshipdesign.Thepurposeofthispaperistostudytheoveralldesignof12000DWTbulkcarrier,anddeeplydiscussthekeyproblemsinthedesignofbulkcarrier.Inthispaper,theoveralldesignofa10000DWTbulkcarrierisstudied.Byreformingthemothershipandconsideringtherequirementsofrelevantlawsandstandards,thestaticstabilityanddynamiccharacteristicsoftheshipareoptimized.Intheoveralldesignprocess,theprincipleofoptimaldesignisadoptedtoachieveagoodshipform,abalancebetweenspeedperformanceandcarryingcapacity.Theresearchresultsofthispaperprovideapracticalsolutionforthedesignofbulkcarriersandcontributetothedevelopmentofshipdesignandconstruction.Theresearchinthispaperprovidesaneffectivesolutionfortheoveralldesignofbulkcarriers,whichhascertainpracticalvalue.Throughtheresearchresultsofthispaper,wecanbetterunderstandthedesignrequirementsandtechnicalmethodsofbulkcarriers,thusmakingsomecontributionstothedevelopmentofshipdesignandshipconstruction.Keywords:Offshorebulkcarrier,Mainelements,Linedesign,Generallayout1緒論本次畢業(yè)設計為12000DWT散貨船總體設計，該船舶于近海航區(qū)，以運輸谷物為主。此次設計在指導老師的指導下，充分運用自己大學所學的專業(yè)知識，對船的主尺度、性能等方面進行總體設計設計。1.1研究的目的及意義最近幾年，由于全球能源轉型的影響，一些傳統(tǒng)的散貨船開始逐漸轉型為液化氣船或液化天然氣船。這種船舶以液態(tài)天然氣作為燃料，相比傳統(tǒng)散貨船，其在減排和能耗上具有較大優(yōu)勢。因此，未來散貨船的發(fā)展趨勢將會更加多樣化和環(huán)?；?。1.2國外散貨船發(fā)展歷史及現狀近年來，隨著人們綠色環(huán)保理念的不斷加強，世界各國經濟聯系不斷密切，全球航運業(yè)不斷快速發(fā)展，以前的小型和高污染船型已無法滿足現代航運要求，散貨船開始朝著綠色環(huán)保和大型化的方向發(fā)展。[1]1.3國內散貨船發(fā)展現狀近年來，隨著各項政策的不斷落實，沿海城市經濟聯系更加密切以及航道條件的不斷改善，散貨船也將會沿著綠色環(huán)保、節(jié)能實用以及標準化大型化的方向發(fā)展[2]。1.3本章小節(jié)本章主要對散貨船的概況和發(fā)展趨勢進行了描述，對國內外研究現狀做出了分析，闡述了總體設計的目的和意義。2船舶主要要素分析與確定船舶主尺度是船舶設計的重要指標之一，其意義在于可以反映出船舶的體積、載重水平等基本特征，對于船舶性能的評估和船舶的運行管理具有重要意義。船舶主尺度在船舶設計和船舶運營管理中具有重要意義。首先，船舶設計階段需要根據目標運輸任務和使用環(huán)境，合理確定船舶主尺度，以確保船舶具備合適的載重水平和外形尺寸。其次，在船舶運營管理中，船舶主尺度也會被用于計算船舶的通行能力、安全載重和安全出港等指標，以保障船舶安全運行和船員生命安全。船舶的主要要素通常是指船舶的排水量△、船舶主尺度和船舶船型參數。船舶主要要素的確定過程需要不斷地校核與分析，直到滿足航道、性能以及船東的要求。因此，在設計過程中，必須要對主要要素有影響的各個因素進行研究并進行綜合分析，恰當地確定設計船舶的主要要素。2.1母型船資料本次設計選取某20700噸散貨船母型船進行設計船的主要要素設計，母型船主要要素，如表2.12.2主尺度的分析與確定2.2.1估算排水量△載重量系數為ηDW=0.7539，可根據下列載重量估算公式初步算出設計船排水量△1：ηDW=DW/△（2.1）其中，DW=12000t；ηDW=0.7539，則有：=DW1/ηDW=12000/0.7539=15917.23t2.2.2估算垂線間長LPP運用巴土裘寧公式計算垂線間長：LPP=C（）2▽1/3（2.2）式中：V——設計船的設計航速，在本設計中取V=12kn；▽——設計船排水體積▽=15529m3；C——取C=7.09。則可算得垂線間長LPP=129.95m。本船設計航速為12kn,估算其傅汝德數約為0.17屬于低速船型。從快速性方面看,在排水量和航速一定的情況下,總阻力會隨著船長的增加而減小。但從經濟方面來考慮,船長的增加對鋼料重量有著很大的影響,進而造成船的造價增加。從綜合因素考慮，本船設計中LPP暫取為130m。2.2.3估算型寬B對于載重型船舶，設計船的型寬B可用下列母型船公式來換算：B=B0（△1/△0）1/3（2.3）式中：母型船型寬；設計船排水量；母型船排水量。則可算得設計船型寬B=20.85m。本設計船屬于低速散貨船，在滿足外界因素限制型寬尺度的情況下，在選擇型寬時應從考慮船舶浮力、總布置及初穩(wěn)性高的各項要求。如果型寬選擇過大則會影響到船舶的快速性能。在滿足穩(wěn)性的前提下盡可能減小型寬，可以增大橫搖周期,使橫搖盡可能和緩。因此,本設計船型寬B暫取為20m。2.2.4估算吃水d對于載重型船舶，吃水可用母型船排水量或載重量來換算：d=d0（△1/△0）1/3（2.4）式中：dO=9.62m；△1=15917.23t；△0=27456t。則可算得設計船的吃水d=8.021m。對于載重型船舶來講，選擇適當大的設計吃水將會增加螺旋槳在水下的深度，較小螺旋槳因縱搖而出水的可能性，這也能增加船舶一定的耐波性?，F代散貨船的B/d的值大約在2.0—2.6之間，通過對設計船的其他因素整體考慮，此設計船吃水暫取d=8.5m。2.2.5估算型深D載重型船舶在貨艙容積方面考慮，當設計船貨艙長度占船長的比例和貨艙部位及結構形式與母型船差別不大時，可用下列公式換算：（2.5）式中：D0=13.3m；d=8.021d0=9.62則可估算得型深D=11.09m。從保證船體的強度出發(fā),CCS規(guī)范對現代散貨船的長度型深比L/D大約在8—17之間,在設計過程中應保證長度型寬比L/D在此范圍之中。在本次設計中型深D暫取為11m。2.2.6估算方形系數CB由經驗公式估算方形系數CB：（2.6）式中：△1=15917.23t；k=1.005；γ=1.025t/m3；L=130m；B=20m；d=8.5m。則可算得設計船的方形系數CB=0.699。方形系數CB調節(jié)重力與浮力平衡時有著很大的作用。利用亞歷山公式估算設計船方形系數得0.699。對于本設計船來說，方形系數對阻力的影響要比總布置大以及在母型船為參考的基礎上。本設計船方形系數CB暫取為0.699。由上述的計算可知，設計船的主尺度初步確定如表2.2所示。2.2.7估算主機功率首先計算母型船海軍系數C：C=（△02/3V03）/P0（2.7）式中：△0=27456t；VO=12.97kn；PO=4500kw。則可算得海軍系數C=441。由母型船海軍系數，計算設計船所需要的主機功率：P=（△12/3V3）/C（2.8）式中：△1=15917.23t；V=12kn；C=441。則可估算得主機功率P=2479kW?？紤]5%功率儲備：P1=P（1+5%）=2603kW因此選擇濰柴MAN8L27/38(HFO/MDO)做為船舶主機，其主要參數如表2.3所示。2.3本章小節(jié)本章主要對船舶排水量及主尺度進行確定，并初步確定主機功率，需要運用載重量系數法進行主尺度估算，然后進行航速計算和功率計算最終確定合適的主機型號。3重量重心估算3.1空船重量估算3.1.1估算鋼料重量WH運用立方模數法，根據母型船資料粗略估算船體鋼料重量WH：WH=CHL0B0D0（3.1）式中：CH=0.115；L0=130m；B0=20m；D0=11m。則可估算得WH=3289t。3.1.2估算舾裝重量WO運用立方模數法，根據母型船資料粗略估算船體舾裝重量WO：W0=C0L0B0D0（3.2）式中：CO=0.0105；L0=130m；B0=20m；D0=11m。則可估算得W0=286.65t。3.1.3估算機電設備重量WM濰柴MAN8L27/38(HFO/MDO)做為船舶主機，其主要參數如表3.1所示。運用立方模數法，根據母型船資料粗略估算船體機電設備重量Wm：（3.3）式中：Cm=0.11；P=2720kw。則可估算得設計船體機電重量Wm=299.2t。3.2浮力校核3.2.1第一次浮力校核由以上求出來的空船重量后：LW=（WH+WO+WM）×（1+0.04）=3874.36t其中，WH=3289t；WO=1531.4t；WM=474.5t。則排水量為：△1=DW+LW=16044.04t其中，DW=12000t。排水量誤差為：（△1-△）/△1=0.79%其中，△=15917.23t。計算所得誤差不在允許范圍0.3%之內，需要重新計算校核。3.2.2第二次浮力校核在重力與浮力的平衡過程中，本設計過程引用諾曼系數來進行平衡校核。諾曼系數公式如下所示：觀察上式可知,諾曼系數N的數值隨船體鋼料重量WH、木作舾裝重量WO和機電設備重量WM與排水量△的關系而改變。其中包括了各項重量所占排水量的比例和排水量對各項重量的影響程度,即N隨α、β和γ的大小而改變。為調整排水量而修改不同的主尺度,N也會隨之發(fā)生變化[3]。前面分析船長L、型寬B、吃水d和方形系數CB對空船重量LW的影響時已知不同主尺度對LW的影響程度會有所不同,其中船長L的影響最大,型寬B次之,吃水d和方形系數CB的影響最小。所以本次的重力與浮力的平衡,首先從船長方面考慮,這會減小船長對經濟性的影響[4]。在本次的平衡校核中，垂線間長LPP1暫取為125m，型深D1暫取為10.5m，其他主尺度不改變，進行二次計算和平衡校核。運用諾曼系數法，利用excel表格進行校核計算，最終得到設計船舶新的鋼料重量WH1=3009.56t；新的舾裝重量WO1=275.63t；新的排水量△2=15735.6t。在考慮4%的排水量裕度后：LW1=（WH1+WO1+WM）×（1+0.04）=3727.77t則排水量為：△3=DW+LW1=15727.77t排水量誤差為：（△3-△2）/△2=0.005%誤差在允許范圍內。3.3性能校核3.3.1快速性校核本設計船為中小型船舶，可使用統(tǒng)計回歸公式校核：V=2.42LPP0.17273B-0.22589d-0.06644CB-0.41361（P/0.736）0.205N-0.01033（3.4）式中：LPP=125m；B=20m；d=8.5m；CB=0.7188；P=2720kw；N=134r/min。可估算得V=13.69kn，則有：V=13.69kn>12kn，航速滿足快速性要求。3.3.2初穩(wěn)性校核在計算完整穩(wěn)性的方法中，比較常用和簡單的是初穩(wěn)性的估算方法[5]。根據船舶靜力學所學知識，初穩(wěn)性高可以用以下的公式進行估算。（3.5）式中各參數與主尺度的關系為：浮心高度KB∝d，橫穩(wěn)心半徑BM∝B2/d，重心高度KG∝D。所以有：（3.6）上式中，系數a1，a2與船型系數CB,CW及型線有關，可按近似公式計算。a3根據母型船資料取值，空載時可取值為0.65，此時重心高度KG1=6.83m，滿載時可取值為0.63，此時重心高度KG2=6.62m。a1，a2按薛安國近似公式來估算。其中，水線面系數——；方形系數CB=0.71。由此可以估算出空載時的初穩(wěn)性高度GM1=1.08m；滿載時的初穩(wěn)性高度GM2=1.301m。根據《國內航行船舶法定檢驗技術規(guī)則（2020）》第四篇7.2.2.2，得出初穩(wěn)性高應不小于0.15m，則本船設計滿足初穩(wěn)性要求[6]。3.3.3橫搖周期校核根據《國內航行船舶法定檢驗技術規(guī)則（2020）》第四篇7.2.1.8得到，橫搖自搖周期按下式估算：（3.7）式中：f——B/d<2.5時的修正系數，B=20m，d=8.5m，f取1。由上式可估算得，當初穩(wěn)性高度GM1=1.08m時，可得到設計船空載橫搖自搖周期Tθ1=11.85s；當初穩(wěn)性高度GM2=1.301m時，可得到設計船滿載橫搖自搖周期Tθ2=10.8s。根據橫搖自搖周期計算公式可看出，橫搖自搖周期Tθ隨初穩(wěn)性高GM的增大而減小。船舶在航行當中的橫搖周期越短、搖幅越大，對安全航行和作業(yè)都會有影響，因此在設計過程中總是在保證初穩(wěn)性下限的條件下力求船舶的橫搖和緩。通常為了使Tθ不太低，搖幅不過大，希望不發(fā)生諧搖，即：Λ=Tθ/TW≧1.3其中，Λ——調諧因數；TW——航區(qū)常見的大波浪周期，TW≈0.8。本設計船通常在我國沿海波浪波長60m—70m的航區(qū)航行工作。為避免諧搖，則這類航區(qū)航行船舶的Tθ應大于8s—9s。本設計中選取波長λ為65m。由此可估算得航區(qū)常見大波浪周期TW=6.45s。則可估算出船舶空載時調諧因數Λ1=1.837；滿載時的調諧因數Λ2=1.674。則本設計船舶穩(wěn)性滿足要求。3.4載重量估算載重量包括載貨量、人員及行李、淡水、食品、燃油、滑油及爐水、備品、供應品等的重量。載貨量就等于載重量減去載貨量以外的重量，即：WC=DW-W1-W2-WF-WL-W3（3.8）3.4.1估算人員及行李的重量W1根據規(guī)范，本設計船按照21名船員配備，每人重65kg，行李重45kg，則人員及行李的重量為：W1=N×（體重+行李重）=2.31t其中，N=21；體重+行李重=110kg。3.4.2估算食品及淡水的重量W2總儲備量=自持力（d）×人員數×定量（kg/（d.人））（3.9）式中：自持力=R/（VS*24）（d）（3.10）式中：R——續(xù)航力（nmile），本設計船R=3500nmile；VS——服務航速（kn）VS=12kn。R=12.15。食品定量為每人每天3kg，淡水每人每天150kg。則食品及淡水重量為：W2=12.15×21×153=39t3.4.3估算燃油重量WF燃油儲備量可以根據主機功率、續(xù)航力、主機耗油率等按照下式進行近似估算：WF=g0P1t*k*10-3（3.11）式中：g0——為主機耗油率的1.18倍；主機耗油率為181g/（kW·h），則g0取值為214g/（kW·h）；P1——主機常用額定功率（kW），P1=2720kW；t——航行時間（h），t=R/VS，本設計船中，R=3500nmile，VS=12kn，即有t=291.7h；k——考慮風浪影響的系數，取為1.15。則可算得WF為195.26t。3.4.4估算潤滑油的重量WL重量估算中潤滑油的儲量WL可近似地取為燃油儲備的某一百分數，即：WL=εWF（3.12）式中：ε取0.03。則估算得WL為5.86t。3.4.5估算備品、供應品的重量W3備品是指船上備用的零部件、設備與裝置，包括錨、燈具、損管器材、油漆等。供應品是指零星物品，如生活用品、炊具、辦公用品、醫(yī)療器材等，這類重量通常?。?.5%—1%）LW，本設計船取0.75%。即：W3=0.0075×LW=27.96t其中，空船重量LW=（WH1+WO1+WM）(1+0.04)=3727.77t。由以上計算，可算得載貨量WC為：WC=DW-W1-W2-WF-WL-W3=11729.61t3.5新船所需艙容估算由載貨量WC所需的貨艙容積VC貨艙所需的容積VC與要求的載貨量、貨物的種類和包裝方式以及裝載形式等有關，可按下面的公式計算：（3.13）式中：μC——貨物的積載因數，因為本設計船主要用于煤炭、糧食等散貨運輸，積載因數在1.17—1.34之間，本次設計中取μC=1.3m3/t；kC——容積折扣系數，本次設計取kC=0.993。則算得VC=15355.98m3。3.6新船所能提供的艙容估算估算設計船能提供的貨艙容積VTC在船長方向上由艏至艉依次為艏尖艙、貨艙、機艙和艉尖艙。在本次設計中，可以用下列公式估算貨艙容積VTC：VTC=LCACKC=(LPP-LA-LF-LM)ACKC（3.14）式中：LC——貨艙長度；LM——機艙長度，LM=lm+C，本設計船所采用主機長度lm=5.96m，系數C取12m，即LM=17.96m；LF——艏尖艙長度，LF=（0.05—0.08）LPP，本設計船LF=0.08LPP=0.08×125=10m；LA——艉尖艙長度，LA=（0.04—0.05）LPP，本設計船LA=0.05LPP=0.05×125=6.25m；AC——船中處貨艙橫剖面積，貨艙區(qū)不設立邊艙，AC=B（D-hD），其中hD為雙層底高度，本設計中取1.2m，則可算得AC=20×（10.5-1.2）=186m2；KC——散貨船可用下式估算：，即本設計船KC=0.135+1.08×0.71=0.9113。結合上面計算所得數據，可估算得：VTC=（125-6.25-10-17.96）×186×0.9113=15389.07m3由上述計算結果可知，VTC略大于VC，因此設計船貨艙容積滿足要求。3.7主尺度確定經過計算與校核，并調整后，得到最后確定的主尺度如表3.2所示。表3.2設計船主尺度垂線間長LPP125m型寬B20m型深D10.5m吃水d8.5m方形系數CB0.71水線面系數CW0.8125排水量△15735.6t3.8本章小節(jié)確保船舶重心和重量分布的準確計算是船舶總體設計過程中的關鍵步驟，這對于船舶的性能和安全都具有重要影響。為了獲得更精確的計算結果，在計算過程中需要盡可能考慮每個部分的重量，對于估算結果不確定的部分需要進行后續(xù)校核和優(yōu)化。在進行船舶性能校核時，可以結合計算結果和相關標準進行深入分析和改進，以確保船舶的各項指標符合要求。4型線設計4.1型線設計過程中需要把握的問題型線設計是船舶總體設計中重要的一個環(huán)節(jié)，是關乎船體設計質量好壞評定的一個重要指標。型線設計過程要與總體設計結構設計配合進行，整體把握。型線是否合適，對船舶的航海性能、使用及建造等都有很大的影響。綜合起來，型線設計應注意把握以下幾個問題：1.優(yōu)化水線及減阻設計：水線是船舶構造的重要部分之一，其設計應盡可能減少阻力，同時達到穩(wěn)定的航行狀態(tài)。優(yōu)化的水線可以平衡船體在不同荷載和航速的時候的能量消耗和航行性能。2.保證船身穩(wěn)定性：實現船身在航行過程中的前后穩(wěn)定、縱向穩(wěn)定、側向穩(wěn)定和自航穩(wěn)定是較高航速、較大載貨量和安全性的保證。因此，在型線設計中，必須考慮船舶的重心、艏后俯仰、滾動和搖擺等參數的控制。3.確定船型參數：在類型設計中確定的船型參數，包括長度、寬度、吃水、排水量等，直接影響到船舶的航行能力和穩(wěn)定性，需要在進行設計的過程中得到合理的控制。4.定義船體的幾何形狀：在型線設計中，除了水線和船型參數的優(yōu)化，還需要設計船體各迎角部的幾何形狀，包括船頭、船尾及各船舶部位的剖面線等等。綜合來看，型線設計是船舶總體設計的重要部分，需要綜合考慮船舶的穩(wěn)定性、性能和經濟性等方面的要求。優(yōu)化船體線型、確定合理的船型參數和良好的幾何形狀，可以顯著提升船舶的航海性能和經濟效益。4.2母型船型線改造已知母型船型線圖讀出母型船的各站面積，如表4.1所示。將上表母型船的各站面積除以最大橫剖面面積，并將各站距船中的距離除以1/2水線間長，得到母型船無因次化結果如表4.2所示。繪制母型船無因次化曲線圖，如圖4.1所示。圖4.1無因次化曲線圖4.3用“1-CP”法繪制設計船SAC（1）前體部分規(guī)定11-20站為前體，由母型船的橫剖面面積圖可計算得母型船前體棱形系數。設計船得前體棱形系數CPF可按下式估算：（4.1）式中：CP——??；xB——取；LPP——取LPP=125m。則可算得CPF=0.83。設定無因次化后的各站距離船中為參數x，則有：x=（a-10）/10（4.2）式中：系數a為設計船的站號。根據母型船后體棱形系數CPF0及設計船后體棱形系數CPF計算出母型船各站橫剖面應當移動的距離得dx為：dx=（4.3）式中：參數a無因次化后的各站距船中距離，將各站的參數代入上式，將得到dx。由于上式是把LPP/2當成1，所以按該式所計算的dx實際移動距離dx′應當是：dx′=10*（x+dx+1）（4.4）將各站的參數代入上式，將得到dx′，其數值如下表所示。（2）后體部分規(guī)定0-10站為后體，由母型船的橫剖面面積圖可計算得母型船后體棱形系數CPA0=0.792。設計船得前體棱形系數CPA可按下式估算：CPA=CP-2.25（4.5）式中：CP——??；xB——??；LPP——取LPP=125m。則可算得CPA=0.799。設定無因次化后的各站距離船中為參數x，則有：x=（a-10）/10（4.6）式中：系數a為設計船的站號。根據母型船后體棱形系數CPA0及設計船后體棱形系數CPA計算出母型船各站橫剖面應當移動的距離得dx為：dx=（4.7）式中：參數a無因次化后的各站距船中距離，將各站的參數代入上式，將得到dx。由于上式是把LPP/2當成1，所以按該式所計算的dx實際移動后的站號dx′應當是：dx′=10*（x+dx+1）（4，.8）將各站的參數代入上式，將得到dx′，其數值如表3.3所示。根據母型船資料和設計船的主尺度要素計算得到的主要參數如3.1所示。4.4繪制型線圖根據母型船型值表和總偏移量dxi，可以得到設計船的輔助站位置，然后進行設計船輔助水線的繪制。在輔助半寬水線圖所得到的型值表，在型寬方向乘以B/B0的比例關系，在型深方向乘以T/T0的比例關系，根據所得的數據在CAD中進行設計船的型線圖繪制，在繪制過程同時進行設計船三面投影的光順配合，最終繪制型線圖。詳見型線圖3.1，新船型值表如表3.5所示。圖4.2船體型線圖4.5本章小結型線設計是船舶設計中至關重要的環(huán)節(jié)，需要考慮多個方面的要求，包括工藝、結構合理性、外觀造型等。在設計過程中，需要滿足型排水體積和浮心縱向位置等重要要求，以確保船舶的性能和穩(wěn)定性。因此，在設計中需要非常認真細致，注重細節(jié)和精確性，避免出現重大錯誤或瑕疵?？傊?，型線設計需要全方位考慮各項要求，以確保設計結果符合預期并滿足相關標準。5靜水力計算5.1計算目的靜水力計算是依據船舶型線圖和型值表對船舶橫剖面和水線面的面積重心，靜矩，慣性矩等進行計算來確定設計船的型線是否滿足要求。它是對船舶浮性、穩(wěn)性和強度計算的基礎。5.2靜水力要素計算最終計算所得靜水力計算結果如表所示。[7]5.3水線面面積Aw、浮心縱向坐標xf、水線面系數Cw的計算5.4排水量、排水體積、TPC計算注：其中9號和10水線δd=0.5mδd/2=0.25，其它號水線δd=1mδd/2=0.5ω=1.025t/m35.5浮心縱向坐標XB計算注：其中9號和10水線δd=0.5mδd/2=0.25，其它號水線δd=1mδd/2=0.5ω=1.025t/m3注：其中9號和10水線δd=0.5mδd/2=0.25，其它號水線δd=1mδd/2=0.5ω=1.025t/m35.7橫穩(wěn)心半徑及縱穩(wěn)心半徑計算5.8每厘米縱傾力矩的計算5.9中橫剖面系數CM和棱形系數CP的計算根據上述表格的數據計算完成靜水力曲線圖。詳情請見圖5.1。圖5.1靜水力曲線圖5.10本章小節(jié)本章的主要內容是靜水力計算，是船舶設計過程中不可或缺的重要步驟。靜水力計算關系到船舶的運行安全性，因此在計算過程中必須認真細致地進行。6總布置設計6.1概述總布置設計是船舶總體設計工作中一項非常重要的內容，總布置設計是否合理關乎到其能否成為后續(xù)設計和計算的的重要依據，它的結果對船舶的各類性能以及工藝效果都有直接的影響?？偛贾迷O計的過程主要把握主尺度與艙容、布置地位以及船舶主要性能之間的矛盾，所以總布置設計過程就要把握全局，總體考慮，最終繪制總布置草圖。[8]6.1.1設計主要工作船舶總布置設計工作一般是在調整和滿足浮力平衡的前提下，進行船體總體布局的劃分、艙室功能間和過道的布置，使之滿足日常工作和消防安全的要求。6.1.2總布置設計中應注意遵循的原則滿足設計船的載重量和載貨要求，達到新船預期要求；保證船舶有良好的浮態(tài)與穩(wěn)性，具備良好的航行基礎；船體結構合理的保證船舶強度要求；設備的設計布局合理，便于修造與維護。6.2水密艙壁與肋骨間距的劃分為了確保船舶的安全和滿足結構強度的需求，船體上一定要有足夠的水密艙壁。為了確保水密艙壁達到水密效果，非必要情況下，水密艙壁一般不允許開設人孔或其他通道，所以水密艙壁的的設置一定要與區(qū)域劃分來綜合考量。根據《國內航行海船建造規(guī)范》（2018）表1.8.2.1的要求，全船共設計8到水密艙壁，它們分別位于#3，#10，#36，#37，#79，#121，#163，#172，其中#172處艙壁為防撞艙壁,本設計船肋距為600mm。[9]6.3雙層底設計雙層底的高度按照《國內航行海船建造規(guī)范》（2018）第二篇2.6.2.1要求不小于（6.1）式中：B——船寬，B=20m；d——吃水，d=8.5m。則h0=1157mm實取雙底高度為1.2m。6.4主船體艙內布置情況主船體艙內布置一般是確定水密艙壁，甲板以及各功能艙的設計與布置等。這些設計會影響船體的全體布局，要綜合結構強度以及建造工藝等因素考慮。（1）艉尖艙根據主尺度及布置要求，使艙壁在肋位上，需要考慮舵機的安裝，從船尾部到#3設置為舵機艙及壓載水艙,#3—#10設置為淡水艙[10]。（2）機艙根據主機長度、軸系以及齒輪箱的總體長度需求，設置機艙在#10—#36，其中#10、#36設置水密艙壁。（3）艏尖艙根據《國內航行海船建造規(guī)范》，船長大于30米的船舶，應在距離首垂線0.05L—0.1L范圍之間設置具有水密功能的防撞艙壁[11]。本設計船的防撞艙壁位于#172上，與艏垂線的距離是8.75m，艏尖艙位置在#172—船艏部外殼。6.5液艙布置燃油艙和滑油艙的布置本船燃油裝置是以輕柴油和重柴油兩種柴油作為燃料，因此需要設置兩種不同燃油艙，其中第一燃油艙（右）在#25—#36，第二燃油艙（右）在#27—#36，柴油艙（右）#21—#27，#14—#21之間布置有尾管滑油儲存艙、輔機滑油儲存艙、燃料油日用艙、燃料油澄清艙[12]。6.6上層建筑艙室和過道的布置上層建筑艙室的布置應確保船員的基本生活需求，在保證適用、經濟的前提下，盡量改善船員的工作和生活條件，盡量做到舒適與方便。過道要保證便于通行，滿足消防安全。（1）船員艙室布置，根據船舶設計要求，船員艙室布置在首部，每名船員一間臥室，其中船長、輪機長、船東、大管、大副、二副臥室?guī)И毩⑿l(wèi)生間，設立在船長甲板上；其余船員使用公共衛(wèi)生間，設計在艇甲板和艉樓甲板上[11]。（2）生活艙室布置，本船按照規(guī)范要求設置高級船員餐廳、餐廳兼會議室、廚房、醫(yī)務室、船員活動室各一個以及更衣室、盥洗室、浴廁室等。[13]（3）工作艙室布置，根據船員工作的需求以及設計布局的實際考慮，新船的工作室有駕駛室、輪機辦公室、水手長儲藏間以及各類功能間和辦公室設計與布置。[14]（4）駕駛室布置，駕駛室一般位于最上層的駕駛甲板上，駕駛室的窗設計一定要布局合理，保證駕駛員視野不受到阻擋[15]。（5）過道、梯道以及出入口的布置，過道、梯道以及出入口的布置應便于船員的出入與行動，符合緊急出動和消防安全[16]。6.7錨泊、系泊及救生消防設備布置根據本船參數計算以及規(guī)范要求，本船布置系船索4根，艏錨2只。在艇甲板右舷配備一艘21人全封閉式救生艇，左舷配備兩只救生筏，救生圈14只放置于主甲板建筑兩側墻體上，救生衣21套[17]?？偛贾迷敿毧磮D6.1。圖6.1船體總布置圖6.8本章小節(jié)本章的主要內容是總布置設計，其中需要對船舶的各個分段進行詳細的布置劃分，并進行精確的計算，以確保船舶的完整性、可行性和高性價比。在設計過程中，需要規(guī)避可能出現的問題，采取有效措施提高設計的精度和準確度，從而將散貨船的性能發(fā)揮到最大。7螺旋槳設計計算7.1主要參數設計水線長Lwl=128.125m垂線間長Lpp=125m型寬B=20m設計吃水d=8.5m排水量△=15735.6t方型系數CB=0.71棱形系數Cp=0.72槳軸距基線高度ZP=2.93m7.2主機參數主機型號MAN8L27/38主機功率PB=2720KW主機轉速N=134rpm7.3用海軍系數法算有效功率首先計算母型船海軍系數C：C=（△02/3V03）/P0（7.1）式中：△O=27456t；VO=12.97kn；PO=4500kw。則可算得海軍系數C=441。由母型船海軍系數，計算設計船所需要的主機功率：P=（△12/3V3）/C（7.2）式中：△1=15917.23t；C=441。由海軍系數法算出的船舶有效功率如下表表7.1海軍系數法有效功率估算表航速V/kn9101112有效功率PE/kW1046.001434.851909.782479.427.4推進因子的決定根據船資料選取伴流分數ω=0.5CB按經驗公式決定推力減額分數t=0.5取相對旋轉效率ηR=1.0船身效率η7.5可以達到最大的航速計算采用MAU4葉槳圖譜進行計算。取功率儲備5%，軸系效率η螺旋槳敞水收到功率：PD=2720×0.95×ηS=2720×0.95×0.98×1.0=2532.32kW根據MAU4—40、MAU4—55、MAU4—70的BP表7.2BP項目單位數值假定航速Vkn9101112VKn6.30457.0057.70558.406B78.78357660.539947.7045938.37857B8.87607.7807416.9068516.195044MAU4—40δ97.8388.2179.9372.77P/D0.5780.5970.6230.657η0.4770.5130.5420.551PkW1310.591409.51489.181508.41MAU4—55δ97.2686.878.371.8P/D0.6160.6410.6710.703η0.4570.4920.5270.536PkW1255.641351.81447.971472.69MAU4—70δ96.1285.8277.3370.39P/D0.6230.6440.6770.708η0.4450.4770.5080.519PkW1222.671310.591395.761425.98據表6.6.1中的計算結果可繪制PTE、δ、P/D及η0對V的曲線，如圖6.6.1所示。從PTE—f（V）曲線與船體滿載有效功率曲線之交點，可獲得不同盤面比所對應的設計航速及螺旋槳最佳要素P/D、D及η0如表6.6.2所列。表7.3按圖7.1設計計算要素表MAUVP/DδD/mη04—409.920.59288.924.610.51024—559.7290.63489.54.550.48194—709.590.63789.854.510.4536計算公式：D=7.6空泡校核按柏利爾空泡限界線中商船上限線，計算不發(fā)生空泡之最小展開面積比。槳軸沉深?s=d?ZP=8.5?2.93=5.57計算溫度t=15℃，pvp0據表計算結果作圖，可求得不發(fā)生空泡的最小盤面比以及所對應的最佳螺旋槳要素，如下：AE/AO=0.29，P/D=0.635，D=4.562m，η0=0.表7.4空泡校核計算結果序號項目單位數值MAU4—40MAU4—55MAU4—701VKn9.9209.7299.5902Vm/s3.5753.5063.4563(0.7πND/60)(m/s)2512.111498.868490.1354V(m/s)2524.889511.158502.0765σ=(0.5780.5940.6046τc(查圖0.2260.2370.2437T=N361441.709348095.339332402.2278Am25.9455.6075.3169Am26.3836.0825.77110A0.3830.3740.3617.7強度校核按2015年《規(guī)范》校核，t0.25R及t0.6R，應不小于按下式計算之值：t=YK?X，Y=具體計算步驟見表6.8.1，其中：計算功率NeAd=AE/AO=0.29，P/D=0.635，ε=8°，G=7.6g/cm3，N=ne=134r/minb0.66R=0.226DAd/(0.1Z)=0.226×4.562×0.29/0.4=0.75m