船舶与海洋工程毕业设计：运沙船性能设计.doc

1、 本科毕业论文 （ 20 届） 运沙船性能设计 所在学院 专业班级 船舶与海洋工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 本科论文 目录 2 目 录 摘 要 . 3 前 言 . 5 1. 总体设计 . 6 1.1 分析任务书与现有资料 . 6 1.2 设计船排水量及主尺度初步确定 . 7 1.3 型线图设计 . 8 1.4 重量重心计算 . 12 1.5总布置设计 . 16 1.6 总布置图 . 17 2 性能设计 . 18 2.1 静水力计算与静水力曲线图 . 18 2.2 初稳性与浮态校核 . 38 2.3 船体阻力与有效功率估算 . 42 3 设计总结 . 46 参考文献 .

2、 47 外 文 文 献 . 错误 !未定义书签。 文 献 翻 译 . 错误 !未定义书签。 致谢词 . 错误 !未定义书签。 本科论文 摘要 3 摘 要 随着如今建筑行业的快速发展，运沙船作为一种经济有效的建筑材料运输工具，其需求量也在不断的增加。运沙船以其独特的船型特征在如今的船市也是日益火爆，同样对运沙船的性能要求也是越来越高。 此次设计主要是对一条船宽为 10m 的运沙船的以下内容的计算：主尺度与排水量的初步确定，根据船体制图绘制型线图，根据船舶设计原理绘制总布置图，根据总布置图进行重量重心计算，参考船舶静力学进行静水力计算并绘制静水力曲线图，根据静水力曲线计算设计船的稳性与浮态， 最后

3、计算设计船在不同航速下的阻力与有效功率 。通过这些设计工作 ,可以得出设计船的主尺度 :船长 L=47.1m,型宽 B=10m,型深 D=3.1m,吃水 d=2.35m，航速 V=10.5kn,排水量 =864.87t.设计船在典型装载状态下的稳性和浮态也满足要求。 关键词 运沙船；主尺度；静水力；稳性 本科论文 摘要 4 The Performance Design of The sand carrier Abstract Now with the development of the construction,the sand carrier as an effective and eco

4、nomic means of transport,the requirement of the sand carrier is continued growth. Also the requirement of the performance of the sand carrier is imporve.This article introduces the design of a sand carrier with the wide of the carrier is 10 meters. This design has mainly carried on the following wor

5、ks: the preliminary confirmation of displacement and the principal dimensions by Hull drawings , general layout design and the draft by Ship design principle ,And then, determine the weight of the sand carrier and the force of the sand carrier. performance sections design consists of hydrostatic for

6、ces by Ship statics and draw the chart, stability and floaty calculation. Resistance and effective power calculation.By this design we can know the vairous perforance of this ship.The sand carrier of this design also with the length=47.1m, and the breadth=10m, the depth=3.1m, draft=2.35m, speed=10.5

7、kn, displacement=864.87t. and slso the stability and floaty of this ship at the typical loading condition are meets the requirements. Key Words sand carrier； principal dimensions； chart of hydrostatic； stability本科论文 正文 5 前 言 运沙船是一种由来已久的船型，在经济发展迅速的今天，运沙船的船型特征也是有了很大的改进，近年来随着中国房地产建设的不断发展，对建材的要求也是与日俱增。其

8、中建筑用的沙子更是供不应求。而大部分的黄沙都是产自江河的中下游，而运砂船由于其装载量大，运输方便，运输 成本低等特点成为黄沙运输的主要运输工具。而运沙船的数量和载重吨位都在不断的提高。 但近年来，运沙船的事故频频发生，运沙船的性能也受到了越来越大的关注。沙土石料的需求导致投入营运的运沙船的数量也是大大增加。但船舶自身的一些不足以及对利益的追求导致的问题也凸显了出来，运沙船自身的一些不足例如目前运沙船普遍的超载，船况较差，结构强度差，机械设备老化，技术含量低等问题，为了解决运沙船出现的种种问题，现在许多先进的技术也用于计算运沙船的性能，以了解运沙船在浮性，稳性，操纵性以及在快速性方面的各项性能，

9、 对运沙船性能的 主要研究还是主要集中在浮性，稳性和快速性等方面。首先从运沙船的浮性角度来考虑运沙船本身就是扁平的船型，在满载后船舶的储备浮力就是一个问题，在实际的运输中往往看到运沙船的主甲板就是在水线附近的，而且如果在钱塘江等有涌潮的河段运输航行时，如果船舶的储备浮力不够时在面对涌潮时船舶就可能因储备浮力不够进水而导致沉船事故，我作为一个生活在钱塘江边的孩子来做，这样的事故我已经不是一次两次看到了。而且由于运沙船为了装卸方便往往是大开口但是没有舱口盖的设计，在运输的过程中就要考虑到雨雪天气导致的船舶进水而造成的船舶浮力不够 。其次针对运砂船自身干舷比较小的特点，就要考虑到船舶在风浪中的稳性了

10、。为了避免船舶进水，减小船舶的纵摇，增加运沙船的稳性就显得更加重要了，在舟山上学这段时间久尝尝能听到，运沙船在大波浪中因为稳性问题和沉没的事故发生，增加船舶的稳性也能保证船舶的运输和航行安全。在快速性方面运沙船作为一种载重型商船为了能更多的装载货物，运砂船的方形系数通常都是很大的，考虑到船舶的效益，所以对运沙船的快速行也有必要进行研究和计算。减少船舶的阻力，能降低主机的功率，提高运输的效率从而增加更多的效益。 面对运沙船存在的种种问题，本次 研究是通过计算和研究运沙船在主尺度，总布置，静水力性能，以及运沙船的浮性和稳性和有效功率与阻力各方面的性能，通过了解运沙船在各个方面的性能，来减少和避免运

11、沙船事故的发生，提高运输效率，保障人生和财产安全。 本科论文 正文 6 1. 总体设计 总体部分是本次设计的第一阶段，也是后面设计的基础部分，总体设计的好坏将直接决定本船性能的好坏，对整个设计工作来说也是很重要的一个环节。这一阶段的主要工作是参照母船资料和新船任务书确定新船主尺度并绘制新船总布置图。 1.1 分析任务书与现有资料 船舶的设计任务书是对该船使用任务和技术要求的体 现，是设计的依据和出发点。 本船应设计为双机双桨双舵柴油机驱动尾机型运沙船，主要是用于内河和近海区域的正常的砂石运输。 航区为无限航区。其主尺度与母型船的主尺度相似，且主要参数与母型船变化不大，因此在此次设计过程中，以母

12、型船作为参照，按相应法规和规范进行一系列的设计工作。 1.1.1 任务书 船 名： 运沙船 航 区： II 类（近海航区） 船型特征：本船为钢质、 单 甲板、 双 机 、双 桨、 双舵， 柴油机驱动的尾机型 运沙 ，全船设有 一 货舱。本船设有尾楼，尾楼甲板上设 两 层甲板室。 用 途： 本船用于装运 沙石类散装货 物 。 母型 主尺度： 表 1-1 主尺度数据 总长 LOA 50 m 垂线间长 Lpp 45.90 m 型宽 B 10.2 m 型深 D 3.3 m 设计吃水 Td 2.5 m 设计水线长 LWL 47.11 m 排水量 1012.752 t 船级与船籍： 非 国际 船员定额：

13、11 人 航 速： 10.5 节 续航力 /自持力： 30 天 船体结构（材料、结构形式等）：本船为单甲板、单壳、双机、尾机型，具有艉楼的钢本科论文 正文 7 质焊接结构货船。全船采用纵骨架形式。 总布置要求：本船主船体内设置淡水舱、机舱、压载水 舱、货舱、燃油舱、主机舱等；尾甲板上设置有厨房、船员室、餐厅、辅机室、卫生间、驾驶室等。 设备要求： 按法规和规范要求配备。 设计内容： 1）确定设计船的排水量与主尺度； 2）型线设计 ； 3）总布置分析； 4）静水力性能计算； 5）浮态和初稳性计算； 6）阻力及有效功率计算； 1.1.2 现有资料： 1）资料：母型船总布置图、母型船线型图 2）法规

14、与规范：钢质海船入级与建造规范 (2001)、钢质海船入级与建造规范修改通报 (2003)； 3）参考书与设计资料：船舶设计原理、船舶静力学、船舶快 速性、船舶结构理学、船体制图 1.2 设计船排水量及主尺度初步确定 船舶主尺度是描述船舶几何特征的基本参数。主尺度对船舶的运载能力，航海性能，操作使用和船舶的经济性等多方面有重要的影响。合理的选择和确定船舶的主尺度是船舶总体设计中最基本和最重要的工作之一，也是开展各项具体设计工总的基础。因此，在新船设计初始阶段的总体设计方案构思中，主尺度的选择是首先要考虑的问题。 设计船要求： 总 长 LOA 48 m 垂线间长 LPP 自定 m 型 宽 B 1

15、0 m 型 深 D 自定 m 设计吃水 d 2.2 m 排水量 自定 1.2.1 主尺度确定 本科论文 正文 8 设计船的船宽是由设计任务书给出的 10m,对于载重型船舶，船宽 B 可以用排 水量来换算。 B=B0（ / 0） 1/3 船舶设计原理公式（ 5.3.8） 给定设计船的船宽 B 为 10m，而且已知母型船的船宽为 10.5m，可以初步估算设计船的排水量为 954.34t。 对于载重型船舶，吃对 d 可以用排水量来换算 d=d0（ / 0） 1/3 船舶设计原理公式（ 5.3.9） 已知母型船的吃水为 2.5m，通过计算设计船的吃水 d 为 2.35m. 在设计船船长的估算中，当新船

16、与母型船的航速和排水量相近时，可以用母型换算 公式来估算设计船的船长 L=L0.（ / 0） 1/3 船舶设计原理公式（ 5.3.1） 已知母型船的船长为 50m,通过计算设计船的船长 L 为 47.1m 符合设计要求的 48m 左右。 设计船的型深 D 可以用下式进行换算 D=D0（ d/ d0） 船舶设计原理公式（ 5.3.24） 已知母型船的型深为 3.3,通过计算可初步确定设计船的型深 D 为 3.1m。 设计船为 B 型船，设计干舷为 0.75m 船长为 50 米的 B 型船的基本干舷为 0.443m, 查船舶设计原理表（ 2.2.4） 设计干舷满足要求。 1.3 型线图设计 船体外

17、型一般都是个流线型体，表示其形状最基本的图形是型线图。它是船舶设计、计算和建造的重要依据，因而是关系到船舶全局的一张图纸。 在型线设计中，考虑到设计船与母型船的船长船宽等尺度接近，母型船的方形系数 CB0为 0.655 设计船的方形系数 CB为 0.628 方形系数也相近。所以在型线设计中可以用线性变换的方法 ,得到主尺度的缩放比例。 设计船的船长 X=X0(L/L0)船舶设计原理公式（ 6.4.1） 设计船的船宽 Y=Y0(B/B0)船舶设计原理公式（ 6.4.2） 设计船的吃水 Z=Z0(d/d0)船舶设计原理公式（ 6.4.3） 从设计船的型线图中读取各型值，型值表参见表 1-1、 1-

18、2 型线图见图 ZHC419-100-01 本科毕业论文 正文 9 表 1-2 型值表 半宽 站号 船底线 500WL 1000WL 1500WL 2000WL 2500WL 内 外 内 外 内 外 内 外 内 外 内 外 3000WL 主甲板边线 升高甲板边线 尾 2258 3778 4374 4822 4900 0 1280 4251 4721 4949 5000 0.5 2844 3018 2816 3023 2736 3115 2295 3555 - 4393 - 4872 4974 5000 5000 1 2853 3037 2398 3429 1296 4057 - 4853 -

19、5000 - 5000 5000 5000 5000 1.5 2318 3393 - 4106 - 4746 - 4975 - 5000 - 5000 5000 5000 5000 2 473 4028 - 4442 - 4876 - 5000 - 5000 - 5000 5000 5000 5000 3 - 4410 - 4704 - 4910 - 5000 - 5000 - 5000 5000 5000 - 4 - 4410 - 4729 - 4939 - 5000 - 5000 - 5000 5000 5000 - 5 - 4410 - 4729 - 4939 - 5000 - 5000

20、 - 5000 5000 5000 - 6 - 4001 - 4557 - 4885 - 4932 - 5000 - 5000 5000 5000 - 7 - 2690 - 3969 - 4449 - 4689 - 4836 - 4900 4939 4939 - 8 - 1377 - 2940 - 3538 - 3935 - 4190 - 4390 4557 4733 - 8.5 - 823 - 2264 - 2920 - 3366 - 3665 - 3920 4106 4400 4658 9 - 397 - 1529 - 2161 - 2602 - 2940 - 3239 3489 3877

21、 4288 9.5 - 298 - 750 - 1271 - 1636 - 1984 - 2355 2664 3131 3783 本科毕业论文 正文 10 10 - 421 - 0 - 0 - 0 - 0 - 421 978 2009 2974 表 1-3 型值表 高度 站号 中纵剖线 1000 纵剖线 2000 纵剖线 3000 纵剖线 4000 纵剖线 主甲板边线 升高甲板边线 尾封板 2604 2566 2448 1927 2463 3647 4352 0 2421 2378 2244 1885 2228 3606 4311 0.5 1856 1795 1596 9 1629 3546

22、4244 1 1055 991 744 113 854 3485 4175 1.5 419 382 232 113 366 3424 4109 2 28 122 122 113 221 3364 4052 3 - 28 71 113 165 3158 - 4 - 28 71 113 165 3102 - 5 - 28 71 113 165 3102 - 6 - 28 71 113 169 3182 - 7 - 28 71 141 461 3299 - 8 - 28 103 479 1410 3469 - 8.5 - 61 320 926 2350 3545 4799 9 - 197 780 1852 3807 3611 4916 9.5 85 639 1822 3393 - 3667 5076