毕业设计：2500T江海直达油船设计.doc

1、毕业设计题目2500T江海直达油船设计学生姓名学号学部（系）专业年级指导教师职称或学位20年月日目录摘要IABSTRACTII前言1第一章主尺度确定211设计任务书要求212母型船资料213主机与航速估算（海军系数法）314载重量计算415主尺度、方形系数、排水量和浮力平衡初步计算516舱容校核617船型系数估算（参考母型船）718船舶主尺度参数719初稳性与横摇周期估算7第二章形线设计921母型船横剖面面积曲线922根据经验公式得出设计船前后体棱形系数1023横剖面面积曲线改造10第三章总布置设计1431绘制船舶侧面图1432绘制船舶俯视图15第四章性能计算1841概述1842静水力计算及静

2、水力曲线图绘制1843受风面积计算1944不同装载状态下重量重心以及排水量估算2045邦戎曲线，浮态及稳性的计算2146典型压载情况2447稳性计算及校核27第五章螺旋桨设计3151船体主要参数3152主机参数3253推进因子的确定3354桨叶数Z的选取3355AE/A0的估算33II56桨型的选取说明3457根据估算的AE/A0选取23张图谱，计算可以达到最大航速3458列表按所选图谱进行终结设计3459空泡校核35510计算与绘制螺旋桨无因次敞水性征曲线37511计算船舶系泊状态时螺旋桨有效推力与保持转矩不变的转速N037512桨叶强度校核38513桨叶轮廓及各半径切面的型值计算39514

3、螺旋桨计算总结39第六章全船说明书4061船舶类型及作业航区4062船舶主尺度参数及性能4063船体结构4164主要设备概况42结论与建议44致谢46参考文献47文献综述48附录50I摘要本次毕业设计为2500吨油船设计在设计过程中主要参考2400吨油船为相近的母型船，同时以钢质海船入级规范2006，船舶设计原理等文献为参考进行设计。在设计过程中综合考虑了船舶的快速性、操纵性、经济性等性能。毕业设计内容主要包括以下几个部分一主尺度确定根据任务书的要求并参考母型船初步确定主尺度，经过重力与浮力平衡进一步确定主尺度，再对容积、航速及稳性等性能进行校核，最终确定船舶主尺度。二型线设计采用1CP法改造

4、母型船型线，通过绘制辅助水线半宽图来绘制设计船的水线半宽图、横剖面图、侧视图，从而得到设计船的型线图。三总布置设计按照规范要求并参考母型船进行总布置设计，区划船舶主体和上层建筑，布置船舶舱室和设备。四性能计算对设计船的装载情况、浮态、初稳性、完整稳型等性能进行校核，包括静水力曲线、稳性横截曲线、静动稳性曲线等相关曲线的绘制，以满足任务书及规范的要求。五螺旋桨设计设计螺旋桨的直径及其他参数，保证船、机、桨三者的配合，以提高设计船的整体性能。关键词油船；主尺度确定；型线变换；性能计算；螺旋桨设计IIABSTRACTTHISTOPICOFDISSERTATIONISTHEDESIGNOFTANKER

5、OF2500TONOILTANKERDURINGTHEDESIGNPROCESS,THEMAINREFERENCEFORSIMILAR2400TONASTYPESHIP,ATTHESAMETIME，TAKETHESTANDARDOFSTEELQUALITYSEAGOINGSHIPINTOCLASSWHITCALCULATION，THEPRINCIPLEOFSHIPDESIGNETCASREFERENCESFORDESIGNDURINGTHEDESIGNPROCESS,IHASCONSIDEREDTHESHIPSSPEED,MANEUVERABILITY,ECONOMY,PERFORMANCE,

6、ETCGRADUATIONPROJECTINCLUDESTHEFOLLOWINGSECTIONSFIRST,DETERMINEMAINDIMENSIONSACCORDINGTOTHEREQUIREMENTSOFTHETASK、REFERENCEBOOK，CONSIDERTYPESHIPINITIALLYIDENTIFIEDTHEMAINDEMENSIONSTAKINGTHEBALANCEOFGRAVITYANDBUOYANCYTOFURTHERDETERMINETHEPRINCIPALDIMENSIONS,ANDTHENCHECKINGPERFORMANCESUCHASVOLUME,SPEED

7、,STABILITYANDSOONFINALLY,ULTIMATELYDETERMINETHEPRINCIPALDIMENSIONSOFTHEDESIGNSHIPSECONDTYPEDESIGNUSEING1CPBASEDLAWREFORMTYPERSHIPLINEDRAWNTHROUGHDRAWINGTHEWATERASSISTEDSEMIWIDEPLANTODRAWTHEDESIGNOFSHIPSWATERLINEHALFWIDTHPLAN,MIDSHIPSECTION，OUTBOARDPROFILE，NORDERTOGETTHEDESIGNOFSHIPBASEDMOULDEDPLANTH

8、IRD,GENERALARRANGEMENTDESIGNINACCORDANCEWITHTHECALCULATIONREQUIREMENTSWITHREFERENCETOTHETYPESHIPTOCARRYOUTTHEDESIGNOFGENERALARRANGEMENT,THEMAINDIVISIONSANDTHESUPERSTRUCTUREOFSHIPS,SHIPCOMPARTMENTLAYOUTANDEQUIPMENTFOURTH,PERFORMANCEVERIFICATIONCONSIDEREDTHELOADINGOFTHESHIPDESIGN,THEFLOATINGSTATE,THEB

9、EGINNINGOFSTABILITY,INTEGRITY,STABILITYANDOTHERPERFORMANCEBASEDVERIFICATIONS,INCLUDINGHYDROSTATICCURVESTRANSVERSALSTABILITYCURVE,STATICANDDYNAMICSTABILITYCURVEOFTHEDRAWNCURVE,ETC,TOMEETMISSIONREQUIREMENTANDCALCULATIONFIFTH,PROPELLERDESIGNDETERMINETHEDIAMETERANDOTHERPARAMETEROFTHEPROPELLERSTOENSURETH

10、ATSHIPS,AIRCRAFT,PROPELLERWITHTHREEINORDERTOIMPROVETHEOVERALLPERFORMANCEOFTHEDESIGNOFTHESHIPSIXTH,STRUCTURALDESIGNTHEBOATSHIPWIDEFRAMEWORKFORTHELONGITUDINALTYPE,CALCULATEDBYREFERENCETOTHEHULLOFTHECORRESPONDINGNORMSOFTHERELEVANTPARAMETERSINVARIOUSCOMPONENTSSUCHASSECTIONMODULUSANDSOON,SELECTTHECOMPONE

11、NTSTOENSURETHEREASONABLESTRUCTUREDESIGNKEYWORDSOILTANKER；PRINCIPLEDIMENSION；TRANSFORMATIONINLINE；FUNCTIONCALCULATION；PROPELLERDESIGN1前言本次设计的是一艘2500吨油船，这艘船也可以在一些遮蔽的海域航行，其主要服务于南京至海南岛。用来运输成品油。在区域分配上会起到自己独特的作用油船是一种不仅安全性要求很高，而且防污染要求也很高的船。对于一般油船来说，不仅要求满足一般的稳性要求，还要对油舱防撞性能和由于自由液面而引起的稳性破舱稳性进行校核，只有这两种稳性都得到满足，

12、才可以投入使用。本人设计的这艘船，这几种稳性经过计算以及老师的审查都能得到满足，安全性很好。根据有关规定，我在船体前部的防撞舱及艏尖舱对钢材进行加固和防撞措施，并在货油舱下设置双层底结构。当今世界，油船的载重量两极化趋势很明显，作为远途运输大型油船以其成本优势活跃在各大海域，小型油船又以及方便快捷深受船东们的喜爱，小型油船主要用于分流，及用于从大型油船分流原油或是成品油运往石油的消费地。本次设计的油船载油量是2500吨，航行的海区是南京至海南岛，载重吨相对于大型油船来讲十分的不起眼，但在小型油船之中，其实用性还是很明显的。改革开放以来，中国经济建设已进入了一个平衡、持续和高速发展的阶段，经济的

13、高速发展带来了对石油的快速增长，尽管20世纪末，中国原油生产已列入世界总排名的前八位，并成为世界第四大原油加工国和第三大能源消费国，但巨大的消费量仍使国产石油供不应求，中国石油进出口逐年有较大幅度的增加是不可避免的。发展国有油船船队更显其必要性和重要性。发展小型油船也就是十分必要的了，充分利用小型油船的灵活性，作为配给之用是十分必要的，这也更加彰显此次设计的长远意义，更加的凸显出小型油船的设计建造是多么的重要。由于本人的设计生产经验和水平有限，本次设计中难免有一些失误和理解不当的地方，请同学和老师给予批评和指正。2第一章主尺度确定11设计任务书要求111航线南京至海南岛，按沿海航线设计。112

14、用途装运成品油。113载油量2500吨。114主机用2台6300ZC7ZC8柴油机,额定功率550KW,额定转速500转/分，燃油消耗率220G/KWH（配GWC型齿轮箱，齿轮箱的速比有197,245，297等，请自选。）机组的重量为10500KG，机组外形尺寸为3700X1070X2485（MM）。115辅机用2台X6105C柴油发电机组，额定功率为51KW。116装卸设备船上配备2台自吸式离心油泵，150CYZA45,流量为150吨/时，电动机功率为37KW，油管进出口径为100（MM）。117服务航速航速10节。118续航力65昼夜（往返大约1620海里）。119船员22人。1110其它

15、装置，设备按规范配齐。12母型船资料本次2500吨油船设计采用的母型船是2400吨油船船型双桨，流线型舵，支架尾，柴油机驱动，尾机型钢质长江油轮总长LOA10035M设计水线长LWL9600M垂线间长LPP9355M型宽B138M型深D48M平均吃水TM34M尾吃水TA36M3方形系数CB077棱形系数CP0785舯剖面系数CM098水线面系数CWP0891宽吃水比B/TM405排水量3443T浮心纵向坐标（LCB）XB145M桨轴中心距基线ZS1360半进角315度主机型号6350PN型柴油机台数2台额定功率2980马力1960马力14406KW额定转速375转/分试航速度214KM/H11

16、56KN载油量2225吨13主机与航速估算（海军系数法）（2/330VPC）由母型船求海军系数C0C061440561134433322445CC02445设计船航速初选VS105KN，DW2500T2/330VPC895KW给定主机2550895，符合要求。414载重量计算（1）人员及行李、食品、淡水重量估算人员重量65KG共22人；行李重60KG；食品每人每天4KG；淡水每人每天80KG。续航时间1620NMILE/105KN2465天22名船员及行李、食品、淡水重量W1（6560）22480226514542T（2）燃油重量估算船上所携带的燃油由以下公式求20SW0001GPTK式中W2

17、总的燃油储备量，T；G0包括一切用途在内的耗油率，此处取为主机耗油率GR的113倍，KG/KWH；PS主机持续功率，KWR续航力，NMILE；VS服务航速，KN；T航行时间R/VS（H）K考虑风浪影响而引起航行时间增加的燃油储备系数，此处取115（一）主机GR0195KG/KWHG00220KG/KWHPS5502KW；R1620NMILEK115VS105KN计算得W214294T（二）辅机发电机GR0195KG/KWHG00220KG/KWHPS37KW（辅机油泵）51KW（发电机）88KW；R1620NMILEK115VS105KN计算得W22344T2W2221WW46375T3滑油重

18、量估算主机滑油储备量可用下式计算W3W2式中比例系数，此处取4W31855T4备品及供应品重量估算5参考母型船取W473T5载油量WC2500T6载重量设计船载重量DW即为以上四项及载货量和即DW1234CWWWWW2570072T15主尺度、方形系数、排水量和浮力平衡初步计算151排水量初步估算设计油船的载重量一般中小型油船DW的在065050之间，参考母型船资料取DW065设计油船的载重量L16500722570DWDW3954T152主尺度及方形系数初步估算按母型船比例换算法初选主尺度船长LBPL0BP1/01/397966M型宽BB01/01/314451M吃水TT01/01/3356

19、0M型深DD0D/D05027M方形系数CB/LBT078153相关核算（1）空船重量计算采用立方模数法LW（LW0/L0B0D0LBD（0DW0）/L0B0D0LBD11978T取5重量储备，则LW11005LW12577T（2）重力与浮力平衡校核LW1DW12577260038577T，初估浮力13954T，1LW1DW/LW1DW002005合格,不需重新修正。616舱容校核（一）油舱容积校核VTCLCACKC式中CL货舱长度本船取为887M延纵向分为7个油舱,详情见总布置图AC船中处货舱横剖面面积货舱区不设边舱时，ACBDHD，其中HN为双层底高度，设有边水舱时，根椐货舱中剖面结构形式

20、确定；KC考虑舷弧、梁拱、舱口围板内体积以及型线首尾收缩等影响的系数，可用母型船资料换算，缺乏母型资料吋可用下式估算散货船KC0135108CB杂货船KC0L75108CB根据所给母型船的总布置图资料初步划分各个舱室，初步沾算机舱、首尾尖舱、货舱的长度，本船货油舱的长度取为88米；双层底商度HDB/151432/150955,双层底的高度要能够满足人员从露天甲板安全通至双层底内的梯道安排,以及检查维修与保养等操作要求，这里取为1DHM,则ACBDHD14451（50271）58194,这里KC01751080863108代入公式计算得081194587881TCV38715M3取2的网损，则3

21、0013794121MVTCVTC则新船所能提供的货油舱的容积为VTC379411M3（实取3794M3）所需的货舱容积报据文献（1）第79页，公式知VCWCC/KC224式中VC货舱所需的型容积（M3WC载油量T2500TC货物的积载因数（3/MT7CK容积折扣系数液货（如原油、成品油等）的积载因数等于密度的倒数，本船的货物为成品油，其密度为081克每立方厘米积载因数人民交通出版社，200411王杰德，杨永谦等船体强度与结构设计中国船舶工业总公司教材编审室，199212盛振邦,杨尚荣,陈雪深船舶静力学上海交通大学出版社,199813邵世明，赵连恩，朱念昌船舶阻力北京国防工业出版社，19951

22、4杨永祥，茆文玉，翁士纲船体制图哈尔滨哈尔滨工程大学出版社，199815赵峰，冯有章基于BPD图谱的螺旋桨计算机初步和终结设计船舶工程199516中国船舶工业总公司编船舶设计实用手册之总体分册北京国际工业出版社，199817IACSUNIFIEDREQUIREMENTENGLISHSLLONLONGITUDINALSTRENGTHSTANDARD,REVISION1,199318WPAVANLAMMEREN，JDVANMENENANDMWCOOSTERVELDTHEWAGENINGENBSCREWSERIESSNAME，196919LROSENBLATTTHEDESIGNOFMODERNRES

23、EARCHSHIPUSASNAME,196120ROBERTTAGGARTSHIPDESIGNANDCONSTRUCTIONNEWYORKPUBLISHEDBYTHESOCIETYOFARCHITECTSANDMARINEENGINEERSONEWORLDTRADECENTER,SUITE1369NEWYORK,NY10048198048文献综述摘要油船作为船舶的重要类型，在载货船中占有举足轻重的地位；其中本次设计的2500T油船属于小型油船，对航道、运河及港口具有较强的适应性，营运方便灵活，在近海海域、低净空桥梁和港口吃水限制等方面受限较少，既能靠泊海洋钻井平台，又能适应近远洋航运，具有很高

24、的经济性和很强的实用性。本文分析了国内外相关参考文献，重点关注了油船的发展历程，设计理念，船型分析以及其他技术特点和趋势，明确了油船设计的重要性，为后续工作打下了基础。关键词油船发展船型设计在当今世界船舶保有量和订造船舶中，油船占有近40份额，无疑为第一大船舶种类，研究油船的设计因而大有必要。石油海上运输出现于19世纪中叶。1861年，人们第一次用普通货船将桶装成品油从美国运到英国。25年后的1886年，英国船厂设计建造出世界第一艘3020载重吨的专用油船“GLUCKALLF号。进入20世纪，油船得到广泛应用。1906年世界油船保有量达到100万载重吨。此后油船规模迅速扩大，1935年，世界油

25、船保有量增至1350万载重吨。二次大战后，特别是从20世纪60年代起，在油船大型化过程中，油船吨位急速增长，1977年12月达到336亿载重吨的最高记录。2500T油船属于小型灵便型油船，由于对航道、运河及港口有较强的适应性，营运方便灵活，因而被称为“灵便型”。灵便型油船大小港口都能进出，在近海海域、低净空桥梁和港口吃水限制等方面受限较少，既能靠泊海洋钻井平台，又能适应近远洋航运，具有很高的经济性和很强的实用性，被大量应用于二程原油中转、进口原油减载、内河沿线港口码头原油运输，近海钻井平台油运等等。2000年一2009年，全球灵便型油轮规模一直保持稳步上升趋势。尽管世界油轮船队呈大型化的发展趋

26、势，20万载重吨以上的特大型油轮是各船队的主力船型，但是统计数据显示，灵便型油船并没有因为特大型油轮的增多而出现大面积淘汰的现象，它与大型油船之间是互补的关系。灵便型油船因为经济性高、适应性强等众多优点，生存空间依然非常广阔。灵便型油船的良好发展趋势表明，进行该类型船舶设计的研究有着重要意义。其中，对灵便型油轮进行快速并且有效的初步设计和研究是非常有必要的，这是进行灵便型油船后续设计成败的关键之所在。为此，我查阅了各类关于油船设计的专业文献，重点关注了油船尺度回归分析、船舶尺度优化方法的研究，以及型线设计方法。在油船尺度及船型论证方面，1976年，上海船舶运输科学研究所与上海交通大学合作开发了

27、“标准经济船型论证与主尺度分析程序”。马坤、常会青、田本涛等49人介绍了沿海成品油油运市场对油船的需求情况以及沿海港口对成品油船设计的限制条件，探讨规范的变化对成品油船结构的影响并对现有成品油船技术状况及存在的问题进行分析，总结了现有油船船型的特点。大连理工大学研究生张付喜通过对货源、港口、航道等自然条件的分析得出结论025万吨5万吨的成品油船适合于我国沿海成品油运输，并利用大量数据作为设计和分析的基础，应用VISUALBASIC语言来编写沿海成品油船技术经济论证程序，完成沿海成品油船技术经济论证的任务。在油船总体设计方面，宋德华对闪点小于60的成品油船总体设计中所需要的知识、设计要点、技巧、

28、方法、资料等问题进行了详细说明；在灵便型油船型线设计方面，“分段原理”是TK在1960年前后针对低速肥大船型所提出的一种有效的新设计方法，在这种方法中船型可以分为三段，各自独立地设计进流段的设计要使得兴波阻力最小，去流段的设计要保证有最好的推进效率，而平行中体的长度则根据排水量的要求来调整。在优化方法方面，无约束优化问题的梯度很难求得，这种情况在物理、化学、经济、工程中会经常遇到，此时不用求梯度的算法是最佳选择。步长加速法是HOOKES和JEEVES在上世纪六十年代提出的、解决非线性无约束问题的一种免梯度算法。在该方法提出的早期，由于传统的步长加速法收敛速度慢，且收敛性没得到证明，而被人们所忽

29、视。1991年，TORCZON首次证明了这种算法的收敛性，这种算法再次引起了人们的注意。在改善收敛速度，减少计算量方面，除了把步长法应用于并行机，国内学者彭叶辉提出每次不成功迭代后，充分利用已有迭代点的信息，构造近似下降方向，产生新的迭代点。在此基础上，他又提出和构造了模矢搜索和遗传算法的混合优化算法。在模矢搜索方法的搜索步上，用一个类似于遗传算法的方法产生一个有限点集。2006年，吴绪权提出在模矢搜索的第二阶段尝试一维搜索，以达到加快收敛速度的目的，并提出了构造多个初始点的方法。从技术上看，环保对于油船越来越重要，防污染要求越来越高。另外，船舶设计水平的提高，设计软件如强度有限元分析、疲劳分

30、析的普及，使得油船的结构及节点更合理、重量更轻、寿命更长，在大型油船的设计上更是如此，提高了船舶使用的经济性。油船是船舶家族的中坚力量，对其的设计涵盖了主尺度要素确定、型线设计、总布置设计、性能计算、螺旋桨设计、船体结构设计、船体总纵强度校核等部分，综合考察了我们对船舶的分析和设计能力，是对大学四年知识的综合运用。关于油船设计的参考文献众多，通过这一段时间的学习，我不仅接触了更加专业的设计实践，同时锻炼了英文能力，学习了更多的专业英语词汇，为此后的设计打好了基础，做足了准备。华中科技大学文华学院毕业设计50附录附录12500T江海直达油船型线图附录22500T江海直达油船总布置图附录32500T江海直达油船静水力曲线图附录42500T江海直达油船邦金曲线图附录52500T江海直达油船稳性插值曲线图附录62500T江海直达油船螺旋桨图