船舶与海洋工程毕业设计：21500DWT散货船性能计算.doc

1、 本科毕业论文 （ 20 届） 21500DWT 散货船性能计算 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 本科毕业论文 目录 目 录 摘 要 . I 前 言 .III 1. 总体设计 . 1 1.1 分析任务书与现有资料 . 1 1.1.1 任务书 . 1 1.1.2 现有资料 . 2 1.2 设计船排水量初步验证 . 2 1.3 型值提取并绘制型线图 . 3 1.4 静水力计算与静水力曲线图 . 6 1.4.1 静水力计算 . 6 1.4.2 静水力曲线图 . 25 1.5 重量重心计算 . 26 1.5.1 重量计算 . 26 1.5.2 重心

2、计算 . 27 1.6 初稳性与浮态校核 . 29 1.6.1 初稳性及纵倾计算 . 29 1.7 总布置及船体说明书 . 30 1.7.1 主船体的划分 . 30 1.7.2 肋距 . 30 1.7.3 机型 . 30 1.7.4 主要舱室的划分 . 30 1.7.5 上层建筑的划分 . 30 1.7.6 船船体说明书 . 30 2 性能设计 . 33 2.1 设计船船体阻力与有效功率估算 . 33 2.2 螺旋桨水力性能计算与螺旋桨图 . 35 2.2.1 船体主要参数 . 35 2.2.2 螺旋桨参数 . 35 2.2.3 设计工况 . 35 2.2.4 推进因子的决定 . 35 本科毕

3、业论文 目录 2.2.5 可以达到最大航速的 计算 . 35 2.2.6 空泡校核 . 37 2.2.7 强度校核 . 39 2.2.8.螺距修正 . 40 2.2.9 重量及惯性矩计算 . 40 2.2.10 敞水性征曲线之确定 . 40 2.2.11 系柱特性计算 . 41 2.2.12 航行特性计算 . 41 2.2.13 螺旋桨计算总结 . 43 2.2.14 螺旋桨总表 . 44 3 设计总结 . 46 参 考 文 献 . 47 附 录 . 48 外 文 文 献 . 49 文 献 翻 译 . 71 本科论文 摘要 I 摘 要 纵观散货船的发展和近期船市， 21500DWT 散货船这样

4、的船型是相当符合当今船业发展的。本文介绍了 21500T 散货船的性能设计。 此次设计主要进行了以下工作：排水量的初步验证、总布置设计与总布置草图、重量重心计算和总布置正式图的确定；静水力计算及静水力曲线图、稳性浮态计算、阻力与有效功率估算、螺旋桨计算与绘图 。通过这些设计工作 ,研究该船型 的相关性能。 关键词 散货船；性能计算；静水力计算；螺旋桨设计 本科论文 Abstract II The Performance calculation of 21500 DWT Bulk Carrier Abstract This article introduces the design of a 2

5、1500 DWT bulk carrier. This design has mainly carried on the following works: the preliminary confirmation of displacement, general layout design and the draft, the focus of computing and the total weight of the ship to be confirmed; the stability of typical floating states, propeller design and gra

6、phics.Conclusion: according to the computation, the ship gets the largest service speed 13.2 kn, efficient powder is 6122 hp, suitable to the provided horsepower of main engine.A MAU4 adjustable propeller is matched well. Key Words Bulk carrier； Performance calculation； Hydrostatic calculation；Prope

7、ller design 本科论文 前言 III 前 言 散货船自 20 世纪 50 年代中期出现以来，总体上保持着强劲的增长势头。在国际航运业中，散货船运输占货物运输的 30%以上。由于货运量大，货源充足，航线固定，装卸效率高等因素，散货船运输能获得良好的经济效益，散货船已成为运输船舶的主力军。随着世界经济的发展，散货船运输仍将保持较高的增长势头。 通观散货船的发展历史及对现状的分析，散货船的发展趋势主要体现在双壳化、大型化、快速性、多用途化、使同年限增长、环保和自动化程度提高等几个方面。 船舶是一项复杂的系统工程，它既是整个水运运系统的一 个分系统，受系统各方面的影响和约束，船本身又有许多子

8、系统组成，这些子系统相互影响，相互制约，又存在相互矛盾，因而船舶设计是一个相当复杂的过程，是一门综合性技术。同时船舶又是一项技术复杂，投资大，使用期长的工程建筑物，因此，船舶设计必须持认真、慎重的态度。 船舶设计的基本要求主要是： 1.适用、经济。保证新船的适用性是设计中处理各种矛盾时首先要考虑的因素。提高船舶的经济性是设计工作的重要目标。 2.安全、可靠。安全性是船舶的一项基本质量指标。 3.先进、美观。设计的船舶要具有先进性，设计的结果要追求完美性。 此次设 计为 21500DWT 散货船性能计算。根据给定船舶的设计任务书和相关资料，通过分析、研究、计算、绘图等工作，选择船舶的主要参数、确

9、定船体型线，估算和计算各项性能。 该船的设计是根据现有母型船资料。基于任务书的要求，从总体、性能部分着手进行设计，其中包括对主尺度的确定，总体性能计算。 2011 年 6 月 本科论文 正文 1 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 设计船为钢质、单甲板、尾机型、单桨、单舵，由柴油机驱动螺旋桨推进的散货船，具有球尾和球鼻首线型以及双壳双层底结构，在机舱为双层底结构，在货舱区为

10、双舷侧、双层底结构。装运铁矿石、煤炭、谷物及其他一般 散货，也可装运钢板、卷钢等大件重货及其他杂货。其主尺度，总布置及相关设备选用与母型船相差不大，因此，以母型船为参考，依据相应法规和规范进行该船的总体设计。 1.1.1 任务书 船 名： 21500DWT 散货船 航 区： 无限航区 船型特征： 钢质、单甲板、尾机型、单桨、单舵，由柴油机驱动螺旋桨推进的散货船，具有球尾和球鼻首线型 用 途： 装运铁矿石、煤炭、谷物及其他一般散货，也可装运钢板、卷钢等大件重货及其他杂货 主尺度： 总长 LOA 157.9 m 垂线间长 Lpp 148.3 m 型宽 B 23.50 m 型深 D 13 70 m

11、设计吃水 Td 9.6 m 船级与船籍： CCS/中国 船员定额： 30 人 主 机： MAN 9L32/40 MCR 输出功率 4500 kW 转速 750 r/min 航 速： 13.2 节 续航力 /自持力： 10000 海里 /30 天 船体结构： 钢质焊接、横骨架结构形式 本科论文 正文 2 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、重量重心计算与主尺度； 2 总布置设计； 3 型线设计、计算船体静水力曲线与初稳性

12、； 4 阻力估算和螺旋桨计算与绘图 ； 1.1.2 现有资料 1 资料：总布置图、线型图 2法规与规范：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、船舶阻力、船舶推进、船舶结构、船舶设计实用手册等。 1.2 设计船排水量初步验证 排水量是船舶技术 性能的重要参数之一 ,是船舶设计中各项性能计算的重要依据。船舶的排水量即为组成船舶的各项重量之和。在船舶的各个设计阶段，重量和重心的估算或计算都是必不可少的。在完成了重量重心估算之后进行稳性浮态的校核，最后得出设计排水量为 =27790t。 运用梯形法静水力计算的系列表格，得

13、出船在各水线号下的各项要素，继而完成了对型排水量体积、排水量的计算。即可绘制出静水力曲线。静水力曲线图全面表达船舶在静止正浮状态下浮性和稳性要素随吃水而变化的规律。已知设计排水量，就可确定设计排水量所对应的设计吃水，随后即可确定出设计排水 量所对应的排水量、方形系数等主尺度。设计船主尺度为： 总 长 LOA 157.90 m 垂线间长 LPP 148.30 m 型 宽 B 23.50 m 型 深 D 13.70 m 设计吃水 d 9.60 m 排水量 27790t 方形系数 Cp 0.831 本科论文 正文 3 1.3 型值提取并绘制型线图 由于本船主尺度、排水 量、 载重 量、 总布置及相关

14、设备选用与母型船相差不大，因此，以母型船型线图为参考，依据仿氏变换生成新设计船的型线图。 由于采用了 CAD 辅助 ,使得新船型线图的生成和型值提取变得简单 ,利用母型船型线图为基础 ,在 L、 B、 d 方向分别以相应仿氏系数比例缩放 ,改变水线横剖线或纵剖线后即可 得出 设计船型线图（见图 JR476F-020-04） 读出新船的型值 . 从设计船的型线图中读取各型值，型值表参见表 1-1、 1-2 本科毕业论文 正文 4 表 1-1 型值表 站 半宽 AFT END BL 500 WL 1000 WL 2000 WL 3000 WL 4000 WL 5000 WL 6000 WL 700

15、0 WL 8000 WL 9000 WL 9600 WL 11000 WL 12000 WL 13000 WL 上甲板边线 首楼甲板边线 舷墙顶线 尾楼甲板边线 TRA - - - - - - - - - - 1450 4049 6585 7633 8487 9089 - 10205 10014 0 - - - - - - - - - 585 4777 5872 7560 8412 9081 9567 - 10658 10504 0.5 - - - - - - - - 1584 4884 6486 7170 8411 9079 9621 10012 - 11051 10879 1 - 695

16、1195 1670 1726 1520 1699 2844 5094 6667 7746 8259 9198 9709 10135 10441 - 11361 11195 1.5 362 1934 2478 2994 3115 3218 3854 5387 6971 8042 8830 9208 9902 10287 10612 10841 - 11591 11450 2 781 2907 3590 4259 4581 4949 5845 7364 8389 9167 9637 10008 10512 10797 11032 11190 - 11737 11623 3 2047 4943 57

17、81 6791 7522 8234 9047 9811 10352 10741 11026 11160 11397 11511 11589 11636 - 11750 11750 4 3536 7091 7995 9113 9883 10451 10876 11189 11410 11556 11647 11683 11730 11744 11749 11750 - - - 5 5358 9069 9848 10733 11216 11478 11606 11683 11729 11749 11750 11750 11750 11750 11750 11750 - - - 6 7748 105

18、05 11055 11554 11704 11741 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 - - - 7 10016 11121 11521 11731 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 - - - 8 10000 11226 11579 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 - - -

19、 9 10000 11226 11579 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 - - - 10 10000 11226 11579 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 - - - 11 10016 11226 11579 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 117

20、50 11750 - - - 12 10016 11226 11579 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 - - - 13 10016 11226 11579 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 - - - 14 9746 11159 11519 11743 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 1

21、1750 11750 11750 11750 - - - 15 8808 10715 11163 11554 11664 11711 11739 11749 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 11750 - - - 16 6813 9533 10157 10809 11153 11346 11458 11527 11570 11604 11639 11661 11706 11730 11745 11750 - - - 17 4618 7622 8379 9288 9783 10062 10217 10326 10448 10613 10828

22、10972 11299 11497 11650 11721 11729 - - 18 2105 5136 6000 6960 7497 7794 7932 8022 8146 8342 8636 8874 9600 10135 10623 10972 11203 - - 18.5 1233 3797 4611 5567 6101 6385 6500 6534 6596 6747 7013 7242 8002 8656 9353 9936 11415 - - 19 271 2381 3157 4102 4607 4881 4978 4963 4933 4967 5098 5250 5941 6669 7537 8418 10533 - - 19.5 - 935 1637 2603 3125 3387 3471 3443 3343 3153 2943 2921 3438 4307 5336 6385 9245 - - 20 - - 166 1097 1646 1945 2070 2061 1919 1494 531 - 135 743 1903 3556 7250 - - 20.35 - - - - 594 950 1123 1143 1023 543 - - - - - - 4701 - -