船舶与海洋工程毕业设计：散货船完整稳性校核.doc

1、本科毕业论文（20 届）散货船完整稳性校核所在学院 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2目 录摘要 .1Abstract .2前言 .31.初步设计 .51.1设计船主尺度确定 .51.2 型线设计 .81. 3 舾装数与锚泊设备计算 .101.3.1 概述 .101.4 总布置设计 .121.5 设计船舶重心计算 .142.性能计算 .172.1静水力计算 .172.2稳性与浮态计算 .282.3 大倾角稳性 .292.4 稳性衡准 .51设计总结 .53参考文献 .54致谢辞 .55外文翻译 .56本科毕业论文 摘要 摘要按照任务

2、书和相关船型资料，对 145 米散货船进行总体性能计算和结构设计。设计船为钢质单甲板、双底、单机单桨、单舵、纵横混合骨架形式结构、电焊焊接式的尾机型船，主要从事海上运输工作，无限航区的散货船。设计主要由二部分组成：第一部分为初步设计，主要涉及到排水量确定、总体布置和重量重心计算；第二部分为性能计算，主要包括型线图绘制、静水力计算、初稳性以及大倾角稳性，指的是在典型载况下包括静稳性曲线和动稳性曲线。概述整个设计过程所得的设计结论：设计船总长 101.29m，设计水线长 95m，设计吃水 6m，设计排水量 6716.14t，满足设计任务书和相关规范的要求。关键词 散货船；设计；静水力；稳性；本科毕

3、业论文 摘要2Intact stability examination of bulk carriersAbstract According to specification and related ship materials，the general performance and structure of a 145 meters bulk carrier are be designed. Its steel single-deck, double bottom, single-propeller, alone rudder, longitudinal and transverse fix

4、ed framework, welding type, stern-engine ship, mainly engaged in maritime transporting, and it runs in unlimited navigating space. There are mainly three parts in the present paper. The first part is general section, which involves design of displacement, weight and center of gravity and general arr

5、angement; the second part is performance calculation, including plan of lines of drawing, hydrostatic, stability and floating condition, stability at large angle.Refers to the case in a typical load curve, including static stability and dynamic stability of the curve. In summing, the length overall

6、of this ship is 101.29 meters ,the design length on the waterline is 95 meters ,the design draft is 6 meters ,and the design displacement is 6716.14 tons, all of which satisfy with the requirements of the specification and the related norms. Key Wordsbulk carrier; design; hydrostatic ;stability ;本科毕

7、业论文 前言3前言在整个世界经济快速发展的背景下，中国的经济也在飞速的发展，船舶行业特别是船舶运输在经济的发展中起到了非常巨大的作用。可是也伴随着许多海上事故的发生，海船的稳性事故相对于其他事故而言是少见的,但其后果是悲惨的.丧失稳性的船舶往往会导致连船带货一起沉没的严重后果.而且船舶倾覆的过程较短,船上人员为此丧失性命。尽管船舶建造时,对各种典型装载情况进行了计算满足一定的稳性横准要求,但船在实际航行中,可能因为操作不当,风,浪,货物或人员移位等因素的影响,而使稳性变小,以致发生倾覆事故.所以，近年来，为了进一步保障船舶的安全和防止海洋环境污染，国际公约和规则对船舶稳性的要求越来越高，今后仍

8、有更从严的趋势。现行的国际公约和规则，除了小型船舶以外，几乎对所有各型运输船舶都有破舱稳性的要求，对客船和油船还有具体的分舱规定。所以，我们不得不对船舶的浮态及稳性进行各种各样的计算，为了能进一步增加船舶抗沉性奠定基础。散货船兴盛的背后，也让我们看到了一些不谐现象：刚刚过去的4 月份，一艘由辽宁锦州驶往江苏常熟的“上源9”货轮在大连海域沉没，事故原因就是满载炼钢铁矿砂的干散货船“上源9”因货物位置发生偏移，船员调整压载舱过程中，造成船偏向另一侧，从而导致沉船；3 月份，满载黄沙的“豫信货2699”轮在3823N，11833E 遇险沉没海损事故的不断发生，让我们不得不深思干散货船的安全问题。从今

9、年刚发生的这几起案例来看，稳性是造成事故的主要元凶。我们再看看前几年发生的干散货船海难事故，看看在港外沉没但却仅有一人生还的“铭扬洲178”轮，也会同样感觉到稳性是影响散货船安全的重要原因。以上船舶有些因完整稳佳不足。人们对船舶稳性的认识有一个由浅入深的过程。起初把视稳性作为评价的衡准，因而失事层出不穷，以后才认识到动稳性衡准才是评价船舶稳件的可靠依据，因而世界各造船国家均相继制定了以动稳性为基本衡准的规范，在保证安全防止事故方面起了积极作用。船舶在外力作用下偏离其平衡位置而倾斜，当外力消失后，能自行回复到原来平衡位置的能力，称为船舶稳性。船舶在使其倾斜的外力消除后能自行回到原来平衡位置的性能

10、。根据倾斜方向,船舶有横稳性和纵稳性,后者一般不危及船舶的安全。根据所受外力性质及是否计及倾斜时的角速度和惯性，有静稳性和动稳性之分。静稳性：船舶在外力矩逐渐作用下的稳性。船上重物移动或在一侧装载少量货物引起的倾斜力矩可认为是逐渐作用的外力矩。受外力矩逐渐作用时船舶倾斜。较慢，倾斜角速度可以忽略不计。根据倾角大小，可分为初稳性和大倾角稳性。初稳性：船舶作倾角小于 10倾斜时的稳性，又称小倾角稳性。小角度倾斜是船在航行中经常发生的。此时，船舶有无稳性及稳性优劣决定于横稳心高度（又称初稳性高度）,即从重心 G到稳心 M的垂直距离 GM。稳心 M为船舶倾斜时,浮心移动轨迹的曲率中心，在小角度倾斜时，

11、可视作是一个固定点。具有初稳性的船舶,倾斜后浮力能够与重力 W构成一个本科毕业论文 前言4使船回复的力矩。横稳心高为正值，稳心在重心之上，GM 值大，船舶的复原能力也大。但过大的横稳心高会使船舶在风浪中剧烈摇荡，使适航性变坏。因此，要选择适当。一般上限值取决于对船舶横摇周期的要求，最低值为船舶安全要求所确定。大倾角稳性：船舶作倾角为 10以上倾斜时的稳性。此时,回复力矩以 Mr=GZ来表示。式中 GZ为重心到浮力作用线的垂直距离，称回复力臂。在同一装载情况下，其值随倾角由小到大再由大到小直至最后消失。回复力臂与倾角的关系曲线称静稳性曲线（图 2） ， 曲线最高点的竖坐标表示船在倾斜中所能产生的

12、最大回复力臂，相应的横坐标为最大静倾角，回复力臂最后消失时的倾角为稳性消失角。它们是衡量大倾角稳性优劣的主要指标，其值越大表示大倾角稳性越好，船舶越不易倾覆。动稳性：船舶在外力矩突然作用下的稳性。阵风突然袭击和海浪冲击引起的倾斜力矩属于突然作用的外力矩。力的突然作用，使船舶倾斜很快，这就需要考虑倾斜时的角速度和惯性。在静力作用下，外力矩不超过船舶的最大回复力矩，船舶就不会倾覆。但在动力作用下，由于惯性,即使达到回复力矩与外力矩相等,船舶还要继续倾斜，只有当外力矩所作的功被回复力矩所作的功抵消时才能停止倾斜。因此，衡量动稳性优劣的指标是回复力矩所作的功。船舶倾斜中最危险的情况是船舶摇摆到最大摆幅

13、正要回复时，受到与回复方向一致的突加力矩作用，船舶在两个同方向力矩作用下倾斜加剧。此时能使船舶倾覆的最小突加外力矩称为最小倾覆力矩。中国海船稳性规范规定,船舶最小倾覆力矩 Mq与风压动倾力矩 Mf之比K应不小于 1。风压动倾力矩根据船舶的航区、受风面积和面积中心来确定。船舶的受风面积越大，面积中心位置越高，航区中风浪越大，稳性问题就越严重。例如，远洋客船和集装箱船因受风面积大，故稳性问题就比其他船舶严重，更需要认真对待。许多国家和地区都颁布了船舶稳性规范,如中国船舶检验局颁布的海船稳性规范,但这些稳性规范大都局限于研究静水中的稳性。然而,船舶在海上航行必然受到风浪的作用,众多学者曾从事船舶在波

14、浪中稳性的研究。他们主要通过船模试验或数学理论推导研究，而本文是以最早最基本的计算方法来计算。本文在静水稳性概念基础上,根据船舶在波浪中的运动和横摇运动方程的分析,求解大小稳性,确定大小稳性的稳定性条件,并提出了衡量船舶在波浪中稳性的几点建议。本科毕业论文 正文51.初步设计1.1 设计船主尺度确定1.1.1 设计任务书题 名：散货船的完整稳性校核航 区： 无限航区。船型特征：钢质、双甲板、单机单桨、柴油机驱动的尾机型散货船，全船设有三个货舱。设有首、尾楼，尾楼甲板上设三层甲板室。用 途： 主要用于装运煤、矿砂、水泥（袋装）等。主尺度要求：总 长 LoA 100m垂线间长 Lpp 92m型宽

15、B 14.50m型深 D 7.20m吃水 d 6.00m方型系数 0.793排水量 6700 t载货量 5000 t船级与船籍：国际。船员定额： 13 人主 机：X16V320ZC2B 4500kW520r/min。 （自定）航 速： 13 节。 续航力/自持力：4500n.mile。船体结构（材料、结构形式等）：本船为单甲板、双壳、单机、尾机型，具有艏艉楼的钢质焊接结构货船。全船采用纵、横混合骨架形式。总布置要求：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

16、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。4).大倾角稳性，得出典型载况下的静动稳性曲线。5).其他内容见规范要求。1.1.2 母型船资料（1）母型船主要数据资料：总 长 LoA 145m本科毕业论文 正文6垂线间长 Lpp 136m型宽 B 22m型深 D 12m吃水 d 9.0m方型系数 0.793排水量 21881.70t船员 17P船级与船籍：国际。船员定额： 17 人。 主 机：X16V320ZC2B 4500kW520r/min。 航 速： 13 节。 续航力/自持力：4500n.mile。船体结构（材料、结构形式等）：本船为单甲板

17、、双壳、单机、尾机型，具有艏艉楼的钢质焊接结构货船。全船采用纵、横混合骨架形式。总布置要求：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。（2）母型资料：基本结构图、型线图、总布置图、设计任务书1.1.3 主尺度估算本船设计中主尺度确定参照母型船：因为母型船和设计船的方形系数相同，因此可以用仿氏变换法确定设计船主尺度。 （式中： 与 分别表示设、 PL、 B、 d00P、 L、 B、 d计船和母型船的排水量、垂线间长、船宽、吃水。 ）mLp1360B20md90t7.2180B5.4d6(

18、 )0n0PL0n0p136pL659.214B9d 0nmtd70.8.p即 63.58dp 取 Lp9本科毕业论文 正文7 69.0pLm659.0Bn67.0dp 0.6910.6590.66721881.70=6716.14t 0n1.1.4 设计船各项重量估算1.空船重量 LW 估算母型船空船重量： =5400t0LW根据船舶设计原理中公式 3.2.4：0LBD=5281.79514.57.2/1362212=1459.0t排水量裕度在设计初期，取排水量裕度为空船重量的 4%,1459.04%=58.36t所以计算中取空船重量为 LW=1459.0 104%=1517.36t2.其他

19、各项重量估算人员及行李：新船设定船员人数为 13 人，人员重量=65kg13=845kg行李重量=35kg13=455kg食品和淡水（根据船舶设计原理中公式 3.3.2）自持力= =4500/（1324）=15d24sRV总储备量=自持力 人员数（食品定量 +淡水定量）=1513（4.5+200）=39877.5kg=39.88t燃油及滑油的重量根据船舶设计原理中公式 3.3.4：燃油重量： =FW301gptk=220 1.225004500121.2 310=297t根据船舶设计原理中公式 3.3.5：润滑油重量： = L=0.05534.6=26.73tF备品、供应品重量：取 0.6%L

20、W=9.10t总和以上各重量可得整船总重量取载货量为 4740t LWD所选主尺度满足要求。本科毕业论文 正文8设计船主尺度初步确定如下：总 长 LoA 101.29m垂线间长 Lpp 95m型宽 B 14.5m型深 D 7.2m吃水 d 6m方形系数 Cb 0.793排水量 6716.14t功率 P 2500kwh船员 13p载货量 4740t1.2 型线设计型线设计是船舶总体设计的一项重要内容。初步设计阶段中的型线设计通常是在船舶主尺度确定后与总布置设计配合进行的，但在设计方案构思和选择主尺度时，就要对船体型线有所考虑，并在型线设计中加以体现和检验。正式的型线图是性能计算、结构设计、各种布置和建造放样的依据。型线设计考虑是否周到，设计出的型线是否优秀，对船舶的航海性能、使用以及建造等方面有很大。1.2.1 确定设计船型值采用了直接绘制法进行型线图绘制，步骤如下：(1)绘制横剖面面积曲线；(2)绘制设计水线；(3)绘制船型轮廓；(4)根据横剖面面积曲线在横剖面图上进行初步各站横剖线图绘制；(5)根据横剖面图绘制半宽水线图和纵剖线图；(6)调整，并进行三相光顺；(7)根据型线图查出型值。1.2.2从设计船的型线图中读取各型值,型值如下表: