1、浙江海洋学院本科毕业论文 中文摘要 1 本科 毕业论文 (设计 ) 题 目： 41m 拖轮船型设计和性能计算 学 院： 学生姓名： 专 业： 船舶与海洋工程 班 级： 指导教师： 起 止 日期： 浙江海洋学院本科毕业论文 中文摘要 2 目录 中文摘要 . 3 ABSTRACT . 3 1、前 言 . 5 2、总体部分 . 8 2.1 任务书与船型资料分析 . 8 2.1.1 任务书 . 8 2.1.2 船型资料分析 . 8 2.2 排水量、载重量及载货量计算 . 10 2.2.1 排水量的估算 . 10 2.2.2 载重量估算 . 10 2.3 吨位计算 . 15 2.3.1 船舶主要参数 .
2、 15 2.3.2 吨位计算 . 15 2.3.3 干舷计算 . 16 3、性能部分 . 18 3.1 该船型线图 . 19 3.2 邦金曲线计算 . 21 3.2.1 计算原理 . 21 3.2.2 主尺度 . 21 3.2.3 肋骨表 . 21 3.2.4 纵、横剖面输入注意事项 . 22 3.2.5 甲板定义 . 23 3.2.6 模型绘图 . 26 3.2.7 计算输出结果 . 28 3.3 静水力计算 . 31 3.3.1 计算原理 . 31 3.3.2 参考点 . 31 3.3.3 吃水 . 31 3.3.4 纵倾 . 31 3.3.5 静水力计算结果 . 32 3.4 稳性与浮态
3、计算 . 34 3.4.1 横交曲线计算 . 34 3.4.2 舱容计算 . 36 3.4.3 装载计算 . 39 3.4.4 受风面积及形心计算 . 43 3.5 静水力曲线图绘制 . 45 4、小结 . 46 参考文献 . 48 浙江海洋学院本科毕业论文 中文摘要 3 41M 拖轮船型设计和性能计算 摘 要 本设计主要是对 41m 拖轮船型进行性能计算。 该船为钢质单壳、连续单甲板、尾机型、单桨单舵，由一台柴油机驱动的拖轮 。主要用于在沿海地区托运货物等。 本设计分为两个部分，第一部分：分析任务书和船型资料，计 算船舶的排水量、载重量及载货量，并根据 1999 年国际航行海船法定检验技术规
4、则中吨位丈量的要求对船舶进行吨位计算，根据 1966 年国际载重线公约对干舷进行计算和校核，校核结果满足公约要求。第二部分：利用 COMPASS 软件进行船舶性能方面的计算，包括邦金曲线计算、静水力计算、货舱容积计算、装载计算等，最终对船舶的完整稳性进行校核，校核结果满足要求。 关键词 拖轮；静水力计算； 性能设计；装载计算； COMPASS 软件浙江海洋学院本科毕业论文 英文摘要 4 The design and performance calculations of 41m tug ship AbstractThis thesis is primarily designed to comp
5、ute the performance of the 41m tug ship.The 41m tug ship is a ship with steel single hull,continuous single deck,stern engined， single-propeller and single-rudder and driven by a diesel engine.its mainly used for shipment of goods in coastal areas. This design is divided into two parts, the first pa
6、rt is to analyze the assignment book and the tug form information, calculate the ships displacement, deadweight and deadweight cargo capacity, and calculate tonnage base on the tonnage measurement requirement of “Statutory Inspection of International Ships and Offshore Facilities Rules”(1999), and a
7、ccording to “International Convention on Load Lines”(1966) for the freeboard calculation and checking, the results meet convention requirements. The second part is mainly to use COMPASS software for performance computing, including the calculation of Bonjean curve, hydrostatic calculation and curve
8、drawing, cargo cubic calculations, loading calculations, eventually check the tugs intact stability, the results meet the requirements. Keywords tug; hydrostatic calculation; performance design; loading calculation; COMPASS software 浙江海洋学院本科毕业论文 前言 5 1、前 言 拖轮是用来进行拖带运输，拖带没有动力不能自航的船舶，或者，协助大型船舶进出港口，靠离码
9、头，或者救助海上 遇难船舶。一艘拖轮可以拖带了十几艘比它大得多的船舶在航行。 拖轮具有以下特点： 一是拖轮船身小，船上没有装载货物的船舱，构造坚固。二是拖轮上的动力装置功率大，所以，具有较大的拖带能力。三是船上还备有拖带设备，利用拖带运输方式，拖带没有动力的船舶。它们经常在江河中、港湾里忙碌着，拖带别的船舶。 按照使用水域不同，拖轮又可分为远洋拖轮、沿海拖轮、港湾拖轮和内河拖轮。不同的拖轮特点不同，远洋拖轮、沿海拖轮在海上航行，船首翘得高高的，构造坚固，以防止海上波浪冲击；港湾拖轮在港湾内使用，船身短，操纵灵活；内河拖轮在江 河中航行，吃水浅。 拖轮拖带船舶，可以像火车头拖带列车车厢一样，呈一
10、列式拖带驳船；也可以从两旁舷侧拖带驳船。拖轮还可以拖大船，几艘小拖轮可以同时拖带一艘万吨级大船，使大船顺利地进出港，调动船位，或进出船坞。 拖轮行业现状分析报告主要分析要点有： 1）拖轮行业生命周期。通过对拖轮行业的市场增长率、需求增长率、产品品种、竞争者数量、进入壁垒及退出壁垒、技术变革、用户购买行为等研判行业所处的发展阶段； 2）拖轮行业市场供需平衡。通过对拖轮行业的供给状况、需求状况以及进出口状况研判行业的供需平衡状况，以期掌握行业市 场饱和程度； 3）拖轮行业竞争格局。通过对拖轮行业的供应商的讨价还价能力、购买者的讨价还价能力、潜在竞争者进入的能力、替代品的替代能力、行业内竞争者现在的
11、竞争能力的分析，掌握决定行业利润水平的五种力量； 4）拖轮行业经济运行。主要为数据分析，包括拖轮行业的竞争企业个数、从业人数、工业总产值、销售产值、出口值、产成品、销售收入、利润总额、资产、负债、行业成长能力、盈利能力、偿债能力、运营能力； 5）拖轮行业市场竞争主体企业。包括企业的产品、业务状况（ BCG）、财务状况、竞争策略、市场份额、竞争力（ swot分析）分析等； 6）投融资及并购分析。包括投融资项目分析、并购分析、投资区域、投资回报、投资结构等； 7）拖轮行业市场营销。包括营销理念、营销模式、营销策略、渠道结构、产品策浙江海洋学院本科毕业论文 前言 6 略等。 拖轮行业现状分析报告是通
12、过对拖轮行业目前的发展特点、所处的发展阶段、供需平衡、竞争格局、经济运行、主要竞争企业、投融资状况等进行分析，旨在掌握拖轮行业目前所处态势，并为研判拖轮行业未来发展趋势提供信息支持。 随着内河水运业的快速发展 , 个体船户发展迅猛。国营、集体水运企业的主力军地位被个体经营户所取代 , 船舶结构也同时发生了巨大 的变化 , 从原来以拖轮船队为主转变为单船货机为主的运输方式。特别是近年来 , 船舶更新改造的步伐加快 , 单船平均吨位不断提高 , 据统计目前湖州航区单船平均参考载重吨位已达到 203吨 (而实际约达 300参考载重左右 ) , 而船队驳船平均吨位只是 110吨。只占全市船舶艘数 10
13、%和运力 5.7%。在近 5年内 , 沉船事故就占了 40%左右 ,船队在航行安全方面越来越显现出它的劣势。 拖轮船队的运输成本。拖轮船队的平均运价为 (湖州至上海 ) 18 19元 /吨 , 一个船队按 1300吨为例 , 每航次营收为 24000元左右。燃润料占 60%达每吨 11元 , 燃润料支出达 14300元 ; 船员工资为每个船队为 30人左右 , 每个船员一个航次工资为 180元共计 5400元 , 每吨为 4.15元 , 占营收 22.5%, 二项合计已达到 20000元占营收 82.5%, 再加上缴规费、日常管理经费、修理费、设备购置费等 , 虽然拖轮船队千吨公里油耗比单船货
14、机要省 , 但使用船员要多 , 一般 100 200载重吨的驳船配备 3名 , 而单船货机 400 500吨也只有 4人 , 船员工资支出相应支出多。所以净利润已是寥寥无几 , 更谈不上提成折旧 , 一旦遇到事故 , 难于消化经济风险 。 拖轮船队的运输生产状况。拖轮船队与单船货机相比 , 航速慢、装卸待航时间长。以湖州市航运公司为例 : 一个船队一般为一轮十二驳 , 平均拖带吨位 130吨 , 平均运距 ( 湖州到上海 ) 200公里左右 , 空载一般航行时间在 22个小时 , 重载将达32 35小时 , 全年月平均航次只有 4个 , 在航率只有 31.6%。而单船货机航速快 ,周转快 ,
15、空载 15个小时 , 重载 20小时 , 全年月平均达 8 9个航次 , 在航率达 40%, 拖轮船队的生产效率远远不如单船。 根据宏观经济环境分析显示，国内拖轮行业发展稳固提高，总经济 收入有大幅度的提升，相信拖轮行业的前景不可小觑。 综合以上分析情况 , 拖轮船队效率低、管理难度大、操控性能差、安全风险高 , 并且影响它船航行安全和航道畅通。有些港口进口货物主要是以煤炭为主 , 承担电厂的指令性煤炭运输任务 , 装卸方式是从沿海港口大轮过驳。由于大轮直接过驳 , 对时间要求比较高 , 等待时间比较长 , 一般单船货机不愿承运 , 目前类似状况由于单船货机灵活和电厂卸货码头条件受到限制 ,
16、情况有所变化。出口货物是以建筑石料为主 , 主要承担航道条件受到限制的货运业务 , 一般较大吨位的单船货机无法到达、小吨位 单船货机利润太少不愿承运。由于拖轮船队都是单船货浙江海洋学院本科毕业论文 前言 7 机不愿承运或卸货点受到限制的运输业务 , 在运输业务上可以说是吃单船货机的剩饭。相关部门希望通过对拖轮船队安全管理、经营过程中存在问题的分析 , 提出针对性的解困措施及建议 , 从而加快船舶改造和技术更新 , 提高船舶经营效益 , 保障船舶航行安全。拖轮行业在今后几年的发展相信会在如今的基础上有进一步的提高。 本次设计的任务是研究 41m拖轮船型设计和性能计算，通过 compass进行邦金
17、曲线计算，静水力计算，稳性和浮态计算和静水力曲线图，舱容定义等等。 拖曳船舶或 其 它浮体的 产 生 很大的横 倾 , 故为保证横稳性 , 船宽多较大智能化方向发展 。 浙江海洋学院本科毕业论文 正文 8 2、总体部分 总体设计部分是新船设计过程中的一个总的基础环节，是一项基础性的工作。它对设计工作顺利进行和保证新船设计的正确与合理，满足设计和使用要求具有决定性的作用。 2.1 任务书与船型资料分析 2.1.1 任务书 船 名： 41m 拖轮 航 区： 沿海航区 船型特征： 本船为钢质单壳、连续单甲板、尾机型、单桨单舵，由一台柴油机驱动的拖轮 ，主甲板上游 锁具室，船体首尾部分设有艉压载舱和艏
18、压载舱。在主机板下设有淡水舱，燃油舱等等。 用 途： 托运货物。 主要尺度及参数： 总长 oaL 41.2 m 垂线间长 ppL 37.4 m 型 宽 B 9.4 m 型 深 D 5.0 m 吃 水 d 3.90 m 船员 10 人 载重量 490 t 船级与船籍： CCS/中国 续航力： 15 天 装载和稳性要求： 在现有型线图和总布置图的基础上，设计和配载货物、燃油，淡水及货油，使设计船在近海航区各种典型工况下都能满足稳性和使用的要求。 2.1.2 船型资料分析 本船为拖轮，主要用于托运货物，本 船在设计吃水时的载重量约为 490 吨。上甲板设有吊钩用来拉拖船只。 本船为钢质单壳、连续单甲
19、板、尾机型、单桨单舵，由一台柴油机驱动的拖轮 ，主甲板上游锁具室，船体首尾部分设有艉压载舱和艏压载舱。在主机板下设有淡水舱，燃油舱等等。 2.1.2.1 主要尺度 浙江海洋学院本科毕业论文 正文 9 总长 oaL 41.200m 水线间长 wlL 39.000m 垂线间长 ppL 37.400m 型宽 B 9.40m 型深 D 5.00m 设计吃水 d 3.90m 2.1.2.2 上层建筑和甲板室高度 上甲板到首楼甲板 2.73m 艇甲板到居住甲板 2.13m 居住甲板到驾驶甲板 2.37m 驾驶甲板到罗经甲板 2.30m 2.1.2.3 舷弧和梁拱 上甲板舷弧 抛物线型 上甲板梁拱 0.11
20、8m 首楼甲板梁拱 0.118m 罗经甲板梁拱 0.118m 其它甲板梁拱 0.000m 机舱平台 0.000m 2.1.2.4 肋距 s=600mm 2.1.2.5 总布置概况 根据总布置图、基本结构图及主要横剖面图可以读出： 本船上甲板下设 7 道水密横舱壁 ，各舱壁，甲板，内底板，平台等将船体分成以下区域： （ 1）尾部区域 尾部区域用作尾压载水舱、舵机舱、杂物舱、滑油箱和一号燃油舱等。 （ 2）机舱区域 本船燃料油，轻柴油，滑油等的储存舱，日用舱，沉淀舱等设在机舱内不影响其他机械设备正常工作和维修保养的处所，并保证机舱内通行无阻。容积大于 30 3m 的燃料油舱设双壳保护以满足 MAR
21、POL 的要求。 机舱的双层底设置滑油循环舱，污油舱，二号燃油舱和空舱等，以及足够的污水井。保证滑油舱与其他液舱之间的隔离。 （ 3）中间区域 设有空 舱、淡水舱、压载舱并有隔离舱中间隔断，保证各舱之间的独立工作的稳定。 浙江海洋学院本科毕业论文 正文 10 （ 4）首部区域 首部区域设置首压载舱、锚链舱等。 在上甲板的前部设置首楼。在首楼内设索具室、杂物间、工具间、单人室、厨房、双人间、浴室、厕所。 （ 5）上层建筑 主甲板室上设有主梯道、洗衣间、储物间、冷库（鱼库，肉库和蔬菜库）、粮食库、理货间、盥洗室、单人船员室，双人船员间等。主梯道两侧设电弄管弄，管弄内布置各种管子和电缆。 主甲板以上
22、设 3 层甲板室，各层甲板室间内部设有主梯道，室外设有斜梯。 在艇甲板室内设有艇甲板两舷布置有重力倒臂式吊艇架 及全封闭式玻璃钢机动救生艇。其中一舷的救生艇兼作救助艇。 2.2 排水量、载重量及载货量计算 2.2.1 排水量的估算 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。较为准确的计算出船舶的设计排水量对船舶设计和稳性校核至关重要。 根据给定船的型线图、型值表及主尺度，用 Compass 软件进行本船的静水力计算。具体结果见附表，此程序通过读取 SRH11 所生成的数据库，根据纵向沿船长方向上的积分来计算，计算出不同吃水状态下的静水力数据，从计算结果中读出在设计
23、吃水状态下，设计船的设计排水 量为 769.2t。 2.2.2 载重量估算 在船舶设计过程中将排水量分成空船重量和载重量两部分即： LWDW 式中： LW空船重量（ t），包括船体钢料重量、舾装重量和机电设备重量； DW载重量（ t），包括货物、船员、行李、油水（燃油、滑油、淡水）、食品、备品。 空船重量占设计排水量相当大一部分，因此空船重量估算的准确与否对载重量的影响很大。由于影响空船重量的因素很多，且在船舶的初步设计阶段特别不容易估算准确。在初步设计阶段根据船型资料对空船重量进行估算的结 果很可能与船舶建成后的的空船重量存在一定差距。对本船空船重量估算不在本次设计任务范围，由导师直接提供空船重量，数据为 279.3t。 从 Compass 计算输出的静水里表中读出本船的设计排水量为 769.2t，而本船的空船重量为 279.3t，所以本船的载重量为 490t。 根据船舶设计原理第三章第三节载重量进行估算，载重量 DW 包括了货物、人员及行李、食品、淡水、燃油、滑油以及备品等的重量。
