1、 浙江海洋学院本科毕业论文 目录 I 本科 毕业论文 (设计 ) 题 目： 某江海通达船方案设计 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 目录 II 目录 1 绪论 . 1 1.1 本课题研究的背景及意义 . 1 1.2 国内外研究发展 . 2 1.3 本论文主要的工作 . 4 2 初步方案设计 . 5 2.1 排水量估算 . 5 2.1.1 DW（载重量）估算 . 5 2.1.2 LW（空船重量） 估算 . 6 2.1.3 本船排水量 . 7 2.2 主尺度确定过程 . 7 2.2.1 重力浮力平衡： . 8 2.3 主
2、要性能估算： . 9 2.3.1 初稳性估算： . 9 2.3.2 横摇周期估算 . 9 2.4 总结新船主尺度及相关参数： . 10 3 总布置设计 .11 3.1 总布置特点 .11 3.2 船型及用途 . 12 3.2.1 主机航速及续航力 . 13 3.2.2 干舷 . 13 3.3 总布置概况 . 13 3.3.1 区划船舶主船体和设置上层建筑 . 13 3.3.2 船体结构 . 14 3.3.3 舱室具体划分及通道布置： . 14 3.3.4 舾装设备 . 15 3.3.5 救生设备 . 17 3.3.6 消防设备 . 17 浙江海洋学院本科毕业论文 目录 III 3.3.7 航行
3、信号设备 . 17 4 设计船型线图绘制 . 18 5 静水力计算 . 20 5.1 静水力曲线图 . 21 6 快速性 . 23 6.1 船体阻力和有效功率计算 . 23 6.2 螺旋桨水力性能计算与螺旋桨图 . 28 6.2.1 已知船体的主要参数 . 28 6.2.2 主机参数 . 29 6.2.3 齿轮箱参数 . 29 6.2.4 螺旋桨 . 29 6.2.5 船身效率 . 29 6.2.6 可以达到最大航速的计算 . 29 6.2.7 空泡校核 . 31 6.2.8 强度校核 . 33 6.2.9 螺距修正 . 34 6.2.10 重量及惯性矩计算： . 35 6.2.11 敞水性征
4、曲线之确定 . 35 6.2.12 系柱特性计算 . 36 6.2.13 航行特性计算 . 36 6.2.14 螺旋桨计算总结 . 38 6.2.15 螺旋桨图 . 38 7 总结 . 39 致谢 . 40 参考文献 . 41 附表 . 42 浙江海洋学院本科毕业论文 摘要 I 某江海通达船方案设计 摘 要 本文 按照任务书 进行方案设计。内容主要包括性能计算、总布置设计。其中性能计算部分，主要参照船舶设计原理和船舶快速性，通过对母型船型线的修改、静水力计算、船体阻力和有效功率计算和螺旋桨水力性能计算，完成型线图、静水力曲线图、螺旋桨图的绘制；总布置设计主要是根据船舶设计原理相 关内容，在以上
5、性能计算、图谱绘制及结构部分计算的基础上，在满足营运要求和保证船的航行性能和安全型的前提下，对船舶的整体进行合理的布置，并最终完成总布置图的绘制。 通过本文的计算研究，初步确定了该大型江海联运船的型线图、总布置图等内容，最终完成该船型的方案设计。 关键词 性能计算；总布置图；方案设计 浙江海洋学院本科毕业论文 摘要 II Project Design on Large River-Sea Ships Abstract This paper is designed in accordance with the mission statement. Including performance ca
6、lculations, and the general layout. The part of the performance calculation, mainly with reference to the Ship Design Principles and the Ship Speedability on the mother ship line to modify the static hydraulic calculation, hull resistance and effective power computing and propeller hydraulic perform
7、ance computing to complete the type chart, static hydraulic curve, propeller map drawn; the requirements of structural elements of Seagoing Steel Ships and construction norms “(2006), the major component strength check and determine the size of the main components summary list; general layout ship d
8、esign principles, in the above performance calculations, map drawing and calculation of structural elements based on the premise to meet the operational requirements and ensure that the ships sailing performance, and security type, the ships overall reasonable layout, and final completion of the gen
9、eral arrangement drawing. Initially identified through the study of the calculation, the large Jianghai transport ship chart, the main component, layout and content, the final completion of the design of the ship. Key Words performance calculations; general layout; project design 浙江海洋学院本科毕业论文 正文 1 1
10、 绪论 1.1 本课题研究的背景及意义 我国江河众多 ,其中可供江海直达运输的通海河有长江、黄河、黑龙江 、珠江、辽河、海河、淮河、钱塘江、澜沧江等十多条。它们的流域面积占国土面积三分之一。因此发展江海直达运输是我国水运事业极为重要的一部份 ,然而目前仅长江中下游开始启动，其它水系就更谈不上了。目前各个水系可供江海直达运输的货源是那么充沛 ,仅长江中下游的煤矿等散货可供江海直达运输的货源每年就有 35 多万吨。 船舶的江海联运，在我国是指把沿海港口的进口货物，经长江水系等内河水系，直接运达内河中下游沿岸的企业码头，而在世界上，泛指货物经过海运和内河运输到达指定的港口。经营该航线的船舶，在我国既
11、需要符合我国船舶与海上设 施法定检验规则要求，又要考虑内河水文、过江大桥高度等因素对船舶的限制，同时要追求船舶航运经济效益。因此，江海联运船舶与普通客货船存在一定的差异，它们受到更多的客观条件限制。近年来，随着货主对货物运输快速化和物流化服务的要求日益明显，江海联运作为一种经济有效的直达运输模式也受到更多重视。传统的多程运输，海船因为受到船舶吃水和内河桥梁高度的限制不能开到内河的纵深港口去，而江船由于船舶性能和设备配置等原因不能出海运营，因此要求货物必须通过港口换船才能运达。这不仅增加了装卸费用和运输成本，而且降低了运输效率。 目 前 , 国际港口向深水化的方向发展 , 运输船舶向大型化发展
12、, 国际贸易中有 90%的货物是通过水路来实现的 , 水路货物主要通过枢纽港进行中转、集散。其运输方式相比于铁路、公路、航空具有明显的价格优势。因此 , 通过联运可简化转换手续 , 降低物流成本 , 提高配送效率。 “ 十五 ” 期间，随着以上海为龙头的长江流域经济快速发展，沿江各大型企业集团对大宗原料的需求迅速增长，长江流域与沿海地区的物资交流也日益广泛。上海港是一个兼具经济腹地型与航运中枢特征的港口城市，通过长江这一黄金水道与长江流域的 6 省 2 市的物流实现了有效的 沟通。长江沿线钢厂、电厂所需求的大量的进口矿石、煤炭和宁波、上海、温州等沿海地区的水泥粉磨站所需的大量水泥熟料，形成了江
13、海直达干散货运输稳定的市场，并且市场容量呈逐年扩大的趋势。长江沿线 70%以上的钢厂在 “ 十五 ” 期间均有发展计划，进口矿石的新增运量在 1000 万吨以上，需由北仑港通过沿海水路进入长江运往武钢和马钢等钢铁基地。 浙江海洋学院本科毕业论文 正文 2 长江沿线的电力工业也同步发展，自 2004 年夏天以来全国进入了电力紧张时期，尤以华东、华南和华中工业发达地区电力短缺严重而不得不拉闸限电，严重制约了经济的发展，并给日常生活带来极大的不便 ，其中煤炭运输能力不足也是导致电荒的制约因素之一。长江流域的煤炭资源仅占全国的 8%，大量的工业用煤炭需通过沿海进入长江运往各大电厂，每年由海上进入长江的
14、煤炭运量高达 5000 万吨。反之，长江流域的钢材和各大水泥厂生产的熟料也将经长江运往沿海各地。 这一市场的形成使得江海直达干散货运输船舶有了较大的市场需求，也为江海直达型船舶的发展创造了有利条件。 近年来，以航运枢纽为特征的上海国际航运中心飞速发展，集装箱吞吐量日益增长。 2002年集装箱吞吐量达到 97 万 TEU，比 2001 年增长 48.3%， 2003 年达到 140 万 TEU，比 2002年增长 40%以上。随着洋山港深水码头的形成，长江集装箱运量将进一步快速增长。目前长江上游 30%、中游 30% 60%、下游 80% 85%的 货物 由上海港外运。提升洋山港 货物 的疏运能
15、力和战略地位可以为长江流域货物进出上海提供更为便捷的通道，充分发挥长江通江达海的水运优势， 加 快长江腹地经济发展，促进长江东、中、西部地区对外贸易量的增长，带动长江流域 江海直达船 运输的发展。 珠江三角洲地区集天时与地利优势于一身，自改革开放以来经济迅猛发展，形成了以东江、西江和珠江三角洲内河至深圳盐田、香港和惠 州等港口城市的江海通航航线，而且该航线水文气象条件均较好，为江海直达运输提供了得天独厚的条件。 2009 年，浙江省内河航道通航里程为 9704 公里，居全国第五位 ;其中四级及以上高等级航道里程为 1291 公里，占全省通航里程的 13.3%。 2009 年，浙江省全省内河完成
16、货运量 21913 万吨，占全省货运量的 14.5%;货物周转量 303.06 亿吨公里，占全省货运周转量的 5.4%。至2009 年底，全省内河港口共有生产性泊位 4213 个，年综合通过能力 3.53 亿吨， 2009 年浙江省内河港口完成货物吞吐量 3.23 亿吨，位 居全国第二位 。如果能够在江海通达船这块进行更加深入的研究的话，那么浙北地区将会受益更多，加强和江苏，上海的联系。 1.2 国内外研究发展 欧美十分注重江海联运的发展，并为江海联运的发展创造了优越的条件。早在 20年代，就 出现 了在封闭海域 内广泛采用江海两 用船舶的趋势。在伦敦与巴黎、伦敦与布鲁塞尔、科隆与东普鲁士各港
17、以及布达佩斯与亚历 山大之间的定期航线上 ,都曾有过这类船舶航行。 80年代，西欧各国的江海直达运输发展速度很快， 70年代平均运量为 140万吨，在 80年代浙江海洋学院本科毕业论文 正文 3 已经达到了 220万吨， 1985年超过了 550万 吨。 70年代，卡尔哥拉伊涅尔型，罗尔拉伊涅尔型和其它新型江海两用船舶投入运营，这些船舶在吃水 2.3米时载重量是 1000吨， 3米时是 1700吨， 4米时是 2800吨。德国的江海直达船航线，不但直达中欧和北欧而且还延伸到非洲。 船型整体型线要与水流的流线很好地配合，所以需要计算水流流过船体时的流场。碎波现象，自由表面形成项链旋涡，从船首开始
18、，旋涡中心大致离船体半个宽度，经船体两侧向后延伸 .TakekumaK(1974 年 )和 BabaE(1976 年 )证明了这种旋涡仅存在于自由表面很薄的一层内，而在这一层的下面流体的流 动与在无限介质中绕船体重叠模的流动相一致。这样我们就可以采用在重叠模表面上分布奇点的方法将这一流场计算出来，这一方法首先由 Lotzl(l932 年 )所提出，其后 HessJL 和 S 而 thAMD(1962 年 )及 WebsterWC(1975 年 )等做 T 大量工作 .这是势流流动的数值计算。如果要考虑粘性的干扰，沿船体前面 75%距离可用薄边界层理论，其余25%要用厚边界层理论。船首可以不考虑
19、边界层的影响，而 JonkA(1985 年 )认为船尾用势流理论来计算也可以得到有价值的参考。他用这种方法计算了工胆 =5.48， B/T=3.50， C。 =0.81 的船型，分别计算了垂直、外倾及内倾三种双尾鳍。他发现鳍的外侧，较内侧负压力梯度较小，而外倾型尾鳍的负压力梯度较其他类型的为小。 上世纪 50 年代，我国有关专家对江海联运的合理性进行了论证和探讨；上世纪 70 年代初期， 5000 吨级油船曾航行于湖南长岭至大连及日本航线； 70 年代中期，交通部组织上海海运局 5000 吨级海船自秦皇岛直达武汉的煤炭运输获得较大成功；此外， “浙海 117”万吨级浅吃水货船也曾到达长江中下游
20、港口运营使用。此后，湖北、江西、江苏和广东等省相继建造了一批中小型的江海联运船航行于长江 、珠江至沿海及近海航线上。从第七个五年计划开始，国家对长江干线的江海联运予以高度重视，在 “七五 ”期间，组织实施了江海联运 5000 吨级运粮船、 4000 吨级化学品船和 4000 吨级 (268TEU)集装箱船等一批重点攻关项目。 “九五 ”期间，宁波北仑港至武汉的矿石江海联运也取得重大突破。进入 21 世纪后船东为了降低航运的成本，追求更多的经济效益，开始建造 5000 载货吨江海联运货船。这类船舶在设计时充分考虑了长江航行的各项水文条件，使用船舶球鼻首、双尾机新技术，解决了船舶在长江顶水航行的难
21、题，改善了船舶在长江航行时的操纵 灵活性；改进了螺旋桨的推进效率，提高了船舶的航速。为了解决长江冬季枯水期对船舶的吃水限制，综合该航线的其它限制条件，它们普遍采用不同于常规海船的肥大型浅吃水船型。这种船型可以解决长江航道的水深限制和船舶载货吨尽可能大的矛盾。长江航运集团改造 3000 吨内河货驳和 1942 千瓦内河推轮，组成江海联运顶推船队，也较为成功。 2005 年 9 月，长江船舶设计院为长航集团设计的江海联运货船 “长跃海 ”号和 “长飞海 ”号投入营运。 浙江海洋学院本科毕业论文 正文 4 1.3 本论文主要的工作 1) 总布置图设计 2) 根据母型船型值表画出船舶的型线图 3) 根
22、据型值表和型 线图计算静水力并画出静水力曲线图 4）设计船船体阻力与有效功率计算 5）螺旋桨水力性能计算与螺旋桨图 浙江海洋学院本科毕业论文 正文 5 2 初步方案设计 2.1 排水量估算 母型船的主尺度 总长 LOAo 135.68m 设计水线长 LW L o 131.00m 垂线间长 LPPo128.00m 船宽 Bo22.60m 型深 Do8.00m 设计吃水 do5.80m 肋距 0.60m/0.70m 满载排水量 13614.8t 功率 1200KW 新船设计要求 载货量 12390t 航速 15kn 主尺度选择计算过程： 2.1.1 DW（载重量）估算 货物： 12390t 船员（及行李）： 100kg*22=2.2t 燃油： 该主机持续功率为 1323kw，相当于服务状态下的功率，取服务航速为 15kn，续航力为 1500 n mile，另加 5 天燃油储备，正常航行重主机烧重油，单位耗油量为 150g/ps*h,燃油重量： 610524151 5 0 01 3 2 3150 43.66t 滑油重量：滑油为燃油重量的 5%： 46.57 0.05=2.33t 生活用水重量：每人每天消耗 110Kg 生活用水，总计： 22 0.11 15=36.3 人员及 行李重，每船员重 70kg，行李按 40kg，
