1、 东海科学技术学院本科毕业论文 目录 1 本科 毕业论文 (设计 ) 题 目： 运沙船快速性研究 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： 东海科学技术学院本科毕业论文 目录 2 目录 1 绪论 . 2 1.1 引言 . 2 1.2 选题的意义 . 2 1.3 国内外船 舶快速性的状况研究 . 3 1.4 本设计的主要内容 . 4 2 设计船主尺度及排水量确定 . 5 2.1 分 析任务书和母型船资料 . 5 2.2 设计船排水量估算及主要尺度的确定 . 2 3 型线船型线设计 . 5 3.1 设计船型线图绘制 . 5 3.2 设计船型线图表格汇总
2、. 6 4 计船总布置设计 . 8 4.1 设计船总布置设计 . 8 4.2 绘制设计船总布置草图 . 8 4.3 设计船重量重心计算 . 9 5 设计船快速性研究 .12 5.1 设计船有效马力估算 .12 5.2 螺旋桨设计 .14 表 3-1（ 有效功率计算表） .15 6 总结部分 .29 6.1 设计船船体说明书 .29 6.2 讨论 .30 参考文献 .32 东海科学技术学院本科毕业论文 摘要 2 运沙船快速性研究 摘要 本次设计是对运沙船的快速性研究，主要分为以下几个部分进行研究 本文介绍了 56m 运沙船快速性研究，应用母型船改造的方法，整个设计过程中要求对该船舶的主要要素作出
3、确定。该设计阶段涉及全船的主要技术形态的建立和各项性能指标的确立，包括船体型线的确定和相关图纸绘制。 本船为双机、双桨、单底的尾机型运沙船，有首楼及尾楼，主要航行于国内近海区域，按近海航区设计。母型船为新船的设计提供了较多的参考资料，新船选择的主尺度和线形与母型船差不 多，并且满足设计任务书和运沙船相关规范的要求。 关键词 运沙船； 快速性；总体；性能 东海科学技术学院本科毕业论文 摘要 3 The Study of the Ore Carriers Speed Performance ABSTRACTThis article introduced the study of the ore c
4、arriers speed performance. The mainly methods we used is mather-ship-change method .The whole task required to determine the main dimensions of the ship. We should ascertain that the principal dimension and the overall performance of the ship. This is a simple ship have two propulsions, single botto
5、m, two machineries. It has after and fore floor. It runs between the harbors of the coast of China .The mother type ship provides much data for the new ships technique design. The new ships lines and the principal dimensions are slimmer to the mothers. It is satisfied with the mission book and the r
6、equest for related norm in ore carrier. KEYWORDSOre Carrier ; Design; General ; Performance.东海科学技术学院本 科毕业论文 绪论 2 1 绪论 1.1 引言 船舶是一项复杂的系统工程，它既是整个水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。
7、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。 此次设计为运沙船快速性研究。根据给定船舶的设计任务书，通过分析、研究、计算、绘图等工作，从选择船舶的主要参数、估算和计算各项性能确定船体型线。在该船设计过程中 ,结合了运沙船本身的特点 ,在设计的各阶段尽量在满足规范 ,相关法则及任务书要求 的基础上 ,注重了船体结构、空间、性能间的相互关系 ,在有限的空间尽量作出合理布局。 该船的设计是根据母型改造法。基于任务书的要求，从总体和性能两
8、部分着手进行设计，其中包括对主尺度的确定，总布置设计，螺旋桨的设计和绘制。 1.2 选题的意义 运 沙船外形为方艏、方艉、平底、多桅、尾有出艄， 是我国最古老的一种船型，是我国北方海区航行的主要海船。因其适于在水浅多沙滩的航道上航行，所以被命名沙船，它江河湖海皆可航行，适航性特别强，宽大扁浅是其最突出的特点。沙船的纵向结构采用“扁龙骨”，从而使纵向强度得到加强；横向结构则 是采用水密隔舱的工艺。这样，沙船纵横一体，抗沉性较好。同时，为提高抗沉性，沙船上还有“太平篮”。当风浪很大时，从船上适当位置放下用竹编的其中装有石块的竹篮，悬于水中，使船减少摇摆 1。运 沙船性能优良，在海域及内河均能行驶，
9、主要航行区域为北方海域以及长江、内河，也能航行至福建、广东及东南亚等地区，在水浅沙滩多的水域亦容易通过，其上层建筑少，大部分露出甲板，吃水浅，能平搁在沙滩上，还能逆风行驶，平稳而安全，其主要特点： （ 1）沙船为平底船，吃水浅，受潮水影响小，利于行沙 ，少搁无碍，为浅吃水船型，既能坐滩，在风浪中也安全。特别是当风向和潮向不同时也比较安全。 东海科学技术学院本 科毕业论文 绪论 3 （ 2）沙船顺风逆风都能行驶，适航性能特佳，甚至逆风顶水也能航行。 （ 3）沙船船身较宽，行驶平稳，又有特备的各项保持稳定的设备，披水板，梗水木，太平篮等等，所以稳定性最好。 （ 4）沙船多桅多帆，帆高利于使风，吃水
10、浅，水上航行受到的阻力较小，快航性好。 沙船最主要的特点是能逆风行船，即逆风斜行，轮流换向，走 之 形路线。逆风行船极易偏侧，因此特增设披水板、梗水木等特殊设备，以增加其稳性。沙船在中部两侧各设一 披水板，又称腰舵，使用时将下风的一边插入水中，以阻止沙船横向漂流，中国学者王世铨认为：防止横漂的披水板也是中国首创 。沙船上还设有梗水木，即在船底增设两个梗水木（类今舭龙骨），其作用是增加阻力，抗横摇，以保持船舶稳性。沙船使用大楋（音 la），加强纵向强度，即在船两舷用巨大杉木钉固前后，大楋坚固而且突出，多至 5 至 6 根，以增强纵向强度。沙船横向强度上，主要有隔舱板构成，隔舱板上、下设面梁及脚梁
11、，以增强横向强度。沙船还设有竹制太平篮，平时悬挂在船尾，遇到风浪时，篮装石块放入水中，使船不摇晃。明清时期沙船有五桅五 帆，也有三桅三帆、两桅两帆。据周世德调查， 20 世纪 60 年代在太湖水域仍有七桅沙船，目前太湖水域沙船仍在使用，沙船的这些优点，使之经历千余年而长盛不衰 。 我国地大物博，但物资分布不均衡，全国各地区生产发展的速度也不一致，为了加速国民经济的发展，改善运输条件，以加强沿海地区与内地产品和材料的交流，沟通对外贸易的渠道，是十分重要的。我选择运沙船快速性研究作为我的毕业论文：一方面是水上运输是一种非常经济的运输形式，内河、沿海有着良好的水道和港口条件， 因此我们应该深入了解现
12、今运沙船存在的缺陷，以达到运沙船的充分利用 而减省资源，更加充分利用水上运输的有利条件。另一方面也是针对大学四年专业知识系统练习，理论结合实践，从而进一步掌握专业知识。 1.3 国内外船 舶快速性的状况研究 船舶快速性取决于两个因素：船舶前进时受到的阻力和船舶推进装置的效率。 船舶运动的阻力 船舶运动时，船体的水线下部分浸入水中，其余部分则处在空气中。因此，船舶运动时受的总阻力包括水阻力和空气阻力。由于水的密度远大于空气的密度，因此水阻力是主要阻力。水阻力按产生的原因，可分为粘性阻力和兴波阻力。 船舶的推进效率 为了使船舶能以一定 的速度向前行进，必须有一个与阻力大小相等、方向相反的推力。这个
13、推力通常是依靠推进器推水向后而产生的。最常见的推进器是装在船尾部水下的螺旋桨。由于螺旋桨工作时会使一部分水流产生向后和旋转的运动，因而要耗去一部分功率，使螺旋桨的效率在理论上不可能接近 1,同时由于螺旋桨是在船尾复杂的流场中东海科学技术学院本 科毕业论文 绪论 4 工作，受到不均匀水流的影响，使效率更低。螺旋桨高速运转时，桨叶上水流压力下降，当下降到水的汽化压力时，水就变成汽，形成气泡 ,效率进一步下降，使推进效率很低。因此 ,对船舶推进的研究很为迫切。既要对螺旋桨本身的工作情况进行理论探讨和 科学实验，又要分析螺旋桨在船尾水流中的具体工作条件，研究船体对螺旋桨的影响，这样才能设计出接近于理想
14、的螺旋桨，使船舶获得尽可能高的推进效率。 快速性良好的船舶，除应具有优秀的船型使航行时产生的阻力最小以外，还必须具有良好的推进性能，使主机的功率得到充分利用。研究船舶快速性的方法有理论分析、船模试验和实船测试等三种。其中船模试验仍是目前获得船舶快速性资料的主要手段。船舶在一定主机功率下以较快速度航行的性能。它是影响船舶营运效率的一个重要性能。 运沙船是干散货船的一类，而散货船又包括干散货船，因此，分析散货 船的现状来进一步探究运沙船的现状及发展趋势。 （ 1） .国内散货船现状分析 在国内，散货 船 约占货运量的 40%，日益发展的散货船队在能源运输、国际贸易中是一支主力军，在国民经济发展中占
15、有重要地位。从船队结构情况看，我国干散货船队船舶吨位偏小，平均载重吨低于世界平均水平，其中 2 万 5 万吨散货船约占 43%(以载重吨计 )。而且这些 2 万 5 万吨散货船船龄老化情况比较严重：从船队规模看， 2000 年以前 2 万 5 万吨散货船的数量基本满足国内运输需要， 2000 年后随看货运量的增加，尤其是我国矿石的进口量近儿年的持续快速增加 (2003 年已达 1.6 亿吨 )，极大地增加了散货船货运量。因此，我国船队最近几年应加快老龄散货船的更新及大型散货船的建造，以适应我国经济发展的需求。 (2).散货船发展趋势 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
16、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。 1.4 本设计的主要内容 通过对设计任务书的分析，可以确定本设计的主要内容可以概括为一下几个部分： （ 1） 首先利用母型改造法，确定设计船的排水量和主尺度 。 （ 2） 再利用仿式变换进行型线设计 。 （ 3） 参照母型船总布置图及设计船型线图画出布置草图设计； 并进行重量重心计算 。 东海科学技术学院本 科毕业论文 绪论 5 （ 4） 估算船体有效马力曲线，进行螺旋桨设计并绘制桨图 。2 设计船主尺度及排水量确定 2.1 分析任务书和母型船资料 船舶的设计任务书是对该船使用任务和技术要求的体现，是设计的依据
17、和出发点。本设计船为钢质、单甲板、单底、方尾，双机双桨双舵的自卸式运沙船。主要在我国沿海航行 ,按沿海航区设计。其主尺度要求与母型船相差不大，且主要参数基本不变，因此，以母型船作为参照，按相应法规和规范进行一系列的设计工作。 2.1.1 任务书要求 船 名： 运沙船 航 区： 沿海航区，主要营运于舟山和宁波等沿海海域。 船型特征：单甲板、单底、方尾，双机双桨双舵的自卸式运沙船。 主尺度： 总 长 LOA 56.0 m 垂线间长 Lpp 52.0 m 型 宽 B 10.50 m 型 深 D 3.30 m 设计吃水 d 2.50 m 设计排水量 1100 t 肋 距 0.55/0.60 m 船级与
18、船籍： 非国际 船员定额 : 12 人 主机： 6160A-1 二台，额定功率 90KW，额定转速： 1000r/min。 齿轮箱： Z300、 Y300， 2 台，减速比为 3.5:1。 航速 /功率储备： 11 kn/10%MCR。 续航力 /自持力： 10 天。 船体结构（材料、结构形式等）：选用 CCSA 级船用钢，钢质焊接，单甲板、单底、单壳，横骨架式结构形式。 总布置要求：本船设一层纵通甲板，首尾为升高甲板，尾部设两层甲板室。货舱内设有东海科学技术学院本科毕业论文 正文 2 一条输送带。主甲板下共设 8 道水密舱壁。 设备要求 ： 15 人型气涨式救生筏 1 只，配带救生浮索的救生
19、圈 2 只，其余按法规和规范要求配备。 2.1.2 母型船主尺度 总 长 LOA 51.00m 垂线间长 Lpp 48.30m 型 宽 B 10.20m 型 深 D 3.00m 设 计吃水 d 2.40m 设计排水量 998.8t 载 货 量 665t 方形系数 Cb 0.8189 梁拱 0.25m 肋距 S 550/600mm 本次设计所提供的母型资料有：总布置图、型线图、基本结构图、及重量与重心计算资料、船体说明书、主要设备明细表等 .。 2.2 设计船排水量估算及主要尺度的确定 2.2.1 设计船重量估算估算 ： （ 1）空船重量 LW （船体钢料重量 HW 、舾装重量 Wo、机电设备重
20、量 MW ） 船体钢料 HW 的估算： 查表 3.2.3，取船体钢料与空船质量之比为： 0.55HOOWLW 母型船空船重量为： 298TOLW 则母型船船体钢料的重量为： 0 .5 5 2 9 8 1 6 3 .9 THOW 根据公式 3.2.4 系数 1 1 6 3 . 9 0 . 2 5 7 14 8 . 3 1 0 . 2 3 . 0HOH O O OWC L B D 则： )(1 DBLCW HH )3.352(10.50.2571 =184.79 2）舾装重量 Wo的估算： 东海科学技术学院本科毕业论文 正文 3 查表 3.2.3，取舾装重量与空船质量之比为： 0.28ooOWLW
21、 则母型船舾装重量的重量为： 0 .2 8 2 9 8 8 3 .4 4 TOOW 根据公式 3.2.4 系数 1 8 3 . 4 4 0 . 1 3 0 9( ) 4 8 . 3 (1 0 . 2 3 . 0 )OOO O O OWC L B D 99333510521 3 0 9001 .).(.D)(BLCW H T （ 3）机电设备 MW 的重量： 取与母型船大体相同的机电设备，所以取新船的机电设备重量为： 则 : 2 9 8 1 0 . 5 5 0 . 2 8 5 0 . 6 6 TMW 空船重量为： LW = HW +Wo+ MW 5 0 .6 69 3 .91 7 2 .2 4
22、316.16 T 参照母型船取新船的压载为 0 T,则新船的空船及压载的总重量 16.316016.316 W T 2.2.2 载重量估算： （ 1）人员及行李重量的估算： 根据母型船的资料可得： 人员：设定船员的数量为 12 人 人员及行李总重量： 0.8T （ 2） 100%燃油、食品、淡水及备品的重量估算： 参考母型船资料确定新船的 100%燃油、食品、淡水及备品的总重量为 10.9T （ 3）冷却水的重量： 参考母型船资料确定新船冷却水的重量为： 27.6T 载货量根据母型船的资料可得 665TCW 3.7048.106.27665 DW T 2.2.3 设计船主尺度和排水量 根据设计设计任务书上的要求来确定船舶的各主尺度，先确定垂线间长 PPL =52m，型宽B=10.20m,型深 D=3.20m,排水量 =1100t，再根据公式 BkLBdC 和母型船的相关资料来计算设计船的设计吃水，运用该公式时先取 两船的方形系数相同：
