1、东海科学技术 学院本科毕业论文 摘要 1 本科 毕业论文 (设计 ) 题 目： 4900DWT 近海原油船总体性能初步设计 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： 东海科学技术 学院本科毕业论文 摘要 2 4900DWT近海原油船总体性能初步设计 摘 要 本文介绍了 4900t 级 原 油船的初步设计。本次设计出图较多，整个设计过程中要求对该船舶的主要要素作出确定。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，船舶初稳性计算 ,船舶螺旋桨 计算和相关图纸绘制。一、 总体部分的设计包括：任务书和母型资料的分析，设计
2、船主尺度确定和重量重心计算，及绘制总布置草图等。二、性能部分的设计包括：通过仿氏变换绘制设计船型线图，静水力计算及其曲线的绘制，设计船初稳性与浮态计算，设计船船体阻力与有效功率估算，螺旋桨设计及绘图等。 本船为单机 ,单桨 ,双底 ,单壳的尾机型 原 油船 ,有艏楼及艉楼 ,主要航行于国内沿海各港口之间 ,按近海航区设计 ,必要时可进入长江中下游 ,主要运载 原 油。该船有 2 个特点：（ 1）这种船为双底单壳 ,由于是近海航行所以可以不用要求双壳 .；（ 2）与母型船相比，该船选择的主尺度和 线形使其略肥胖，降低了建造成本和提高了载重量。 设计结论：本船的 设计排水量 6322.58t，总长
3、 95m，设计吃水 6.5m。 关键词 ： 原 油船 ;初步设计 ;螺旋桨 设计。 东海科学技术 学院本科毕业论文 摘要 3 the primarily design of 4900 DWT oil tanker Abstract This article introduced the primarily design of 4900 DWT oil tanker. design task have more figures. The whole task required to determined the main dimension of the ship. During the per
4、iod principal dimension,overall performance,stability, propeller design should be finished.Firstly,general sections design including:analyzed the assignment book and the mother information of ship ,confirmed the principal dimensions and estimated the ships weight and the gravity center of the ship,a
5、nd drawn the general dispose drawing roughly etc. Secondly, illustration of design of performance section : drawn lines plan based on the imitate diversification,made the chart of hydrostatic curve,calculate stability and floaty,estimated the resistance and the effective power,designed the screw pro
6、peller and drawn screw propeller plot etc. Thirdly,the stability at big angle of inclination section s design including:The Qi surname cross section draws and the data handles,steady the horizontal a curve draw with static steady curve draw etc This is a simple ship have a single propulsion, double
7、bottom,single hull oil tanker. It has after/fore attic. It runs in the harbors of the coast of china and also can run in the Chang jiang river. It carries oil. The ship has two features: (1) this ship is single hull because it runs between the harbors of the coast of china,if it run between the long
8、 sea. It must be double hull.(2) contrary to the original ship, the principal of the new ship lower the cost of building, and makes the operation more economy. Conclusion: the tonnage is 6322.58 ton, length overall is 95m, draft is 6.5m. Keyword： oil tanker; primarily design ; propellor design. 东海科学
9、技术 学院本科毕业论文 绪论 4 绪 论 18 世纪中期出现了帆船散装运油 ， 当时桶是主要存放工具 。 既不安全，装载量又少。到 l9世纪 80 年代 (1886 年 )， 石油作为能源开始应用。为了对石油实现规模运输 ， 世界上建成了载重量为 3000t 的专用油船 。 伴随着石油的开采利用 ， 油船运输在世界经济发展中的作用越来越明显 。 目前 ， 油船已经是世界航运业的三大主力船型之一 ,占当今世界船舶总拥有量的 35左右，成为世界海上运 输中一股举足轻重的运输力量，且随着世界经济的发展，仍将保持较高的增长势头。伴随着石油的开采利用，油船运输在世界经济发展中的作用越来越明显，吨位越来越
10、大。 纵观油船发展历史可以看到，随着油船吨位逐渐增大。为满足世界经济发展需要，其结构形式也在逐渐改进，使油船运输更安全、更经济、更合理。其中 ,为防止海洋污染、提高船舶安全性而由国际海事组织推行的相关公约法规，是促进油船结构发展的主要动力之一 。随着后来石油运输业的发展，油船的吨位也在逐步增大刚刚出现的专用油船为单壳油船 。 随着油船数量的增多和尺度 的增大以及石油海运量的不断增多，大型油轮不断因触礁 、碰撞等事故致使原油大量流出，不仅造成财产损失、人员伤亡，而且也使海洋污染越来越严重，从而引起社会各界的广泛关注。船舶造成的油污染的事实证明船舶污染海洋的危险性正日益严重，油船泄漏或海损所引起的
11、海洋污染比其他运输船舶更严重。对海洋环境的破坏是巨大而深远的。随着人们海洋环境保护意识的提高，对船舶安全尤其是对油船安全性不断提出更高的要求。 1967 年，“托矛 坎荣”号的搁浅在当时是有史以来最大的海洋污染灾难，有120000 t 石油泄漏 ,该事件在国际上产生了巨大影 响。 IMO 也采取措施以防范此类事件再发生1973 年通过了“国际防止船舶污染海洋公约”。 1978 年以议定书的形式进行了修正，即为 MARPOL 73 78 。该公约提高了排油标准，规定了某些区域禁止排油，目标是减少油水混合物的数量以保证接收设施够用。其主要特点有 ： 1)设专用压载舱，专门用于装载压载水： 2)原油
12、洗舱 (COW)，利用货油洗舱改变了以往用海水冲洗舱壁的状况，不产生废油； 3)配备接收设施， MARPOL 73 78 要求各国政府为所有船舶准备废油接收设施，并制定了相应的指南和手册。 MARPOL 73 78 公约还规定了新的油船必须符合关于分舱和稳性的要求，使得船舶能够在碰撞或搁浅以后不致沉没，规定专用压载舱应位于碰撞和搁浅事故中最易受损位置以减少事故性溢油。在分布上满足保护位置指标要求后来的 MARPOL 1983 年修正案规定，不准在艏尖舱装油，因为艏尖舱在发生碰撞时最容易受损。 这些规定的出现，稳定了 80 余年的单底单壳最小干舷油船这一传统的基本船型发生了重大变化。油船设计时必
13、须考虑货油区的专用压载舱由此引起增加容积的需求使船舶型深加大，使现代油船变成了富裕干舷船保护位置的要求使船型发生两个 变化 ： 1)左右纵舱壁分别向两舷靠拢使边压载水舱变得狭长 ,成为双层船壳 。 这增加了舷侧方向的保护位置，带来的问题是中油舱宽度加大了： 东海科学技术 学院本科毕业论文 绪论 5 2)货油舱加装双层底 ,使船底成为有效保护面 ,可计入其保护面积。这两个变化使油船出现了双舷侧、双层底船型。 为进一步提高油船安全性 ,防止事故的发生国际海事组织通过 1974 年的“ 1974 年海上人命安全国际公约” (SOLAS)，公约对油船做出了严格的特殊规定 ： 1)惰气系统。在某些情况下
14、微小的火花就足以引起巨大灾难，因而油船防火尤为重要。按公约要求，所有的新油船和现存 20000 GT 以上油船应配备惰气系统 ,利用锅炉废气经处理后作为惰性气体： 2)双重设备。为了保证出现机械故障后船舶的安全航行， SOLAS 公约要求油船操纵设备 的必要部分和其他航行设备双重配置： 3)加强检查。 1995 年以后对船龄 5 年 5 年以上的所有油船和散装船舶实行加强检查 ,以保证及时发现缺陷。该措施被认为是消除低标准船舶的有效手段 ： 4)强制性船舶报告。 1996 年 1 月起，各国政府可向国际海事组织建议在某些具有特别的环境和航行危险的区域建立强制船舶报告制，要求船舶在到达指定的区域
15、时，向有关当局汇报船舶 和货物的详细情况 ： 5)强制拖带。 1996 年 1 月起，所有 20000GT 及以上的新油船应在船首部或尾部设置紧急拖带装置。现存船舶应在第一次干坞计划期间配置，但不得迟于 1999 年 1 月 ： 6)其他措施。其他有关油船安全的公约包括 1972 年避碰规则 (对于油船、操纵性比较差的船舶有特别规定 )、 STCW 公约 (对油船船员做 出了特别要求 )和 ISMC 1993 年通过的国际安全管理规则并于 1998 年对油船生效。 1998 年以后，没有达到规则要求的船运公司将无法继续经营。 经过 120 多年的变化发展，油船的结构形已 经发展成熟。双壳油船已
16、经是世界油船的大所趋。随着共同规范的制订实施，油船的结构形不仅在大方向上保持统一，而且将除去以前因国规范的不同而引起的不一致。在结构的钢料度 ,钢料分布也渐趋向于统一。船舶设计倾向于安全为目标的风险设计，而不是以安全为约束经济设计，不仅考虑造价，而且要充分地考虑船安全。随着新技术、新科研成果的采用，油船的构形式的发展是使油船使用寿命增加、安全性一步提高、维护检修更加方便。同时，随着低碳济发展进程的不断推进，节能减排的新技术将断被采用。总之，经济、安全、环保、人性化的结设计是未来发展的主题 。 东海科学技术 学院本科毕业论文 目录 6 目 录 摘 要 . 2 绪 论 . 4 1. 总体部分 .
17、7 1.1 设计船主尺度 . 7 1.1.1 设计任务书 . 7 1.1.2 母型船资料 . 7 1.1.3 设计船主尺度估计 . 8 1.2 重量、重心计算 . 8 1.2.1 空船重量估算 . 8 1.2.2 重力与浮力的平衡校核 . 9 1.2.3 载重量估算 . 9 1.2.4 设计船重心估算 . 10 2. 性能部分 . 18 2.1 型线设计 . 18 2.2 静水力计算和静水力曲线 . 20 2.3 初稳性与浮态计算 . 33 2.4 设计船有效功率估算 . 34 2.5 螺旋桨水力性能计算及螺旋桨图绘制 . 36 2.5.1 螺旋桨水力性能计算 . 36 2.5.2 螺旋桨总图
18、 . 45 3.总结部分 . 47 致谢词 . 48 参考文献 . 49 东海科学技术 学院本科毕业论文 正文 7 1. 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的重要环节，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。 1.1 设计船主尺度 1.1.1 设计任务书 船 名： 4900DWT 原油 船 航 区： II 类（近海航区） 船型特征： 垂直首柱、方尾、单机、单桨、单舵、尾机型 原油 船 用 途： 一般运输 近海油田刚开采还未进行加工的原油。 主尺度 ： 总长 LOA 95.00m 垂线间长 Lpp 90.00m 型
19、宽 B 15.00m 型深 D 7.80m 吃水 d 6.50m 载重量 4900t 排水量 6500t 船员 18 人 船 级： 非 国 际 续航力 /自持力： 不小于 2000 海里 航速 /功率储备： 不小于 10Kn 主机型号： 6LU38 1 台 额定功率： 2200 PS 额定转速： 310 rpm 船体结构：双层底结构，货油舱底和主甲板为纵骨架式，其它为横骨架式。 1.1.2 母型船资料 总 长 LOA 93.60 m 垂线 间长 Lpp 88.00 m 型 宽 B 13.60 m 型 深 D 7.65 m 设计 吃水 d 6.60 m 排 水 量 6256 t 船员 定额 18
20、 人 东海科学技术 学院本科毕业论文 正文 8 1.1.3 设计船主尺度 估计 已知母型船的载重量和排水量： tDWo 4850 ， to 6256 。并且由设计船的任务书得 其载重量近似为 tDW 4900 。 7 7 5.06 2 5 64 8 5 0 DWDW o oDW ， 可得到 设计船排水量的初步估算 tDWDW 58.6 3 2 27 7 5.04 9 0 0 。 根据 船舶设计原理 中母型换算公式：当新船与母型船的航速和排水量相近时，可用下式估算垂线间长： mLL OPPOPP 31.89/ 3/1 从干舷考虑， D 可用下式换算： 估算型深： m.d/dDD OO 537 初
21、步取设计船的主尺度： 总 长 LOA 95.00 m 垂线 间长 LPP 89.31 m 型 宽 B 15.00 m 型 深 D 7.53 m 设计 吃水 d 6.50 m 1.2 重量、重心计算 1.2.1 空船重量估算 由母型船资料可得： tDWo 4850 ， to 6256 ， 由于 LWDW ，则 tDWLWOO 14060 。 船舶设计原理表 3.2.3，取： 54.0/ LWWH ， 23.0/ LWWO 则 tLWW oHO 24.7 5 91 4 0 654.054.0 ； tLWW oOO 38.3 2 31 4 0 623.023.0 ； tWWLWW OOHOMO 38
22、.32338.32324.7591406 。 船舶设计原理公式（ 3.2.3）：取 2,5.1 ba ， 20.0)65.75.160.132(00.88 24.759)(1 OOO HOH bDaBL WC ， tbDaBLCW HH 95.804)53.75.100.152(31.8920.0)(1 ； 船舶设计原理公式（ 3.2.20）得： 0 3 5 3.065.760.1300.88 38.3 2 32 OOO OOO DBL WC ， 东海科学技术 学院本科毕业论文 正文 9 tL B DCW Oo 13.3 5 653.700.1531.890 3 5 3.02 ； 船舶设计原理
23、公式（ 3.2.26）得： t./././PCW .DMOM 492347 3 5 503612 2 0 057 3 5 50 5050 ； MC 系数，对于中速主机，；对于低速主机， 65MC ， MCR 在 10000KW 以上时 87MC ，MCR 在 10000KW 以下时 98MC 。 因此 ： t.WWWLW MOH 571 3 9 5492 3 4133 5 6958 0 4 。 1.2.2 重力与浮力的平衡校核 本船舶的设计载重量是 4900t 船舶的总重量为 ： tDWLW 87.6 2 9 04 9 0 057.1 3 9 5 船舶设计排水量： t58.6322 排水量裕度
24、： t71.3187.6290 船舶排水量大于船体总重量，排水量有裕度，因此确定的主尺度基本符合要求 1.2.3 载重量估算 船员及行李： t16.2)5565(18 ； 食品及淡水 : 总储备量 =自持力（ d）人员数定量（食品定量淡水定量） t8 5 2.39)1 8 05.4(1812 （出港） t9852.3%10852.39 (到港 )； 燃油 : tktPgW oF 853.8110 31 (出港 ) t1 8 5 3.8%108 5 3.81 (到港 )； 润滑油 ： tWW FL 274.3853.8104.0 ； 备用、供应品重量： t1 6 5.1157.1 3 9 5%8
25、.0 （出港） t1165.1165.11%10 （到港）； t304.138165.11274.3184.98852.3916.2 。 通过总布置图 草图 ，计算货油舱舱容，各舱舱容如下： 货油舱 舱容 (m3) 1 号货油舱 836.160 2 号货 油舱 951.800 3 号货油舱 998.400 4 号货油舱 998.400 5 号货油舱 951.800 6 号货油舱 1064.800 得到载货量为 tWC 00.4757，（取货油的密度为 3840 m/t. ，货舱折减系数 0.98） 东海科学技术 学院本科毕业论文 正文 10 tDW 304.4 8 9 5304.13800.4
26、 7 5 71 ， 船舶的总重量为 tDWLW 6 2 9 13 0 4.4 8 9 557.1 3 9 51 ， 该布置图基本满足条件。 1.2.4 设计船重心估算 在船舶的各个设计阶段，重量和重心的估算或计算都是一项必 不可少的重要工作。它随着设计阶段的不断深入，逐步近似，由粗略到精确。 设计船的重心有多种情况：计算时取满载出港，满载到港，压载出港，压载到港四种典型状态。 根据总布置图草图得到 列表 1 1,1 2,1 3,1 4， 1 5 计算如下： 表 1 1 满载出港 序号 项目 重量（ t） 垂向 纵向 距基线 距船中 力臂 (m) 力矩 (tm) 力臂 (m) 力矩 (tm) 1
27、 空船 1395.57 5.248 7323.95 -12.015 -16893.375 2 船员及行李 2.16 9.79 21.146 -31.856 -68.809 3 食品及淡水 39.852 3.357 133.783 -45.383 -1808.603 4 燃油 81.853 0.5 40.927 -29.88 -2445.768 5 润滑油 3.274 0.5 1.637 -40.372 -132.178 6 备品 11.165 11.13 124.211 -30.175 -336.904 7 1号货油舱 688.327 4.35 2994.222 30.539 21020.82
28、 8 2号货油舱 783.520 4.284 3356.600 20.63 16164.02 9 3号货油舱 821.883 4.284 3520.947 10.458 8595.252 10 4号货油舱 821.883 4.284 3520.947 0.147 120.8168 11 5号货油舱 783.522 4.284 3356.601 -10.094 -7908.871 12 6号货油舱 876.543 4.284 3755.110 -21.623 -18953.489 总计 6290.87 28150.081 -2647.092 船舶重心位置 : mzg 475.46 2 9 0 .
29、8 7 2 8 1 5 0 .0 8 1 ， 421.0 6 2 9 0 . 8 72 6 4 7 . 0 9 2- mxg ； 表 1 2 满载到港 序号 项目 重量（ t） 垂向 纵向 - 距基线 距船中 力臂 (m) 力矩 (tm) 力臂 (m) 力矩 (tm) 1 空船 1395.57 5.248 7323.95 -12.015 -16893.375 2 船员及行李 2.16 9.790 21.146 -31.856 -68.809 3 食品及淡水 3.985 3.357 13.378 -45.383 -180.860 4 燃油 8.185 0.500 4.093 -29.880 -244.577 5 润滑油 3.274 0.500 1.637 -40.372 -132.178 6 备品 1.117 11.13 12.427 -30.175 -33.705
