1、本科毕业论文（20 届）“育鲲”轮 No.1 燃油舱舱容的计算分析所在学院专业班级 轮机工程学生姓名指导教师完成日期内容摘要摘要：随着国际市场原油价格的飙升，船舶在加油过程中，由于供油方违规操作加油不足而造成的经济损失日益突出。 “育鲲”轮燃油舱舱容表以 0.2m 为基本单位，列出了燃油舱燃油深度传感器所传感的燃油深度与燃油舱存油量的关系，这种通过查询舱容表计算加油量的方法过于粗略。 “育鲲”轮舱容表上还列出了船舶存在首尾吃水差时，燃油的深度与油舱存油量的相关数据，但是，本轮燃油舱舱壁上安装的燃油深度传感器已经损坏，日常测量油舱的油量时，只能利用油尺通过甲板上的测深孔来测量，而且传感器的安装位
2、置与甲板上测深孔的位置并不相同，当船舶存在首尾吃水差时，测深孔测量的深度与传感器正常工作时传感的深度不同，这就造成舱容表上船舶存在首尾吃水差时相关数据的失效。因此， “育鲲”轮在加油过程中，为了确保加油的数量，需要在整个受油过程中不断调节压载舱的压载水，使船舶的首尾吃水差尽可能为零，这样才能使用舱容表上无吃水差时的数据，但在实际操作中很难确保船舶的首尾吃水差为零，这就使船舶在加油过程中很难保证加油的实际数量与加油单上的数量相符，造成了一定的经济损失。本论文通过“育鲲”轮No.1 燃油舱各项尺寸的实地测量，参考船舶型线图、型值表的数据，借助 Auto CAD 软件模拟出燃油舱的三维图形，并使用
3、Auto CAD 的剖切、massprop 命令计算出燃油舱的深度h 与油舱存油量 V 的相关数据。通过所得到的数据根据最小二乘原理，借助 Matlab 软件的多项式拟合功能拟合出油舱存油量 V=(h)的函数关系式，利用 Visual Basic 语言编程序制作出一个能根据测深孔测量的燃油深度和船舶吃水差计算油舱存油量的软件。关键词：舱容计算 三维建模 多项式拟合ABSTRACT: Along with the international market price of crude oil soared, ships suffer increasingly terrible economic
4、loss in refueling process, because of oil supply partys violate operation. The “Yu Kun” ships table of HFO tank capacities is in the basic of 0.2 meters, and it gives a list of data about volume and height measured by transducers. The error of this calculation method, through looking up table, is to
5、o significant. The table also gives a list of data about height and volume in remote mode when the ship is out of the longitudinal. But the transducers have been damaged, so in practice, the height must be measured in mannual way. As the different location of transducers and measurement orifice, the
6、 data in table when the ship is out of longitudinal is invalid. In order to avoid the illegal operation, the ship is in need of a queue continuously adjustment of ballast water to ensure that the ship is in the horizontal level. But in practical production, it is difficult to ensure there is no draf
7、t sent. So, this inevitably causes economic loss to the ship in the refueling process. This thesis simulates the 3D model of the HFO tank with the help of the first field measurement, ship type chart and software AutoCAD. Use the software, Matlab, to fit out of the equation V=(h) and use the compute
8、r language to make a software .The software is to calculate the remaining oil in the HFO tank.Keywords: calculation process of capacity 3D Modeling Polynomial Fit目 录1“育鲲”轮 1 号燃油舱的基本情况介绍 11.1“育鲲”轮 1 号燃油舱的位置 11.2 各个舱壁面的尺寸测量 11.2.1 沿船长方向舱壁面（命名为 面，下同）的图形及尺寸 11.2.2 垂直于两舷位于发电机侧的舱壁（命名为 面，下同）的图形及尺寸 31.2.3 燃
9、油舱底面的形状及尺寸 41.2.4 燃油舱贴近船体侧曲面 S 的形状 42 问题的假设与分析 42.1 问题的假设 42.2 问题的分析 52.2.1 燃油舱舱壁的钢板厚度计算 52.2.2 考虑保温层和钢板厚度，燃油舱尺寸的修正 63 船舶燃油舱舱容表的标定及 V=（h）的拟合 73.1 CAD 软件中燃油舱实体的选择 73.2 船舶首尾无吃水差时 1 号燃油舱舱容表的标定及 V=（h）的拟合 73.3 考虑船舶首尾吃水差的影响，计算 1 号燃油舱的舱容及 V= 的拟合 9（ ）3.3.1 考虑船舶首尾吃水差时问题的分析 93.3.3 船舶首尾吃水差为-1.0m 时测量深度 h 与存油量 V
10、 关系的拟合 103.3.4 船舶首尾吃水差为-1.5m 时测量深度 h 与燃油量 V 关系的拟合 113.3.5 船舶首尾吃水差为 0.5m 时测量深度 h 与燃油量 V 关系的拟合 124 计算油舱存油量的软件的制作 13【参考文献】 161“育鲲”轮 No.1 燃油舱舱容的计算分析1“育鲲”轮 1 号燃油舱的基本情况介绍1.1“育鲲”轮 1 号燃油舱的位置燃油舱（以右舷 1 号燃油舱为例）位于辅机舱，该油舱底部与舱顶贴合，上半部分位于机修间。该舱在船长方向上位于船尾向船首 67 号肋骨至 79 号肋骨之间，肋骨间距700mm，燃油舱测深孔大约位于 71 号肋位，右舷侧的舱壁仅贴船体。舱内
11、有蒸气盘管对其加热，并在舱壁外侧包装绝缘层起到保温的作用,舱内安装测深孔，便于在甲板测量燃油舱内的存油量。1.2 各个舱壁面的尺寸测量1.2.1 沿船长方向舱壁面（命名为 面，下同）的图形及尺寸2上图中测深孔距 BC 边的距离d =31001 号燃油舱沿船长方向的长度A0B0=8407mm高度B0C0=5954mm机修间部分的尺寸F0E0=652mm D0E0=2015mm31.2.2 垂直于两舷位于发电机侧的舱壁（命名为 面，下同）的图形及尺寸BC 是整个舱壁的高度B0C0=5954mm，CG 为舱壁在机修间内沿两舷的宽度C0G0=3055mm，GH 是紧贴船体的舱壁在竖直方向的高度G0H0
12、=4375mm，HI 是由于船体型线变化而引起舱壁形状变化的圆弧，由一系列实地测量点的坐标通过 Auto CAD 软件的 Pline 命令拟合功能和在不同的拟合公差下拟合而成。各个点的坐标如下表所示：表 1h/mm x/mm h/mm x/mm779 2900 829 2906879 2918 929 2935979 2947 1029 29501079 2962 1129 29781179 2980 1229 29981279 3007 1329 30201379 3025 1429 30371479 3045 1529 30491579 3055 1629 30551679 3055 17
13、29 3055注：高度 h 表示各个点在 BC 方向上的坐标，x 表示各个点沿 BI 方向的坐标。41.2.3 燃油舱底面的形状及尺寸燃油舱底面 ABMI（命名为 面，下同）圆弧 MI 与船体相贴合，其尺寸不可测量，通过查询船体型线图，圆弧 MI 可大致近似为一直线段。燃油舱沿船长方向的长度A0B0=8407mm，底面的宽度A0M0=2634mm，B0I0=2604mm1.2.4 燃油舱贴近船体侧曲面 S 的形状曲面 S 可通过 Auto CAD 的拉伸功能得到，即 面上的曲线 GHI 以 面的线段 MI 为路径进行拉伸。曲面 S 的形状如图所示：2 问题的假设与分析2.1 问题的假设 1 号
14、燃油舱的底面 因实地只能测量 AB 边、BI 边和 AM 边的尺寸，弧 MI 的相关数据无法测量且其弧度很小，因此，假设弧 MI 近似为一条直线段。 假设构成燃油舱的钢材材质均匀，各部分厚度相同，燃油舱的各块保温层厚度均匀。52.2 问题的分析2.2.1 燃油舱舱壁的钢板厚度计算通过实地测量，1 号燃油舱 面在辅机舱的保温层厚度为1=50mm，在机修间的保温层厚度为2=85mm， 面保温层厚度为3=50mm假设钢板各部分的厚度相同，燃油舱在机修间的部分形状较规则，因此计算处于机修间的舱壁厚度。参考舱容表的数据：表 2HEIGHT/m VNET/m35.20 123.45.40 127.85.6
15、0 132.25.80 136.65.95 139.9有舱容表的数据可知，当液位高度在 5.20m5.95m 时，油位每升高h=0.2m油的容积增加V=4.4m3考虑舱壁保温层的厚度，油位在 5.20m5.95m 范围时，高度升高 0.2m，则由实地测量数据计算的油的容积增加V0=（ -2)( -2)0.200 00=(7.755-0.085)(3.055-0.085)0.2=4.5m3因此，由于钢板厚度而引起的计算容积与舱容表容积之差V1=V0-V=4.558-4.46=0.158m3钢板的厚度=1(002)+(002)20.2=0.158(7.7550.085)+(3.0550.085)2
16、0.2=0.037 m2.2.2 考虑保温层和钢板厚度，燃油舱尺寸的修正 面：AB=8283mmBC=5950mmDC=7596mmDE=2011mmFE=687mm 面 : BI=2480mmGH=4375mmCG=2931mm 面：AM=2510mmBI=2480mmAF=3939mm弧 HI 修正后的数据如下：表 3h/mm x/mm h/mm x/mm779 2776 829 2782879 2794 929 2811979 2823 1029 28261079 2838 1129 28541179 2856 1229 28741279 2883 1329 28961379 2901
17、1429 29131479 2921 1529 29251579 2931 1629 29311679 2931 1729 293173 船舶燃油舱舱容表的标定及 V=（h）的拟合3.1 CAD 软件中燃油舱实体的选择根据修正后的尺寸和数据，利用 Auto CAD 软件制作燃油舱的实体图，借助 massprop命令即可得到燃油舱的舱容数据。由于弧 HI 的形状是通过一系列的点拟合的 (拟合的命令见附录) 。在不同的拟合公差下计算的舱容不同，不同拟合公差下的舱容如下:表 4拟合公差（mm ） 舱容（m 3）0 138.275 138.3210 138.3615 138.3920 138.54由舱
18、容表的数据可知，燃油舱燃油加装达到 100%时，整个舱的容积为 139.9m3，弧 HI上的各个点在实际的测量中，会存在测量误差，鉴于拟合公差为 20 时，计算得到的舱容与实际舱容的差值最小，因此，选择拟合公差为 20 的燃油舱实体图对舱容表进行标定。3.2 船舶首尾无吃水差时 1 号燃油舱舱容表的标定及 V=（h）的拟合船舶首尾无吃水差时，油舱内的液面利用 Auto CAD 的剖切、并集和 massprop 命令，每 0.1m 高度对燃油舱的舱容进行标定，得到如下表所示的舱容表：表 5h(m) V(m3) h(m) V(m3)0.10 2.0952 3.20 75.82090.20 4.24
19、15 3.30 78.24870.30 6.4309 3.40 80.67640.40 8.6571 3.50 83.10490.50 10.9144 3.60 85.53270.60 13.1980 3.70 87.96040.70 15.5034 3.80 90.38820.80 17.8268 3.90 92.81590.90 20.1656 4.00 95.12081.00 22.5211 4.10 97.34721.10 24.8971 4.20 99.57361.20 27.2874 4.30 101.801.30 29.6982 4.40 104.031.40 32.1225 4.50 106.25
