主尺度论证 (1)

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1、主尺度论证 船舶的排水量、主要尺度以及船型系数统称为船舶主要要数。它们是描述船 舶几何形状的一些最基本的特征数据。这些要素对船舶经济性能(如：快速性、 稳性、耐波性、重量、容量、强度、总布置、经济性等)都有重大的影响，对船 舶设计质量也起着决定性的作用。因此，合理地确定船舶主要要素，是船舶设计 中最基本最重要的工作之一。 一、船体部分 1、 航线与航区 主要航行于东南亚、日本、韩国和中国沿海并兼顾国内长江口和珠江口深水 港口的运输。 本船也作为出口船舶产品，因此必须滿足国际航线的要求，如巴拿马运河及 苏伊士运河航行要求。 国际无限航区。 2、 装载要求 载重量±2600吨，运载

2、闪点V 600C以下的散装柴油、汽油等成品油。 3、 船型与结构要求 采用球首球尾节能船型，尾机型，船体结构按B级冰区加强。 4、 船籍 中国，若该船出口(卖于)第3国，按第3国要求入藉； 5、 规范、公约和规则 遵照下列规范、公约和规则。 • 2008年中华人民共和国海事局《船舶与海上设施法定检验规则》(国际航行 船舶)； • 2009年中国船级社《钢质海船入级规范》； • 2009年中国船级社《散装运输危险化学品船舶构造与设备规范》； • 2009年中国船级社《材料与焊接规范》； • 国际海事组织(IMO)《国际海上人命安全公约》2004年综合文本； • 国际海事

3、组织(IMO)《MARPOL 7歹78》2006年综合文本； • 1966年国际载重线公约和1988年议定书及各修正案； • 1972年国际海上避碰规则及各修正案；； • 1969年国际DWT位丈量公约及各修正案； •石油公司国际海事论坛(OCIMF)有关系泊设备、油管吊机和油船集管站指南和 标准； • EXXON联营公司关于工业船舶的最小安全标准； •国际海事组织IMOA.708(17)关于驾驶室视界和功能要求； 6、 主要技术指标 (1) 主尺度限制：设计吃水W6.8m (2) 载重量 ±2600吨 (3) 服务航速：航速±9kn (4) 续航力：＞3000n mi

4、le (5) 自给力不小于10天 7、 主机和齿轮箱、辅机、装卸设备 主机和齿轮箱：用1台广柴6320Zcd-4柴油机，额定功率1200kw,额定转速 500转/分，燃油消耗率208g/kw.h.(配GWC30型齿轮箱，齿轮箱的速比有： 32 2.06,2.54,3.02,3.57,4.05,4.95 等，请自选)。 辅机：用2台X6105C柴油发电机组，额定功率为150kw。 装卸设备：船上配备2台自吸式离心油泵，150CYZ-A-45,流量为150吨/时, 电动机功率为37kw，油管进出口径为100 (mm)。 8、 定员 级别 驾驶部 轮机部 小计 船长级 船

5、长1人 轮机长1人 2人 高级船员 大副1人 大管轮1人 2人 干部级船员 二副1人 二管轮1人 电机员1人 3 普通船员 水手4人 机工1人 6人 厨工1人 总计 8人 5人 13人 说明：普通船员双人间、上下铺 9、舾装 锚泊、舵机、消防、救生、厨卫、仓储备品按相应规范和规则配齐。 二、主尺度论证 1、母型船资料 本次2600吨油船设计采用的母型船是宁波东方船舶设计有限公司设计的3500 吨级近海油轮，试航航速为11节，载重量为3500吨 船型：单桨，流线型舵，支架尾，柴油机驱动，尾机型钢质近海油轮 总 长 L =88.8m o

6、a 方形系数 C =0.8104 b 半进角 31.5 度 设计水 线 L =84.2m w1 棱形系数 C =0.8135 p 主机型号 广柴 6320Zcd-4 垂线间 长 L =81.8m pp 舯剖面系 数 C =0.9962 m 额定功率 1800Ps 型 宽 B=13.66m 水线面系 数 C =0.921 w 额定转速 500r/min 型 深 D=6.9m 排水量 A=5027t 试航速度 11kn 平均吃 水 T =5.4m m 浮心距舯 X =+1. 376m b 载油量 3350 吨

7、 2、排水量初步估算 (a) 人员及行李、食品、淡水重量估算 人员重量：65kg(共13人)； 行李重：60kg； 食品每人每天：4kg； 淡水每人每天：70kg。 续航时间=3000n mile/llkn*24=11.5 天 船员及行李、食品、淡水重量 W = (65 + 60) xl3 + (4 + 70) xl3 xll.5 = 12.7t 1 (b) 燃油重量估算 船上所携带的燃油由以下公式求： W 二 0.001g • t • k 2 0 式中 W ——总的燃油储备量; 2 g ——包括一切用途在内的耗油率，此处取为主机耗油率g的1.13倍; 0 r r

8、 主机持续功率; R——续航力; V——服务航速； S t 航行时间二R/ vs (h)； k――考虑风浪影响而引起航行时间增加的燃油储备系数，此处取1.15 (1)主机 g =0.195 kg/KW *h r P=1200kW； S g =0.220kg/KW *h 0 R=3000n mile V =11 kn S 计算得W =73.39t 21 ⑵辅机+发电机 g= 0.195 kg/KW *h P=37 kW （辅机:油泵） S R=3000 n mile g= 0.220 kg/KW *h +150kWx2+60 （发电机）=397kW k

9、=1.15 V =11 kn S k=1.15 计算得 W =27.31 w = W + W =100.7t 2 21 22 22 (c) 滑油重量估算 主机滑油储备量可用下式计算: 式中& 比例系数，此处取4% W =4t 3 (d) 备品及供应品重量估算 参考母型船取W =7.0t 4 (e) 载重量 DW=2600t (f) 载油量 设计船载重量DW即为以上四项及载货量和 即 W 二 DW - (W + W + W + W )二 2475.61 (实取 24761) C 12 3 4 利用载重量系数法估算 根据资料，该油船耳可取0.65；载重

10、量DW=26001。所以 dw A =DW/q =2600/0.65 =4000t 1 dw 3、主尺度初步确定 (1) 船长的选取 选取船长应考虑主尺度的限制，浮力，快速性，总布置，经济性，耐波性，操纵 性，抗沉性的影响。 综合船长对船价及燃料开支的不同影响，民用运输船从船舶经济性角度常选取一 个最有利的船长，称为经济船长。 实船设计选取船长时，除主尺度限制条件必须满足外，往往着重考虑浮力、快速 性、总布置和经济性。在确定船长时，满足布置要求和使用条件的情况下，尽量 以快速性和经济性为主的最小船长。 关于船长的选取可以用以下公式：L = L (A/A )13，其中L 为母船

11、长， pp pp0 0 pp0 A 母船排水量取为 50271,得 L 二 81.8 x (4000/5027)1/3 二 76m o pp (2) 船宽的选取 选取船宽应考虑主尺度限制，稳性与横摇，总布置，浮力和经济性，快速性。通 常，选取船宽时除必须满足主尺度限制条件外，要着重考虑初稳性、总布置与浮 力。 B 二 B (A / A )1/3 关于船宽的选取通常用以下公式： 0 0丿，其中B为母船宽， A 母船排水量取为 50271，得 B = 13.66x (4000/5027)1/3 二 13m 0 (3) 吃水的选取 选取吃水应考虑主尺度限制，浮力，快速性与经济性

12、。 关于吃水的选取通常用以下公式：T二T (A/A )1/3二5.4x(4000/5027)1/3二5m 0 0 (4) 型深的选取 选取型深时应考虑舱容与总布置，甲板上浪与抗沉性，稳性，强度与经济性。实 船设计中型深的选取，除一般要满足建造规范对L/D、B/D的要求外，唱根据 船舶类型的不同作不同的处理：对于载运重货的最小干舷船，按满足载重线规范 的最小干舷来确定型深；对于载运轻货的富裕干舷船，则按舱容要求确定型深； 布置地位型船、小型船舶一般按总布置要求选型深；小型海船，从船舶安全性考 虑，一般选取适当大的型深，同时可考虑加固定压载降低重心以改善船舶大角稳 性、抗沉性和甲板上浪。

13、 关于型深的选取通常用以下公式：D二Do(Lpp 'Lpp严 =6.9 x (76/81.8)5/3 二 6.1m (4)方型系数的选取 选取方型系数应考虑浮力，快速性与耐波性，经济性，总布置。船摸实验表明， 对于Fr > 0.18 ~ 0.20的中速运输船，在Fr 一定的情况下，存在一个阻力最低的C b 和一个引起阻力显著增加的临界C，实船的C常大于阻力最佳的C而接近于临 b b b 界C，这是船舶尺度较小，重量较轻，船价较低，同时阻力增加亦不大，耗油 b 较为节省，实船的这一C值称为经济方型系数。 b q = A /kp LBT 关于方型系数的选取通常用以下公式：

14、=4000/(1.008 x 1.025 x 76 x13 x 5) =0.78 4、重量校核 (1)空船重量估算 母型船资料：母型船的空船重量等于5207-3500=17071 钢料重量为990.061 舾装重量为426.751 机电设备重量为290.191 主机额定功率为1707KW (a) 钢料重量 W 二 C A h h C ——可根据母型船选取，C二W /A二990.06/5207二0.19 h h h0 0 W 二 C A 二 0.19 x 4000 二 760t h h (b) 木作舾装重量 W = C A h f C ——可根据母型船选取，

15、C二W /A二426.75/5207二0.082 f f f 0 0 W C 0.082 4000 328t f f (c)机电设备重量 290.19t 取与母型船重量相等，W m WWW h f m LW 取5%重量储备，空船重量 1 (760 328 290.19) (1 5%) 4、性能校核与主尺度调整 (2)主机与航速估算 2 3V3 2 50273 113 295 1323.8 1385t P C 设计船航速初选P==1200KW '1200 295 V ：1200 j5 11kn>9kn 符合要求 \ 4000； (3)重力与浮

16、力平衡校核 DW LW 1 1 1 载重量 4000 1385 2615t (2615-2600) 2600 0.58% 1%不需要修正主尺度 主尺度为 L=76m B=13m T=5m D=6.1m C=0.78 △=4000t (4)舱容校核 " 油舱容积：V LAK tc c c c L —货舱长度:本船取为52m; A —船中处货舱横剖面面积：货舱区不设边舱 c c 时，A B(D h )，其中h为双层底高度； c D D 散货船 K = 0.135 + 1.08C c b 杂货船 K = 0.175+1.08C c b 双层底高度h =B/15=1

17、3/15=0.87,这里取为h =1m，则 D D A B(D h ) 13 (6.1-1) 66.3m 2 c D K =0.175+1.08x0.78=1.02 c V =52x66.3x 1.02=3517m3 td 取 2% 的网损，贝V : Vtc 二（1 - 2°；）Vtcl 二 3446m3 新船所能提供的货油舱的容积为：V =3446m3 tc 所需的货舱容积，根据公式：V = W卩/K c c c c V —货舱所需的型容积（m3 ） ； W —载油量（t）24761；卩一货物的积载因数 c c c （m3/1） K —型容积利用系数•液货（如原油

18、、成品油等）的积载因数等于密度 c 的倒数，本船的货物为成品油，其密度为0.81 g/cm3，积载因数为1.23m3/1, 容积折扣系数取0.9. V =2476X 1.23^0.9=3383 VV =3446 （舱容满足要求） c tc （5）船型系数估算（参考母型船） 方形系数C、C、C和C bb w w p m C ==0.78 C ==0.9210 C =0.9962,取与母型船一致 b w m C = C / C =0.78 p b m （6）初稳性与横摇周期估算 稳性校核包括初稳性和大角稳性，在主要尺度确定时通常只校核设计 船的初稳性是否满足要求。 初稳

19、性高度的估算按初稳性方程式进行 GM = Z + BM — Z -5h b g 浮心高度Z *T，横稳心半径BM*B2/d，重心高度Z *D。 b g 由于资料较少故采用经验公式估算： GM 二aT + a B2/T-gD （T 为吃水 d=5m） 1 2 C a = w 1 C + C w b 0.9210 0.9210 + 0.78 =0.54 0.92102 11.4 x 0.78 =0.095 C 2 a = w 2 11.4* C b Z = : D =0.7X6=4.2m g GM = 0.54 x 5 + 0.095

20、x 132/5 - 4.2 = 1.7m 代入数据解得：GM =1.7m±0.15m,满足要求 IB 2 + 4 Z 2 横摇周期由公式T二0.58f'- + 0 \ GM f —— -/d二13/5二2.6 > 2.5时的系数根据设计原理表4-4得f二1，则 1132 + 4 x 4.22 1.7 犷。58 X； = 6.9S 小结： 根据以上计算可认为： L =76m, B=13m, T=5m, D=6m, Cb=0.78, ^=4000t 的方案能满足任务书的要 pp 求。故可按此进行型线设计以及总布置图设计，利用TRIB0N软件进行型线光顺, 再利用maxsurf

21、软件作静水力性能分析，阻力估算，操纵性分析及航速预报等, 并对船舶各项性能作较仔细的校核，最后调整并确定设计船的主要要素。 总 长 L =83m oa 吃水 T=5m 棱形系数 C =0.78 p 垂线间长 L =76m pp 排水量 △=4000t 横剖面形系数 C =0.962 m 型宽 B=13m 排水体积 ▽=3902 m3 水线面系数 C =0.9210 w 型深 D=6m 方形系数 Cb= 0.78 设计船长：垂线间长：76， B=13， D=6 母型船：垂线间长：81.8，B=13.66, D=6.9 比例缩放：

22、76/81.8=0.929，13/13.66=0.952,6/6.9=0.870 总 长 L =88.8m oa 方形系数 C =0.8104 b 半进角 31.5 度 设计水 线 L =84.2m w1 棱形系数 C =0.8135 p 主机型号 广柴 6320Zcd-4 垂线间 长 L =81.8m pp 舯剖面系 数 C =0.9962 m 额定功率 1800Ps 型 宽 B=13.66m 水线面系 数 C =0.921 w 额定转速 500r/min 型 深 D=6.9m 排水量 A=5027t 试航速度

23、11kn 平均吃 水 T =5.4m m 浮心距舯 X =+1. 376m b 载油量 3350 吨 满载出港：货物100%，油水100% 满载到港：货物100%，油水10% 压载出港：空船，油水100% 压载到港：空船，油水10% =+1.376m 整船重量：40001， 4.6， 1.376，0 空船 1400，4.7， 1.376，0 油水重量：124 载油2476，=2600 自由液面： 3x4.7x7 100.7 5.4x2.3x5.2 12.7 4.2X1.3X2.7 4 3X1X1 首尖舱压载：68.28*2 3.785 35.272 燃油 55.02*2 4.133 -24.655 清水 12.95*2 6.183 -37.803 滑油 3.21 0.605 -31.330 合计：1631.98 压载 N0.2 159.27*2 2.028 12.495 压载 NO.3 159.39*2 2.027 -0.700 压载 NO.4 152.69*2 2.084 -13.62 Nd M代i 卩京 （S就購3 卩血—F BM（L） 程"