AbstractThesubjectofthisgraduationdesignistheschematicdesignofa82000-tonbulkproductcarrier.Whatthedesignermainlyconsidersisthepracticabilityoftheshipandtheeconomicalpointofview,wetriedtoreducethecostoftheshipconstruction.Thewholedesignprocesscoversmostoftheknowledgewhichthedesignerhasgainedfromundergraduatetaughtcourses.Thedesignprocesscanbedividedintosixmajorpartsasfollows:1.Fixtheprincipaldimensionsoftheshipinaccordancewiththedesignspecificationandthencheckthecapability.Inordertoselectoptimalschematic,thedesignerhastakenthreemethodsintoaccountandchosetheoptimaloneaftercomparison.Furthermore,themaincharacteristicsoftheshiparepreliminarilychecked.2.Designthelinesoftheunder-waterpartoftheshipusingthemethodof“1-Cp”,whiletheup-waterpartisdesignedwiththemethodof“Self-design”tocorrespondtotheunder-waterpart.Therequirementsofthelinesofthesternmustbeconsideredinordertoeasilyarrangeascrewpropellerandarudderbehindthestern.3.Consultsimilarshipstogoalongwiththegeneralarrangement.Tomaketheshiptoworknormallyandseamentolivecomfortably,itisnecessarytoarrangeeverycabinandvariousrelatedequipmentproperly.Theframespaceandthenumberofbulkheadsaredeterminedbycorrespondingrules.4.Accordingtolinegragh,wecancalculatethehydrostaticcurve.CalculationofHydrostaticsandStability.Inthecalculationofhydrostaticandstability,thedesignerobtainsthehydrostaticscurves.Theinitialstabilityforthefourtypicalloadingconditions,i.e.fully-loadedarrival,fully-loadeddeparture,ballast-loadedarrivalaswellasballast-loadeddepartureareallcheckedbasedonthecorrespondingrules.5.DesignaMAU-5typeofscrewpropellerusingthemethodof“Draftdesign”.Ensurethecooperationoftheship,mainframeandthescrewinordertoenhancethevelocitycapabilityoftheshipdesigned.6.Designthestructureofcargoholdundertherulesof“RulesFortheClassificationofSea-goingsteelships(2006)”.Itisnecessarytoreducethecostofshipconstructiononthepremiseofmeetingthestrengthdemands.Generralyspeaking,thegraduationprojectisabulkcarrierdesignasthebasis,whichconsidersthepracticalityandeconomyoftheship.Thecalculationandanalysisareusedtocheckwhethertheshipissailingtomeettheperformancegoals.IfocusedonthedesignofstowageandstabilitycalculationsandinthisrespectIalsohavedoneadetailedexplanationofthecalculation.Calculatedbystandardizingrequirementsandverification,theresultsoftheship'sdesignarewithgoodendssothatitisgoodtomeetthedesignspecificationsinthemissionstatementandthecorrespondingrequirementsoftheperformance.KeyWords：BulkCarrier;LinetypeDesign；GenenrallayoutDesign；Stability;StructureDesign目錄摘要 IAbstract II引言 1設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 2第一章緒論 31.1現(xiàn)代散貨船的特點(diǎn) 31.1.1散貨船名稱的由來(lái) 31.1.2船型與主尺度 31.1.3散貨船船貨艙區(qū)的結(jié)構(gòu)形式 41.2母型船資料 41.2.1母型船主要尺度 41.2.2母型船型線圖 51.2.3母型船總布置圖 5第二章船舶主要要素的初步擬定 62.1確定船舶主要尺度和排水量的主要方法 62.2排水量估算 62.2.1載重量系數(shù)的初步擬定 62.2.2排水量的初步確定 72.3選擇船舶主要要素考慮的主要因素 72.3.1選擇船長(zhǎng)考慮的主要因素 72.3.2選擇型寬考慮的主要因素 82.3.3選擇型深考慮的主要因素 82.3.4選擇吃水考慮的主要因素 82.3.5選擇方形系數(shù)考慮的主要因素 82.4設(shè)計(jì)船主要要素的確定 82.4.1設(shè)計(jì)船主要要素的初步計(jì)算 82.4.2設(shè)計(jì)船主要要素的初步確定 102.5主機(jī)選型 112.6空船重量估算 122.7重力浮力平衡 122.8性能校核 132.8.1穩(wěn)性校核 132.8.2航速校核 152.8.3容積校核 182.9本章小結(jié) 22第三章型線設(shè)計(jì) 233.1繪制母型船無(wú)因次橫剖面面積曲線 233.2改造母型船橫剖面面積曲線 253.2.1母型船相應(yīng)參數(shù) 253.2.2改造母型船橫剖面面積曲線. 253.3繪制型線圖 283.4本章小結(jié) 30第四章總布置設(shè)計(jì) 314.1概述 314.2遵循的原則 314.3肋骨間距劃分 314.4計(jì)算雙層底高度 324.5計(jì)算雙舷側(cè)寬度 324.6船舶總體規(guī)劃 324.6.1總體劃分 324.5.2內(nèi)部艙室劃分 334.5.3上甲板布置 344.6上層建筑布置 344.7舾裝設(shè)備 344.7.1錨泊設(shè)備 354.7.2系泊設(shè)備 354.7.3舵設(shè)備 354.7.4救生設(shè)備 354.7.5貨艙艙蓋 354.7.6貨物吊車 354.8總布置圖繪制 364.9艙容校核 364.10本章小結(jié) 36第五章靜水力和裝載穩(wěn)性計(jì)算 375.1繪制靜水力曲線 375.2裝載穩(wěn)性計(jì)算 405.2.1穩(wěn)性橫截曲線繪制 405.2.2繪制進(jìn)水角曲線 485.2.3艙容要素曲線 495.2.4裝載穩(wěn)性校核 525.2.5滿載出港穩(wěn)性校核 535.2.6壓載出港穩(wěn)性校核 575.2.7滿載到港穩(wěn)性校核 625.2.8壓載到港穩(wěn)性校核 665.2.9穩(wěn)性校核匯總 705.3本章小結(jié) 71第六章螺旋槳圖譜設(shè)計(jì) 726.1阻力預(yù)報(bào) 726.1.1有效馬力估算 726.2螺旋槳圖譜設(shè)計(jì) 736.2.1船體主要參數(shù) 736.2.2主機(jī)參數(shù) 736.2.3決定推進(jìn)因子 746.2.4最大航速計(jì)算 746.2.5空泡校核 756.2.6強(qiáng)度校核 776.2.7螺距修正 786.2.8重量及慣性矩計(jì)算 786.2.9敞水性征曲線的確定 816.2.10系柱特性計(jì)算 816.2.11航行特性計(jì)算 826.2.12間隙校核 836.3螺旋槳制圖 846.4本章小結(jié) 85第七章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 867.1概述 867.2貨艙基本結(jié)構(gòu)計(jì)算 867.2.1外板 867.2.2甲板 887.2.3船底結(jié)構(gòu) 887.2.4舷側(cè)結(jié)構(gòu) 907.2.5甲板骨架 927.2.6槽形橫艙壁 947.2.7加強(qiáng)筋 957.4強(qiáng)度校核 957.5繪制典型橫剖面結(jié)構(gòu)圖 997.6本章小結(jié) 99總結(jié) 100參考文獻(xiàn) 101聲明 102附錄A附錄內(nèi)容名稱 103致謝 104引言新中國(guó)成立后，百?gòu)U待舉，國(guó)家重新認(rèn)識(shí)到船舶與海洋領(lǐng)域的重要性，集中人力、物力、財(cái)力發(fā)展船舶工業(yè)。改革開(kāi)放以來(lái)，在總工程師鄧小平同志的正確領(lǐng)導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)幾代人幾十年的奮力拼搏，中國(guó)重新躋身舉足輕重的世界造船大國(guó)。在經(jīng)濟(jì)全球化的今天，國(guó)際貿(mào)易日趨頻繁，這極大地推動(dòng)了船舶事業(yè)的發(fā)展。特別地，散貨船作為當(dāng)今三大主流船型（散貨船、集裝箱船、油船）之一，需求量巨大且穩(wěn)中有升。散貨船自20世紀(jì)50年代中期出現(xiàn)以來(lái)，在60年的時(shí)間里，總體上保持著強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭。在國(guó)際航運(yùn)業(yè)中，散貨船運(yùn)輸占貨物運(yùn)輸?shù)?0％以上。由于貨運(yùn)量大，貨源充足，航線固定，裝卸效率高等因素，散貨船運(yùn)輸能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益，散貨船已成為運(yùn)輸船舶的主力軍。隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，散貨船運(yùn)輸仍將保持較高的增長(zhǎng)勢(shì)頭。20世紀(jì)50年代以前沒(méi)有專用的散貨船，煤、谷物、礦石等干散貨，早先是由雜貨船承運(yùn)的。糧食、水泥等散貨的流動(dòng)性比液體小，都有一定的休止角，因而當(dāng)這些散貨在艙口圍板內(nèi)裝滿后，艙口四周的甲板下仍留有一個(gè)楔形空檔。船在海上發(fā)生橫搖后，散貨流向空檔，形成橫貫整個(gè)船寬的自由表面。出現(xiàn)較大橫搖時(shí)散貨將流向一舷，船隨即橫傾，在風(fēng)浪中很容易發(fā)生傾覆事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，20世紀(jì)50年代全世界有150余艘運(yùn)送散貨的船發(fā)生海損事故。為了解決這個(gè)安全問(wèn)題，才逐步形成了現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的典型專用散貨船。其結(jié)構(gòu)型式為：兩舷布置底邊艙加高艙口圍板以保證滿艙，兩舷布置底邊艙便于清艙，也能增加抗沉性；由于82000噸散貨船屬于大型船，承受的總縱強(qiáng)度大，因此在雙層底、四個(gè)邊艙區(qū)及舷側(cè)均采用縱骨架式結(jié)構(gòu)以保證船體總縱強(qiáng)度：兩個(gè)貨艙口之間的甲板不參與保證總縱強(qiáng)度，這里的甲板板明顯地比艙口線以外的甲板板薄，骨架也減弱。散貨船根據(jù)載重噸位通常分為以下幾個(gè)類型：靈便型散貨船（指載重量在2－5萬(wàn)噸左右的散貨船，其中超過(guò)4萬(wàn)噸的船舶又被稱為大靈便型散貨船）；巴拿馬型散貨船（指在滿載情況下可以通過(guò)巴拿馬運(yùn)河的最大型散貨船，載重量一般在6－7.5萬(wàn)噸之間）；好望角型散貨船（指載重量在15萬(wàn)噸左右的散貨船，由于尺度限制不可能通過(guò)巴拿馬運(yùn)河和蘇伊士運(yùn)河，需繞行好望角和合恩角）；大湖型散貨船（指經(jīng)由圣勞倫斯水道航行于美國(guó)、加拿大交界處五大湖區(qū)的散貨船，載重量一般在3萬(wàn)噸左右）。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)為82000DWT散貨船總體方案設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)結(jié)合現(xiàn)代散貨船的船型特點(diǎn)，采用雙底雙殼結(jié)構(gòu)，結(jié)合母型船、統(tǒng)計(jì)資料和規(guī)范要求對(duì)散貨船的主尺度、型線、總布置、典型橫剖面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)、計(jì)算，并對(duì)典型載況下的穩(wěn)性和總縱強(qiáng)度進(jìn)行了校核，由此獲得一個(gè)良好的滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1用途本貨船用于運(yùn)載谷物，貨物積載因數(shù)是1.51m3/t。2航區(qū)航線本船航區(qū)為無(wú)限航區(qū)。3船級(jí)入CCS船級(jí)。4船型本船為鋼質(zhì)、單機(jī)、單槳、單甲板、尾機(jī)型、雙舷側(cè)、雙底，具有球首線型。5航速要求設(shè)計(jì)航速不小于15節(jié)。6續(xù)航力本船續(xù)航力約為6000海里。7自持力本船自持力為60天。8船員數(shù)本船船員數(shù)為40人。9動(dòng)力裝置主機(jī)機(jī)型選用MANB&W。10螺旋槳本船采用MAU型螺旋槳。第一章緒論1.1現(xiàn)代散貨船的特點(diǎn)1.1.1散貨船名稱的由來(lái)散貨船是散裝貨船簡(jiǎn)稱，是專門(mén)用來(lái)運(yùn)輸不加包扎的貨物，如煤炭、礦石、木材、牲畜、谷物等。散裝運(yùn)輸谷物、煤、礦砂、鹽、水泥等大宗干散貨物的船舶，都可以稱為干散貨船，或簡(jiǎn)稱散貨船。因?yàn)楦缮⒇洿呢浄N單一，不需要包裝成捆、成包、成箱的裝載運(yùn)輸，不怕擠壓，便于裝卸，所以都是單甲板船。總載重量在50000噸以上的，一般不裝起貨設(shè)備。由于谷物、煤和礦砂等的積載因數(shù)（每噸貨物所占的體積）相差很大，所要求的貨艙容積的大小、船體的結(jié)構(gòu)、布置和設(shè)備等許多方面都有所不同。因此，一般習(xí)慣上僅把裝載糧食、煤等貨物積載因數(shù)相近的船舶，稱為散裝貨船，而裝載積載因數(shù)較小的礦砂等貨物的船舶，稱為礦砂船。1.1.2船型與主尺度1.1.3散貨船船貨艙區(qū)的結(jié)構(gòu)形式貨油艙區(qū)的甲板骨架、船底骨架和內(nèi)底骨架均為縱骨架式結(jié)構(gòu)。1.2母型船資料1.2.1母型船表1.1母型船主尺度項(xiàng)目數(shù)值總長(zhǎng)228.6m垂線間長(zhǎng)217.0m設(shè)計(jì)水線長(zhǎng)221.8m型寬32.26m型深21m設(shè)計(jì)吃水12.50m結(jié)構(gòu)吃水14.50m型排水體積(設(shè)計(jì)/結(jié)構(gòu)吃水)abt.73577.8/86709.6m3排水量(設(shè)計(jì)/結(jié)構(gòu)吃水)abt.75756.0/89206.3t方形系數(shù)0.8408舯剖面系數(shù)0.9961棱形系數(shù)0.8441水線面系數(shù)0.9256半進(jìn)水角47°浮心縱向坐標(biāo)6.838m梁拱0.7m首舷弧(#179+0.15~F.P.)1.60m尾舷弧由梁拱引起試航速度15.103kn1.2.2母型船型線圖圖1.2母型船型線圖1.2.3母型船總布置圖圖1.3母型船總布置圖第二章船舶主要要素的初步擬定2.1確定船舶主要尺度和排水量的主要方法由于大中型散貨船的主要尺度確定屬于典型的非布置問(wèn)題。因此需要按載重型船的方法來(lái)論證。解決這類問(wèn)題的一般思路是：從重量入手，先選取載重量系數(shù)，然后估算排水量，按適宜尺度比及限制條件等算出主要尺度，重量與浮力平衡后進(jìn)行性能校核，若滿足，則結(jié)束或進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，否則，修改主要尺度重新計(jì)算。流程圖2.1所示框圖就是解決這類問(wèn)題的典型流程之一。 圖2.1確定載重型船舶主要尺度和排水量的基本步驟2.2排水量估算2.2.1載重量系數(shù)的初步擬定載重量與排水量的比成為載重量系數(shù)，它反映了運(yùn)輸船舶裝載能力的大小，表示排水量Δ的利用率。載重量系數(shù)的初步擬定用于初步確定設(shè)計(jì)船的排水量。此船的載重量系數(shù)ηDW取自統(tǒng)計(jì)資料，見(jiàn)表2-1。由于設(shè)計(jì)船為82000噸散貨船，屬于大型散貨船，故取其ηDW=0.81.21ηDWηDWηDW0050150700860300400300500680750400550720830660700600750700852.2.2排水量的初步確定設(shè)計(jì)船的排水量可由下式求得，?=DWηDW(2代入數(shù)據(jù)可得設(shè)計(jì)船的排水量為?=820000.81=101235t2.3選擇船舶主要要素考慮的主要因素船舶主要要素受到一系列因素的制約，航道、碼頭泊位等對(duì)主尺度有限制，船舶的各項(xiàng)技術(shù)性能對(duì)主要要素有各種要求，貨源、運(yùn)費(fèi)、造價(jià)和散貨價(jià)等經(jīng)濟(jì)因素也對(duì)設(shè)計(jì)船主要要素有影響。選擇設(shè)計(jì)船主要要素時(shí)，必須首先對(duì)影響主要要素的各種因素進(jìn)行研究和綜合分析。2.3.1選擇船長(zhǎng)考慮的主要因素船長(zhǎng)對(duì)阻力的影響本船的航速為15kn，而其垂線間長(zhǎng)初步估計(jì)在230m左右，估算其傅汝德數(shù)大于0.18屬于中速船型，在排水量不變的情況下，隨著船長(zhǎng)的變化，對(duì)應(yīng)一定航速可以得到總阻力最低的船長(zhǎng)，同時(shí)也可以找到使總阻力開(kāi)始顯著增加的最短船長(zhǎng)（稱臨界船長(zhǎng)）。現(xiàn)代散貨船的大約在6~8之間，所以選擇主尺度時(shí)，應(yīng)盡量在此范圍內(nèi)。另外，船長(zhǎng)的選擇還需滿足布置要求、阻力性能、操縱性和經(jīng)濟(jì)性的條件的影響。使用條件及建造條件的限制由于本船的航區(qū)為我國(guó)沿海區(qū)域，且本船的總排水量101235t左右，船長(zhǎng)在230m左右，為國(guó)際無(wú)限航區(qū)。據(jù)相關(guān)新聞報(bào)道，巴拿馬運(yùn)河將于2014年完成擴(kuò)寬工程，對(duì)船寬的限制逐漸縮小。蘇伊士運(yùn)河最大吃水限制為58英尺，即17.67m，設(shè)計(jì)船舶應(yīng)當(dāng)滿足此條件。所以對(duì)于使用條件及建造條件限制可以作為次要因素考慮。船長(zhǎng)對(duì)操縱性、耐波性、抗沉性的影響本設(shè)計(jì)船航區(qū)為國(guó)際無(wú)限航區(qū)，需要較好的航向穩(wěn)定性，適當(dāng)增加船長(zhǎng)有利。船長(zhǎng)主要影響船的縱搖和升沉，增大船長(zhǎng)對(duì)耐波性有利。增加船長(zhǎng)對(duì)改善抗沉性有利。（4）船長(zhǎng)對(duì)重量及造價(jià)的影響船長(zhǎng)增長(zhǎng)對(duì)鋼料重量影響很大，船的造價(jià)也會(huì)增加，出于對(duì)經(jīng)濟(jì)性的考慮，本船應(yīng)在滿足要求的情況下盡量使船長(zhǎng)減小，但也不應(yīng)太小，同時(shí)應(yīng)考慮到（1）中船長(zhǎng)與阻力的關(guān)系。2.3.2選擇型寬考慮的主要因素本船由于航速較高，排水量相對(duì)較小，在船寬選擇方面應(yīng)主要考慮穩(wěn)性及耐波性的要求，其次應(yīng)考慮船寬對(duì)阻力的影響。同時(shí)，現(xiàn)代散貨船的L/B大約在6~8之間，選擇船寬時(shí)應(yīng)保證在此范圍內(nèi)。對(duì)于穩(wěn)性而言，調(diào)整船寬是最有效的措施，而且在保證穩(wěn)性下限值的前提下，盡可能較小B，以增大橫搖周期，使橫搖盡量和緩。2.3.3選擇型深考慮的主要因素本船為裝載谷物的散貨船船，谷物的積載因數(shù)為1.51m3/t，即，積載因數(shù)在1.4以上，屬于輕質(zhì)貨物船，其干舷大于最小干舷，屬于“容積型”富裕干舷船型。增加型深是提高艙容最有效的措施，但同時(shí)，型深的增加對(duì)大傾角穩(wěn)性和初穩(wěn)性的影響是相互矛盾的，其對(duì)大傾角穩(wěn)性一般是有利的，而對(duì)初穩(wěn)性是不利的。現(xiàn)代散貨船的大約在8～17之間，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在該范圍內(nèi)。2.3.4選擇吃水考慮的主要因素選用大一些的吃水對(duì)提高螺旋槳工作性能和降低阻力有利。同時(shí)增加吃水，可加大螺旋槳的埋水深度，還能在縱搖時(shí)減少螺旋槳出水的可能性，對(duì)耐波性也有好處。然而，隨著吃水的增大，船體濕表面積增大，從而使得阻力隨之增大。現(xiàn)代散貨船的大約在2.0~2.6之間。2.3.5選擇方形系數(shù)考慮的主要因素方形系數(shù)是調(diào)節(jié)重力與浮力平衡的一個(gè)常用因素，對(duì)于本設(shè)計(jì)船來(lái)說(shuō)，由于是中低速的民用船，因此考慮方形系數(shù)主要體現(xiàn)在對(duì)阻力的影響，其對(duì)于總布置影響方面可當(dāng)做次要影響因素來(lái)考慮，參照母型船即可。2.4設(shè)計(jì)船主要要素的確定2.4.1設(shè)計(jì)船主要要素的初步計(jì)算初步擬定主尺度及方形系數(shù)的方法有很多種，此處采用以下三種方法進(jìn)行對(duì)比論證：母型換算法、統(tǒng)計(jì)公式法和主尺度比法。通過(guò)對(duì)三種方法的對(duì)比，我們獲得最優(yōu)解，即結(jié)合本設(shè)計(jì)船主要特點(diǎn)的最優(yōu)船型。(1)母型換算法QUOTE?=DWηDW設(shè)計(jì)船排水量?=DWηDW(2.2)(2.3)(2.4)(2.5)代入相關(guān)數(shù)據(jù)得，Lpp=239.0m，B=35.53m，d=13.77m，D=23.13m由此得到方形系數(shù)近似值(2)統(tǒng)計(jì)公式法(2.6)(2.7)(2.8)(2.9)式中DW—載重量（t）；代入相關(guān)數(shù)據(jù)得，Lpp=232.0m，B=35.94m，d=13.51m，D=22.46m方形系數(shù)近似值(3)主尺度比法經(jīng)分析母型船及統(tǒng)計(jì)范圍后選擇出LB=K1,Bd=K2及方形系數(shù)Cb,(2.10)(2.11)(2.12)(2.13)由此可得，即設(shè)計(jì)船的主要尺度要素為，Lpp=248.5m，B=36.94m，d=12.74m，D=24.05m，2.4.2設(shè)計(jì)船主要要素的初步確定由上述三種方法可得到三種主要要素方案，見(jiàn)表2-2.22LBDdCbmmmm239035532313137708408232035942246135108440248536942405127408411根據(jù)現(xiàn)代散貨船統(tǒng)計(jì)資料得，8017060802026散貨船屬于低速船，除了專用的自卸散貨船等專用船以外，30000t以上的絕大多數(shù)散貨船的服務(wù)航速都在14kn至14.5kn之間。本船為載重量為82000t的大型散貨船，航速要求在15kn，所以本設(shè)計(jì)船在航速方面要求是比較高的，故比較接近，且都在統(tǒng)計(jì)范圍內(nèi)，所以本船的選取值只要在現(xiàn)代散貨船統(tǒng)計(jì)范圍內(nèi)即可。（2.14）計(jì)算三種方案的臨界方形系數(shù)，得表2-3.如下所示。23由表2-3可知，只有母型換算法和統(tǒng)計(jì)公式法符合要求。對(duì)于載重型船舶，考慮到使用上和建造價(jià)格等方面的要求，設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)片面的強(qiáng)調(diào)阻力性能而選用過(guò)小的方形系數(shù)。由于本船傅汝德數(shù)在0.18左右，對(duì)阻力影響可以不予考慮，如果值太小，勢(shì)必影響艙容和布置；而從造價(jià)要求考慮，總是要求將船設(shè)計(jì)得短些、豐滿些。據(jù)相關(guān)資料顯示，N413船是舟山中遠(yuǎn)船務(wù)建造的第一艘82000DWT散貨船，也是DAELIM公司82000DWT系列散貨船的第一艘。船型長(zhǎng)229米，型寬32.26米，型深20.25米，總載重噸82000噸。根據(jù)上述現(xiàn)代散貨船的統(tǒng)計(jì)資料和實(shí)船資料，綜合第一、二、三號(hào)方案，設(shè)計(jì)船舶主要要素的初步擬定為：mmmm初步選擇的這一組主要要素符合一般八萬(wàn)噸級(jí)散貨船尺度的通常范圍。為了提高經(jīng)濟(jì)性要求，應(yīng)盡量降低鋼材消耗及造價(jià)，這就要求船長(zhǎng)較短；而為了提高快速性，滿足高航速的要求則要求船長(zhǎng)加長(zhǎng)。因此本船在主要要素的選擇中考慮了兩方面的要求，經(jīng)過(guò)三種方案的比較，體積小者鋼料少，所以選擇如上。2.5主機(jī)選型在初步選定主機(jī)時(shí)，可以根據(jù)母型船主機(jī)功率，用海軍系數(shù)法估算主機(jī)功率，母型船海軍系數(shù)為(2.15)代入數(shù)據(jù)求得母型船海軍系數(shù)為.設(shè)計(jì)船主機(jī)功率(2.16)設(shè)計(jì)船要求的試航速度不低于15kn，因此取kn.同樣保持10%的功率儲(chǔ)備，得到設(shè)計(jì)船的kW。由海軍部系數(shù)法得到的設(shè)計(jì)船的主機(jī)功率，選取的主機(jī)型號(hào)為MAN-B&W7S65MC-C，選用的主機(jī)參數(shù)見(jiàn)表2-4.24項(xiàng)目單位數(shù)值最大持續(xù)功率kW16030主機(jī)額定轉(zhuǎn)速r/min95單位燃散貨消耗率g/kW·h1622.6空船重量估算(1)鋼料重量估算采用經(jīng)驗(yàn)公式估算(2.17)其中，(2)舾裝重量估算采用經(jīng)驗(yàn)公式估算(2.18)(3)機(jī)電設(shè)備重量估算采用經(jīng)驗(yàn)公式(2.19)式中—主機(jī)功率（kW）；—機(jī)電設(shè)備重量系數(shù)。對(duì)于中速主機(jī)，5～6；對(duì)于低速主機(jī)，在10000kW以上時(shí)7～8，在10000kW以下時(shí)8～9。根據(jù)本船主機(jī)型號(hào)，取6。代入相關(guān)數(shù)據(jù)得到t。本船空船重量t，本船載重量t。2.7重力浮力平衡采用諾曼系數(shù)法進(jìn)行重力浮力平衡。保持載重量、方形系數(shù)，通過(guò)改變型深進(jìn)行重力浮力平衡。(1)求諾曼系數(shù)N(2.20)(2)載重量增量t(2.21)(3)排水量增量t(2.22)代入浮性微分方程(2.23)僅變化方形系數(shù)Cb,得到方形系數(shù)的變化量=0.017(4）由于Cb發(fā)生了變化，船體鋼料重量相應(yīng)變化為t(2.24)(5)由于Cb發(fā)生了變化，船體舾裝重量相應(yīng)變化為(2.25)重復(fù)循環(huán)上述過(guò)程，經(jīng)過(guò)7次平衡后得到t滿足要求，從而重力和浮力得到平衡，得到新的排水量和方形系數(shù)分別為t，Cb=0.8477.2.8性能校核性能校核一般包括穩(wěn)性校核、航速校核、干舷校核和容量校核。由于本船裝載谷物的積載因數(shù)是1.51m3/t,屬于富裕干舷船，因此此處可省略干舷校核。2.8.1穩(wěn)性校核穩(wěn)性校核包括初穩(wěn)性和大角穩(wěn)性校核，在主要尺度確定時(shí)通常只作初穩(wěn)性校核，因?yàn)樵诔醴€(wěn)性校核之后，按照初穩(wěn)性高度的大小，根據(jù)母型船的大傾角穩(wěn)性情況，一般可以判斷出設(shè)計(jì)船的大傾角穩(wěn)性。初穩(wěn)性校核的內(nèi)容是估算初穩(wěn)性高度，并檢查其是否符合設(shè)計(jì)船所要求的數(shù)值。初穩(wěn)性高度下限值：m;初穩(wěn)性上限值：設(shè)計(jì)中在保證初穩(wěn)性下限的條件下力求使船舶的橫搖緩和，為使橫搖和緩，搖幅不過(guò)大，希望不發(fā)生諧搖，即對(duì)調(diào)諧因子要求：(2.26)(1)初穩(wěn)性高的計(jì)算初穩(wěn)性高度的估算按初穩(wěn)性方程式進(jìn)行(2.27)式中─所核算狀態(tài)下的初穩(wěn)性高度；─相應(yīng)吃水下的浮心高度；─相應(yīng)吃水下的橫穩(wěn)心半徑；─所核算狀態(tài)下的重心高度；─自由液面對(duì)初穩(wěn)性高度修正值，此處暫時(shí)忽略不計(jì)。由薛安國(guó)公式得到浮心高度的近似公式(2.28)其中，(2.29)方形系數(shù)已知，水線面系數(shù)，得m.由諾曼公式得到橫穩(wěn)心半徑的近似公式(2.30)其中，(2.31)代入相關(guān)數(shù)據(jù)得到m.重心高度(2.32)其中，ζ——系數(shù)，取自母型船，ζ值的一般數(shù)值范圍見(jiàn)《船舶設(shè)計(jì)原理》2-4表，取空載時(shí)為0.64，滿載是為0.62.由此可得，空載時(shí)Zg=14.336m，滿載時(shí)Zg=13.888m.初穩(wěn)性高度(2.33)由上式可得，滿載時(shí)m﹥0.15m，滿足初穩(wěn)性高度下限值；空載時(shí)m﹥0.15m，滿足初穩(wěn)性高度下限值。(2)調(diào)諧因子的計(jì)算波浪周期(2.34)式中—波長(zhǎng)，遠(yuǎn)洋船取160m.代入數(shù)據(jù)得s空載時(shí)，橫搖周期(2.35)滿載時(shí)，橫搖周期(2.36)式中—修正系數(shù)。時(shí)，；時(shí)，f取1.0。由于本船，代入相關(guān)數(shù)據(jù)的。調(diào)諧因子要求(2.37)穩(wěn)性校核的最終計(jì)算及校核結(jié)果見(jiàn)表2-5。25項(xiàng)目空船滿載系數(shù)0.640.62重心高度/m14.33613.888初穩(wěn)性高度/m1.2631.711橫搖周期/s24.09>1320.45>13調(diào)諧因子1.853>1.31.573>1.3從表2-5中可以知，本船滿足初穩(wěn)性的要求。2.8.2航速校核航速校核的目的是校驗(yàn)在選定的主要尺度及系數(shù)下，當(dāng)主機(jī)功率為19615.23kW（儲(chǔ)備功率為10%），檢驗(yàn)航速能否達(dá)到任務(wù)書(shū)的要求，即航速為15kn.（1）總推進(jìn)系數(shù)的估算有效功率的估算，采用蘭普法。表中船中剖面系數(shù)Cm,暫取為0.996，浮心位置Xb取為船中前2.8%處。具體過(guò)程見(jiàn)表2-6和2-7.26項(xiàng)目單位數(shù)值BHPhp21794.7伴流分?jǐn)?shù)0.374推力減額分?jǐn)?shù)0.224相對(duì)旋轉(zhuǎn)效率1.00船身效率1.2390.84760.8509轉(zhuǎn)速r/min95因?yàn)镸AU5葉槳擁有比較好的阻力性能和水動(dòng)力性能，因此本船采用MAU5葉槳圖譜進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，儲(chǔ)備功率10%，軸系效率。27項(xiàng)目單位數(shù)值航速kn15kn9.39PD=BHP×0.9×ηSηRhp19222.9348.506.964MAU5-40（查圖）0.523MAU4-55（查圖）0.514MAU4-70（查圖）0.496P.C0.635(2)計(jì)算有效功率曲線采用萊普法進(jìn)行有效功率曲線估算，具體過(guò)程見(jiàn)表2-8和表2-9。表28項(xiàng)目單位數(shù)值Lppm232Ldm234.32Bm36.4dm13.8Dm22.4排水體積m399172.9Cb0.8477Cbd0.8393Sm212654.0ρkg·s2/m4104.50.5ρSkg·s2/m2661171.0CRt=(BdCm/S)ζr0.0393ζrΔt101652.2續(xù)表2-8項(xiàng)目單位數(shù)值Cm0.996CP0.8511CPd0.8427B/d2.6377Ld/B6.4374XB＝2.8%Lppm6.496029序號(hào)項(xiàng)目數(shù)值1Vn131415162Vs6.6877.2027.7168.23030.4760.5120.5490.5864(查圖)23.526.529.534.55修正-1.00%-1.00%-1.00%-1.00%6修正后23.4926.4929.4934.4970.9291.0471.1661.36481566.941687.481808.011928.5591.32×1091.42×1091.52×1091.62×109101.4791.4661.4541.44311粗糙度補(bǔ)貼系數(shù)0.2650.2550.2550.255121.7441.7211.7091.698132.6732.7692.8753.0611444.71951.86359.53767.739152.96×1073.43×1073.94×1074.48×107167.90×1049.49×1041.13×1051.37×10517B/d修正=(B/d-2.4)×5%9.39×1021.13×1031.34×1031.63×103188.00×1049.61×1041.15×1051.39×10519Vs/750.0890.0960.1030.11205.24×1036.78×1038.68×1031.12×104(3)有效功率曲線由表2-9在各個(gè)航速下所需主機(jī)功率可以得到如下有效馬力曲線，見(jiàn)圖2.2。圖2.2有效馬力曲線由有效馬力曲線可得到設(shè)計(jì)航速為15.034kn>15kn，航速滿足要求。2.8.3容積校核(1)載貨量估算a.主機(jī)燃油重量(2.38)主機(jī)的最大持續(xù)功率為16030kW,服務(wù)狀態(tài)下航速為15kn,續(xù)航力為6000nmile，單位耗散貨量為162g/kW·h.式中，W0—主機(jī)燃料油重量，t;g0—包括一切用途在內(nèi)的耗油量，通常取主機(jī)持續(xù)常用功率Ps時(shí)的耗油率gr（169g/kW·h)的1.1——1.5倍，此處取1.3。Ps—主機(jī)持續(xù)功率，kW;Vs—服務(wù)速度，kn;R—續(xù)航力，nmile;k—考慮風(fēng)浪影響而引起航行時(shí)間增加的儲(chǔ)備系數(shù)，通常1.15-1.20,此處取1.16.得到t，取1310t.b.滑油重量Wl=εW0(2.39)式中，ε—比例系數(shù)，通常柴油機(jī)船取3%—5%，此處取5%.得到W1=39t,取為50t.c.人員重量人員的重量按平均每人65kg計(jì)算，則人員總重量為65kg×40=2600kg=2.6t.d.船員生活用水本船船員為40人，自持力60天，每人每天耗水按100kg計(jì)，則生活用水總量為kg，取250t.e.食品每人每天食品按4.5kg計(jì)算，食品重為，取11t.f.行李行李每人定為60kg計(jì)算,則行李總重量為60×40=2400kg=2.4t.g.備品及供應(yīng)品備品是指船上備用的零部件、設(shè)備與裝置，包括錨、燈具、損壞管制器材、油漆等。供應(yīng)品是指零星物品，如床上用品、炊具、信號(hào)旗、辦公用品、醫(yī)療器材等。備品和供應(yīng)品的重量一般較小，可取為（0.5%—1%）LW.此船備品取為空船重量的0.8%，即為0.8%×20925=167.4t，取170t.210項(xiàng)目單位數(shù)值主機(jī)燃油t1310滑油重量t50人員重量t2.6船員生活用水t250食品t11行李t2.4備品及供應(yīng)品t170總和t1826由表2-10可得，油水等重量總和為1796t.已知載重量為82000t，則載貨量t(2.40)(2)艙容計(jì)算a.貨艙容積的估算(2.41)式中—貨艙長(zhǎng)度，；—型寬，；—相當(dāng)型深，m；—雙層底高度，m；hb—雙層殼寬度，m;k—型容積利用率，參照母型船，取0.885；代入相關(guān)數(shù)據(jù)得本船主體總型容積b.主體總?cè)莘e的估算：在設(shè)計(jì)初期按照下式計(jì)算：(2.42)式中Vh—估算的總體總?cè)莘e，m3；Lpp—垂線間長(zhǎng)，m；B—型寬，m；D1—只計(jì)入首尾舷弧影響的相當(dāng)型深，D1=D+Sm，Sm取0.8；CbD—計(jì)算到型深的方形系數(shù)CbD=Cb+(1-Cb)(D-d)/3d代入相關(guān)數(shù)據(jù)，的Vh=172279.18m3.c.貨艙所需型容積的估算(2.43)式中—載貨量，；—貨物積載因數(shù)，，此處取1.51m3/t；—型容積利用系數(shù)，此處取0.98；代入相關(guān)數(shù)據(jù)得.d.油水艙所需型容積的估算（2.44）式中—散貨水重量，；—相應(yīng)燃散貨、滑散貨、淡水的密度，，通常，重油γ=0.9，輕油γ=0.85，淡水γ=1.0；—液體艙型容積利用系數(shù)代入相關(guān)數(shù)據(jù)得e.專用壓載水艙所需容積的估算，（2.45)式中—系數(shù)，0.2到0.5之間，此船取0.2；γ—海水重度為1.025t/m3;代入數(shù)值得f.機(jī)艙所需型容積(2.46)式中—型寬，m；—型深，m；—雙層底高度，m；hb—雙層殼寬度，m；—系數(shù)；—機(jī)艙長(zhǎng)度；—系數(shù)代入相關(guān)數(shù)據(jù)得g.其他艙所需的型容積其他艙是指首、尾尖艙和軸遂室等。一般為主體總型容積的2%～4%,本船取4%。為6891.17m3.總?cè)莘e的校核:根據(jù)上述計(jì)算，設(shè)計(jì)船總?cè)莘e為172248.14m3，需要總?cè)莘e為171401.75m3，總?cè)莘e足夠而且保證經(jīng)濟(jì)性的要求。貨艙容積校核:根據(jù)上述計(jì)算，設(shè)計(jì)船貨艙容積為122003.17m3，需要貨艙容積為121927.35m3，貨艙容積足夠而且保證經(jīng)濟(jì)性的要求。2.9本章小結(jié)本設(shè)計(jì)船是一條運(yùn)輸谷物的船舶，因此設(shè)計(jì)時(shí)需要仔細(xì)考慮實(shí)用性的同時(shí)應(yīng)注意降低造價(jià)，即要注意提高運(yùn)輸能力，提高本船的經(jīng)濟(jì)性。本章的重點(diǎn)是主尺度選擇、重力浮力平衡及性能校核，分別如下：主尺度的選擇。設(shè)計(jì)者共用了三種方法來(lái)初步確定滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)要求的設(shè)計(jì)船的主尺度，三種方案在其確定主尺度的方面各有優(yōu)點(diǎn)，但考慮到本船為大型散貨船這一特點(diǎn)，因而在滿足各項(xiàng)性能校核的同時(shí)要有一定的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)諾曼系數(shù)法調(diào)節(jié)重力與浮力平衡。在進(jìn)行多次調(diào)整方形系數(shù)（只考慮方形系數(shù)對(duì)鋼料重量的影響）之后，可以把重力與浮力的差值控制在一個(gè)很小的要求的范圍內(nèi)（1t之內(nèi)）。性能校核。設(shè)計(jì)者主要進(jìn)行了穩(wěn)性校核、航速校核和艙容校核。校核的過(guò)程中主要應(yīng)用了近似的校核方法，比如航速校核中利用了蘭普法。由于母型船是一艘已經(jīng)投入營(yíng)運(yùn)的實(shí)船，所以設(shè)計(jì)船在校核方面比較順利。而且航速最后估算為15.034kn，滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求同時(shí)有一定的裕度，為之后的螺旋槳的設(shè)計(jì)提供了有力的支持。本設(shè)計(jì)船的主尺度設(shè)計(jì)參考了林焰主編的的《船舶設(shè)計(jì)原理》、盛振邦主編的《船舶原理》以及《國(guó)內(nèi)航行海船法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》（2011）等。以上性能校核均滿足要求，因此主要要素不再做修改。mmmmt

第三章型線設(shè)計(jì)3.1繪制母型船無(wú)因次橫剖面面積曲線75756噸母型船的橫剖面圖，如圖3.1。圖3.1母型船橫剖面圖利用AutoCAD軟件查詢母型船設(shè)計(jì)水線（12.5m）下各站橫剖面面積，見(jiàn)表3-1.31站號(hào)面積/m2站號(hào)面積/m2-0.043.0412401.66016.2813401.660.539.0614401.660.7567.3515401.66194.7016400.471.5149.1617388.982198.6018341.123283.2218.5302.364345.5719247.695382.8819.5172.656397.4919.75127.037400.922077.678401.6620.247.089401.6620.421.4510401.6620.57011401.66將母型船各站面積無(wú)因次化，見(jiàn)表3-2.從而畫(huà)出母型船橫剖面面積無(wú)因次曲線，如圖3.2。32xLpp面積/m2xLpp面積/m2-1.0440.010.21.00-10.040.31.00-0.950.100.41.00-0.9250.170.51.00-0.90.240.61.00-0.850.370.70.97-0.80.490.80.85-0.70.710.850.75-0.60.860.90.62-0.50.950.950.43-0.40.990.9750.32-0.31.0010.19-0.21.001.020.12-0.11.001.040.0501.001.0600.11.00圖3.2母型船無(wú)因次橫剖面面積曲線3.2改造母型船橫剖面面積曲線3.2.1母型船相應(yīng)參數(shù)母型船無(wú)因次化的橫剖面面積曲線的面積就是母型船棱形系數(shù)，從而可以得到母型船前體與后體的棱形系數(shù)與。通過(guò)面域查出母型船棱形系數(shù)為，母型船前體棱形系數(shù)，母型船后體棱形系數(shù).3.2.2改造母型船橫剖面面積曲線.1.按“”法改造母型船橫剖面面積曲線由于母型船存在平行中體，故按“”法改造母型船橫剖面面積曲線。母型船的各個(gè)參數(shù)已經(jīng)通過(guò)圖3.2讀出，設(shè)計(jì)船的棱形系數(shù).(1)按經(jīng)驗(yàn)公式估算前、后體的棱形系數(shù)和根據(jù)公式(3.1)(3.2)式中、—設(shè)計(jì)船前體、后體棱形系數(shù)；—設(shè)計(jì)船棱形系數(shù)；—設(shè)計(jì)船浮心縱向位置，.代入相關(guān)數(shù)據(jù)得，.（2）求各輔助站位置各站移動(dòng)距離的表達(dá)式如下：(3.3)因此，各輔助站距理論站距離為，由此得到變化后的設(shè)計(jì)船面積曲線。根據(jù)上訴數(shù)據(jù)得到偏移量，各站偏移數(shù)據(jù)見(jiàn)表3-3。根據(jù)偏移量，可以繪制出“”法橫剖面面積曲線如圖3.3。331Cp實(shí)際站無(wú)因次化偏移量實(shí)際站無(wú)因次化偏移量-0.04-1.0440.0026120.20.00020-10130.30.00020.5-0.95-0.003140.40.00010.75-0.925-0.0044150.50.00011-0.9-0.0059160.60.00011.5-0.85-0.0089170.70.00012-0.8-0.0118180.803-0.7-0.017818.50.8504-0.6-0.0237190.905-0.5-0.029619.50.9506-0.4-0.035519.750.97507-0.3-0.041520108-0.2-0.047420.21.0209-0.1-0.053320.41.040100-0.059220.571.060110.10.0002圖3.3“1-Cp”法調(diào)整后無(wú)因次橫剖面面積曲線由圖3.3可以讀出經(jīng)過(guò)“”法變化后新的設(shè)計(jì)船棱形系數(shù)及浮心縱向位置（占船長(zhǎng)的百分比），結(jié)果如下，。（3）校核設(shè)計(jì)船橫剖面面積曲線＜0.5%，滿足設(shè)計(jì)要求；＞0.5%，不滿足設(shè)計(jì)要求。2.利用遷移法調(diào)整設(shè)計(jì)船浮心縱向位置（1）通過(guò)遷移法獲得設(shè)計(jì)船橫剖面面積曲線遷移量經(jīng)過(guò)“1-Cp”法調(diào)整母型船無(wú)因次橫剖面面積曲線，設(shè)計(jì)船的Cp滿足設(shè)計(jì)要求，而浮心縱向位置不滿足要求，故需用遷移法進(jìn)行改造。形變函數(shù)式中y—母型船面積曲線在x處的縱坐標(biāo),b—系數(shù)。3434實(shí)際站無(wú)因次化偏移量調(diào)整后值實(shí)際站無(wú)因次化偏移量偏移后值-0.04-1.044000003104163120.20004350195850-1000018100018130.30004350295850.5-0.95000042095342140.40004350395750.75-0.925000073093013150.50004350495751-0.9000103090693160.60004340595761.5-0.85000162086052170.70004210695892-0.8000215081395180.80003690796313-0.700030707208718.50.850003270846724-0.6000374062744190.90002680897325-0.500041505337519.50.950001870948136-0.400043104398119.750.9750001380973627-0.3000434034584201000084099916續(xù)表3-4實(shí)際站無(wú)因次化偏移量調(diào)整后值實(shí)際站無(wú)因次化偏移量偏移后值8-0.200043502517520.21.020000511017929-0.100043501576520.41.0400002310366310000043500635520.571.060105714110.1000435009585利用表3-4，AutoCAD繪制設(shè)計(jì)船無(wú)因次橫剖面面積曲線，見(jiàn)圖3.4.圖3.4調(diào)整后設(shè)計(jì)船無(wú)因次橫剖面面積曲線（2）校核遷移法后的無(wú)因此橫剖面面積曲線Xb3.3繪制型線圖(1)選定繪圖比例，繪制設(shè)計(jì)船格子線(2)繪輔助水線半寬圖①在水線圖上繪輔助站位置；②在輔助站上量取半寬，其中，和分別為設(shè)計(jì)船某輔助水線在各站處的型值半寬和型寬；和分別為母型船對(duì)應(yīng)水線上各站的型值半寬和型寬。由此得到各輔助水線。(3)繪橫剖面圖①在橫剖面上畫(huà)出輔助水線，，其中，和分別為設(shè)計(jì)船和母型船的設(shè)計(jì)吃水，而為設(shè)計(jì)船與母型船水線相對(duì)應(yīng)的輔助水線；②量取水線圖上理論站上各輔助水線的半寬值，繪制到橫剖面圖的輔助水線上，從而得到橫剖線圖；③根據(jù)橫剖線圖校核設(shè)計(jì)船的與。由橫剖線圖計(jì)算出設(shè)計(jì)船各站的橫剖面面積，無(wú)因次化后畫(huà)出橫剖面面積曲線，可以得到與值：(3.6)(3.7)(3.8)比較設(shè)計(jì)值與實(shí)際值的區(qū)別見(jiàn)表3.4.34CbXb項(xiàng)目設(shè)計(jì)理論值實(shí)際計(jì)算值誤差0.85090.85120.10%0.84760.84800.05%6.4966.5390.02%101652.2t101752.4t0.01%(4)繪理論水線半寬圖在橫剖線上量取理論水線上各站半寬，重新畫(huà)到水線圖上，得到理論水線。相應(yīng)的型值見(jiàn)型線圖。(5)繪縱剖線圖在半寬水線圖上畫(huà)出2000、4000、6000、8000、12000縱剖線，每條縱剖線與各條水線都有相應(yīng)的交點(diǎn)，將這些交點(diǎn)投射到縱剖線圖上的相應(yīng)水線位置，連接這些交點(diǎn)便得到了縱剖線圖。(6)三面投影光順配合三向光順順序：先光順橫剖線圖,之后光順半寬水線圖和縱剖線圖。(7)繪制甲板中心線及甲板邊線①首先確定首舷弧、尾舷弧及粱拱曲線；②為施工方便，把甲板中心線定為直線；(8)繪制型線圖的水上部分對(duì)于設(shè)計(jì)水線以上部分型線的設(shè)計(jì)采用自行繪制法，由于選取的母型船與設(shè)計(jì)船噸位上比