1800吨成品油船初步设计本科论文.doc

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毕业设计（论文）
下载需知
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目录
1 绪论…………………………………………………………………………………………1
1.1概述…………………………………………………………………………………1
1.1.1总体设计………………………………………………………………………………1
1.1.2性能设计………………………………………………………………………………1
1.2 1800吨成品油船的设计任务书要求………………………………………1
1.2.1航区及用途……………………………………………………………………………1
1.2.2主要性能及尺度………………………………………………………………………1
1.3 设计任务书分析……………………………………………………………………2
1.3.1船型分析………………………………………………………………………………2
1.3.2稳性………………………………………………………………………………………2
1.4基本设计思路……………………………………………………………………3
1.4.1设计船舶的主要尺度的初步确定…………………………………………………3
1.4.1.1排水量的确定………………………………………………………………………3
1.4.1.2主尺度的确定………………………………………………………………………3
1.4.1.3重心的确定…………………………………………………………………………3
1.4.2型线的设计……………………………………………………………………………3
1.4.3静水力曲线的计算和绘制…………………………………………………………3
1.4.4螺旋桨的设计…………………………………………………………………………3
1.5设计过程的简要总结………………………………………………………………4
1.5.1总体方面………………………………………………………………………………4
1.5.2性能方面………………………………………………………………………………4
1.6本章小结………………………………………………………………………………4
2主尺度的确定…………………………………………………………………………5
2.1载重量的确定………………………………………………………………………5
2.2.主尺度的初步确定…………………………………………………………………6
2.2.1垂线间长L的初步确定………………………………………………………………6
2.2.2型宽B和设计吃水d的初步确定…………………………………………………6
2.2.3型深D的初步确定……………………………………………………………………6
2.2.4干舷f的确定……………………………………………………………………… …6
2.3船型系数的确定……………………………………………………………………6
2.3.1方型系数…………………………………………………………………………6
2.3.2中横剖面系数………………………………………………………………………7
2.3.3菱形系数…………………………………………………………………………7
2.3.4水线面系数……………………………………………………………………………7
2.4空船重量计算…………………………………………………………………………7
2.5平衡重力与浮力……………………………………………………………………7
2.6重心高度的计算……………………………………………………………………7
2.7总结…………………………………………………………………………………8
2.7.1初步确定的主尺度……………………………………………………………………8
2.7.2初步计算………………………………………………………………………………8
2.7.3快速性的估算…………………………………………………………………………8
2.8本章小结………………………………………………………………………………8
3型线设计……………………………………………………………………………………9
3.1型线迁移计算………………………………………………………………………9
3.1.1设计船傅汝德数的计算…………………………………………………………9
3.1.2设计船浮心相对纵向位置的选择……………………………………………9
3.2绘制母型船横剖面面积曲线…………………………………………………9
3.2.1母型船横剖图…………………………………………………………………………9
3.2.2得出横剖面面积……………………………………………………………………10
3.2.3绘制母型船横剖面面积曲线………………………………………………………11
3.2.4横剖面面积曲线查询………………………………………………………………11
3.3根据法改造母型船型线得出设计船横剖面面积曲线……12
3.3.1 确定设计船的及……………………………………………………………12
3.3.2根据经验公式得出设计船前体菱形系数………………………………………12
3.3.3前后体菱形系数变化量……………………………………………………………12
3.3.4利用法求辅助站的位置……………………………………………………13
3.3.5校核和………………………………………………………………………15
3.3.6调整横剖面面积曲线………………………………………………………………15
3.3.7 横剖面面积曲线的查询…………………………………………………………16
3.3.8在辅助站上量取的半宽水线值…………………………………………………17
3.3.9 校核设计船的方形系数和浮心位置……………………………………………20
3.4本章小结…………………………………………………………………………21
4静水力计算………………………………………………………………………………22
4.1静水力计算……………………………………………………………………………22
4.2绘制静水力曲线图…………………………………………………………………23
4.3船体阻力计算………………………………………………………………………26
4.3.1艾亚法计算中需要的标准参数……………………………………………………26
4.3.2艾亚法阻力估算………………………………………………………………………26
4.4本章小结…………………………………………………………………………29
5螺旋桨设计………………………………………………………………………………30
5.1船体主要参数………………………………………………………………………30
5.2主机参数………………………………………………………………………………30
5.3推进因子的决定……………………………………………………………………30
5.4可以达到的最大航速的计算…………………………………………………31
5.5空泡校核………………………………………………………………………………33
5.6强度校核………………………………………………………………………………35
5.7螺距修正问题………………………………………………………………………38
5.8敞水性征曲线的确定……………………………………………………………38
5.9系柱特性计算………………………………………………………………………40
5.10航行特性计算………………………………………………………………………41
5.11重量及惯性矩计算………………………………………………………………43
5.12螺旋桨计算总结…………………………………………………45
5.13绘制螺旋桨图谱…………………………………………………………………45
5.14本章小结……………………………………………………………………………46
6全文总结…………………………………………………………………………………47
参考文献
致谢

47
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1 绪论
1.1概述
本次毕业设计的课题是设计载重量为1800吨的成品油船，属于海船范围。设计分为总体设计和性能设计。
本设计选用母型船改造的方法设计，即选定一个母型船资料作为一个规划基础，在母型船技术上进行改造、计算和修改，从而能够得出设计船的主尺度及主要性能参数。当今的许多船只的设计都是选用母型船法。母型船都是在以往的设计及使用中性能比较好的船，采用母型船设计的方法可以把母型船中好的性能保留下来，并能根据母型船使用过程中的经验改良船体。另外，采用母型船设计的方法可以提高设计效率，降低设计难度，保证设计船舶的质量。
实践证明，利用母型船的设计方案是一种有效而且便捷的设计手段。但在设计过程，这种设计方案是不能一步到位，必须经过反复的计算和校核，并且设计时，必须按照规范要求及根据实际的设计要求。
本次设计方案分为总体设计和性能设计。
1.1.1总体设计
总体设计部分包括：船体主尺度的选择、重量重心及排水量的计算和型线设计。
1.1.2性能设计
性能设计包括：静水力计算及静水力曲线图的绘制，螺旋桨的设计及螺旋桨图的绘制。
1.2 1800吨成品油船的设计任务书要求
1.2.1航区及用途
本船是属于海船范围，航行区域属于近海范围。主要用于运送成品油。
1.2.2主要性能及尺度
本船是钢制海船，建造要符合中国船级社《钢制海船入级与建造规范》，采用无球鼻首船型。本船采用单桨单舵，要求的服务航速应该在11节左右。船长、型宽、型深及设计吃水应该与母型船的差别不大。
1.3 设计任务书分析
根据设计任务书，本次设计要进行以下步骤：
(1)查阅国内外油船设计的相关文献，翻译英文文献一篇；
(2)确定设计船舶的主尺度和排水量、重量和重心计算；
(3)用母型船采用型线变换设计型线；
(4)绘制型线图；
(5)静水力曲线计算；
(7)螺旋桨设计；
(8)绘制螺旋桨图；
(9)撰写论文准备答辩。
根据任务书的要求，可知本设计船舶是近海油船，载重量是1800吨，设计时应充分考虑近海油船的设计特点，对本设计船的分析如下：
1.3.1船型分析
根据近几年国内外船舶及运输事业的发展的过程，船型的发展与更新很快，船舶的使用年限也有明显缩短的趋势，如果一个船型不能快速的发展改进一直更新换代，在造船市场上将会失去竞争力，从而被运输效率更高、经济效益更好、使用效能更强的新船型所取代。对于一个船型，其发展的根本动力是其经济性，作为商业用船，船型的改进几乎都是以其经济性为基础。选择船型及进行船型论证的主要依据是：航线的水文、地理、气象条件；母港及目的港的情况，建造船厂的技术条件，经济资料；主要的机电设备的配套情况；船级国的运输船舶技术、营运经济资料；国内外同类型船舶的情况；国内外现行规范及公约。
1.3.2稳性
船舶的稳性主要是指船舶受外力作用离开平衡位置而倾斜，当外力消除后能自行回复到原来平衡位置的能力。稳性对船的使用性能与安全性都用重要的影响，且受稳性规范的约束。在设计中，一般又将稳性问题分为初稳性和大倾角稳性。在初步设计阶段，一般只考虑初稳性，就是在初步选定主尺度以及在初步确定重量重心和排水量后的初步稳性校核，在考虑这些之后也要控制影响大倾角稳性的因素。
1.4基本设计思路
1.4.1设计船舶的主要尺度的初步确定
船舶的主尺度直接与船舶的排水量相关。所以在主尺度的选择时应首先确定船舶的排水量。
1.4.1.1排水量的确定
船舶的排水量是由多个部分组成的，包括载重量和空船重量。
载重量中又包括人员及行李重量、食品和淡水量、燃油量、滑油量及成品油的载重量1800吨。载重量的每一项都可以根据《船舶设计原理》中的经验公式进行计算得出。然后将所得出值进行求和，就会得出设计船的载重量。
本设计中由于采用的是母型船改造的方法，可以认为母型船和设计船的载重量系数是一样的，先求出母性船的载重量系数，利用载重量系数求出设计船的空船重量以及设计船的排水量。
1.4.1.2主尺度的确定
利用母型船的资料以及设计船求出的排水量，根据《船舶设计原理》中的立方模数法可以逐步求出各个主尺度。
1.4.1.3重心的确定
主要以母型船的资料根据经验公式来求。
1.4.2型线的设计
型线设计是利用法，先根据母型船的型线图绘制出母型船的横剖面面积曲线图，利用迁移法绘制出设计船的横剖面面积曲线图。最终得出的是辅助站的位置以及在船上的实际位置。
根据辅助站的各个位置计算出型值表，绘制型线图
1.4.3静水力曲线的计算和绘制
这一部分的设计是在选定主机功率等一切机电设备后进行的，主要包括船体阻力计算（艾亚法）、船身效率计算、螺旋桨收到的马力计算、 假定航速下的有效推马力计算。
1.4.4螺旋桨的设计
螺旋桨的设计是船舶快速性的一部分，其中的设计包括初步确定桨的要素、螺旋桨的空泡校核、确定螺旋桨的要素，校核强度、进行螺距修正和螺旋桨重量及惯性矩的计算。最后进行螺旋桨计算的总结以及螺旋桨图谱的绘制。
1.5设计过程的简要总结
1.5.1总体方面
首先根据大致的母型船资料确定设计船的排水量，然后由立方模数法初步确定设计船的主要尺度，由设计任务书确定的要求计算各部分载重量，然后再初步求和得出船舶的排水量。然后再根据设计任务书以及母型船的资料绘制出设计船体的性线图。
每个图纸的绘制都是用AutoCAD进行，绘制时参照规范，符合规范要求，并且在在最后要进行稳性及其他性能的校核。要求尽量满足设计任务书的要求并且设计船的经济性要很好。
此外要注意，AutoCAD制图要求曲线光滑，各个型线满足设计要求。
1.5.2性能方面
按照估算出的设计船的要素，进行静水力计算，绘制静水力曲线。用艾亚法估算设计船的阻力，在设计航速附近多取几个航速，画出有效马力曲线。再利用有效马力曲线以及MAU型螺旋桨图谱进行螺旋桨的设计计算。选择螺旋桨的各要素并确定设计航速和主机型号。选定螺旋桨后利用AutoCAD绘制螺旋桨图。
1.6本章小结
本章叙述了设计的主要内容，通过对设计任务书的大体阐述，对任务书进行详尽的分析，明确本次设计的设计目的。并对基本设计思路进行阐述，确定具体设计计算方法，最后对整个设计过程的总结。

2主尺度的确定
本章的任务是通过计算确定设计船的主尺度。船舶主尺度选择的好坏直接影响船舶的各项技术性能和经济性。因此在根据母型船数据计算设计船的主尺度时还要综合考虑经济性和其他设计任务书中要求的性能指标。载重量的确定是根据规范或者参考《船舶设计原理》上的计算公式。对船长、吃水、型深、型宽、船体系数的计算主要采用立方模数法。
2.1载重量的确定
在给定的母型船的总布置图中，排水体积为2730.83
已知母型船的排水体积是2730.83由公式[1]得
=1.025×1.006×2730.83=2815.90（t）；
人员及行李重量：
；
本设计船与母型船的主机功率相同，载货量高于母型船，可假定服务航速为12.3节
食品和淡水量：自持力人员数定量；
自持力；
燃油量：
；
滑油量
；
备品及供应品为
即；
7.9t；
母型船载重量DW0因此其空船重量是LW0=2815.90t-1686.62t=1129.28t；
载重量系数；
DW=1800+86.62=1886.62t【1】；
设计船船的排水量；
2.2.主尺度的初步确定
2.2.1垂线间长L的初步确定
由母型船换算公式=73.66（m）；
2.2.2型宽B和设计吃水d的初步确定
由公式计算，其中13.10m；
13.60m；
由公式计算，其中m；
=4.56m；
2.2.3型深D的初步确定
由公式计算，其中5.85m；
m；
2.2.4干舷f的确定
f=6.07-4.56=1.51；
2.3船型系数的确定
2.3.1方型系数
；
2.3.2中横剖面系数
＝＝0.983；
2.3.3菱形系数
；
2.3.4水线面系数
；
2.4空船重量计算
；
2.5平衡重力与浮力
；

所以储备浮力足够。
2.6重心高度的计算
由母型船资料知；
重心高度【1】；
2.7总结
2.7.1初步确定的主尺度
在考虑船舶的运营经济性的因素后，可将主尺度初步确定如下：

2.7.2初步计算：
设计船的排水量为3144.4t；
重心高度是4.68m；
2.7.3快速性的估算
设计船与母型船都是航速较低的船，且两船的主尺度、排水量、航速和形状都相近，可以假定两船的推进效率也相同。故对快速性的估算可以应用海军系数法：
；
先计算母型船的海军系数
；
设计船与母型船的主机功率相同，航速估算为：
；
2.8本章小结
依据母型船的数据，根据立方模数法计算各个主要尺度，还经过初步的校核可以初步确定的设计船主尺度如下：

3型线设计
本章的主要任务是进行型线设计，其中包括型线迁移计算和型线图的绘制。型线设计考虑是否周到，设计出的型线是否优秀，对船舶的航海性能、使用以及建造等方面有很大的影响。所以在本章的型线设计中要注意几个方面：保证良好的航海性能、考虑总布置的要求、考虑船体结构的合理性和工艺性和考虑外观型。在本章的型线设计计算方面采用的是对母型船型线用法【2】进行改造。
3.1型线迁移计算
由于设计船和母型船都存在平行中体，因此采用法进行设计船舶的型线设计。
母型船的棱形系数为0.675，设计船的棱形系数初步定为0.680。
3.1.1设计船傅汝德数的计算
；
；
3.1.2设计船浮心相对纵向位置的选择
根据《船舶设计原理》第143页的图6.2.4当=0.24时在Lammeren中查得=02。
所以设计船也根据《船舶设计原理》第143页的图6.2.4中Lammeren曲线查得为0.3。
3.2绘制母型