船舶性能设计1-学位论文.doc

武汉理工大学船舶海洋工程毕业设计

高等教育自学考试

毕业设计（论文）

题 目 船舶性能设计
专业班级 10秋船舶与海洋工程
姓 名 刘 超
指导教师姓名、职称 曾 祥 华
所属助学单位 武汉交通职业学院

2012年 7月 1 日

摘要
本人毕业设计的任务是拟定一艘150T冷藏船的有关资料设计，其中包括静水力曲线的计算及绘制，参考书籍资料对船体舱容体积的计算等。

关键词：船舶 静水力曲线计算 分舱 破舱稳性

目录

第一章 绪论 ……………………………………………………………………3
1.1 概述……………………………………………………………… 3
1.2 结构材料………………………………………………………… 3
1.3 主要尺寸数据…………………………………………………… 3
1.4 船底板…………………………………………………………… 3
1.5 平板龙骨………………………………………………………… 4
1.6 舭列板…………………………………………………………… 4
1.7 舷侧顶板………………………………………………………… 4
1.8 结构尺寸选择的原则…………………………………………… 4
1.9 骨架设计………………………………………………………… 5
1.91 甲板半剖面积……………………………………………………5
1.92 双骨架设计………………………………………………………5
1.93 中桁材和旁桁材…………………………………………………5
1.94 实肋板和水密肋板………………………………………………6
1.95 内底板……………………………………………………………6

第二章 静水力曲线计算
2.1 静水力曲线计算表……………………………………………… 7
2.2 静水力曲线图…………………………………………………… 20
第三章 分舱及破舱稳性的计算……………………………………………… 22
3.1 有关的名词定义………………………………………………… 22
3.2 分舱检验………………………………………………………… 22
3.3 破舱稳性………………………………………………………… 23
结束语……………………………………………………………………………24
致谢………………………………………………………………………………25
参考文献…………………………………………………………………………26

第一章 绪论

1.1 概论：本船主要工作于长江的内河小型货船，结构按《钢质内河船入级与建造规范》（2002）简称《内规》和对A级航区要求进行设计。

1.2 结构材料：
全船结构采用一般强度船用结构钢，即ZCA钢，σ3=235Mpa。
1.3 主要尺寸数据：
总长Loa=49.9m 计算船长 L=45.00m
设计吃水 T=2.80m 最大吃水 T=3.10m
型宽 B=8.60m 型深 D=4.00m
设计载货量167.6t 超载载货量 243.6t
主机功率 441kw 主机转速 400 r/min
设计排水量 D1=598t 最大排水量 D2=684t
肋骨间距 s=0.55m 骨架形式：双底单甲板横骨架式
L/D=11.25 B/D=2.15
1.4 船底板：
船舶中部底板厚度不小于按下式计算所得值
T=a(αL+BS+r)
a航区系数，A级航区取a=1,α=0.076,β=4.5,γ=-0.4
T1=1×(0.076×45+4.5×0.55-0.4)=7.5mm
船底板t2=4.8s
取s=0.55m d=2.8m r=1.25m
得t2=4.8×0.55×1.25=5.3mm
取t=8mm
1.5 平板龙骨
按《内规》平板龙骨宽度应小于b，船中部平板龙骨应按船底 厚度增加1 mm。
b≥0.1B=0.1×8500mm=850mm
实取t=9mm b=1000mm
1.6 舭列板
按《内规》舭列板厚度应按船中部厚度增加0.5m,实取t=8mm。
1.7 舷侧顶板
按《内规》其厚度小于强甲板边厚度的0.85倍，宽度不小于0.1D
T>0.85×8mm=6.8mm 实取t=8mm
B=0.1D=0.1×4000mm=400mm 实取b=500mm

1.8结构尺寸选择的原则：
（1）主要构件的布置确保结构的有效连续性。
（2）主要构件的腹板厚度tw=0.01sw（sw为扶强材的腹板高度，tw为腹板的厚度）面板的剖面面积Af=dwtw/150（cm2）
（3）主要构件防倾肋板
1.9骨架设计：
船底：机舱后壁至防撞舱壁为双层底横骨架式。
舷侧：横骨架式肋骨交替肋骨制。
甲板：横骨架式。
1.91 甲板半剖面积
该船甲板板为横骨架式按《内规》
按A=B/2(αL+β) 取α=0.48 β=1.08
A=8.524×（0.48×45+10.8）=137.70C㎡
实际甲板半剖面积
甲板板7×26.50=185.5cm2
甲板纵桁⊥2
合计 197cm2
A=197cm>137.70cm2 满足强度
1.92 双骨架设计
按实际情况双底高h=800mm,每2档肋位一实肋板，不设实肋板的部位设组合肋板，肋距s=0.55m
0.55×2=1.1m<2.5m 满足要求
1.93 中桁材和旁桁材
该船中部货舱区平板龙骨厚度t=9mm
按《内规》中桁材厚度t=9mm
h/t=900/9=100 设置垂直扶强材
按《内规》扶强材宽度为厚度的8倍，故采用扁钢8×70为扶强材。
按《内规》旁桁材与船底同厚 t=8mm
1.94 实肋板和水密肋板
按《内规》实肋板厚度与所在部位的船底的厚度相同，取t=8mm。水密肋板与实肋板高度比为800/8=100 设置加强筋。加强筋其间距小于双层底高度的2倍，实取1600mm,故采用8×70的加强筋。
1.95 内底板
按《内规》，t1=0.04L+4.5S+0.4
t2=5.5s
本船底板计算水柱按规定为h=3.1m,将各已知条件代入上面两式分别得
t1=0.04×45+4.5×0.55+0.4=4.67mm≈5mm
t2=5.5×0.55×3.1=5.326mm
实取厚度 t=8mm>5.326mm
26

第二章 静水力曲线计算

2.1 静水力曲线计算表
2.2 静水力曲线图
A x I I C计算表
水线号__0__ T=__0.4__m =__4.5__m ==__3__m 2=__182.25_m3
横剖面站号
水线半宽（m）
面矩乘数
惯矩乘数
面矩函数（Ⅱ）×(Ⅲ)
惯矩函数（Ⅱ）×(Ⅳ)
水线半宽立方（m2）
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
Ⅶ
0

-5
25

1
0.56
-4
16
-2.24
8.96
0.676
2
2.294
-3
9
-6.882
20.646
12.072
3
3.615
-2
4
-7.23
14.46
47.242
4
4.1
-1
1
-4.1
4.1
68.921
5
3.77
0
0
0
0
53.583
6
2.979
1
1
2.979
2.979
26.436
7
2.068
2
4
4.136
8.272
8.844
8
1.02
3
9
3.06
9.18
1.061
9
0.32
4
16
1.28
5.12
0.033
10

5
25

总和
20.726

110
-8.997
73.717
218.368
修正值

修正后
20.726
计算公式
A=2Ⅱ （m）
C=
x=（m）
I=2Ⅵ—A·x（m）
I=Ⅶ（m）
计算结果
186.534
0.439
1.95
13356.123
655.104

A x I I C计算表
水线号__1_ T=_0.8_m =_4.5_m ==__3__m 2=__182.25__m3
横剖面站号
水线半宽（m）
面矩乘数
惯矩乘数
面矩函数（Ⅱ）×(Ⅲ)
惯矩函数（Ⅱ）×(Ⅳ)
水线半宽立方（m2）
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
Ⅶ
0

-5
25

0
1
0.86
-4
16
-3.44
13.76
0.636
2
2.72
-3
9
-8.16
24.48
20.124
3
3.928
-2
4
-7.856
15.712
60.606
4
4.2
-1
1
-4.2
4.2
74.088
5
4.11
0
0
0
0
69.427
6
3.5
1
1
3.5
3.5
42.875
7
2.58
2
4
5.16
10.32
17.174
8
1.53
3
9
4.59
13.77
3.582
9
0.52
4
16
2.08
8.32
0.141
10

5
25

总和
23.948

-8.326
94.062
288.653
修正值

修正后
23.948
计算公式
A=2Ⅱ （m）
C=
x=（m）
I=2Ⅵ—A·x（m）
I=Ⅶ（m）
计算结果
215.532
0.508
-1.565
16608.353
865.959

A x I I C计算表
水线号_3_ T=__1.6__m =__4.5__m ==_3_m 2=_182.25__m3
横剖面站号
水线半宽（m）
面矩乘数
惯矩乘数
面矩函数（Ⅱ）×(Ⅲ)
惯矩函数（Ⅱ）×(Ⅳ)
水线半宽立方（m2）
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
Ⅶ
0
0.85
-5
25
-4.25
21.25
0.614
1
2.4
-4
16
-9.6
38.4
13.824
2
3.57
-3
9
-10.71
32.13
45.499
3
4.17
-2
4
-8.34
16.68
72.512
4
4.25
-1
1
-4.25
4.25
76.766
5
4.25
0
0
0
0
76.766
6
4
1
1
4
4
64
7
3.34
2
4
6.68
13.36
37.259
8
2.34
3
9
7.02
21.06
12.513
9
1.137
4
16
4.548
18.192
1.466
10
0
5
25
0
0
0
总和
30.307

110
-14.902
169.322
401.219
修正值
-0.425

0.149
19.721
1.04
修正后
30.732

-15.051
149.601
400.179
计算公式
A=2Ⅱ （m）
C=
x=（m）
I=2Ⅵ—A·x（m）
I=Ⅶ（m）
计算结果
276.588
0.652
-2.203
25922.443
1200.537

A x I I C计算表
水线号__2__ T=__1.2__m =__4.5__m ==__3__m 2=_182.25__m3
横剖面站号
水线半宽（m）
面矩乘数
惯矩乘数
面矩函数（Ⅱ）×(Ⅲ)
惯矩函数（Ⅱ）×(Ⅳ)
水线半宽立方（m2）
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
Ⅶ
0

-5
25

1
1.41
-4
16
-5.64
22.56
2.803
2
3.15
-3
9
-9.45
28.35
31.256
3
4.07
-2
4
-8.14
16.28
67.419
4
4.25
-1
1
-4.25
4.25
76.766
5
4.204
0
0
0
0
74.299
6
3.81
1
1
3.81
3.81
55.306
7
3.02
2
4
6.04
12.08
27.544
8
1.967
3
9
5.901
17.703
7.61
9
8.1
4
16
3.24
12.96
0.531
10

5
25

总和
26.691

110
-8.489
117.993
343.534
修正值

修正后
26.691

计算公式
A=2Ⅱ （m）
C=
x=（m）
I=2Ⅵ—A·x（m）
I=Ⅶ（m）
计算结果
240.219
0.567
-1.431
21012.313
1030.602

A x I I C计算表
水线号__4_ T=__2.0__m =__4.5__m ==__3_m 2=__182.25__m3
横剖面站号
水线半宽（m）
面矩乘数
惯矩乘数
面矩函数（Ⅱ）×(Ⅲ)
惯矩函数（Ⅱ）×(Ⅳ)
水线半宽立方（m2）
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
Ⅶ
0
2.08
-5
25
-10.4
52
8.998
1
3.3
-4
16
-13.2
52.8
35.937
2
3.92
-3
9
-11.76
35.28

3
4.22
-2
4
-8.44
16.88
60.236
4
4.25
-1
1
-4.25
4.25
75.151
5
4.25
0
0
0
0
76.765
6
4.12
1
1
4.12
4.12
76.765
7
2.58
2
4
7.16
14.32
69.934
8
2.96
3
9
8.088
24.264
45.882
9
1.483
4
16
5.932
23.728
19.596
10
0.302
5
25
1.51
7.55
3.262
总和
34.201

110
-21.24
235.192
0.028
修正值
1.191

-5.955
29.775
472.554
修正后
33.01

-15.285
205.417
4.512
计算公式
A=2Ⅱ （m）
C=
x=（m）
I=2Ⅵ—A·x（m）
I=468.042Ⅶ（m）
计算结果
297.09
0.7
-2.084
36146.97
1404.126

A x I I C计算表
水线号_5_ T=__2.4__m =__4.5__m ==__3__m 2=__182.25__m3
横剖面站号
水线半宽（m）
面矩乘数
惯矩乘数
面矩函数（Ⅱ）×(Ⅲ)
惯矩函数（Ⅱ）×(Ⅳ)
水线半宽立方（m2）
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
Ⅶ
0
2.85
-5
25
-14.1
71.25
23.149
1
3.81
-4
16
-15.24
60.96
55.306
2
4.15
-3
9
-12.45
37.35
71.473
3
4.25
-2
4
-8.5
17
76.766
4
4.25
-1
1
-4.25
4.25
76.766
5
4.25
0
0
0
0
76.766
6
4.191
1
1
4.191
4.191
73.613
7
3.146
2
4
7.61
15.22
55.089
8
2.178
3
9
9.438
28.314
31.137
9
0.84
4
16
8.712
34.848
10.332
10
36.92
5
25
4.2
21
0.593
总和
0.218

110
-20.389
294.383
550.99
修正值
36.702
-4.95
46.125
11.871
修正后

-15.439
248.258
539.119
计算公式
A=2Ⅱ （m）
C=
x=（m）
I=2Ⅵ—A·x（m）
I=Ⅶ（m）
计算结果
330.318
0.778
-1.893
44061.743
1617.357

V Δ C 计算表
=_0.4__m =_0.2__m =___1___
水线号
T（m）
A（m）
成对和
自上至下之和
=（m）
=（Ⅵ）（t）
LB T
C=
=（）
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
Ⅶ
Ⅷ
Ⅸ
Ⅹ
0
0.4
186.534

169.66

1.865
1
0.8
215.534
402.068
402.068
80.414
80.414
339.32
0.237
2.155
2
1.2
240.219
455.753
857.821
171.564
171.564
508.98
0.337
2.402
3
1.6
276.588
516.807
1374.628
274.926
274.926
678.64
0.405
2.766
4
2.0
297.09
573.678
1948.306
389.661
389.661
848.3
0.459
2.971
5
2.4
330.318
627.408
2575.714
515.143
515.143
1017.96
0.506
3.303
6

7

8

9

10

x计算表
=__0.4_m =__0.2__m
水线号
A（m）
X（m）
（Ⅱ）×(Ⅲ)
成对和
自上至下之和
（m）
X=（m）
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
Ⅶ
Ⅷ
0
186.534
1.95
363.741

1
215.534
1.565
337.311
701.052
701.052
80.414
1.74
2
240.219
1.431
343.753
618.064
1382.116
171.564
1.611
3
276.588
2.203
609.323
953.076
2335.192
274.926
1.698
4
297.09
2.084
619.135
1228.458
3563.65
389.661
1.829
5
330.318
1.893
625.292
1244.427
4808.077
515.143
1.867
6

7

8

9

10

z计算表

=_0.4__m =_0.2__m
水线号
（m）
成对和
自上至下之和
=
T（m）
z=（Ⅵ）- (Ⅴ)（m）
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
Ⅶ
0

0.4

1
80.414
80.414
80.414
0.2
0.8
0.6
2
171.564
251.978
332.392
0.387
1.2
0.813
3
274.926
446.49
778.882
0.567
1.6
1.033
4
389.661
664.587
1443.469
0.741
2.0
1.259
5
515.143
904.804
2348.273
0.912
2.4
1.488
6

7

8

9

10

z z 计算表
水线号
（m）
I（m）
I（m）
=（m）
=（m）
z（m）
z=（Ⅶ）+(Ⅴ)（m）
z=（Ⅶ）+(Ⅵ)（m）
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
Ⅶ
Ⅷ
Ⅸ
0

655.104
13356.123

1
80.414
865.602
16608.353
10.769
206.536
0.6
11.369
207.136
2
171.564
1030.602
21012.313
6.007
122.475
0.813
6.82
123.288
3
274.926
1200.537
25922.443
4.367
94.289
1.033
5.4
95.322
4
389.661
1404.126
36146.97
3.603
92.765
1.259
4.862
94.024
5
515.143
1617.357
44061.743
3.139
85.533
1.488
4.627
87.021
6

7

8

9

10

M计算表

水线号
（t）
（m）
（Ⅱ）×（Ⅲ）
L（m）
M=（t·m）
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
0

45

1
80.414
206.536
16608.386
45
3.691
2
171.564
122.475
21012.301
45
4.67
3
274.926
94.289
25922.498
45
5.761
4
389.661
92.765
36146.903
45
8.033
5
515.143
85.533
44061.726
45
9.791
6

7

8

9

10

C C 计算表

水线号
中横剖面半宽（m）
成对和
自上至下之和
A= ·（Ⅳ）（m）
B×T
C=
C
C=
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
Ⅶ
Ⅷ
Ⅸ
0
3.77

3.4

1
4.11
7.88
7.88
3.152
6.8
0.464
0.237
0.511
2
4.204
8.13
16.01
6.404
10.2
0.628
0.337
0.537
3
4.25
8.454
24.464
9.786
13.6
0.719
0.405
0.563
4
4.25
8.5
32.964
13.186
17
0.776
0.459
0.591
5
4.25
8.5
341.464
16.586
20.4
0.813
0.506
0.622
6

7

8

9

10

第三章 分舱及破舱稳性的计算
船舶分舱及破舱稳性是船舶在一舱或数舱破损进水后，仍能保持一定浮性和稳性的能力，它是船舶的一项重要性能。在设计过程中，对抗沉性问题是否考虑周到、合理，则是船舶破损后能否保证具有一定浮态和稳性的前提。因此，在船舶设计初期就需要从抗沉性角度确定主尺度和船型要素，其中最主要的是选取到分舱甲板的型深和首、尾舷弧，同时要着重考虑船舶的合分舱。
3.1 有关的名词定义
（1) 分舱载重线 用以决定船舶分舱的水线。
（2) 最深分舱载重量 相应于是用的分舱要求所允许的最大吃水的水线。
（3) 舱壁甲板 横向水密舱壁所达到的最高一层甲板。
（4) 安全限界线 在船侧由舱壁甲板上表面以下至少76mm处所绘的线。
（5) 某一处所的渗透率 该处所能被水浸占的百分比。当该处所延伸至限界线以上时，该处所体积仅量至限界线的高度。
（6) 风雨密 在任何风浪情况下，水不应透入船舱内。
3.2 分舱检验
3.21 可浸长度计算
先按《船舶静力学》中的方法，算出体积渗透率µ=100%时的可浸长度（lfu）曲线，再将各舱沿船长各点的lfu除以该舱的计算渗透率即得该舱的可浸长度(lf)曲线。
3.22 许可舱长
许可舱长等于舱长中点处的可浸长度乘以分舱因数，分舱因数依船长和船的业务性质而定，其详细计算应参阅ZC《规范》。
3.23 分舱检验
根据总布置图、可浸长度曲线及分舱因数，检验水密舱的长度是否超过许可舱长。除此以外，各水密舱还需符合下列规定：
（1） L≥100m的船，其首尖舱后的第一个主横水密舱壁距首垂线部大于许可舱长。
（2） 若相邻的两个主横水密舱的距离（或其等效距离）小于（3.0m+0.03L）或11m中之小者，则只应把两个舱壁之一作为主横舱壁。
（3） 若主横水密舱壁有横向凹折或垂向阶梯，则应采用一等效平面舱壁来确定其分舱。
（4） 符合下列规定的水密舱的长度可超过其许可长度：第一，该舱与其相邻的前舱或后舱中任一舱的总长不超过两舱总长中点处的许可舱长的两倍或可浸长度两者之小者。第二，如果两舱之一是在机器处所内，而另一舱在机器处所以外，且两者的渗透率部同，则按第一点所规定核算相邻两舱的总长时；可浸长度应当用两舱的相当渗透率（µ）来计算:

式中，及—分别为两舱的渗透率和限界线下体积。
（5） 如果在水密舱内包含有另外的一些局部性水密舱室，而且在假定船侧破损长度为（3.0m+0.03L）或11m中之小者，此主舱部至于全部浸水，可适当增大此主舱的可浸长度。
（6） 限界线成阶梯时，阶梯处的相邻两舱的长度应分别部超过其按各自的限界线所算得得许可舱长，且两舱的总长部得超过基于低的限界线算得得许可舱长的两倍。
（7） 对于分舱因素等于或小于0.5的船舶，其所有相邻两舱的总长应部大于可浸长度（两舱总长重点处的）。
3.3 破舱稳性
根据总布置图和各种载况稳性的计算结果，分析并挑选稳性最差的载况作为核算载况，假定有多种对稳定和横倾最不利的破损情况，则按船舶静力学中的方法进行计算。
破舱后的初稳性和横倾应满足以下规定：对称浸水和不对称浸水的终了阶段，用固定排水量法求得的剩余初稳性高度应不小于0.05m，在不对称进水情况下，其横倾角不得超过7°。在特殊情况下，横倾角可放宽到15°，但扶正终了阶段不得淹没限界线。

结束语
几个月的学习和研究，使我对船舶设计的过程有了更深的了解。深入了解了如何计算破舱稳性、静水力曲线图的绘制及提高抗沉性方法，努力将船舶安全放在首位，确保每条船舶的安全性能，希望后来的优秀人才能够继续努力。为我国的船舶行业的发展做出贡献。
通过此论文的设计，我了解了更多的船舶设计方面的知识级经验。为以后的工作积累经验。

致谢
本论文在设计过程中，得到了船舶教研室老师曾祥华的指导和帮助，在此表示感谢，同时老师在我们设计的过程中，老师及时的给我们转载一些有用的资料及相关的图纸，同学们也给予了帮助，再此表示感谢！
本毕业论文在完成过程中，得到了曾祥华老师的指导和帮助，在此表示感谢。感谢教授我知识的和提供指导的各位老师，感谢给予转载和引用权的资料、图片、文献的所有者。感谢武汉理工大学提供的进一步学习的机会。感谢提供本船相关图纸的设计公司和设计人员。

参考文献
「1」 魏莉洁.船舶结构与制图.人民交通出版社，2006.8
「2」 雷 林.船舶建造工艺学. 人民交通出版社，2006.
「3」 刘向东.船体结构与强度设计. 人民交通出版社，2006.12.
「4」 潘晓明.船舶原理. 人民交通出版社，2007