吨远洋散货船设计学位36097974.doc

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1、武汉理工大学毕业论文（设计）55000吨远洋散货船毕业设计目 录绪 论 （2）第一章 设计任务书及分析（4）第二章 全船说明书（9）第三章 船舶主要要素的确定（12）第四章 型线设计（18）第五章 静水力计算 （23）第六章 总布置设计（25）第七章 船舶阻力计算（28）第八章 螺旋桨图谱设计（30）第九章 舱容要素计算（34）第十章 稳性计算书（36）第十一章 最小干舷计算（44）参考文献（47）附 录 （47）1.调查报告2.静水力性能计算数据结束语 （55）摘 要：本船为近海55000吨散货船，该船主要装运散货如谷物、煤及一些干货（钢管等），根据远洋航道和经济情况，着重解决船舶的舱容。本

2、船的设计，总体上满足设计所需的要求。因本船为散货船，首先考虑载货量和舱容对其主尺度的限制，并且其积载因数较大，不能只按最小干舷设计，同时应考虑到船舶的经济性。本船设计中特别注意降低造价，降低消耗，提高运输能力，以最少的投资获得最大的运输能力，提高本船的经济性。AbstractThis paper deals with the design of 55000t bulk carrier, the ship main shipping bulk cargo like grain, coal and some solid stuffs (steel pipe and so on) , accordi

3、ng to the coastal waterways and the economic situation, focus on ship cabin capacity. The ships design, satisfies the request which as a whole the design needs. Because this ship is a bulk freighter, paramount consideration freight capacity and volume of compartment to its host criterion limit, and

4、its load factor is big, cannot only press the smallest freeboard design, simultaneously should consider ships efficiency. In this ship design the special attention reduces the construction cost, reduces the consumption, sharpens the transport capacity, obtains the biggest transport capacity by the l

5、east investments, enhances this ships efficiency.关键词：散货船 设计 性能计算 55000t绪 论全文内容包括任务书分析，主要要素的确定，船体型线设计，船舶性能计算，总布置设计，浮态调整，舱容和各种载况下的稳性计算，阻力计算，螺旋桨设计调查提纲和调查报告等内容。整个设计过程以货舱舱容、稳性、操纵性和经济性为中心。确保设计的船具有足够的载货量，改善设计船的稳性和操纵性，同时具备良好的经济性。设计船的主要数据如下：总长Loa=192m,两柱间长Lpp=185m,设计水线长Lw=188.6m, 型宽B=32m,型深D=17.9m,设计吃水T=11.2

6、m,排水量=60983t , 浮心纵向位置Xb=3.922m(舯前)，方形系数Cb=0.884，棱形系数Cp=0.891。全文分十一个部分，用数据和图表对以上内容进行了说明，对该散货船的设计做了全面的阐述。 第一章 设计任务书及分析设计任务书一. 设计题目 ： 55000吨远洋散货船二. 设 计 人 ： 三. 设计指导人: 四. 设计时间： 五. 设计工作量: 说明书 2 页 图纸 4 张( 1-3 号图纸)六. 设计（论文）主要内容：1. 船型、航区与用途 设计船为钢质、单甲板、双壳散货船，船型根据调查结果确定。本船适合于远洋航区。2.船级 船舶包括船体，轮机，设备和舾装等应符合ABS船级社

7、的规范。3.航速、续航力及自持力 本船试航速不低于14.2kn/h;续航力18000海里，自持力52d。4主机、辅机及燃料 主机、辅机拟采用低油耗国产或引进专利国内生产柴油机，其型号与功率由设计者按设计要求自行选定。5.设备 锚、系泊、舵、工作、救生、消防及航行信号等设备根据规范要求及实际需要配置。6.乘员编制及配置 船舶定员28人，不包括苏伊士运河船员6人。室内设施按舱室设备规范配置。七外文阅读与翻译 1阅读有关文献。2翻译与设计任务有关文章，字符2万。八基本要求：1进行毕业设计调查，完成开题报告。2确定设计船主要要素：根据任务书，通过分析，确定船舶主要要素。3型线设计：按型船改造、图谱或自

8、行设计等方法进行型线设计并提交相应图纸。4总布置设计：按照图纸标准完成设计船总布置图纸一套。5性能校核： 1）稳性计算：至少计算二种典型载况完整稳性。 2）完成功率、螺旋桨计算书及预报航速。 3）编写设计报告书。九.应完成的任务：1. 图纸（1）船舶型线图 （2）船舶总布置图 （3）静水力曲线图 （4）邦容曲线图 （5）插值曲线图2.计算文件与说明书 （1）船舶主尺度与船型系数的选择说明 （2）船舶型线设计说明 （3）船舶总布置设计概述 （4）船舶稳性计算书 （5）阻力及速率计算书（包括桨的主要要素确定） （6）船舶干舷计算 设计指导人： （签名） 2007年6月 5日 任务书分析：1.对本船

9、的简单分析：散货船自20世纪50年代中期出现以来，总体上保持着强劲的增长势头。在国际航运业中，散货船运输占货物运输的30%以上。由于货运量大，货源充足，航线固定，装卸效率高等因素，散货船运输能获得良好的经济效益，散货船已成为运输船舶的主力军。随着世界经济的发展，散货船运输仍将保持较高的增长势头。在国内，散货运输约占货运量的40%，日益发展的散货船队在能源运输、国际贸易中是一支主力军，在国民经济发展中占有重要地位。从船队结构情况看，我国干散货船队船舶吨位偏小，平均载重吨低于世界平均水平，其中2万5万吨散货船约占43%(以载重吨计)。而且这些2万5万吨散货船船龄老化情况比较严重：从船队规模看，20

10、00年以前2万5万吨散货船的数量基本满足国内运输需要，2000年后随看货运量的增加，尤其是我国矿石的进口量近儿年的持续快速增加(2003年已达1.6亿吨)，极大地增加了散货船货运量。因此，我国船队最近几年应加快老龄散货船的更新及大型散货船的建造，以适应我国经济发展的需求。本船可用于以下航线：1）远东-北美西海岸航线 该航线包括从中国，朝鲜，日本苏联远东海港到加拿大，美国，墨西哥等北美西海岸各港的贸易运输线。从我国的沿海地各港出发，偏南的经大隅海峡出东海；偏北的经对马海峡穿日本海后，或经清津海峡进入太平洋，或经宗谷海峡，穿过鄂霍茨克海进入北太平洋 2）远东-加勒比，北美东海岸航线 该航线常经夏威

11、夷群岛南北至巴拿马运河后到达。从我国北方沿海港口出发的船只多半经大隅海峡或经琉球庵美大岛出东海。 3)远东-南美西海岸航线从我国北方沿海各港出发的船只多经琉球庵美大岛。硫黄列岛，威克岛，夏威夷群岛之南的莱恩群岛穿越赤道进入南太平洋，至南美西海岸各港。 4）远东-东南亚航线 该航线是中，朝，日货船去东南亚各港，以及经马六甲海峡去印度洋，大西洋沿岸各港的主要航线。东海，台湾海峡，巴士海峡，南海是该航线船只的必经之路，航线繁忙。 5）远东-澳大利亚，新西兰航线 远东至澳大利亚东南海岸分两条航线。中国北方沿海港口几朝，日到澳大利亚东海岸和新西兰港口的船只，需走琉球久米岛，加罗林群岛的雅浦岛进入所罗门海

12、，珊瑚湖；中澳之间的集装箱船需在香港加载或转船后经南海，苏拉威西海，班达海，阿拉弗拉海，后经托雷斯海峡进入珊瑚海。中，日去澳大利亚西海岸航线去菲律宾的居民都洛海峡，望加锡海峡以及龙目海峡进入印度洋。2.散货船的特点： 在国际航运业中,散货和液货运输占货物运输的70%以上。由于运量大、货源充足、航线固定、装卸效率高等因素,散货船及液货船能获得良好的经济效益,成为运输船舶的主力军。这类船舶目前的发展趋势大致是船种标准化、系列化,其中散货船主要船种是好望角型(CAPESIZE)、巴拿马型(PANA2MAX)、灵便型(HAND YMAX)等。这类船舶的船长趋向缩短,船宽和型深增加,长宽比L/B相应下降

13、,灵便型L/B约在5.55.8之间,船体短肥,但载重量和航速却不断地增加,而且由于船级社协会等机构对船体安全性问题越来越重视,各种新要求和规则不断推出,船体的空船重量也不断增加。因此研究这一类标准化系列化船型的快速性、操纵性、适航性、船体结构的安全性、防污染性能以及综合节能等,是目前航运界和造船界一个相当重要的课题,目的是追求船舶营运的经济性,降低造价,使船东以最小的初投资获得最大的经济效益。灵便型散货船(handybulker)原指载重量为2万4万吨的较小型散货船，此型船吃水浅，能进出世界众多港口，具有灵便、通用的特点随着航运和造船业的发展，灵便型散货船也得到了进一步的发展，演变出载重量更大

14、的3.5万载重吨以上大灵便型散货船(handymaxbulker)，而把3.5万载重吨以下称之为小灵便型散货船(smallhandybulkerorhandysizebulk)；由于受到河道的限制，6万8万吨巴拿马型（Panamaxbu1ker）最大船长294m，宽32.2m，吃水12m；10万18万吨好望角型散货船(capesizebulkcarrier)在20世纪60年代中后期问世，是通过好望角连接大西洋和太平洋的典型船型，主要承担海上长航线的煤炭和铁矿石运输任务，其代表船型吨位逐步由10万12万吨发展到14万15万吨，近期又发展到17万20万吨。此外，还有以下几个特点：1） 船型主要为中

15、机或尾机型。2） 主要尺度的吃水，受各停靠港口航道及码头前沿水深的限制较大。散货船主要是装货为主，所以它的舱容是最主要的，且型深对舱容影响最大，。3） 货舱与货舱口：为便于装卸，舱口数与货舱数相同，舱口宽度约占船宽的70 80%。3.本船是载重型船舶，其设计流程图如下页框图所示：分析设计任务书，找出主要矛盾，确立设计思想决定船型和总布置估算确定L, B ,T, D, 估算f(L,B,D)性能校核得出满足要求的方案选择最佳方案不满足修改主尺度及系数或修改总体布置载重型船舶设计流程图4.设计中应解决的中心问题本船是一条运输船舶，满足任务书上所规定的各项要求，使本船在技术上具备必要的能力，从而保证其

16、运输任务的完成，这是设计本船时首先要考虑的主要因素。在设计中应保证船舶的适航性，避免在航行中发生谐振。另外，在设计中还应该保证船舶有一定的首尾吃水，以避免在风浪中发生飞车、砰击和减少甲板上浪等现象的发生。 本船为低速柴油机驱动，设计航速为14.20knots（节），本船又属于运输船，因此我们要妥善处理船舶快速性和经济性的矛盾，从这一主要矛盾去考虑进行主尺度的选择和优化。5.妥善处理船舶快速性与经济性的矛盾在本船主尺度确定时，为提高其经济性，从以下两个方面去注意：第一，在满足载货量要求的情况下，力求减小其主要尺度，特别应力求缩短船长，以便减少船体钢料的消耗量，降低造价。第二，在设计中应使设计船达

17、到设计任务书中规定航速要求的同时，力求所选择的主机功率最小,这样船舶造价也相对减少。在主机功率一定的情况下，应力求获得较高的航速，以便缩短航次的航行时间，增加年航次数，从而提高运输能力。6.本船的一些设计思想。 A 采用尾机型 B 按照规范的要求，本船采用双壳双底 C 以平齐的主甲板，首楼，前倾首柱与球鼻首，方形尾封板和开式船尾框架，半平衡舵和一个固定螺距螺旋桨 D 主机、辅机及燃料：主机、辅机拟采用低油耗国产或引进专利国内生产柴油机，其型号与功率由设计者按设计要求自行选定 E 设备：锚、系泊、舵、工作、救生、消防及航行信号等设备根据规范要求及实际需要配置。第二章 全船设计说明书2.1船型及用

18、途 本船为钢质、单甲板、单机、单桨、，柴油机驱动的散货船；主要航行于远洋航道。2.2船级船舶包括船体，轮机，设备和舾装等应符合ABS船级社的规范。2.3主尺度总 长: 192m 设计水线长：188.6m垂线间长: 185m 型 宽：32m型 深： 17.9m 设 计吃 水：11.2m排 水 量： 60983t 2.4人员配置船长： 1 人 政委 1人轮机长： 1 人 苏伊士运河 6人其他船员：25人合计 ：34 人 2.5主要船型及系数方形系数 ：0.884 棱形系数 ：0.891舯剖面系数：0.993 水线面系数：0.960浮心纵向位置：3.922m 满载试航速度： 14.2kn 续航力：1

19、8000海里2.6稳性及干舷稳性和干舷均符合2004年船舶与海上实施法定检验规则要求。2.7舱容舱内容积为65919m3，舱口围板内容积4223.2 m3 ,共计70142.2 m3 2.8舱室布置 一 主船体布置。1）在#221船首设置首尖舱。 2）#35#221肋位设有舷边压载顶水舱和底舱，主要是为了在空载调节其浮态和重心。3）在#35#221肋位内设有高度为2.0m的双层底。4）机舱设在#12#35肋位，Lc=18.86m。5）在#18#28肋位及#72#148设燃油舱。6）货舱设在#35#229肋位。7）舵机舱设在#-1#1肋位。日用水舱设在#12#15肋位。二 上层建筑划分上层建筑一

20、共五层，第一层为救生甲板，高度3.5m,第二层到第三层为居住甲板，高度为3.15m.。第四层为驾驶甲板，高度为2.65m。第五层为罗经甲板。2.9船体结构：全船的除#12肋位以前和#221肋位以后肋距为600mm，中间部分全为820mm,双层底高是2.0m; 机舱处双层底高是1.82m。为了改善船舶的装卸条件，本船在货舱内不设支柱，而在舱口处设舱口围板以增加舱容。2.10推进设备2.10.1主机：型 号：大连船用柴油机厂6S50MCC型 额定功率：9480kw 油 耗：171g/kwh 额定转速：127r/min重 量：273t 数 目： 1台 2.10.2螺旋桨：盘面比：0.582 桨 径：

21、5.57m螺距比：0.646 推进效率：0.507叶 数：4 转 速：127r/min2.10.3舵设备本船采用半悬挂式半平衡舵舵，舵的剖面采用流线型。用实船统计资料选择面积时，常用船体纵中剖面水下部分的面积或船长与吃水的乘积的百分数来表示，即舵面积：AR=*Lpp* d,其中取1.60%，Lpp=185m, d=11.2m, 则AR=33.152m。舵高hhmax7.42m舵宽bb=AR/h4.467m展舷比=h/b1.660726351舵平衡比 k0.26配合间隙 D5.57ma0.12D=0.6684b=0.20D=1.114c=0.14D=0.77982.10.1锚设备及系泊设备通过舾

22、装数N计算：N=+2Bh+A/10,其中=60983t,B=32m,A为船长L范围内夏季载重水线以上船体部分和上层建筑以及各层宽度大于B/4的甲板室侧投影面积的总和，根据总布置图，计算得A1572.9m2h为从夏季载重水线到最上层舱室顶部的有效高度，h22.5m计算得N3146.6按2006年钢质内河船舶入级与建造规范配备如下：首锚为3个，9300kg/个；首锚锚链总长660m，选择直径为76mm的锚链；拖索长度280m，破断负荷1471kN；系船索6根，每根长度200m，破断载荷为520kN。2.11其它设备2.11.1救生设备 根据船舶与海上设施法定检验规则，本船配备救生圈和气胀式救生环共

23、4个，其中带救生浮索救生圈2个，32人救生艇一条。2.11.2防、信号设备 配备前后桅灯各一、前后锚灯各一、舷灯、艉灯、工作灯应照明甲板。第三章 船舶主要要素的确定3.1初步估算型船资料 ：主要要素范围初定： 在进行各主要要素范围初定之前，应首先弄清楚本设计船选取基本要素时应首先要考虑哪些问题，以及考虑问题的主次。本船为布置地位型船，因而在选取主尺度时，一般要先考虑布置地位，在此基础上尽可能的提高船舶的快速性、耐波性等性能，而浮力、稳性等则是必须要满足的。理清这些矛盾，才能在确定主要要素时有的放矢，合理选择。(1）船长1.浮力。满足浮力方程。但船长过大，将增加船体重量。2.布置地位和舱容。满足

24、舱容要求，本船布置地位不是主要考虑的方面，3.快速性，一定排水量的船和航速下，增加船长，有利快速性，但将增 加空船重量，增加建造成本，于经济性不利。4.其他方面。耐波性方面，避免船长与波长相近，增加L可以提高航向稳定性，但不利回转性。L过长，不利总纵强度。港口限制条件。（2）船宽1.浮力。最先考虑的是满足浮力要求。2.舱容和布置地位。增加B有利舱容和布置。3.初稳性高的上下限。船宽增加，有利增加初稳性高度，但B过大，不利于横摇缓和性。在实际中，从造价方面，要求降低船长，加大船宽，但一般不能过宽，还受到航道限制，横摇缓和性的约束。一般在吃水受到限制的条件下，可增加船宽。（3）吃水 设计吃水的选择

25、主要从浮力及保证螺旋桨有适宜的直径这两个方面来考虑。1.从浮力方面看，增加吃水，可减小Cb或B及L，对快速性和减轻空船重量等许多方面都是有利的。当然减小B和L都应该满足稳性和布置地位等有关的要求。所以，如果吃水不受限制，在不影响L和B满足其它要求的情况下，吃水的选择一般总是用足给定的限制条件。2.从螺旋桨直径看，吃水的大小与螺旋桨直径有直接的关系，如果吃水太小，对桨的直径限制太大，会严重影响推进效率。（4）型深1.舱容要求。D对增加舱容贡献最有效。对空船重量增加影响很小。2.总纵强度。D越大，对总纵强度有利，但可能会增加重心高度和风压力矩。（5）方形系数方形系数是一个反映船体水下部分肥瘦程度的

26、系数，是排水量和各主要尺度间的纽带，故选择主要尺度时，也同时选择方形系数。从船体重量及载重量方面考虑，Cb太小，船的主尺度就会很大，船体重量就会增加，钢料消耗增大，船舶造价也就随着提高，同时由于空船重量大了，载重量会相应降低；从适应航道要求上，如果Cb也小，必然使船舶的L、B变得很大，不适应航道的要求，同时也不利于操纵性。但是对于高速舰船，减小Cb通常对改善阻力性能是有利的。 方形系数主要根据浮力和快速性两个基本因素来选择。对于本设计船，如果浮力的要求不难满足的话，可以主要根据快速性的要求选取与Fn相配合的Cb。3.1.1 初步确定排水量 由统计公式：DW=0.7666+0.1304（DW/1

27、05）-0.0775(DW/105)2+0.1294(DW/105)3-0.1441(DW/105)4+0.0469(DW/105)50.829 =DW/DW66345m3本船最大载重时是结构吃水状态，所以该排水量为结构吃水排水量。3.1.2第一次主要要素估算 3.1.2.1船长的确定 经验公式法的计算值与母型船相比偏大，采用母型船换算法得LPP=LPPo(/o)1/3=183.7m考虑到其他因素，取185m。3.1.2.2船宽的确定 原理同上得B=Bo(/o)1/3=32.57m考虑到其他因素，取B=32m3.1.2.3吃水的确定 采用母型船换算T=To(/o)1/3=11.21m 考虑其他

28、因素，取T11.2m3.1.2.4型深的确定 采用母型船干舷换算法。D=Do*T/To=17.93.1.2.5估算方型系数Cb取=1.0006，k=1.025，则由浮力平衡方程式=*k*L*B*T*Cb可以得到：在结构吃水状态下 Cb0.86943.1.3粗估主机功率1)收集型船资料，选取与本船排水量接近的干散货船，利用其海军系数初步估计本船的主机功率。本船参考国内50000吨散货船资料（见型船资料表），其海军系数C472.7因为排水量接近的干散货船，C相同，所以，所以求出P=9930.38kw=13510.72马力。3)选取大连船用柴油机厂6S50MCC柴油机产品名称6S50MCC功率(Ra

29、ted power)：9480KW 12900bhp缸径(Cylinder bore)：500mm活塞冲程(Piston stroke)：2000mm转速(Speed)：127rpm耗油量(BSFC)：171g/kwh重量(Weight)：273t3.2关于性能的校核3.2.1货舱舱容校核3.2.1.1载货量Wc 的计算：载重量DW包括了货物、人员及行李、食物、淡水、燃油、滑油、炉水以及备品供应品的重量，如果设计状态还有压载水的话，则还包括压载水的重量。（1）人员重量： 34人（2）人员重量：65kg*34=2210kg（3）行李重量：55kg*18=1870kg（4）食品和淡水的总储备量：3

30、4*52*153.5kg=271388kg, 定量标准食品每人每天3.5kg，淡水每人每天150kg。（5）燃油储备量WF171*10-6*9480*24*522023t（6）滑油重量：WL=WF=0.02*2023t=44.06t, 取=0.02。（7）备品和供应品重量：0.5%*LW=0.005*11579t=57.9t。载货量Wc=55000t-2.27t-1.87t-271.4t-2023t-44.6t-57.9t=52644t。3.2.1.2设计船货舱所需容积：Vc=Wc*uc/kc, uc取1.35，容积折扣系数kc=0.99,Vc=52644t*1.35/0.99=71787.3

31、。 设计新船提供的货舱容积：VTc=LcAcKc。 Lc185-9-6.5-20149.5 计算船中处货舱横剖面面积：参考型船资料，结合设计船的主尺度，将货舱横剖面初步设计如下：; 得出Ac453m2散货船Kc=0.135+1.08Cb=0.1.074； 求得：VTc=LcAcKc=69.19*116.515*0.999=72735。VTCVC ,相差并不很多，省略对仓容的调整。3.2.2空船重量的估算及排水量的校核根据散货船统计公式，WH3.90KL2B(CB+0.7)*10-4+1200 得出K9.517，WH7579.416tWO=CO(LBD)2/3 CO=0.981.28，这里取为1

32、.20，得出WO2687tWMCM(PD/0.7355)0.5,对于低速主机，MCR在10000kW以下时，CM89，这里取为9得出WM1022.123LWWH+WO+WM=11288.72t排水量储备取LW的5校核排水量：满载排水量为：= DW+（1+5）LW=11853.16t1=DW/DW=66345，与第一次计算排水量1比较：3.2.3航速校核根据经验公式V2.42Lpp0.17273B-0.22589T-0.0664Cb-0.41631（Ps/0.736）0.205N-0.01033经计算，所得航速V=15.6kn，大于设计书要求的14.2kn，将根据情况在后面适当改变主机，以获得最

33、佳效益。3.2.4稳性校核根据文献3的公式：=1.534m在此式中:；,其中水线面系数Cw=(1+2CB)/3=0.9130.610.65，这里取0.64根据规定，GM=1.5340.15m,故满足要求。3.2.5横摇周期校核 由以下公式计算： B/d2.56，f取1.02。 GMo未计及自由液面修正的初稳性高，KG=*D=0.64*17.9=16.235m =16.235s 满足规范要求的最小值8s。3.3主尺度优化以上主尺度的确定只是一个初步设计方案，但并不是一个最佳的设计方案，在实际设计中设计方案的优化是非常重要且是必须的。优化的主要步骤有：1确定设计变量。一般而言有船长，船宽，型深，吃

34、水，方形系数。主机功率或航速。在设计中长将以上参数无量纲化。2建立目标函数。船舶设计是多目标多学科多参数多约束的设计问题，目标函数的确定直接关系到设计的优越性。一般而言将选择对设计质量有重大影响的指标列出，根据其影响程度给与加权。运输传播设计的经济性方面的主要目标有PFR,NPV等。3约束条件。一般根据航道港口的限制条件，船东的技术要求，规范法规公约的具体要求定出。4确立设计的模型。5选择优化方法。主要的优化方法有网格法，最优化法，模拟退火法，遗传算法。本次设计根据老师的要求就不具体进行优化。但实际中一定要优化。第四章 型线设计4.1概 述型线设计是船舶总体设计的一项重要内容。初步设计阶段中的

35、型线设计通常是在船舶主尺度（L、B、D、d、CB）确定后与总布置设计配合进行的，但在设计方案构思；和选择主尺度时，就要对船体型线有所考虑，并在型线设计中加以体现和检验。正式的型线图是性能计算、结构设计、各种布置和建造放样的依据，必须认真对待。综合起来，型线设计应注意以下几个方面：4.1.1保证良好的航海性能型线设计时，通常是把快速性（阻力与推进）放在主要地位来考虑的。一般来说从快速性、耐波性、稳性、及抗沉性上来考虑船体水下部分的型线；同时从耐波性、稳性以及砰击等方面来考虑水上部分的型线，力求做到船体水下和水上两部分型线在几何上的合理配合。4.1.2考虑总布置要求包括需要的甲板面积、船舱尺度、舱

36、口尺寸、机舱和设备的布置、浮态调整等总布置的要求。在总布置和性能相矛盾时，应适当降低对某些性能的要求，以照顾布置上的经济、合理、实用和安全。4.1.3考虑船体结构的合理性和工艺性 在型线设计中考虑船舶性能、总布置、结构、工艺等要求时，首先要根据不同类型船舶的不同使用特点，综合权衡。另外，设计中可参照优秀的母型船型线，并按设计船要求用适当的方法作适当的修改。4.1.4 外观造型水线以上的首尾轮廓线、甲板边线以及外露的折角线应考虑外观和造型方米昂的要求。对于客船、游船等更应考虑型线与上层建筑等相互的协调，使之成为一个优美的整体。本次设计根据老师要求，采用型船改造法进行型线设计。4.2主要型线要素的

37、选择型线设计的结果是以型线图来表达船体外形的几何形状。控制船体型线的要素主要是：a. 横剖面面积曲线b. 设计水线和甲板边线c. 横剖线形状d. 侧面轮廓线4.2.1棱型系数CpCp的大小反映了浮力沿船长的分布情况。波主要发生在首端，首波峰高压区主要在首端Cp大，浮力沿船长分布得比较均匀；Cp小，浮力相对集中在船中，船的首尾两端尖瘦。对中低速船，船的兴波阻力在船首附近。Cp小，满载水线呈微凹形，这样不但可减少首波波高，而且可减少波峰区的水动压力在船舶前进方向上的分力，以降低兴波阻力。对于中低速船，由于选取Cb接近经济方形系数，因此Cp无法达到最佳值。所以，在较小Fn下，从Cb的经济值及与之适应

38、的Cm值出发选择Cp较为适宜。选用比Cp最佳值大的经济值，有利于在同尺度条件下舱容最大，也有利于尾机型船舶的机舱及轴系布置。设计型线时参考指导老师给出的型船资料：本船Cb=0.8694，型船Cm=0.9970 ,则Cp=Cb/Cm=0.8720。4.2.2浮心纵向位置Xb在一定棱形系数下，浮心纵向位置Xb表示了船的排水体积在中前和中后的相对大小，即反映中前和中后的相对丰满度。当Xb在中前时，船首丰满，会使兴波阻力增加，船尾瘦削可降低旋涡阻力。当Xb在中后时，则产生相反的效果。本船在设计中Xb占船长百分比取与型船相同值。型船Xb93.302m，占垂线间长178m的52.417。因此，设计船浮心纵

39、向位置位于船中前2.417处。4.2.3船首形状设计水线以上的首柱做成倾斜的,这样不仅可以是水线以上的面积迅速增加，有利于减小迎浪航行中纵摇和升沉运动，而且倾斜首柱使设计水线以上的水线变得瘦削，可减少首端激波。另外，倾斜首柱增加了甲板面积，并且使船外形美观大方。从经济性和实用性角度来考虑，前倾过大，会增加总长和造价，增大吨位，增长泊位，降低进出港时的安全。因此设计水线以下的首柱形状时继续保持水上的倾斜度，并和底龙骨圆滑的连接。查了诸多型船的船首，选择有球首的，简图4.1如下： 图4.1 球首4.2.4船尾形状船尾轮廓线的形状的选择主要是考虑舵和螺旋桨的布置以及与横剖面型线的配合，现代单桨运输船

40、舶一般都采用巡洋舰尾，其侧面轮廓图见下图4.2：图4.2船尾4.2.5船底船底采用水平龙骨，根据首尾部轮廓按照光顺性和协调性的要求绘制出船底线。4.3型线绘制在本次的设计中，也采用CAD绘制迁移图进行型线对母型船的改造。母型船方形系数为0.8776，棱形系数为0.8806，中剖面系数CM为0.9970,水线面系数为Cw0.9538,浮心纵向位置为Xb93.302m,垂线间长Lpp178m，船宽B=23.7m,吃水T10.4m。设计船中剖面系数取CMo=CM=0.9970,则CP=CB/CM=0.8720。因为设计船和母型船的浮心纵向位置相同，所以要按型船的横剖面面积曲线绘制设计船的横剖面面积曲

41、线。只需修改面积曲线的棱形系数具体如下：根据型船横剖面图量测得的各站面积值，经无因次化后得到横剖面面积比。以站号为x轴，面积比为y轴绘制型船横剖面面积曲线（见图4.3曲线1）用”1-Cp”法进行横剖面面积曲线修改：设计船的棱形系数Cp=0.8720，型船棱形系数Cpo0.8806因此；且CpoCp设计船Cp小，则将型船面积曲线向内迁移。迁移量参照新老船舶Cp差值（在面积曲线图内，将X轴（整个0站20站）作为参照Cp，最大值为Cpmax=1，在面积为1处的值为新老船Cp差0.0086，面积0处Cp为0，两点连成直线，则可以很清楚地得到每一对应面积面积曲线向内迁移的迁移值），得到曲线2。（见图4.

42、3曲线2）改造前后的横剖面面积曲线如下图4.3所示： 图4.3 横剖面面积曲线根据面积曲线2与曲线1对比，可以得到各站面积迁移量，利用相同迁移量将型船型线图上（半宽图）各站进行迁移（迁移距离与面积曲线对应站迁移距离相同，方向也相同），迁移后得到新的站号，直接读出各水线在新站线的半宽值B1，再根据型船与设计新船船宽关系转化得出半宽B2，其中B2=B1*B/Bo=B1*32/23.7=1.3502B1，制成型值表。根据半宽值B2，画出辅助半宽水线图，并生成横剖面图。水线均按设计新船标准绘制，与水线图形成对应的点，在横剖面图上都画在辅助水线上，辅助水线的N水线=设计新船实际N水线*(T/To)，绘出

43、的横剖面图的各条站线与实际水线的交点出的半宽值即为我们设计船舶的对应站的水线实际半宽值。根据草图得出设计船的型值，制成型值表，以便绘制正式型线图。4.3.1型线图组图步骤：4.3.1.1 画格子线本次采用电子版的格子线。4.3.1.2画横剖面图根据上述从图谱中得到的设计船的标准水线的取值绘出各条标准水线，然后，再根据各站的半宽值绘制出本船的各条横剖线。在绘制过程中，严格遵守从图谱中获取的各站半宽值，特别是水下部分的型值，如果在绘制横剖线时，为了保证型线的光顺性与协调性可以适当地修改设计船水上部分的型值。在绘制完各条横剖线后，再在该横剖线图中重新绘制出各条水线，根据本船的设计吃水和型深的实际特点，本船共设10条水线，其中水上部分1条。这样就可到各条水线在每一站上的半宽值，以便在后面绘制半宽水线图。4.3.1.3画半宽水线图对应横剖面图中各条水线与各条站线的交点的半宽值，用纸条在半宽水线图上描绘出各点，并光顺连接，做出半宽水线。4.3.1.4绘制侧视图绘制侧面轮廓线，包括船舶的首尾侧面轮廓线、船底线和舷弧线，在设计中主要是参考型船的首尾形式，并且前面已经分析了本船的首尾形状及船底形状，结合设计船的自身特点自行绘制。甲板平面轮廓线是指甲板边线的水平投影，它反映甲板的