【文章內(nèi)容簡介】 c=Wc*uc/kc, uc 取 ，容積折扣系數(shù) kc=, Vc=52644t*。 設(shè)計(jì)新船提供的貨艙容積： VTc=LcAcKc。 Lc＝ ＝ 計(jì)算船中處 貨艙橫剖面面積：參考型船資料，結(jié)合設(shè)計(jì)船的主尺度，將貨艙橫剖面初步設(shè)計(jì)如下： 。 得出 Ac＝ 453m2 散貨船 Kc=+=； 求得： VTc=LcAcKc=**=72735 3m 。 VTCVC ,相差并不很多，省略對(duì)倉容的調(diào)整。 空船重量的估算及排水量的校核 根據(jù)散貨船統(tǒng)計(jì)公式， WH＝ (CB+)*104+1200 2/3)100300( LK ??? 得出 K＝ ， WH＝ WO=CO(LBD)2/3 CO=～ ，這里取為 ，得出 WO＝ 2687t WM＝ CM(PD/),對(duì)于低速主機(jī)， MCR 在 10000kW 以下時(shí)， CM＝ 8～ 9，這里取為 9 得出 WM＝ LW＝ WH+WO+WM= 排水量儲(chǔ)備取 LW 的 5％ 校核排水量△： 滿載排水量為：△ = DW+（ 1+5％） LW= △ 1=DW/η DW=66345， 與第一次計(jì)算排水量△ 1 比較： 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 遠(yuǎn)洋 55000t 散貨船設(shè)計(jì) 16 0 7 ||11 ???? ?? 航速校核 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 V＝ （ Ps/） 經(jīng)計(jì)算，所得航速 V=，大于設(shè)計(jì)書要求的 ，將根據(jù)情況在后面適當(dāng)改變主機(jī)，以獲得最佳效益 。 穩(wěn)性校核 根據(jù)文獻(xiàn) [3]的公式： DTBaTaGM **2*1 2 ???? = 在此式中 : 5 0 )/(???? C w pCbC w pCba ； 0 8 0 )*0 8 (2 ?? CbC w pa , 其中水線面系數(shù) Cw=(1+2CB)/3= ξ ＝ ～ ，這里取 根據(jù)規(guī)定， GM=,故滿足要求 。 橫搖周期校核 由以下公式計(jì)算： OGMKGBfT ??? B/d＝ ， f取 。 GMo — 未 計(jì) 及自 由 液面 修 正的 初 穩(wěn) 性高 ， KG=ξ *D=*= ?T = 滿足規(guī)范要求的最小值 8s。 主尺度優(yōu)化 以上主尺度的確定只是一個(gè)初步設(shè)計(jì)方案，但并不是一個(gè)最佳的設(shè)計(jì)方案，在實(shí)際設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化是非常重要且是必須的。優(yōu)化的主要步驟有： 1．確定設(shè)計(jì)變量。一般而言有船長，船寬，型深，吃水，方形系數(shù)。主機(jī)功率或航速。在設(shè)計(jì)中長將以上參數(shù)無量綱化。 2．建立目標(biāo)函數(shù)。 船舶設(shè)計(jì)是多目標(biāo)多學(xué)科多參數(shù)多約束的設(shè)計(jì)問題，目標(biāo)函數(shù)的確定直接關(guān)系到設(shè)計(jì)的優(yōu)越性。一般而言將選擇對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量有重 大影響的指標(biāo)列出，根據(jù)其影響程度給與加權(quán)。武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 遠(yuǎn)洋 55000t 散貨船設(shè)計(jì) 17 運(yùn)輸傳播設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性方面的主要目標(biāo)有 PFR,NPV等。 3．約束條件。一般根據(jù)航道港口的限制條件，船東的技術(shù)要求，規(guī)范法規(guī)公約的具體要求定出。 4．確立設(shè)計(jì)的模型。 5．選擇優(yōu)化方法。主要的優(yōu)化方法有網(wǎng)格法，最優(yōu)化法，模擬退火法，遺傳算法。 本次設(shè)計(jì)根據(jù)老師的要求就不具體進(jìn)行優(yōu)化。但實(shí)際中一定要優(yōu)化。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 遠(yuǎn)洋 55000t 散貨船設(shè)計(jì) 18 第四章 型線設(shè)計(jì) 概 述 型線設(shè)計(jì)是船舶總體設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。初步設(shè)計(jì)階段中的型線設(shè)計(jì)通常是在船舶主尺度（ L、 B、 D、 d、 CB）確定后與總布置設(shè)計(jì)配 合進(jìn)行的，但在設(shè)計(jì)方案構(gòu)思；和選擇主尺度時(shí)，就要對(duì)船體型線有所考慮，并在型線設(shè)計(jì)中加以體現(xiàn)和檢驗(yàn)。正式的型線圖是性能計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、各種布置和建造放樣的依據(jù)，必須認(rèn)真對(duì)待。綜合起來，型線設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面： 保證良好的航海性能 型線設(shè)計(jì)時(shí)，通常是把快速性（阻力與推進(jìn)）放在主要地位來考慮的。一般來說從快速性、耐波性、穩(wěn)性、及抗沉性上來考慮船體水下部分的型線；同時(shí)從耐波性、穩(wěn)性以及砰擊等方面來考慮水上部分的型線，力求做到船體水下和水上兩部分型線在幾何上的合理配合。 考慮總布置要求 包括需 要的甲板面積、船艙尺度、艙口尺寸、機(jī)艙和設(shè)備的布置、浮態(tài)調(diào)整等總布置的要求。在總布置和性能相矛盾時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低對(duì)某些性能的要求，以照顧布置上的經(jīng)濟(jì)、合理、實(shí)用和安全 。 考慮船體結(jié)構(gòu)的合理性和工藝性 在型線設(shè)計(jì)中考慮船舶性能、總布置、結(jié)構(gòu)、工藝等要求時(shí)，首先要根據(jù)不同類型船舶的不同使用特點(diǎn)，綜合權(quán)衡。另外，設(shè)計(jì)中可參照優(yōu)秀的母型船型線，并按設(shè)計(jì)船要求用適當(dāng)?shù)姆椒ㄗ鬟m當(dāng)?shù)男薷摹? 外觀造型 水線以上的首尾輪廓線、甲板邊線以及外露的折角線應(yīng)考慮外觀和造型方米昂的要求。對(duì)于客船、游船等更應(yīng)考慮 型線與上層建筑等相互的協(xié)調(diào)，使之成為一個(gè)優(yōu)美的整體。 本次設(shè)計(jì)根據(jù)老師要求，采用型船改造法進(jìn)行型線設(shè)計(jì)。 主要型線要素的選擇 型線設(shè)計(jì)的結(jié)果是以型線圖來表達(dá)船體外形的幾何形狀?？刂拼w型線的要素主要是： a. 橫剖面面積曲線 b. 設(shè)計(jì)水線和甲板邊線 c. 橫剖線形狀 d. 側(cè)面輪廓線 棱型系數(shù) Cp Cp 的大小反映了浮力沿船長的分布情況。波主要發(fā)生在首端，首波峰高壓區(qū)主要在首武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 遠(yuǎn)洋 55000t 散貨船設(shè)計(jì) 19 端 Cp 大，浮力沿船長分布得比較均勻； Cp 小，浮力相對(duì)集中在船中，船的首尾兩端尖瘦。對(duì)中低速船，船的 興波阻力在船首附近。 Cp 小，滿載水線呈微凹形，這樣不但可減少首波波高，而且可減少波峰區(qū)的水動(dòng)壓力在船舶前進(jìn)方向上的分力，以降低興波阻力。對(duì)于中低速船，由于選取 Cb 接近經(jīng)濟(jì)方形系數(shù)，因此 Cp 無法達(dá)到最佳值。所以，在較小 Fn 下，從 Cb 的經(jīng)濟(jì)值及與之適應(yīng)的 Cm值出發(fā)選擇 Cp 較為適宜。選用比 Cp 最佳值大的經(jīng)濟(jì)值，有利于在同尺度條件下艙容最大，也有利于尾機(jī)型船舶的機(jī)艙及軸系布置。 設(shè)計(jì)型線時(shí)參考指導(dǎo)老師給出的型船資料：本船 Cb=，型船 Cm= , 則 Cp=Cb/Cm=。 浮 心縱向位置 Xb 在一定棱形系數(shù)下，浮心縱向位置 Xb 表示了船的排水體積在中前和中后的相對(duì)大小，即反映中前和中后的相對(duì)豐滿度。當(dāng) Xb 在中前時(shí)，船首豐滿，會(huì)使興波阻力增加，船尾瘦削可降低旋渦阻力。當(dāng) Xb 在中后時(shí)，則產(chǎn)生相反的效果。 本船在設(shè)計(jì)中 Xb 占船長百分比取與型船相同值。型船 Xb＝ ，占垂線間長 178m的 ％。因此，設(shè)計(jì)船浮心縱向位置位于船中前 ％處。 船首形狀 設(shè)計(jì)水線以上的首柱做成傾斜的 ,這樣不僅可以是水線以上的面積迅速增加，有利于減小迎浪航行中縱搖和升沉運(yùn)動(dòng)，而且 傾斜首柱使設(shè)計(jì)水線以上的水線變得瘦削，可減少首端激波。另外，傾斜首柱增加了甲板面積，并且使船外形美觀大方。從經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性角度來考慮，前傾過大，會(huì)增加總長和造價(jià)，增大噸位，增長泊位，降低進(jìn)出港時(shí)的安全。因此設(shè)計(jì)水線以下的首柱形狀時(shí)繼續(xù)保持水上的傾斜度，并和底龍骨圓滑的連接。查了諸多型船的船首，選擇有球首的，簡圖 如下： 圖 球首 船尾形狀 船尾輪廓線的形狀的選擇主要是考慮舵和螺旋槳的布置以及與橫剖面型線的配合，現(xiàn)代單槳運(yùn)輸船舶一般都采用巡洋艦尾，其側(cè)面輪廓圖見下圖 ： 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 遠(yuǎn)洋 55000t 散貨船設(shè)計(jì) 20 圖 船尾 船底 船底采用水平龍骨，根據(jù)首尾部輪廓按照光順性和協(xié)調(diào)性的要求繪制出船底線。 型線繪制 在本次的設(shè)計(jì)中，也采用 CAD 繪制遷移圖進(jìn)行型線對(duì)母型船的改造。 母型船方形系數(shù)為 ，棱形系數(shù)為 ，中剖面系數(shù) CM 為 ,水線面系數(shù)為 Cw＝ ,浮心縱向位置為 Xb＝ ,垂線間長 Lpp＝ 178m，船寬 B=,吃水 T＝ 。 設(shè)計(jì)船中剖面系數(shù)取 CMo=CM=,則 CP=CB/CM=。 因?yàn)樵O(shè)計(jì)船和母型船的浮心縱向位置相同，所以要按型船的橫剖面面積曲線繪制設(shè)計(jì)船的橫剖面面積曲線。只需修改面積曲線的棱形系數(shù)具體如下： 根據(jù)型船橫剖面圖量測得的各站面積值，經(jīng)無因次化后得到橫剖面面積比。以站號(hào)為x 軸，面積比為 y 軸繪制型船橫剖面面積曲線（見圖 曲線 1） 用 ”1Cp”法進(jìn)行橫剖面面積曲線修改： 設(shè)計(jì)船的棱形系數(shù) Cp=，型船棱形系數(shù) Cpo＝ 因此 ???? C p oCp ；且 CpoCp 設(shè)計(jì)船 Cp 小，則將型船面積曲 線向內(nèi)遷移。遷移量參照新老船舶 Cp 差值（在面積曲線圖內(nèi)，將 X 軸（整個(gè) 0 站 — 20 站）作為參照 Cp，最大值為 Cpmax=1，在面積為 1 處的值為新老船 Cp 差 ，面積 0 處 Cp 為 0，兩點(diǎn)連成直線，則可以很清楚地得到每一對(duì)應(yīng)面積面積曲線向內(nèi)遷移的遷移值），得到曲線 2。（見圖 曲線 2） 改造前后的橫剖面面積曲線如下圖 所示： 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 遠(yuǎn)洋 55000t 散貨船設(shè)計(jì) 21 圖 橫剖面面積曲線 根據(jù)面積曲線 2 與曲線 1 對(duì)比 ，可以得到各站面積遷移量，利用相同遷移量將型船型線圖上（半寬圖）各站進(jìn)行遷移（遷移距離與面積曲線對(duì)應(yīng)站遷移距離相同，方向也相同），遷移后得到新的站號(hào)，直接讀出各水線在新站線的半寬值 B1，再根據(jù)型船與設(shè)計(jì)新船船寬關(guān)系轉(zhuǎn)化得出半寬 B2，其中 B2=B1*B/Bo=B1*32/=，制成型值表。 根據(jù)半寬值 B2，畫出輔助半寬水線圖，并生成橫剖面圖。水線均按設(shè)計(jì)新船標(biāo)準(zhǔn)繪制，與水線圖形成對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，在橫剖面圖上都畫在輔助水線上，輔助水線的 N 水線 =設(shè)計(jì)新船實(shí)際 N 水線 *(T/To)，繪出的橫剖面圖的各 條站線與實(shí)際水線的交點(diǎn)出的半寬值即為我們?cè)O(shè)計(jì)船舶的對(duì)應(yīng)站的水線實(shí)際半寬值。根據(jù)草圖得出設(shè)計(jì)船的型值，制成型值表，以便繪制正式型線圖。 型線圖組圖步驟： 畫格子線 本次采用電子版的格子線。 畫橫剖面圖 根據(jù)上述從圖譜中得到的設(shè)計(jì)船的標(biāo)準(zhǔn)水線的取值繪出各條標(biāo)準(zhǔn)水線，然后，再根據(jù)各站的半寬值繪制出本船的各條橫剖線。在繪制過程中，嚴(yán)格遵守從圖譜中獲取的各站半寬值，特別是水下部分的型值，如果在繪制橫剖線時(shí)，為了保證型線的光順性與協(xié)調(diào)性可以適當(dāng)?shù)匦薷脑O(shè)計(jì)船水上部分的型值。在繪制 完各條橫剖線后，再在該橫剖線圖中重新繪制出各條水線，根據(jù)本船的設(shè)計(jì)吃水和型深的實(shí)際特點(diǎn)，本船共設(shè) 10 條水線，其中水上部分 1 條。這樣就可到各條水線在每一站上的半寬值，以便在后面繪制半寬水線圖。 畫半寬水線圖 對(duì)應(yīng)橫剖面圖中各條水線與各條站線的交點(diǎn)的半寬值，用紙條在半寬水線圖上描繪出各點(diǎn)，并光順連接，做出半寬水線。 繪制側(cè)視圖 繪制側(cè)面輪廓線，包括船舶的首尾側(cè)面輪廓線、船底線和舷弧線，在設(shè)計(jì)中主要是參武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 遠(yuǎn)洋 55000t 散貨船設(shè)計(jì) 22 考型船的首尾形式，并且前面已經(jīng)分析了本船的首尾形狀及船底形狀，結(jié)合設(shè)計(jì)船的自身特點(diǎn)自 行繪制。甲板平面輪廓線是指甲板邊線的水平投影，它反映甲板的面積大小及首尾部分的形狀。由于本船為貨船，因此甲板平面輪廓與總布置尤為重要，應(yīng)結(jié)合貨艙口尺度、設(shè)備的布置、甲板作業(yè)和裝卸貨物等要求加以考慮。在設(shè)計(jì)時(shí)，先對(duì)船舶的大概布置做一個(gè)草圖，按總布置的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。 檢驗(yàn)、量型值、標(biāo)注 畫斜剖線，檢驗(yàn)已做出的型線圖 對(duì)不光順及投影關(guān)系不正確的地方進(jìn)行修改，以達(dá)到型線圖的要求 —— “關(guān)順性、一致性、協(xié)調(diào)性”。檢驗(yàn)完畢后，在圖上讀出型值，并對(duì)圖紙進(jìn)行標(biāo)注。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 遠(yuǎn)洋 55000t 散貨船設(shè)計(jì) 23 第五章 靜水力計(jì)算 型線繪制完成并光順后，將各站型值量出，填好靜水力性能計(jì)算要素表。通過靜水計(jì)算程序計(jì)算得出靜水力計(jì)算結(jié)果?？磳?duì)應(yīng)的方案優(yōu)化后的設(shè)計(jì)參數(shù)是否滿足電算的結(jié)果，如果不滿足則需對(duì)型線進(jìn)行修改。 根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制靜水力曲線圖、邦金曲線圖、排水量 進(jìn)水角曲線圖和穩(wěn)性插值曲線圖。后在附錄二里附本船靜水力計(jì)算詳細(xì)數(shù)據(jù)和結(jié)果。 其主要結(jié)果如下： T D ZB XB CB CW CM CP S XF ZM ZML D/CM M/CM 2Δl 1 c m3mV3靜水力曲線 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 遠(yuǎn)洋 55000t 散貨船設(shè)計(jì) 24 邦戎曲線 Φ