【導讀】華中科技大學文華學院。畢業(yè)設計（論文）。題目：3500T油船性能設計。專業(yè)年級：船舶與海洋工程2021級1班

　　

【正文】 8 煙囪 13 9 主桅及信號設備 15 96 10 救生艇 11 起貨機平臺 12 起貨桅 () 13 小計 14 該吃水以上船體 華中科技大學文華學院畢業(yè)設計（論文） 30 15 合計 16 附加非滿實面積 6 17 總計 511 受風面積計算 —— 壓載出港 序號 項目 核算面積 (m2) 面心距基線 (m) 面積矩 (m3) 1 首樓及舷墻 8 2 起錨機 3 首桅 () 4 舷墻 5 第一層上層建筑 6 第二、三層上層建筑 7 第四層上層建筑 13 8 煙囪 13 9 主桅及信號設備 15 96 10 救生艇 11 起貨機平臺 12 起貨桅 () 13 小計 14 該吃水以上船體 265 15 合計 16 附加非滿 實面積 6 17 總計 512 受風面積計算 —— 滿載到港 序號 項目 核算面積 (m2) 面心距基線 (m) 面積矩 (m3) 1 首樓及舷墻 8 2 起錨機 3 首桅 () 4 舷墻 5 第一層上層建筑 6 第二、三層上層建筑 7 第四層上層建筑 13 8 煙囪 13 9 主桅及信號設備 15 96 10 救生艇 11 起貨機平臺 華中科技大學文華學院畢業(yè)設計（論文） 31 12 起貨桅 () 13 小計 14 該吃水以上船體 180 1170 15 合計 16 附加 非滿實面積 6 17 總計 513 受風面積計算 —— 滿 載 出 港 序號 項目 核算面積 (m2) 面心距基線 (m) 面積矩 (m3) 1 首樓及舷墻 8 2 起錨機 3 首桅 () 4 舷墻 5 第一層上層建筑 6 第二、三層上層建筑 7 第四層上層建筑 13 8 煙囪 13 9 主桅及信號設備 15 96 10 救生艇 11 起貨機平臺 12 起貨桅 () 13 小計 14 該吃水以上船體 175 15 合計 16 附加非滿實面積 6 17 總計 風傾力臂計算 根據(jù)《海船穩(wěn)性規(guī)范》船舶風傾力臂按下式計算： If=PAZ/1000Δ （ m） 其中： p 單位計算風壓 (Kgf/m2)，是航區(qū)、風壓中心 zf 的函數(shù)； Af 船體吃水以上受風面積 (m2)； zf 受風面積中心到計算吃水線的距離 (m)； Δ核算狀態(tài)的排水量。 514 風傾力臂 序 項目 單位 壓載到港 壓載出港 滿載到港 滿載出港 華中科技大學文華學院畢業(yè)設計（論文） 32 號 1 船體吃水以上受風面積 Af m2 2 面心距基線 (m) m 3 平均吃水Ｔ (m) m 4 面心距計算吃水線 zf m 5 單位計算風壓 P Kgf/m2 6 核算狀態(tài)的排水量Δ T 3700 3710 4950 5048 7 風傾力臂 m 5 對重心的靜穩(wěn)性臂 (0， Zg)、動穩(wěn)性臂及最小傾覆力臂 515 對重心的靜穩(wěn)性臂 橫傾角 壓載到港 壓載出港 滿載到港 滿載出港 Ceta Ls Ls Ls Ls 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 516 對重心的動穩(wěn)性臂 —— 壓載到港 橫傾角φ176。 靜穩(wěn)性臂 Ls 成對和 自上至下和∑ i 動穩(wěn)性臂 ld=1/2*δφ *∑ i δφ /2 0 5 10 15 20 25 華中科技大學文華學院畢業(yè)設計（論文） 33 30 35 40 45 50 55 60 517 對重心的動穩(wěn)性臂 —— 壓載出港 橫傾角φ176。 靜穩(wěn)性臂 Ls 成對和 自上至下和∑ i 動穩(wěn)性臂 ld=1/2*δφ *∑ i δφ /2 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 518 對重心的動穩(wěn)性臂 —— 滿載到港 橫傾角φ176。 靜穩(wěn)性臂 Ls 成對和 自上至下和∑ i 動穩(wěn)性臂 ld=1/2*δφ *∑ i δφ /2 0 5 10 15 20 25 30 35 40 華中科技大學文華學院畢業(yè)設計（論文） 34 45 50 55 60 519 對重心的動穩(wěn)性臂 —— 滿載出港 橫傾角φ176。 靜穩(wěn)性臂 Ls 成對和 自上至下和∑ i 動穩(wěn)性臂 ld=1/2*δφ *∑ i δφ /2 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 520 各種裝載情況下的動穩(wěn)性臂 橫傾角 壓載到港 壓載出港 滿載到港 滿載出港 Ceta Ls Ls Ls Ls 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 華中科技大學文華學院畢業(yè)設計（論文） 35 60 圖 54 各種裝載情況下的穩(wěn)性曲線 計算全速回轉(zhuǎn)的橫傾角φ回 根據(jù)《海船穩(wěn)性規(guī)范》機動船舶全速回轉(zhuǎn)時的橫傾角φ回≤φ r。其中回轉(zhuǎn)力臂 lR 按下式計算： 20 .0 2 ( ) 。 ( )2mR wV dl K G mL?? 其中： Vm 最大設計航速 Vm=*= (m/s)； Lw 水線長 Lw= (m)； KG 重心高 KG= (m)； d 核算吃水 d=(m)。 lR==**()= (m) φ回 =tg1(lR /GM)=*tg1()=≤φ r= 華中科技大學文華學院畢業(yè)設計（論文） 36 螺旋槳設計 船型與有效馬力 表 521 船型數(shù)據(jù) 設計水線長： LWL= 垂線間長： LBP= 型寬： B= 型深： D= 設計吃水： Td= 方型系數(shù)： CB= 排水量： Δ =4925 棱型系數(shù)： CP= 縱向浮心坐標 Xb= 縱向浮心位置 xc=%LBP LBp/Δ1/3 寬度吃水比 B/T 有效功率估算：根據(jù)艾亞法軟件可以估算不同船速下的有效功率 522 艾亞法軟件 計算的有效功率 航速（節(jié)） 10 11 12 13 有效功率 （馬 力） 主機參數(shù) 523 主機參數(shù) 型號： 6DSB18A 標定功率： Ps2 =494hp 2 標定轉(zhuǎn)速： 900r/min 減速比： i =5 推進因子的確定 (1)伴流分數(shù) w 根據(jù)泰勒公式選取伴流分數(shù)： ?? 0 .5 0 .6 7 0 .0 5 0 .2 8 5w ? ? ? ? (2)推力減額分數(shù) t 0. 5 0. 12 0. 5 0. 68 5 0. 12 0. 22 25t C p? ? ? ? ? ? (3)相對旋轉(zhuǎn)效率 近 似地取為η R = (4)船身效率 η H =(1t)/(1w)=()/()= 槳葉數(shù) Z的選取 根據(jù)一般情況，普通船多用四葉，加之四葉圖譜資料較為詳盡、方便查找，故選用華中科技大學文華學院畢業(yè)設計（論文） 37 四葉。 槳型的選取說明 由于本船為內(nèi)河自航原油駁船，采用 MAU 4 葉槳圖譜進行設計計算 圖譜圖譜選取說明 選取 MAU440, MAU455,MAU470 三張圖譜。 列表按所選圖譜（考慮功率儲備）進行終結(jié)設計 可 得 3 組螺旋槳的要素及 VsMAX 功率儲備 取 10%，軸系效率η S=。 螺旋槳敞水收到功率 PDO = 2Ps2ηSηR =2 494 =828hp 螺旋槳轉(zhuǎn)速 N=180rpm 524 由圖譜可查得：（參考船舶原理下 P267268） 項目 單位 數(shù) 值 數(shù)值 假定航速 V kn 10 11 12 13 (1 )AV w V?? kn ? PB MAU 440 δ 72 65 60 54 P/D η 。 0??HDTE PP ? hp MAU 455 δ 58 53 P/D η 。 0??HDTE PP ? hp MAU 470 δ 70 63 58 53 P/D η 。 0??HDTE PP ? hp 據(jù)上表結(jié)果可繪制 PTE、δ、 P/D 及η 0 對 V 的曲線，如 下 所示： 華中科技大學文華學院畢業(yè)設計（論文） 38 圖 55MAU4 葉槳設計結(jié)果 從 PTEf(V)曲線與船體滿載有效馬力曲線之交點，可得不同盤面比所對應的設計航速及螺旋槳最佳要素 P/D、 D 及η 0 如下表所列： 表 525 設計計算的最佳要素表 MAU Vm P/D δ D η 440 455 470 空泡校核 按柏 利爾空泡限界線中商船上限線，計算不發(fā)生空泡之最小展開面積比。 槳軸沉深 mZTh ps ????? 20 / 4 5 6 41 7 0 2 51 0 3 3 0 mk g fphppp vsav ????????? ? 計算溫度 Ct o15? ， 2/174 mkgfp v ? ， hpPD ? ， 2/ mkgf?? 表 526 空泡校核計算結(jié)果 華中科技大學文華學院畢業(yè)設計（論文） 39 序號 項目 單位 數(shù) 值 MAU440 MAU455 MAU470 1 maxV Kn 2 )1(5 1 4 m a x wVV A ?? m/s 3 2)60/( ND? (m/s)2 4 )3(?? AR VV (m/s)2 5 )( Rv Vpp ?? ?? 6 )206( ?查圖c? 7 AD VPT /750 ??? ? kgf 9200 8 cRP VTA ?? ??? ㎡ 9 )/( DPAA PE ?? ㎡ 10 20 4// DAAA EE ?? 根據(jù)上述結(jié)果作圖 ，可求得不發(fā)生空炮的最小盤面比及其多對應的 最佳螺旋槳要素。 圖 56 空泡校核計算結(jié)果 華中科技大學文華學院畢業(yè)設計（論文） 40 舵的初步設計與操縱性預估 為使設計船具有良好的操縱性，大多數(shù)船舶都使用常規(guī)舵裝置，它結(jié)構(gòu)簡單、操作方便 。 舵的數(shù)目、形式和位置選擇 由于本船采用雙雙槳，為了具有較好的操縱性，采用舵的形式為流線型、懸掛式半平衡舵；這種舵由于水動力作用點距轉(zhuǎn)軸較近，故轉(zhuǎn)舵力矩較小。 舵葉主要參數(shù)的選取 （ 1）舵面積確定 根據(jù)母型船資料，舵面積系數(shù)取為 。 μ =% % mL w TA d ????? ? ?? AdA R （ 2）舵的外形尺寸選擇 參考母型資料，選取展弦比 ?? bh? 則 mAb R ??? ? ，取為 。 mbAh R ???? 0 站（舵桿中心線處）的高度值為 ，故可以布置該舵。 選取平衡比 11 ??dAAk ，其中 A1 為舵軸前的面積。 211 8 mkAA d ????? 對應舵軸前寬度 ，取 為 。 （ 3） 舵的布置 舵桿中心線布置在 0 站，舵距基線高度根據(jù)母 型船選取，為 。 繪出舵的外形圖見總布置圖。 華中科技大學文華學院畢業(yè)設計（論文） 41 舵葉的主要參數(shù) 21 mA ? （單個舵） ?? bh? h= b= ?? dA