40000DWT 成品油船的主尺度确定及总布置设计40000DWT 成品油船的主尺度确定及总布置设计内容摘要毕业设计内容为 40000DWT 成品油船主尺度确定及总布置设计。设计过程中主要参考 46000DWT 成品油船等相近船为母型船，遵循《钢质海船入级与建造规范》（2006）等相应规范进行设计。设计过程中综合考虑船舶自身性能及经济性等因素。毕业设计过程主要包括以下几个部分:主尺度确定,根据任务书的要求并参考母型船初步确定主尺度，再对容积、航速及稳性等性能进行校核，最终确定船舶主尺度；总布置设计,按照规范要求并参考母型船进行总布置设计，区划船舶主体和上层建筑，布置船舶舱室和设备。关键词：成品油船；灵便型；主尺度；总布置I 40000DWT 成品油船的主尺度确定及总布置设计2 船舶主要要素的初步拟定2.1 排水量和主尺度的初步确定2.1.1 设计分析本设计船是一条运输船舶，因此设计时应注意降低造价，降低消耗，提高运输能力，提高本船的经济性，可适当减小船长；作为运输船，航行时间也很重要，要力求达到较适宜的航速，船长不能过小；本船为双壳双层底结构，为保证舱容，可适当增加型深；本船吨位较大，具有较好的适航性，因此满足要求即可。总结以上，总的设计思想是：保证舱容和航速要求下，减小本船主尺度。2.1.2 估算排水量对油船这种重量型船舶，由于ηDW随 Δ 变化有相当稳定的范围，通常采用载重量系数法初估排水量。母型船为 46000 吨成品油船，母型船排水量为△=55768t，其载重量系数=0.787；设计船为 40000 吨成品油船，其载重量系数随着载重量的增加而增大，初定为 =0.7523根据公式 = 40000/0.7523 = 53170t （2.1） 得到：设计船排水量 =53170t2.1.3 初始方案拟定根据主尺度比法来确定主尺度，设计船的 、 、 、 取值与母型船相同，其中 ， ， 。根据公式3221/ krCbkkL 可初步估算得到设计船船长 L，再由公式1/ kLB 、2/ kBd 、 可以计算得到船宽 B、吃水 d 和型深 D。最后计算得设计船主尺度为：主尺度比值： =175/32.26=5.42 =32.26/12.1=2.67 K3=175/18.9=9.267 40000DWT 成品油船的主尺度确定及总布置设计设计船主尺度：3221/ krCbkkL =167.47m1/ kLB =167.47/5.42=30.87m=167.47/9.26=18.09m 2/ kBd =30.87/2.67 =11.58m2.2 主机选择 用海军系数法估算所需的主机功率：公式如下： =8580kw （2.2） 主机参数：主机型号： MAN B&W 6S50MC １台选定最大持续功率(S.M.C.R) ：8580kW(11640bhp)×127r/min持续常用功率(C.S.R) ：7293kW(9860bhp)×119r/min其中 C 为海军系数；2.3 空船重量估算2.3.1 船体钢材重量 Wh按立方模数公式估算该项重量。钢料重量系数 Ch一般在 0.0792-0.1053，参考《船舶设计原理》，本船取 Ch=0.0985 Wh＝ChLppBD （2.3） ＝0.0985×167.47×30.87×18.09 ＝9211.12t2.3.2 舣装设备重量 Wf按平方模数公式估算该项重量。木作舣装重量系数为: （2.4）=0.3428×40000-1.495+0.0886=0.0886 8 40000DWT 成品油船的主尺度确定及总布置设计 （2.5）=0.0886×167.47×(30.87+18.09)=726.46t2.3.3 机电设备重量 Wm利用公式： （2.6） =0.118×7293 =860.57tCm一般在 0.11－0.132，本船取 Cm＝0.118其中，PB为主机的额定功率(KW)综合以上三部分重量，本船的空船重量为： （2.7） =9211.12+726.46+860.57 =10798.15t2.3 重力与浮力平衡采用诺曼系数法进行重力浮力平衡，允许误差为 1 吨。保持载重量、主尺度不变，通过改变方形系数进行重力浮力平衡。因为只改变方形系数，引起的排水量变化不大，对主机功率的影响可以忽略，所以主机功率不变，因此舾装重量和机电设备重量也不变。但是由于方形系数的改变对钢料重量的影响很大，不可忽略。(1) 求诺曼系数 (2.8) =50797.5÷[50797.5-(9211.12+0.667×(726.46+860.57)] =1.25(2) 载重量增量δ DW (2.9) =40000-(50797.5-10798.15)9 40000DWT 成品油船的主尺度确定及总布置设计 =0.65(3) 排水量增量 (2.10) =1.25×0.65 =0.8125代入浮性微分方程 δΔΔ=δLL+δBB+δdd+δCbCb (2.11) 得到方形系数的变化 （2.12） =1.25/50797.5×0.821 =2.022×10-5改变后的方形系数 =0.821+2.022×10-5 =0.821(4) 方形系数改变对钢料重量变化的影响 Wh 1=Wh×1+0 . 5×Cb 11+0. 5×Cb (2.13) =9211×(1+0.5×0.821)/(1+0.5×0.821) =9211t 平衡后得到 的值为 0.65＜1综上分析,可以计算得：两柱间 Lpp = 174.00m 型 宽 B = 32.26m型 深 D = 18.0m 设计吃水 d = 11.2m方形系数 Cb= 0.821 10 40000DWT 成品油船的主尺度确定及总布置设计2.5 性能校核2.5.1 稳性校核稳性校核包括初稳性和大角稳性，在主要尺度确定时通常只校核设计船的初稳性是否满足要求。初稳性高度的估算按初稳性方程式进行 GM =Zb+r−Zg−δh (2.14)式中 ─所核算状态下的初稳性高度；─相应吃水下的浮心高度； ─相应吃水下的横稳心半径；─所核算状态下的重心高度；δh─自由液面对初稳性高度修正值，此处暂时忽略不计。由薛安国公式得到浮心高度的近似公式 (2.15)=0.5×(0.8797/0.821)0.437×11.2 =5.77m其中，Cw 为水线面系数=1/3（1+2Cb）=1/3（1+2×0.816）=0.8773由诺曼公式得到横稳心半径的近似公式 (2.16) =(0.008+0.0745×0.87972)/0.821·32.262/1.2 =7.43m重心高度 Zg=ξD =0.57×18.0=10.26m (2.17)初稳性高度 (2.18) =5.77+7.43-10.26=2.94m布格氏认为考虑自由液面影响后 =0.1(53170/174)0.5=1.75 (2.19)横摇周期 (2.20) =0.58×1.027× [(32.262+4×10.262)/2.94]0.5 =13.27s11 40000DWT 成品油船的主尺度确定及总布置设计式中 —修正系数。B/d>2.5 时， ； 时，f 取1.0。(经计算得 f=1.027)波浪周期 (2.21) =0.8×(65)0.5=6.45s (近海航行时) =0.8×(155)0.5=9.96s (远洋航行时)式中 —波长，我国沿海为 60～70m，远洋航区波长为 150～160m，本船近海航行时取 65m；远洋航行时取 155m。调谐因子要求：近海航行时 (2.22) =13.27/6.45 =2.06>1.3; 远洋航行时 TΘ=13.27s > 9s (2.23)2.5.2 航速校核 选择莱普法（Lap—Keller）计算有效马力曲线： 基本参数如下：Lpp＝174m Ld＝1.01Lpp=175.74m Cm＝0.995 Cp＝0.825 Cb=0.821B/D＝1.79 =53170t Ld/B＝9.76 Xb＝+2%Lpp=+3.48=8079(m3) CRt=BdCmSζr=0.04450ζr Cti=CRt+Cfs+Ca=Rti1 /2 ρ Svs2 利用 MAU 图谱估算出本船在航速 14.5kn 左右时推进系统的总推进系数约为0.585 左右，考虑适当的裕度，取总推进系数为 η＝0.58，则 THP＝BHP*0.58表 1.1 莱普法有效功率估算航速校核序号项目 数值1V（kn)12 13 14 152 Vs(m/s) 6.173 6.688 7.202 7.71712 40000DWT 成品油船的主尺度确定及总布置设计3Vs/√Cp∗Ld0.513 0.555 0.598 0.6414ζ*1000(查图）30 34 39 455Ld/d 修正值0.1 0.1 0.1 0.16修正后ζ*1000＝(1+[5])*[4]33 37.4 42.9 49.57 Crt*1000 1.335 1.513 1.735 2.0028 V*Ld2108.882284.622460.362636.19Re＝[8]/1.18831E-61.77E+091.92E+092.07E+092.22E+0910 Cfs*1000 1.82 1.8 1.78 1.7611 Ca*1000 0.22 0.22 0.22 0.2212(Cfs+Ca)*1000＝[10]+[11]2.04 2.02 2.00 1.9813Cti*1000＝[7]+[12]3.37 3.53 3.74 3.9814 Vs^2(m^2/s^2) 38.11 44.73 51.87 59.5515ρ SVs2/2(kg )1608731518880252218966232513643016Rti＝[13]*[15]*0.00154294 66703 81794 10010417B/d 修正＝（B/d-2.4)*5%0.024 0.024 0.024 0.02418Rt＝[16]*{1+[17]}55598 68305 83758 10250919 Vs/75(m/s^2) 0.08 0.09 0.10 0.1020EHP＝[18]*[19]*0.736(kw)3368 4483 5920 7763由此可做出有效马力曲线（下图） 由图中可看出，主机在服务额定功率下，可以服务航速可以达到 14.5kn，满足设计任务书的要求。13 40000DWT 成品油船的主尺度确定及总布置设计2.5.3 容积校核1.载货量计算(1) 燃油重量估算 W0 (2.23) =0.001×0.198×7293×18000÷14.5×1.15 =2062t P 为主机持续功率；R 为续航力；Vs 为服务航速；go 为包括一切用途在内的耗油率，耗油率；gr ＝0.180 则 ；K 为储备系数，取 1.15。(2) 滑油重量估算 Wt Wt＝8%×WO=0.08×2062=165t(3) 炉水重量估算 Wbw参考母型船及统计资料取 Wbw＝5%×WO=0.05×2062=103t×208×208(4) 人员及行李，食品，淡水重量估算 ① 计算船员生活用水重量估算：本船船员 37 人，每人每天耗水 110kg，则生活用水总量为37×110×(18000÷14.5÷24+10) ×10-3=258.01t现取 258t。其中增加的 10 天为 5 天储备，5 天停港 ② 计算人员及行李的重量估算：每人体重按 70kg 计，每人的行李按 40kg 计，则人员及行李的重量为37×（70+40）×10-3=4.18t 现取为 4.2ton ③ 计算食品重量: 每人每天按 5kg 计，食品重为 37×5×(18000÷14.5÷24+10) ×10-3=11.73t14 40000DWT 成品油船的主尺度确定及总布置设计 现取为 12t (5) 备品重量估算 参考母型船，备品取为 50t 以上油水等消耗品重量之和为 2653t2.容积校核(1) 双层底高度及双层壳宽度计算按照《海船法定检验技术规则》对于 DW≥5000t 的油船，必须设双壳双底结构。双层底高度不得小于 hd＝B /15 或 2m 取小者； hd=B/15=32.26/15=2.15双层壳宽度 m 或 2m 取小者；b=0.5+40000/20000=2.5m因此，本船 双层底高度取 2m，双层壳宽度取 2m(2) 本船能提供的总容积 VD Kt=0 . 5268+0 . 8586Cb−0 . 1387 Kc−0. 2216 Cb∗Kc = 0.5268+0.8586×0.821-0.1387×0.7-0.2216×0.821×0.7 = 1.007 = 0.997 = 1.007×0.7×174×32.26×18.0×0.997 = 71019.16t其中，Kc＝Lc/Lpp , Lc 为货油区长度，初步取 Kc＝0.7(3) 货油舱能提供的容积Vtk =（0.4×0.821+0.561）×（9.5×2×10-3+0.981） = 0.881 Vtk=KaKcLpp( B−2b )( D−hd) = 0.881×0.7×174×(32.26-2×2)×(18-2) = 48516.68t15 40000DWT 成品油船的主尺度确定及总布置设计(4) 专用压载水舱能提供的容积 = 71019.16-48516.68=22502.48(5) 货油舱所需容积Vcn=Wcrck = (40000-2653)÷0.84÷0.96 = 46312.80tWc――货油量 Wc=(DW-2653t)rc＝0.84t/m3 ――货油密度k＝0.96――考虑货油膨胀及舱内构架系数 (6) 专用压载水舱所需容积 Vbn 据统计大型油船压载水舱容积为 30％DW－40％DW 本船 Vbn＝0.3·DW =0.3×40000=12000t (7) 校核 经计算可知：Vtk＞Vcn （VD- Vtk）＞VbnVD＞(Vcn+Vbn)故，本设计船满足容积要求。 16 40000DWT 成品油船的主尺度确定及总布置设计目 录内容摘要··································································································I设计任务书·····························································································11 现代油船发展及相关母型资料································································21.1 现代油船发展··············································································21.2 现代油船特点··············································································31.3 相关母型资料··············································································51.3.1 主要尺度·············································································51.3.2 航速、螺旋桨及续航力··························································52 船舶主要要素的初步拟定·······································································62.1 排水量和主尺度的初步确定···························································62.1.1 设计分析·············································································62.1.2 估算排水量·········································································62.1.3 初始方案拟定······································································62.2 主机选择····················································································72.3 空船重量估算··············································································72.3.1 船体钢材重量 Wh································································72.3.2 舣装设备重量 Wf·································································72.3.3 机电设备重量 Wm·······························································82.3 重力与浮力平衡···········································································82.5 性能校核····················································································92.5.1 稳性校核·············································································92.5.2 航速校核···········································································112.5.3 容积校核···········································································123 总布置设计·······················································································16II 40000DWT 成品油船的主尺度确定及总布置设计3 总布置设计按照任务书的要求，本船为钢质单甲板、双壳体型、单桨、柴油机推进的成品油船。具有球形船首、倾斜首柱、方尾和半悬挂舵，并在尾部设置节能用的补偿导管及尾鳍。设有首楼和尾甲板室，机舱、起居处所和驾驶室均布置在尾部。参考母型船的布置，并按照《钢制海船入级与建造规范》（2006）、《船舶与海上设施法定检验规则》等规范要求对设计船进行总布置设计。3.1 主船体内部船舱的布置在总布置设计时，应根据船舶的技术特点及使用要求，参考有关船型资料，对全船空间进行合理划分，选择适宜的建筑形式。如对主船体部分划分出各种不同用途船舱的位置及大小；上层建筑部分则主要是确定其形式和尺度。3.1.1 总体划分 总布置设计时首先应将船舶主要区域进行规划，并选择相应的建筑形式，以满足装载物、乘员居住以及布置各项设备和油水舱等的需要。船舶区域划分可分别按纵向和竖向进行。纵向是以横舱壁沿船长方向划分船舱，如货舱、机（炉）舱，首尖舱、尾尖舱、燃料舱、水舱等。纵向区域划分的目的是隔开不同用途的船舱，保证船舶具有足够的横向和纵向强度，保证船舶破舱进水后的浮态及稳性，防止因某一舱内发生火灾从而波及全船的危险等。竖向则以内底、平台、各层连续甲板和上层建筑甲板将船体和上层建筑与以分隔，以保证航行安全和船体强度，满足载货及乘员工作和生活的需要以及设备的布置等需要。3.1.2 内部舱室划分本船设有 10 道槽型纵横型水/油舱壁，把船舱分隔为 6 对货油和 2 个污油水舱，专用压载水舱、工作淡水舱、饮水舱，机舱，压载泵舱，首、尾尖舱等。货油舱及污油水舱从中心舱壁均分为左、右两舱；货油舱区为双壳双底，货油舱均在中间，两侧及双底内为专用压载水舱，作压载及保护用；首尖舱用作压载水舱；17 40000DWT 成品油船的主尺度确定及总布置设计尾尖舱上部为舵机舱和贮藏室，下部为冷却水舱；机舱区域设置双层底，内底板水平伸向两舷，并用作燃油舱、柴油舱、滑油循环舱、隔离舱、含油水舱和舱底水舱。在机舱前端两舷侧设置燃油深舱，其中间为压载泵舱；在机舱后端设有逃口，可分别从底舱、花钢板平面、C 平台、B 平台、A 平台，直达上甲板露天部位。另外，在机舱集控室也设逃口至上甲板。 3.1.3 舾装设备布置为了满足船舶航行和操作中的各种要求，船上应配置各种必要的设备，诸如锚泊系统和系泊设备、操纵设备、起货设备、救生设备、消防设备，航行信号设备等等。具体设计时，船舶设备的选型与配置需参考有关资料以及有关的规范、规则。海船的锚泊及系泊设备根据舣装数 N，按照《钢制海船入级》中舾装有关规定选取。舾装数计算出来以后，有规范查的首锚的数量、每个重量、有档锚链直径和总长度、拖索的长度和直径、系船索的根数、每根长度和直径。救生设备有救生艇、救助艇、救生筏、个人救生设备、通讯设备、遇险火焰信号、艇筏的登乘及降落装置等。本船的救生艇（兼救助艇）位于第一层甲板两侧，总共有两艘；船首上甲板处部位还有消防设备贮藏室，可用于紧急起火时早起灭火实施；另外，船中首部左舷的上甲板处有飞机专用停靠 MARK 标记线。本设计船，上甲板中央部及船首部都布置有各种贮藏室，方便船员在船舶航行时作业；船中央部管道区域还安装有 1 台 10TON 的固定旋转式（克林吊）起吊设备；3.1.4 上层建筑布置上层建筑上层连续甲板上，由一舷伸至另一舷的或其侧壁板离船壳板向内不大于船宽 4%的围蔽建筑，即首楼、桥楼、尾楼。其他的建筑称为甲板室。在进行总布置设计时，当总体布局的区划基本完成之后，就要对上层建筑内的工作舱室及生活舱室进行划分，并对其内部进行布置；与此同时要规划全船的通道与梯口。本设计船采用是尾楼布置，总共有五层甲板：第一层到第三层主要是船员的生活区，每层层高 2.7m，主要有船务办公区域、值班室、船员餐厅、吸烟区、大厨、船员休息生活区；第四层是工作舱室，有驾驶室、海图室、报务室等；18 40000DWT 成品油船的主尺度确定及总布置设计第五层为罗经甲板 。3.2 绘制总布置图（请查看附件!）总布置设计，是以满足船东方所提出的使用要求和航行性能为依据，经济合理地确定设计船的整体布置设计；具体说，就是完成设计船总布置制图的设计与绘制。总布置设计是船舶设计中一项非常重要的任务。总布置的结果对船的使用效能、航行性能、安全性能以及结构工艺性能有直接的影响。总布置是后续设计和计算（结构、稳性等）的主要依据。因此，方案构思、排水量及主尺度确定和型线设计时候，就要对总布置有所设想，有时设置为配合有关的性能计算，事先绘制布置图草图。总布置设计是一项涉及面广，考虑因素比较多，实践性很强的工作。总布置设计涉及到船、机、电三个方面；设计当中必须作调查研究，通过调查，弄清各项设备的使用特点和在布置上的要求；了解使用者的意见和要求；设计船在总布置上的特殊性以及同类型的现状和发展方向等。在调查研究的基础上，进行全面地分析比较后，做到合理恰当地取舍，创造性地完成总布置设计。总布置设计的主要工作包括： ⑴ 区划船舶主体和上层建筑，勾画船舶设计水线以上的外部造型； ⑵ 各载况下船舶浮态的调整（纵横倾调整）； ⑶ 布置船舶舱室和设备布置设计； ⑷ 协调各部位的通道和出入梯口；船舶类型不同，其使用要求也就不同，而总布置必然有其特殊性。如液货船的安全性，液面对结构和稳性之影响，具有专用压载舱的液货船，专用压载舱地位对结构强度和纵倾影响等；如矿砂船因载重货，布置时应防止运输过程中发生倒矿，必须注意解决稳性和适航航性间的矛盾；如散装谷物船，在布置上要注意解决横倾时，谷物移动对安全性的影响；客船要解决好安全性和舒适性；渔船要注意便利捕捞作业；拖船拖钩后移则不利于操纵性，欲将拖钩位置前移则往往和上层建筑的设置发生矛盾，况且拖钩位置越接近船中则越不利于急牵稳性等。在同一类型的船舶中，也因使用要求不同而带来布置上的差异，如运输大件的货船，其货舱和舱口的尺度，以及起货设备能力等可能有特殊要求。就是在解决同一条船的布置时，由于对同一个问题处理措施不同，也会产生不同19 40000DWT 成品油船的主尺度确定及总布置设计的影响。如增加货舱长度，可减少货舱和起货设备数量，但造成装卸时间增长；由于横舱壁数的减少，对船体横向强度和抗沉性产生不利影响。 在总布置工作中，除了注意各类船舶布置上的特殊要求以外，对各类船舶在布置上应遵循的一般原则如下： ⑴ 在布置时，应最大限度地提高船舶的使用性能。如对货船的布置应首先从保证货舱容积、提高装卸货效率、保证货物运输中不受损伤等方面着眼；对客船应以旅客的舒适安全、舱室布置的经济实用、交通方便为重点来提高其使用性能；对军船应把提高战斗性能放在首位；在布置工作舱时，注意考虑工作需要追求布局的合理性和便利性。 ⑵ 布置时，应注意对船舶安全性能、航海性能、结构性能的把握。如对重货船的货舱布置要注意解决好稳性和适航性间的矛盾，保证船舶在各种装载情况下有适宜的浮态和稳性；从降低受风面积和重心高度以及改变开口位置等方面解决好大倾角稳性；合理地布置水密舱壁以改善船之抗沉性和结构性能；良好的驾驶视线与航行和信号设备的布置等以减少航行事故。此外，在布置上还要注意当事故发生时便于船员的施救和逃生等措施。 ⑶ 布置时，注意结构的合理性，以提高船舶强度。如应避免结构失去连续性和截面的突变；注意开口对强度的不利影响；上层建筑内的纵横隔壁和支柱应与甲板纵桁和甲板横梁相配合，起重柱（或桅）应置于主隔舱舱壁位置上等。 ⑷ 布置时，注意便于建造、修理、检查、保养以及设备的更换。如布置各项设备时，除考虑设备自身占据的空间地位外，还要给予操纵、检查、维修等必要的空间地位；确定结构空间（如双层底高度）要注意焊接工艺和装配的方便；确定机舱开口时，要考虑到机器零件拆换时，吊出和吊入所需要的空间。 ⑸ 在舱室布置时，要注意考虑工作生活需要，合理地利用和分配空间，充分提高船舶有限空间的使用率，尽力改善船员与旅客的工作和生活条件。对远洋船舶还要考虑外交方面的需要等问题。 ⑹ 在经济、实用的前提下，适当注意造型美观和大方。特别是对客船和游艇的设计应注意建筑艺术，应有平稳、轻快的特色，给人以亲切可信的感觉。 总布置设计一般分草图设计和绘制正式的总布置图两步进行。在草图设计中先拟定一种能反应总布置大体轮廓和布局的草图。草图设计只解决总体布局，在该阶段往往绘制几种具有不同特点的总布置方案，供审查和船东选用。最后，根据选择的方案及型线图的型值，具体详细地布置各类舱室和设备，绘制出正式的总布置图。20 40000DWT 成品油船的主尺度确定及总布置设计 总布置设计的成果体现在总布置图上。总布置图通常由侧面图、正面图、各层甲板图、舱底平面图、平台平面图和机（炉）舱布置图等组成。有的还绘制了阴影图和横剖面图。 由于船舶舱室及设备十分繁杂，图面尺寸不能过大，且布置图不属于施工图样，所以造船界一直以特殊的表达方法来绘制总布置图： ⑴ 以简化的图形符号表示设备和家具等； ⑵ 不标注具体尺寸，只给定位尺寸，长度方向以肋位号，高度方向按距基线，宽度方向按距中心线； ⑶ 按船舶制图规定的线条表达； ⑷ 视图中不可见设备规定不必绘制，等等。21 40000DWT 成品油船的主尺度确定及总布置设计参考文献[1] 雷林.船舶设计基础.北京：人民交通出版社，2007 年 1 月 第一版[2] 王世连，刘寅东.船舶设计原理.大连：大连理工大学出版社，2000 年[3] 刘寅东.船舶设计原理.国防工业出版社，2010 年 8 月 1 日 第一版[4] 盛振邦,刘应中 船舶原理.上海交通大学出版社，2003 年[5] 刁玉峰.船体生产设计. 北京:人民交通出版社，2006 年[6] 李忠林.船体建造工艺学.黑龙江:哈尔滨工程大学出版社，2006 年[7] 王侯.最大灵便型成品油船总体性能研究.硕士学位论文，2008 年22 40000DWT 成品油船的主尺度确定及总布置设计附 录1.40000DWT 成品油油船 总布置图（请参照 CAD 版）23 40000DWT 成品油船的主尺度确定及总布置设计24 40000DWT 成品油船的主尺度确定及总布置设计致 谢本毕业设计在宋晓杰老师的细心指导和严格要求下已经完成终稿，从论题的选择，到具体的计算、性能的校核、和总布置图的设计，都得到宋老师的极大指导和帮助，在此向宋老师表示深深的感谢和崇高的敬意。 论文设计是本科学习的最后的一个环节，要求学生综合所学的专业理论知识进行完成。因此，在专业课程学习中，也得到了相关课程指导老师的悉心解答，使我能够很好的掌握专业基础知识，并灵活的在毕业设计中得到应用，使我的毕业论文工作能够顺利的完成，在此向各位课程指导老师表示由衷的谢意！ 25 40000DWT 成品油船的主尺度确定及总布置设计3.1 主船体内部船舱的布置·······························································163.1.1 总体划分(参考母型船总布置图)············································163.1.2 内部舱室划分····································································163.1.3 舾装设备布置····································································173.1.4 上层建筑布置····································································173.2 绘制总布置图（请查看附件!）····················································18参考文献·······························································································21附 录··································································································22致 谢··································································································23III 40000DWT 成品油船的主尺度确定及总布置设计设计任务书1 用途本船用于运载闪点小于 60℃的散装原油、成品油，货油密度为 0.84t/m3。2 航区本船主要航行于中国沿海、东南亚、东北亚等近海海区及无限航区。3 船级本船由中国船级社登记入级，并取得如下船级：CSA 5/5 OIL TANKER ， F.P ≤60℃ ， ESP,ICE CLASS B,CSM,MCC,IGS,COW4 船型本船为钢质单甲板、双壳体型、单桨、柴油机推进的成品油船。具有球形船首、倾斜首柱、方尾和半悬挂舵，并在尾部设置节能用的补偿导管及尾鳍。设有首楼和尾甲板室，机舱、起居处所和驾驶室均布置在尾部。设有专用压载水舱，惰性气体保护设施。本船设有 10 道水/油密横舱壁，3 道油密纵舱壁，把船分隔为 6 对货油舱，2个污油水舱，专用压载水舱、工作淡水舱、饮水舱，机舱，压载泵舱，首、尾尖舱等。货油舱及污油水舱均为左、右舱。5 航速螺旋桨设计时考虑了主机功率储备 15%，在设计吃水 11.2m 时，处于蒲氏风力三级以下的平静海面上，主机达到额定转速时的试航速度为 14.5kn.6 续航力本船燃油的装载量为轻柴油，满足船舶的满载状态，14.5kn 的服务航速续航力为 18000 海里。7 自持力本船淡水(饮用水、洗涤用水的容量，和食品(粮食、蔬菜及肉类等)的储备量满足37 名船员 51 天的自持力。8 船员数本船船员数为 37 人。9 动力装置主机机型选用 MAN B&W。10 螺旋桨1 40000DWT 成品油船的主尺度确定及总布置设计本船采用 MAU 型螺旋桨。2 40000DWT 成品油船的主尺度确定及总布置设计1 现代油船发展及相关母型资料1.1 现代油船发展使用油船将散装原油和成品油从一个港口运送至另一个港口，是海上运输的重要组成部分。 海上石油运输始于 19 世纪中期。1861 年，双桅帆船“瓦茨·伊丽莎白”号横渡大西洋，首次用整船运送桶装石油到达英国。此后用帆船运输木桶装石油持续了一段时期。石油因日益广泛地用作能源而在世界贸易中的地位日益重要，从而石油的运输问题也日益为人们所关注。大批量运输桶装石油既不能充分利用船舶载重量和舱容，也难以缩短装卸时间，因而运输成本不能进一步降低。加上当时船舶的消防设施非常简陋，不少运油船舶在海上发生失火事故。这些都要求改变桶装石油运输，于是出现了运输散装石油的船舶。起初，人们把普通货船的货舱改装成或装设圆筒形金属罐，用以盛装散装石油。 经过不断改进，1886 年英国建造的“好运”号机帆船，将货舱分隔成若干长方格舱，可装石油 2307 吨。这艘船用泵和管道系统装卸，是第一艘具有现代油船特征的散装油船。到 1914 年,世界油船吨位已占世界商船总吨位 3％。第一次世界大战以后,随着石油产量和运输量的迅速增长,油船向专业化、大型化发展，逐渐成为一种重要的专用运输船舶。1930 年,世界油船占世界商船总吨位的 1/10,1960 年上升为近1/3，1980 年再上升为 1/2。1980 年初，世界油船的总载重量达到 3.3 亿吨。但从1975 年起,因为发生石油危机,过剩的油船运输能力超过 1 亿吨，大批油船闲置，油船吨位的增长速度出现了停滞甚至下降的局面。随着石油化学工业的发展，原油和成品油的运输趋向专业化，出现专用的原油运输船和成品油船。在原油运输方面,为了克服单向运输经济效益差的弱点,50 年代后期出现能兼运石油和其他大宗散货的多种兼用船。随着港口单点系泊技术的发展，原油运输船在航道条件许可下必须尽可能地大型化,以取得更高的经济效益。1967～1975 年苏伊士运河关闭时期，波斯湾到欧美的原油运输须绕道好望角,也推动了原油船的大型化。1980 年,世界油船船队构成中超大型油船（载重 20 万吨以上）和特大型油船（载重 30 万吨以上）的吨位已超过半数。70 年代末,出现了 50 万吨以上的大油船,如法国 1976～1977 年建成的 55 万吨级姊妹船“巴提留斯”号和“贝拉美亚”号。日本 1980 年将一艘 42 万吨的油船改建成为“海上巨人”号，总长 458.54 米，船宽 68.8 米，型深 29.8 米，吃水3 40000DWT 成品油船的主尺度确定及总布置设计24.6 米，载重量 56 万吨，是世界上最大的船舶。随着苏伊士运河的重开和各国采取节能措施，巨型油船大量过剩，原油船大型化的过程已经终止。成品油船因受货物批量以及港口、炼油厂设备条件的限制，载重量一般为 2～4 万吨，最大为 7 万吨。由于成品油品种较多,不宜混装，成品油船上有较多独立的装卸油泵和管系。1.2 现代油船特点纵观油船的发展历史及现状的分析，油船的发展趋势主要体现在双壳化，灵便型，大型化，安全、环保；绿色、节能，提高自动化程度等几个方面。1 双壳化 随着油船数量的增多和尺度的增大，以及石油海运量的不断增多， 大型油轮不断有触礁、碰撞等事故致使原油大量泄漏，不仅造成财产损 失，人员伤亡，而且也使海洋污染越来越严重，从而引起社会各界的广 泛关注。以前油船都是单甲板、单底结构。因为货舱范围内破损后，货油浮在水面上，舱内不至于大量进水，故油船除了在机舱区域内设置双层底以外，货油舱区域一般不设置双层底。现在为了防止和减少油轮发生海损事故造成的污染，国际海事组织已经要求大型油轮必须设置双层底或双层船壳。现在新造的大型油轮均是双壳结构，大大减少了大型油轮的油污事故。2 灵便性灵便型油船具有优良的经济性和很强的实用性，在近海海域、低净空桥梁和港口吃水限制等方面受限很少，既能靠泊海洋钻井平台又能适应近远洋航运。灵便型油船在油轮市场具有不可或缺的地位，它与大型油轮之间是互补关系。3 大型化油轮的载重量越大，运输成本越低。由于石油货源充足，装卸速度快，并且可以通过铺设在海上的石油管道来装卸,所以大型原油船可以不用靠码头,而只需要系浮筒来进行装卸作业。因为没有对码头水深的要求，所以油船可以建造得很大。近海油船的总载重量为 30000 吨左右；近洋油船的总载重量为 60000 吨左右；远洋的大油轮的总载重量为 20 万吨左右；超级油轮的总载重量为 30 万吨以上。最大的油轮已达到 56 万吨。4 环保 安全 随着 IMO、IACS 等国际组织和各大船级社对海上安全性和环保性要求的提高，海洋船舶正在不断向安全、环保型发展，如为防止油船破损对海洋的污染，1992 年通过了油船双壳结构规定，2001 年通过了加速淘汰单壳油船的规定；同时，世界各4 40000DWT 成品油船的主尺度确定及总布置设计国海事组织对船龄的限制越来越严格，对船舶技术性能指标要求越来越高，对有关避碰、防触礁、减少有害物质对海水的污染、减少船舶排放气体对空气的污染等作出了一系列的规定，以保证船舶安全和环保要求。5 节能技术不断提高通过不断优化船型，减少推进阻力，改进主机性能，各种船舶的燃油消耗量呈现下降趋势。以 90 年代建造的三大主流船型与 70 年代建造的船舶相比，在保持同样航速的情况下，燃油日消耗量，VLCC 船减少了 65％，散货船减少了 34％，集装箱船每箱节油高达 67％。6 船舶自动化程度越来越高一人桥楼、无人机舱等出现，使船员数量大大减少，90 年代建造的先进船舶，船员数量一般不到 15 人，较 70 年代减少了 50％左右，船舶自动化防止的更高一级是智能化，日本等国正在开发之中，以航行自动化为目标的“一人船舶”，预计在2015 年左右可以开发成功。7 船舶设计共性技术发展迅速国外先进造船国家始终不渝地致力于船舶性能和结构先进技术的开发和应用，使船舶设计水平不断提高，船舶技术性能不断改善，新船型不断涌现，从而保持着占据极大部分世界船舶市场的态势。表现为：大力防止船舶性能和结构数据库，以此作为船型开发和优化设计的基础；船舶结构的直接设计计算法迅速发展并广泛获得应用；计算流体力学（CFD）进展迅速，许多理论方法已应用于船舶和海洋工程的设计；开发和应用减振降噪技术，提高船舶的舒适性和结构安全性等。8 设计方法不断进步IMO、IACS 等国家组织和各大船级社为改善海上安全性，包括船上人员的人命安全，船舶和所载货物的安全，以及船舶营运海域的环境保护，不断修改、完善SOLAS、MARPOL 等规范、规则，提高船舶的技术标准；建立信息网络成为本世纪船舶设计的一个主要技术措施，致力于开发并建立船舶设计阶段的“信息结构”，包括 3D 建模、数据库、虚拟环境/现实、仿真、并行设计等许多关键技术的虚拟设计技术等。1.3 相关母型资料母型船载重量为 46000 吨，用于运载闪点小于 60oC 的汽油、轻柴油和重油可同时装载两种不用的油种。本船主要航行于中国沿海、东南亚、东北亚等近海海区及无5 40000DWT 成品油船的主尺度确定及总布置设计限航区，包括航行于美国海域、巴拿马运河、苏伊士运河等。母型船为钢质、单甲板、尾机型、单桨、单舵，由柴油驱动的成品油船，具有球尾和球鼻首线型。设有首楼和尾楼，机舱内设有 4 层平台。货油舱区域为双底双壳结构，共有六对货油舱，一对污油水舱，六对压载水舱。1.3.1 主要尺度总长 Loa 182.83m垂线间长 Lpp 175.00m型宽 B 32.26m型深 D 18.90m设计吃水 d 12.10m方形系数 Cb 0.821载重量 DW 45360t载重量系数 0.773排水量 57610.00t排水体积 56204.88m31.3.2 航速、螺旋桨及续航力螺旋桨设计时考虑了主机功率储备 15%，母型船在设计吃水（d=12.10m），船壳清洁无污底情况下，处于风力小于蒲氏风级三级的平静深水水域条件下主机达到额定转速时的服务速度约 14.6 海里/小时。母型船选用 MAU 型 4 叶螺旋桨，螺旋桨直径为 6.78m，盘面比 0.3871，螺距比 0.6872，螺旋桨材料为 Cu3 镍铝青铜。本船燃油、轻柴油的装载量满足船舶在满载状态，航速 Vs=14.6 海里/小时的续航力为 18000 海里。本船淡水(饮用水、洗涤用水的容量，和食品(粮食、蔬菜及肉类等)的储备量满足38 名船员 51 天的自持力。6