摘 要

近几年来，随着中国沿海散货贸易运输的需求量大幅增加，日益出现船舶运力不足的问题。而散货船因其装载货物效率高、经济性能好，而备受青睐。结合这一背景，本课为21500载重吨的近海散货船作方案设计。

在设计中，主要满足载重型船舶对载重量和舱容的要求。确定船舶的主要要素对船舶的主要技术性能诸如快速性、稳性、适航性、经济性等具有重大的影响；而在船体的总布置设计中，应考虑对船舶的使用性能、航行性能、安全性能及结构工艺性能的影响。另外，本船在设计中需要特别注意降低造价，减少不必要的消耗，提高船舶运输能力，通过综合考虑优化选型，设计一条经济、适用、安全、高效的近海散货船。

关键词：散货船；主尺度；型线设计；总布置设计；船舶性能

Abstract

In recent years, with the increasing demand for bulk cargo trade and transportation in China, there is an increasing shortage of shipping capacity. Bulk carriers are favored and implemented vigorously because of their high efficiency and good economic performance. Based on this background, the 21500 heavy duty offshore bulk carrier is selected as the conceptual design.

In the design, it mainly meets the requirements of heavy-duty ships for carrying capacity and cabin capacity. The main elements of the ship have great influence on the main technical performance of the ship, such as rapidity, stability, airworthiness and economy, and the overall arrangement is a very important work in the ship design. The general layout should consider the effects of the ship's performance, navigation performance, safety performance and structure and process performance. . In addition, in the design of the ship, special attention should be paid to reducing the cost, reducing unnecessary consumption, improving the shipping capacity, and designing an economical, applicable, safe and efficient offshore bulk carrier by considering the optimization and selection of the ship.

Key words: bulk carrier; main scale;profile design; general layout design; ship performance

目 录

第一章 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 国内外发展现状 1

1.3 目的和意义 1

第二章 设计任务书分析 2

2.1 设计船舶要求 2

2.2 设计船舶特点 2

2.3 设计方法 2

2.4 一些主要的设计思想 2

第三章 全船设计概述 3

3.1 船型、航区及用途 3

3.2 载货量及积载因素 3

3.3 船级 3

3.4 主要尺度及性能 3

3.4.1 主要尺度及船型系数 3

3.4.2 航速与续航力 3

3.4.3 船员定额 3

3.4.4 稳性及干舷 3

3.4.5 货舱舱容 3

3.5 总布置情况 4

3.6 船体结构 4

3.7 舾装设备 4

3.7.1 锚泊设备 4

3.7.2 货舱盖 4

3.7.3 救生设备 4

3.7.4 消防设备 4

3.7.5 信号设备 4

3.8 动力装置 5

3.9 其他 5

第四章 主尺度确定 6

4.1 主尺度确定 6

4.1.2初估排水量 7

4.1.3 船长的初估 8

4.1.4船宽的初估 8

4.1.5吃水的初估 9

4.1.6型深的初估 9

4.1.7方形系数的初估 9

4.2载重量分析 10

4.2.1 主、辅机的选择 10

4.2.2 载重量分项估算 10

4.3性能估算与校核 11

4.3.1重力与浮力平衡 11

4.3.2舱容估算及校核 12

4.3.3初稳性估算及校核 14

4.4小结 15

第五章 型线设计 16

5.1型线设计 16

5.2 型线设计的步骤： 16

5.3 主要型线要素的选择。 16

5.4 首部轮廓 17

5.5 尾部轮廓 18

5.7 船底 18

5.8 型线图绘制 18

5.8.1母型船型线改造 18

5.8.2母型改造 19

5.8.3 CAD绘图作图步骤 21

5.9主要参数 22

第六章 三维建模与静水力计算 23

第七章 总布置设计 26

7.1 概述 26

7.2 主体布置划分 26

7.2.1 舱壁划分 26

7.2.2 肋骨间距 27

7.2.3 机舱部位与长度 27

7.2.4 甲板与平台 27

7.2.5 艏尖舱与艉尖舱 27

7.2.6 货舱区域 27

7.2.7 首压载水舱 27

7.2.8 双层底 27

7.3 上层建筑划分 27

7.4 舾装设备布置 28

7.4.1 锚泊及系泊设备 28

7.4.2 救生设备 29

7.4.3 消防设备 29

7.4.4 信号设备 30

7.4.5 舵设备 30

7.5 舱室布置 30

7.5.1 卧室 30

7.5.2 餐厅 30

7.5.3 医务处所 30

7.5.4 卫生设备 31

7.6 门窗及舱口盖 31

7.6.1 金属门 31

7.6.2 金属窗 31

7.6.3 舱口盖及舱口围板 31

7.7 护栏和舷墙 31

8.1 船体与螺旋桨相关系数确定 32

8.1.1 伴流分数 32

8.1.2 推力减额分数 32

8.1.3 相对旋转效率 32

8.1.4 船身效率 32

8.1.5 其他系数 32

8.2螺旋桨初步设计 32

8.3 螺旋桨终结设计 36

8.4 螺旋桨空泡校核 37

8.5 舵的主要要素 39

8.5.1 确定舵面积 39

8.5.2 舵高h 40

8.5.3 舵宽 b 40

8.5.4 展弦比λ 40

8.5.5 平衡比 e 40

8.6 螺旋桨和舵之间的配合 40

第九章 浮态调整 42

9.1舱容要素 42

9.2浮态调整 43

9.2.1 重量计算 44

第十章 稳性计算 48

10.1 概述 48

10.2 自由液面修正 48

10.2.1 满载情况 48

10.3 静稳性与动稳性计算 50

10.4 风压力臂计算 55

10.4.1 受风面积计算 55

10.4.2 风压力臂计算 56

10.5 稳性总结 57

第十一章 吨位丈量 59

11.1 总吨位计量 59

11.1.1 主甲板以下的型容积V1 59

11.1.2 主甲板以上的型容积 59

11.2 净吨位计量 60

第十二章 干舷计算 61

12.1 基本干舷 61

12.3 干舷甲板凹槽修正值 61

12.4 封闭上层建筑修正值 61

12.5 非标准舷弧修正值 62

12.6 夏季干舷F 62

12.7 最小船首高 62

第十三章 总结 63

参考文献 64

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

自20世纪50 年代中期，散货船的出现，直至今日，散货船逐渐发展已成为中国与世界各国港口连接必不可缺的货物运输力量。由于散货船运输得利于它一次性可装载货物量大、由于航线相对固定、装卸效率相对于集装箱船等大大提高等因素，故能够获得良好的经济效益，逐渐成为运输船舶的主力。随着世界经济的发展，散货船的设计与制造将会发展得更加先进化、完备化。本课题为了切合我国近几年来港口经济发展的需求，也为了更好地推进近海散货船的发展，故选取21500DWT级近海散货船展开方案设计。

1.2 国内外发展现状

我国的散货船运输量占运输总量高达40%，逐日发展的散货船队在我国的沿海货物运输、贸易交易中，承担重要运输力量的角色，直接带动了国民经济的大幅度上涨。值得一提的是，在我国“十一五”时期，纵观整个造船业，是我国船舶建造水平提升最快的时期，同时伴随着三大造船基地的建设，散货船的建造与发展不断被推上日程。故在市场经济需求和我国造船能力整体提升的共同作用下，我国的散货船市场进一步得以发展。

从资源缺乏角度来看，在全球化经济形势的带动下，近几年我国的矿石进口量持续提升，中国市场对铁矿石等大宗散货的旺盛需求及小宗散货贸易的活跃，促进了对散货船市场的需求，我国与世界物流贸易的交流进一步散货船的运输渠道。因此为解决这一运力不足的问题，本课题展开了对散货船的研究。

1.3 目的和意义

通观散货船的发展历史及对现状的分析，散货船的发展趋势主要体现在双壳化、大型化、快速性、多用途化、使同年限增长、环保和自动化程度提高等几个方面，本文为满足散货船的大型化与快速性兼并，建造大型化船舶的同时又要满足经济性的要求，为了解决这一矛盾，在本设计过程中需要特别注意降低造价，减少不必要的消耗，以提高船舶运输能力，通过综合考虑优化选型，设计一条经济、适用、安全、高效的近海散货船。提出本课题的研究对象：21500DWT近海散货船方案设计。

通过这次对21500DWT散货船的方案设计，对我来说这是一次珍贵的学习机会，趁此我温故了四年所学的船舶专业知识，将各个部分的知识能够串联起来形成更清晰的逻辑网，并为之后的工作打下扎实的基础。

1.4 小结

全文主要内容包括主尺度确定、型线设计、三维建模及静水力计算、总布置设计、螺旋桨及舵主要要素确定、稳性计算书、吨位丈量、干舷计算这几部分的内容。本文将所采用设计原理及设计方法，设计的思路与所要到达的标准，以及包含对参数及公式合理选取的理由，都在全文中一一地进行详细的阐述。最终得到符合经济性与安全性的21500DWT近海航区散货船的方案设计结果。

第二章 设计任务书说明

2.1 设计船舶要求

根据任务书要求，本船设计过程中需严格参照规范和法规的要求，即包含《钢质海船入级规范》（2016，第2分册）、《国内航行海船法定检验技术规则》（2011）等参考资料，作出严格基于规范与标准要求的设计方案。其中，方案设计内容的严格参照任务书的要求，在真正的设计过程中，并结合相应的事实，将此次的方案设计更加规范化、合理化、完备化。

2.2 设计主要内容

（1）船型、航区与用途：设计船为钢质、单甲板、艉机型海上散货船。航线及货物类型根据调研情况自定。

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