摘 要

本文主要是设计一艘19500DWT近海散货船，根据现状的需求，此次设计船主要用途为运输煤矿。设计船属于载重型船舶，在设计过程主要考虑的舱容与主尺度要素之间的因素。对型线的设计、船舶性能的计算、总布置设计，均满足《法规》、《规范》以及任务书上的要求标准。作为运输类船舶，经济型至关重要，在设计中多方面考虑其相互之间的限制因素，在满足要求的前提下降低造价成本，提高运输能力，争取效益最大化为目的。

关键词：散货船；型线设计；总布置设计；船舶性能；Compass计算

Abstract

This article is mainly to design a 19500DWT offshore bulk carrier. According to the current demand, the main purpose of this design ship is to transport coal mines. The design ship is a heavy-duty ship, and the factors that are mainly considered between the cabin capacity and the main scale elements in the design process. The design of the profile, the calculation of the ship's performance, and the design of the overall layout all meet the requirements of the “Regulations”, “Specifications” and the mission statement. As a transport-type ship, the economy is of vital importance. Considering the constraints among each other in the design, it is necessary to reduce the cost of the construction cost, increase the transportation capacity, and strive for maximization of benefits.

Keywords： bulk carrier； profile design； general layout design； ship performance； Compass calculation

目录

第一章 绪论 1

1.1课题研究背景 1

1.2研究目的及意义 1

1.3现代散货船发展状况 1

1.4课题研究概述 2

第二章 设计任务分析与全船说明 3

2.1设计任务分析 3

2.1.1设计船舶要求 3

2.1.2设计船舶特点 3

2.1.3设计方法 3

2.1.4主要设计思想 4

2.2全船说明 5

2.2.1船型、航区及用途 5

2.2.2载重量积载因数 6

2.2.3主尺度及性能 6

2.2.4总布置情况 6

2.2.5 船体结构 6

2.2.6舾装设备 7

2.2.7动力装置 8

2.2.8其他 8

第三章 船舶主要要素计算 9

3.1计算方法 9

3.2初估排水量 9

3.3主尺度的确定 11

3.3.1船长的确定 11

3.3.2船宽的初估 11

3.3.3吃水的初估 12

3.3.4型深的初估 12

3.3.5方形系数的初估 13

3.4载重量分析 13

3.4.1主、辅机功率的选择 13

3.4.2载重量分项估算 14

3.5性能估算与校核 14

3.5.1重力与浮力平衡 14

3.5.2舱容估算与校核 15

3.5.3初稳性估算与校核 16

3.5.4横摇周期 17

3.5.5快速性校核 17

3.6本章小结 18

第四章 型线设计 19

4.1型线设计思想 19

4.2型线设计方法 19

4.3主要型线要素的选择 19

4.3.1菱形系数C_P 19

4.3.2浮心纵向位置X_B 20

4.3.3船首形状 20

4.3.4船尾形状 21

4.4母型船改造 21

4.5主要参数 24

第五章 三维建模与静水力计算 25

5.1三维建模 25

5.2静水力计算 27

第六章 总布置设计 29

6.1概述 29

6.2总体布置的划分 29

6.2.1舱壁划分 29

6.2.2肋骨间距 29

6.2.3机舱部位与长度 29

6.2.4甲板与平台 30

6.2.5艏尖舱与艉尖舱 30

6.2.6货舱区域 30

6.3上层建筑划分 30

6.4舾装布置 30

6.4.1锚泊及系泊设备 30

6.4.2救生设备 31

6.4.3消防设备 31

6.4.4信号设备 31

6.5舱室布置 32

6.5.1卧室 32

6.5.2餐厅 32

6.5.3医务室 32

6.5.4卫生设备 32

6.6门窗 32

6.6.1金属门 32

6.6.2金属窗 32

6.7护栏和围墙 33

6.8舱容要素 33

6.8.1舱容要素计算 33

第七章 螺旋桨及舵主要要素确定 37

7.1 船体与螺旋桨相关系数确定 37

7.1.1 伴流分数 37

7.1.2 推力减额分数 37

7.1.3 相对旋转效率 37

7.1.4 船身效率 37

7.1.5 其他系数 37

7.2 螺旋桨初步设计 37

7.3螺旋桨终结设计 41

7.4 螺旋桨空泡校核 43

7.5 舵的主要要素 44

7.5.1 舵面积 AR 44

7.5.2 舵高 h 45

7.5.3 舵宽 b 45

7.5.4 展弦比λ 45

7.5.5 平衡比 e 45

7.6 螺旋桨和舵之间的配合 45

第八章 浮态调整 47

8.1满载出港： 47

8.2满载到港： 48

8.3压载出港： 50

8.4压载到港： 52

8.5小结 54

第九章 稳性计算书 55

9.1概述 55

9.2自由液面修正 55

9.2.1满载情况 55

9.2.2压载情况 56

9.3静稳性与动稳性计算 56

9.4风压力臂计算 61

9.4.1受风面积计算 61

9.4.2风压力臂计算 63

9.5稳性总结 64

第十章 吨位丈量 66

10.1总吨位计算 66

10.1.1主甲板以下的型容积V₁ 66

10.1.2主甲板以上的型容积V₂ 67

10.2净吨位计算 67

第十一章 干舷计算 68

11.1基本干舷f₀ 68

11.2方形系数修正值f₁ 68

11.3封闭上层建筑修正值f₂ 68

11.4非标准弦弧修正值f₃ 68

11.5夏季干舷F 69

第十二章 设计总结 70

参考文献 71

附录 72

致谢 73

第一章 绪论

1.1课题研究背景

一直以来人们对散货船的研究就没有停止。作为当今世界的主流船型之一，在人们的生产生活中散货船都起着比较重要的作用。自上世纪中期出现以来，散货船大体上保持着比较良好的的增长势头。散货船其运载量大、货源充足、路线固定、装卸效率高，因此运输能获得较高的经济收益，已成为运输船舶的主要一部分。其次，在全球贸易市场和跨国消费的带动下，全球对能源的需求量一直保持着增长势头，2004年全球干散货运力规模为3.293亿载重吨，同比比增长7.12%^[7]。伴随着全球的经济发展，散货船在未来几十年仍将会有着良好的发展势头。本课题为适应我国近海散货船的发展，对 19500DWT级近海散货船展开研究设计^[8]。

1.2研究目的及意义

目前市场对散货船的需求，主要表现在快速化、双壳化、大型化、安全化、环保和自动程度提高等多个方面。因此，本课题的提出主要是为了适应市场需求及对我国近海散货船的建造方面提出相应的改善。本课题研究对象：19500DWT级散货船。与此同时，想借此次毕业设计来回顾一下大学所学知识，将课本上的知识融会贯通应用到生产实际中去。来为以后的工作提供宝贵的经验^[9]。

1.3现代散货船发展状况

散货运输在国内占据较大分量，其在船队中的作用慢慢就凸显了出来。在经济发展中拥有着较大比重。21世纪以来，船舶货运量逐渐增加，尤其是近几年来我国矿石的进口量的在不断地扩大。对散货船的需求量大大地提升^[3]。因此，在未来对散货船的建造方面将更加注重其大型化与老龄化。用以适应我国船舶的发展需要。

随着散货船市场的复苏，其造价也逐渐上涨。全新散货船市场的序幕已渐渐拉开，与此同时，船厂接单量也逐步温升。

在全球化经济形势的带动下，能源运输需求呈现出持续增长趋势。随着市场的发展，新型散货船的需求量也在猛增，这也就对我们的造船技术提出了更高的挑战，降低建造成本，增加生产效率等多方面来更深一步的对散货船建造展开研究^[4]。

1.4课题研究概述

本文的内容为一艘195000DWT近海散货船方案设计，应用船舶原理知识及设计方法，通过老师的指导，对所设计船舶进行了详细的叙写，文章共包含了十二章，主要内容有、设计任务分析与全船说明、主尺度确定、型线设计、三维建模与静水力计算、总布置设计、螺旋桨设计与舵的主要要素计算、浮态调整、稳性计算、吨位丈量、干舷计算、总结。

第二章 设计任务分析与全船说明

2.1设计任务分析

本文主要提出了对19500DWT近海散货船的方案设计。运用所学的相关知识及其老师的指导，进行对船舶的方案设计。设计任务书中主要提出了一下几点：

2.1.1设计船舶要求

船舶设计涉及到的方面很广，其主要的基本要求有：适用、经济；安全、可靠；先进、美观。在设计过程中要不断汲取前人经验，大胆创新，提高自身的艺术修养。

根据2011年颁布实施的《船舶与海上设施法定检验规则》^[1]及2015年颁布实施的《钢质海船入级规范》^[2]对船舶建造提出的相关要求及检验工作，本船的设计内容将严格遵循其条例与任务书中要求。认真调研了解船舶建造设计整个过程，踏实完善设计，争取提交一份优秀的近海散货船方案设计。

2.1.2设计船舶特点

本设计船为19500DWT近海散货船。本船主要采用钢质材料，连续单甲板结构、布置首楼与尾部上层建筑、航区为近海航区。采用柴油机动力装置，机舱布置在尾部，单桨单舵，主要运输煤矿类，积载因数大于等于1.4。

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