船舶设计原理课程设计

《船舶设计原理》课程设计1本科课程设计说明书船舶设计原理课程设计学院专业学生姓名学号指导教师提交日期2011年6月26日《船舶设计原理》课程设计2课程设计任务书，内容如下：1.课程设计题目：一艘多用途工作船的船型方案主尺度的设计2.应完成的项目：（1）总体设计方案构思（2）船舶主尺度及排水量确定（3）编写课程设计说明书3.参考资料以及说明：（1）《船舶设计原理》顾敏童主编，上海交通大学出版社出版，2001（2）《船舶设计实用手册》，中国船舶工业总公司编，中国交通科技出版社，20074.课程设计的基本要求：（1）在对设计技术任务书进行全面分析的基础上，对新船的设计方案必须有一个方案构思，提出设想和对各种可能存在的问题进行分析和思考。（2）对选用的母型船资料和各种估算方法应分析其合理性和适用性。（3）在选择新船主要要素过程中，除了考虑技术因素以外，必须考虑到新船的经济性，例如造价、营运成本等因素。本课程设计中，不要求对新船的经济性指标进行详细的计算和论证，但是在新船的主尺度选择中必须考虑经济性因素，并对此进行必要的分析和讨论。（4）应勾画总布置草图，区划主船体舱室等，以便能较为准确地校核布置地位和舱容。（5）空船重量和主要性能的估算或计算要求可靠和准确；初稳性计算至少应包括两种装载情况。（6）课程设计说明书应能反映设计思想和设计工作的全过程，每一部分都应有必要的说明和小结，应条理清楚，文字通顺，排版工整，要求用计算机打字成文。5.本课程设计任务书于2011年6月20日发出，应于2011年6月26日前完成《船舶设计原理》课程设计3目录第一章绪论51.1概述51.2研究意义51.3国内外多用途工作船的发展61.4课程设计技术任务书61.5课程设计的主要工作内容和基本要求71.6方案构思81.7母型船资料8第二章船舶主尺度及排水量的初步估算102.1确定主尺度应考虑的因素102.2主尺度选择的一般步骤112.3主尺度的确定方法112.3.1根据统计资料和近似计算公式来确定船长范围112.3.2船宽的初步估算122.3.3型深D和吃水d的确定122.3.4方形系数的估算122.3.5其它船型系数的确定122.3.6船舶重量估算及载重量的估算132.3.7船舶重量估算132.4小结13第三章性能平衡及校核143.1舱容及重力与浮力平衡校核143.1.1舱容校核143.1.2重力与浮力平衡校核153.2初稳性校核163.2.1初稳性高度及横摇周期估算163.3自由航速校核173.3.1计算有效马力曲线173.3.2总推进系数计算183.4干舷校核20《船舶设计原理》课程设计43.5本章小结21第四章主尺度方案的确定22结束语22参考文献22《船舶设计原理》课程设计5第一章绪论1.1概述本课程设计是与船舶与海洋工程专业主干课程《船舶设计原理》课程配套的实践性课程。它的任务是通过课程设计来加深对船舶设计原理理论知识的理解，重点是培养学生综合分析问题、解决问题的能力和实践动手能力。本课程设计要求按照技术任务书，完成一艘多用途工作船的船型方案主尺度的设计。本课程设计是在船舶设计原理的基础上，结合一学期所学内容，综合分析计算出所要求的船只。因为知识和时间的限制，本计算是较粗略的，在excel表格中计算只是大体满足了基本的要求。主尺度计算主要是通过母型船的公式，估算和校核基本依照书本所给的公式。通过最后调试和校核，最后得到是满足所给主机功率的各项数值。因为学识所限，感觉纯在着许多漏洞，希望老师在批改的时候能指正。1.2研究意义随着海上石油和天然气开发工程的迅速发展，为海上工程提供各种服务的特种工作船舶，已成为海上石油和天然气勘探和开采工程不可缺少的一个组成部分。其主要用途是：1）作为钻井、采油、修井作业等各类平台或海上其他大型漂浮物远距离拖航的主拖船，执行拖带等作业任务；2）执行钻井、采油、修井等各类平台或海上其他大型构筑物的安全守护、抢险救助任务；3）执行钻井、采油、修井等各类平台供应燃油、淡水、钻井水、钻采器具、液态泥浆、水泥等物资；4）为钻井、采油、修井等各类平台、浮吊进行起抛锚、移位、就位等生产施工作业。简单的说，就是物资载运、拖带、供油、供水、供水泥、消防等。这要求船舶有较好的操纵性，能够适合在各种风浪、流条件下靠离平台，适合在复杂海况下拖带平台就位。该类船上除了具备通用的拖轮设备外，安装的专用设备主要有：导管式或喷水式推进器、全回转螺旋浆、首侧推装置、大功率的消防炮、泡沫消防系统等。通过以上分析可以看到，多用途工作船具有很多的功能，并要求具有处理海上突发性事故的能力。《船舶设计原理》课程设计61.3国内外多用途工作船的发展趋势多用途工作船的发展经历了一个由不成熟到逐渐成熟的发展过程。以胜利石油管理局的多用途工作船为例，船总长46.23米，型宽9.80米，型深3.20米，总吨496吨，净吨149吨，吃水1.40米，主机功率370KW×2，仅具有一定的物资供应能力和小型拖带能力，不具备拖带现有平台的能力。对钻井平台一口井位的物资供应需要多个航次，且拉运水泥需要装载水泥的专用车辆，不具备对外消防能力；而10000HP多用途工作船是胜利油田有限公司“十五”期间海洋石油生产的重要工程之一，它的建造是为提高油田应对海域及周边海区突发性事件的紧急救助能力，减少因恶劣天气和海况对财产和生命安全造成的损失。该船具有拖力大、功能强、用途多、设备先进的特点，是目前我国自行设计建造的大马力、具有动力定位功能和强大消防功能的多用途工作船。随着能源产业和海洋工程事业的迅速发展，多用途工作船也根据海上作业需要不断发展，船舶性能逐渐改善，船舶功能逐步完善，能够满足多种海上作业需求，成为真正意义上的多用途工作船。1.4课程设计技术任务书1）船型及用途本船为双机、双桨海洋多用途拖轮，主要用于拖带、消防、港口作业等多种用途，航行于近海海域。2）船级及规范本船入中国船级社，设计建造应满足中国船级社现行规范、规则及有关公约的要求。3）稳性与干舷本船稳性与干舷应满足中国海事局2004年颁布的《船舶与海上设施法定检验技术规则·国内航行海船法定检验技术规则》中对近海航区拖轮的要求。4）船体结构本船为全焊接钢质拖轮，骨架形式按结构设计要求选用横骨架式，结构构件的尺寸按中国船级社《钢质海船入级与建造规范》（2006）进行设计。5）船员本船定员为14人。6）航速、拖力航速：在风力不超过蒲氏风标3级、主机以额定转速运转时，拖轮在满载状态静水中航行时的自由航速大于13.0节，拖带航速6节。《船舶设计原理》课程设计7系柱拖力：～400kN。7）主机、齿轮箱主机：型号6320ZCd-6型柴油机（或自选）额定功率1470kW×2额定转速525转/分齿轮箱：型号GWC45·49转速范围：400～900转/分减速比：2.4671：18）续航力本船续航力为3000浬，能携带燃料油～500吨，轻柴油～35吨，滑油～9吨，淡水～320吨。9）自持力本船自持力为30天。1.5课程设计的主要工作内容和基本要求1.5.1课程设计的主要工作内容1）总体设计方案构思；2）船舶主尺度及排水量确定；3）编写课程设计说明书。1.5.2课程设计的基本要求1）在对设计技术任务书进行全面分析的基础上，对新船的设计方案必须有一个方案构思，提出设想和对各种可能存在的问题进行分析和思考。2）对选用的母型船资料和各种估算方法应分析其合理性和适用性。3）在选择新船主要要素过程中，除了考虑技术因素以外，必须考虑到新船的经济性，例如造价、营运成本等因素。本课程设计中，不要求对新船的经济性指标进行详细的计算和论证，但是在新船的主尺度选择中必须考虑经济性因素，并对此进行必要的分析和讨论。4）应勾画总布置草图，区划主船体舱室等，以便能较为准确地校核布置地位和舱容。5）空船重量和主要性能的估算或计算要求可靠和准确；初稳性计算至少应包括两种装载情况。6）课程设计说明书应能反映设计思想和设计工作的全过程，每一部分都应有必《船舶设计原理》课程设计8要的说明和小结，应条理清楚，文字通顺，排版工整，要求用计算机打字成文。1.6方案构思按设计任务书要求，本船为海洋多用途拖轮，应具备以下特点：1）较高的自由航速；2）保证优良的操纵性；3）具备较大的系柱拖力；4）足够的稳性和适航性；5）海洋多用途拖轮应有的其他性能和设备。根据以上的特点，本船设计应做到以下几点：1）本船采用双机双桨，以获得较高的自由航速，快速到达作业海域。2）为保证本船优良的操纵性，应力求减小船长。3）为提高本船的推进效率，增加拖力，应加大尾吃水，以增大螺旋桨的直径。4）在保证足够稳性和适航性的情况下，型深不应过大，以免引起重心升高和受风面积的增大。5）本船应需配备以下主要设备：大功率的自动拖缆机，相应能力的起吊设备和对外消防设备等。1.7母型船资料一、概述本船是航行于沿海航区的2940KW的海洋多用途拖轮。钢质结构，单连续甲板，长首楼，双机，双桨，双舵船舶，主要任务是营救遇难船舶，拖带搁浅、触礁以及失去机动能力的船舶返回安全地区。二、主尺度及主要要素船长LOA57.62m垂线间长LPP49.40m型宽B12.00m型深D5.00m设计吃水d4.20m《船舶设计原理》课程设计9满载排水量Δ1852.1t方形系数CB0.723棱形系数CP0.794舯剖面系数CM0.911水线面系数CW0.900浮心纵向位置XB-2.122m自由航速V12kn三、主机型号6320ZCd-6型柴油机额定功率1470kW×2额定转速525转/分齿轮箱减速比2.4671：1四、螺旋桨采用四叶外旋定螺距螺旋桨2个，材料为镍铝青铜。《船舶设计原理》课程设计10第二章船舶主尺度及排水量的初步估算2.1确定主尺度应考虑的因素1、船长对于各类不同用途的拖轮，其船长的选择是不同的，如对于内河浅水拖轮，由于吃水过小，为了得到一定的排水量不得不加大船长，对于港作拖轮则应尽量减小船长以得到港内自身回转的灵活性，而对于长途航行的拖轮及海洋拖轮，要考虑到减小阻力以及对风浪的抵抗能力，则应适当的增加船长。本船的基本考虑因素有以下几点：(1)满足布置要求。主甲板以下要布置机舱、淡水舱、重油舱及首尾尖舱等，这些舱室应分布合理，使拖轮在满载和空载情况下尾部吃水变化较小，以保持车叶和舵的良好性能，必要时需考虑设置压载舱，船长应能满足以上布置的要求。(2)航道限制。内河拖轮，特别是运河和浅水急流航道的拖轮要考虑航道的最小曲率半径对船长的限制。(3)考虑阻力。拖轮在自航时，对应的速长比约为1.1～1.4，所以增加船长可以降低速长比，即减少了拖轮的剩余阻力。求某些要求自由航速较高的拖轮，可考虑选取较大的船长，但要注意避“峰”求“谷”，即避开阻力的峰值，请结合任务书的要求来考虑。(4)造价考虑。拖轮船长愈大则重量愈大，造价愈高。2、船宽拖轮船宽主要决定于稳性以及必要的甲板面积，需要考虑的因素有：(1)稳性要求；(2)航道限制；(3)布置要求。3、型深型深对纵向强度、剩余稳性均有很大的影响。由于型深＝设计吃水+最小干舷，故吃水为一定时，根据最小干舷就可以决定最小型深。4、干舷干舷直接关系到船舶的剩余阻力和大倾角稳性。拖轮的干舷较一般的船舶高，一般多在0.6～1.2m之间，视船舶大小及航区而定。《船舶设计原理》课程设计112.2主尺度选择的一般步骤船舶主尺度的选取主要涉及到以下几个方面：①满足承受重量所需要的浮力，即空船重量加载重量应等于船在设计吃水时的浮力；②满足新船所需要的布置地位(舱容及甲板面积)；③满足对新船的各项技术性能(快速性、稳性、操纵性、耐波性和强度等)的要求；④考虑航线环境、建造与修理厂设备条件对新船主尺度的限制；⑤满足用船部门对新船的有关使用要求。⑥经济性好。具体步骤和方法如下：1）确定主尺度的选择范围首先根据新船的船型、布置地位、航速等和主尺度的限制条件，参考母型船资料，初步确定一个主尺度的选择范围。具体方法是：采用一些主尺度估算公式，对主尺度进行估算，大致确定新船的主尺度范围。2）主尺度的第一次近似计算主尺度的初始值可以采用以下方法估