引言隨著國(guó)際局勢(shì)的緊張化以及新冠疫情的傳播日趨嚴(yán)重化，國(guó)際貿(mào)易的需求正不斷減少，國(guó)際航運(yùn)業(yè)面臨重大危機(jī)。對(duì)于如此現(xiàn)狀，船東在進(jìn)行選購(gòu)船型時(shí)自然關(guān)注風(fēng)險(xiǎn)低且盈利能力較高的船型。而靈便型沿海散貨船便是在這種需求下產(chǎn)生的，作為一種速度高，載貨能力好，貨損小的小型船舶，在我國(guó)運(yùn)輸體系較完善的海運(yùn)路線中能夠發(fā)揮較大的作用。隨著改革開(kāi)放以來(lái)，船運(yùn)業(yè)的開(kāi)拓促進(jìn)了我國(guó)造船生產(chǎn)業(yè)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，我國(guó)對(duì)一些新船型的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)以及建造水平也在不斷提高。因此，在這尚不明朗的世界貿(mào)易形勢(shì)下，在中國(guó)沿海地區(qū)進(jìn)行貨物運(yùn)輸?shù)撵`便型散貨船或許是船東們?cè)谖磥?lái)一段時(shí)間內(nèi)的首選。根據(jù)給定的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)以及相關(guān)的母型船資料，通過(guò)母型改造法將母型船進(jìn)行分析研究，進(jìn)行計(jì)算和繪圖的工作之后確定船的主要參數(shù)和船體型線，設(shè)計(jì)并繪制船體總布置圖和螺旋槳等。希望通過(guò)本次設(shè)計(jì)任務(wù)能完善對(duì)四年來(lái)所學(xué)知識(shí)的整合和提高未來(lái)工作上的專(zhuān)業(yè)能力。

1母型船信息以及新船設(shè)計(jì)要求1.1母型船信息母型船為7000DWT沿海散貨船，全船艇體和上層建筑采用鋼制材質(zhì)。在艉部機(jī)艙內(nèi)放置柴油發(fā)動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置，設(shè)計(jì)航速不低于，采用8DKM-28柴油機(jī)，額定功率為，額定轉(zhuǎn)速為。機(jī)艙內(nèi)設(shè)置三個(gè)貨艙，尾部主甲板上設(shè)有四層甲板室。主要航區(qū)為中國(guó)沿海航區(qū)，裝載類(lèi)型以糧食、礦石、棉花為主等貨物。表1-1母型船基本參數(shù)Lpp(m)B(m)D(m)d(m)Cb(m)DW(t)104.3717.6010.507.9006346980.75575001.2新船設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一艘7500DWT中國(guó)船籍的沿海靈便型散貨船，航速不小于，設(shè)置船上人員為16人，航行于中國(guó)沿海航區(qū)，本船用于裝載糧食、礦石和棉花等貨物，續(xù)航力為，適于中國(guó)與東亞沿海國(guó)家區(qū)域直達(dá)運(yùn)輸或者班輪運(yùn)輸?shù)扔猛尽?/p>

2確定新船的主要參數(shù)2.1布置地位的初始主尺度對(duì)于靈便型沿海散貨船舶，載重量系數(shù)以公式（2-1）REF_Ref20064\w\h[1]計(jì)算：（2-1）其中：、出自母型船。得：。新船排水量以（2-2）REF_Ref20064\w\h[1]計(jì)算：（2-2）得：（新船與母型船的載重量系數(shù)相等）。2.2載重型地位的初始主尺度計(jì)算考慮載重型地位的設(shè)計(jì)船、、、、的計(jì)算，如（2-6）～（2-10）REF_Ref20064\w\h[1]所示。（2-6）（2-7）（2-8）（2-9）（2-10）其中：附體體積系數(shù)取，海水質(zhì)量密度取主尺度的初步估算值結(jié)果見(jiàn)表2-1。表2-1主尺度的初步估算值104.37217.6009.5167.1630.75510244.5712.3空船重量估算通過(guò)母型船各部分重量可推導(dǎo)出設(shè)計(jì)船的各部分重量系數(shù)，由于設(shè)計(jì)船與母型船在結(jié)構(gòu)特征非常相似，所以可以將該系數(shù)在設(shè)計(jì)船的設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行應(yīng)用來(lái)計(jì)算設(shè)計(jì)船的各部分重量。通過(guò)公式（2-11）～（2-15）REF_Ref20064\w\h[1]進(jìn)行計(jì)算：（2-11）（2-12）（2-13）（2-14）（2-15）式中：根據(jù)設(shè)計(jì)船與母型船的值相等，采用海軍系數(shù)法求得主機(jī)功率?？紤]到不同噸位的散貨船的經(jīng)濟(jì)航速，設(shè)計(jì)船航速定為。對(duì)于機(jī)電設(shè)備重量系數(shù)，柴油中速機(jī)取，在以上的低速主機(jī)取為，在以下的柴油低速主機(jī)時(shí)取。根據(jù)母型船主機(jī)功率本船主機(jī)為柴油低速機(jī)，則取。，在此處取為。確定母型船鋼料重量后根據(jù)平方模數(shù)法求得。本設(shè)計(jì)船為單甲板單殼體船，所以系數(shù)。計(jì)算得：，，，。1）排水量裕度的計(jì)算船體鋼料重量增加3%排水量裕度，舾裝重量、機(jī)電設(shè)備重量分別增加8%排水量裕度。計(jì)算得：，，?？沾鞑糠种亓繀R總于下表2-2。表2-2空船重量2238.798535.662935.7663710.2272.4重力與浮力的平衡校核得出空船重量后，運(yùn)用諾曼系數(shù)法來(lái)進(jìn)行重力與浮力的平衡計(jì)算，通過(guò)計(jì)算得，空船的重量，新船載重量為，新船總排水量，設(shè)計(jì)船的總重量和排水量的差值，運(yùn)用諾曼系數(shù)進(jìn)行計(jì)算使得重力與浮力平衡，按公式（2-16）～（2-17）REF_Ref20064\w\h[1]計(jì)算：（2-16）（2-17）在修改主尺度的過(guò)程中，船長(zhǎng)L對(duì)空船重量的影響最大，次之是，最小的是，所以本文此處選擇修改來(lái)修正主尺度，取，。得：、。主尺度在第一次修正后的變化如下：1）新船排水量。2）吃水。3）型深。4）方形系數(shù)。5）設(shè)計(jì)船的、、。6）設(shè)計(jì)船的空船重量，，。7）設(shè)計(jì)船總排水量，排水量，滿足船舶主尺度設(shè)計(jì)要求，所以不再繼續(xù)做調(diào)整，修正后的主尺度如表2-3。表2-3主尺度的第二次修正值104.3717.610.57.90.75511299.78該主尺度為滿足所有要求的主尺度。2.5估算新船載重量1）估算人員行李的重量行李人員重量分別按每個(gè)人、，據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求定新船船上人數(shù)為16人。得：。2）估算食物淡水重量食物淡水據(jù)公式（2-18）～（2-19）REF_Ref20064\w\h[1]計(jì)算：（2-18）（2-19）式子中：每人每天食品，淡水，此處取每人每天食品和淡水。為續(xù)航力，因?yàn)樵谀感痛腥鄙俨糠仲Y料，所以按照母型船各個(gè)艙室的體積和倒推出母型船的續(xù)航力，并按照比例得出新船續(xù)航力為，上文已定新船經(jīng)濟(jì)航速為。得：，。3）估算燃油重量燃油重量以公式（2-20）REF_Ref20064\w\h[1]計(jì)算。（2-20）其中：燃油裝置的耗油率可近似取為主機(jī)耗油率的，此處取為1.17，查詢(xún)瓦錫蘭中國(guó)有限公司官網(wǎng)，新船主機(jī)型號(hào)為4x62船用柴油機(jī)，主機(jī)主要參數(shù)見(jiàn)下表2-4，主機(jī)的耗油率為，即，影響航線的風(fēng)浪系數(shù)k取1.2，航行時(shí)間。表2-44x62柴油機(jī)主機(jī)參數(shù)功率（）燃油消耗率（）標(biāo)定轉(zhuǎn)速（）主機(jī)長(zhǎng)度（）10640得：。4）估算潤(rùn)滑油重量潤(rùn)滑油重量以（2-21）計(jì)算。（2-21）式子中：一般柴油機(jī)，這里取0.03。計(jì)算得：。5）爐水的重量爐水重量通過(guò)式（2-22）REF_Ref20064\w\h[1]計(jì)算。（2-22）其中：鍋爐額定蒸發(fā)量取為（通常為），鍋爐主要參數(shù)見(jiàn)下表2-5，輔助鍋爐蒸汽漏失率取為（通常為）。計(jì)算得：。6）估算備品供應(yīng)品重量船上的備用零部件、設(shè)備等稱(chēng)為備品，一般取為該部分重量，此處取為。計(jì)算得：。各項(xiàng)目重量如表2-5所示。表2-5各項(xiàng)目重量項(xiàng)目重量（）滑油17.238食品1.624燃油574.584淡水92.8人員及行李1.760爐水69.6備品供應(yīng)品27.388Σ784.994新船要求的載重量為，根據(jù)上表得載貨量為。2.6計(jì)算新船的重心高度空船的重心高度由式（2-23）REF_Ref20064\w\h[1]計(jì)算：（2-23）1）鋼料重心高度由（2-24）～（2-27）REF_Ref20064\w\h[1]計(jì)算：（2-24）（2-25）（2-26）（2-27）式子中：，為包括梁拱和舷弧的相當(dāng)型深，梁拱值，相當(dāng)舷弧高，首尾舷弧分別為：，。得：，，，，，。2）舾裝重心高度舾裝重心的高可用式（2-28）REF_Ref20064\w\h[1]進(jìn)行計(jì)算：（2-28）計(jì)算得：。3）機(jī)電設(shè)備重心高度為一般運(yùn)輸船舶機(jī)電設(shè)備的重心高度平均值。計(jì)算得：。由上述數(shù)據(jù)可計(jì)算設(shè)計(jì)船空船重心高：，重心裕度為新船重心高提高。計(jì)算得：。2.7新船所需容積由于設(shè)計(jì)船與母型船的主尺度并未有相對(duì)大的差異，設(shè)計(jì)船的橫剖面圖可根據(jù)母型船的橫剖面圖作為參考圖進(jìn)行繪制，使用繪圖軟件設(shè)計(jì)出設(shè)計(jì)船的中橫剖面草圖，如圖2-1，2-2所示。圖2-1貨艙橫剖面草圖2-2貨艙橫剖面草圖經(jīng)CAD軟件測(cè)量?jī)煞N中橫剖面面積后得到貨艙橫剖面積分別為、。頂邊艙面積分別為、。1）貨艙所需容積由式（2-29）REF_Ref20064\w\h[1]計(jì)算。（2-29）其中：載貨量，本次設(shè)計(jì)運(yùn)載貨物為袋裝大豆，其積載因素為，容積折扣系數(shù)為。計(jì)算得：。2）壓載水艙所需容積壓載水艙容積可由式（2-30）REF_Ref20064\w\h[1]計(jì)算。（2-30）其中：對(duì)于散貨船取為0.4，。得：。3）機(jī)艙、油水艙所需容積（1）由式（2-31）～（2-32）REF_Ref20064\w\h[1]計(jì)算。（2-31）（2-32）其中：體積豐滿系數(shù)，且中等尺寸船舶的機(jī)艙雙層底高度，小型船舶，本船取雙層底高度，參考母型船選取為。計(jì)算得：，。（2）油水艙包含燃油、淡水、滑油艙等，由式（2-33）REF_Ref20064\w\h[1]計(jì)算。（2-33）式子中：重油密度為，設(shè)計(jì)船取，輕油密度為，設(shè)計(jì)船，淡水為1，水艙折扣系數(shù)，油艙膨脹系數(shù)取0.97，3%的總體積為重油的加熱管系所占體積，為油、水儲(chǔ)存量（）。求得設(shè)計(jì)船中油水艙容積為：。4）主船體總?cè)莘e的計(jì)算主船體型容積可根據(jù)公式（2-34）REF_Ref20064\w\h[1]計(jì)算。（2-34）其中：上文已求得，。計(jì)算得：。2.8新船所能提供容積與校核1）全船所需容積與校核全船所需容積通過(guò)公式（2-35）REF_Ref20064\w\h[1]計(jì)算。（2-35）計(jì)算得：，上文計(jì)算得，可知，不考慮，全船容積校核已滿足要求。2）局部容積的校核根據(jù)不同艙室在設(shè)計(jì)船中布置的實(shí)際情況進(jìn)行分析并開(kāi)展局部容積的校核，考慮到日常使用的方便和節(jié)約運(yùn)輸時(shí)間，將淡水艙放置在艏尖艙附近，爐水艙放置在了尾部甲板下（左右各放置一個(gè)）。雙層底內(nèi)設(shè)置有滑油循環(huán)艙，污滑油儲(chǔ)存艙放置在雙層底中間，機(jī)艙上方布置兩個(gè)輕油日用柜艙和滑油儲(chǔ)存柜以供方便使用。燃油艙在雙層底上設(shè)置為深艙并用橫艙壁分開(kāi)成三個(gè)艙室，下方設(shè)置一個(gè)隔離空艙，在提高船舶穩(wěn)性的作用以外，還能防止燃油泄露造成海洋污染。雙層底內(nèi)布置了壓載水艙和燃油艙，上方的貨艙分三大貨艙，錨鏈艙和艏尖艙兼壓載水艙布置于船艏部分。主船體的初步分艙圖如下圖2-3。圖2-37500DWT散貨船初步分艙圖（1）貨艙容積校核根據(jù)公式（2-36）REF_Ref20064\w\h[1]計(jì)算貨艙所提供容積：（2-36）其中：經(jīng)測(cè)量得、，系數(shù)。計(jì)算得：。，，，貨艙容積滿足要求。（2）油水艙容積校核；；；；。（3）壓載水艙容積校核由艏尖艙壓載水艙、舷側(cè)壓載水艙、貨艙雙層底壓載水艙、頂邊艙壓載水艙以及底邊艙壓載水艙共同組成壓載水艙，因?yàn)樵撛O(shè)計(jì)船與母型船尺寸大小相差較小，所以艏尖艙里的壓載水容積可由母型船提供。，，，。得：，，壓載水艙滿足要求。（4）機(jī)艙容積校核機(jī)艙實(shí)際長(zhǎng)度?。ㄍǖ涝６惹昂蟾魅。?，機(jī)艙所需容積，，，機(jī)艙滿足要求。各艙室容積校核如表2-6所示。表2-6各艙室容積校核艙室所需容積(）提供容積（）結(jié)果貨艙9592.86610227.902符合淡水艙93.737136.8符合爐水艙71.02072符合滑油艙20.39624.99符合燃油艙685.310775.028符合壓載水艙30753081.359符合機(jī)艙789.715793.372符合全船容積14739.41116324.403符合2.9新船各部分重量重心高1）上文計(jì)算得空船。2）甲板上定為人員、行李及食物重心高度[3]：計(jì)算得。3）爐水艙室高度中點(diǎn)在初步分艙圖上量得定為爐水重心高度；滑油艙室分布在雙層底艙室，重心高為，剩余重心高為；淡水艙重心高度通過(guò)初步分艙圖上量得，定為淡水重心高度。4）艙室高度中點(diǎn)（初步分艙圖上量得）定為燃油重心高度，為剩余重心高。5）壓載水艙室重心高度通過(guò)分布在不同平面的艙室綜合計(jì)算得出[3]：此處QUOTE為，雙層底重心高，底邊艙重心高分別為，頂邊艙重心高，艏尖艙重心高，舷側(cè)重心高。壓載水的重心高度：。6）雜物艙的備品供應(yīng)品重心高為該艙室高度中點(diǎn)（初步分艙圖上量得）。7）裝載袋裝小麥時(shí)：查詢(xún)貨艙橫剖面圖，取其形心高度為，散貨重量為。8）設(shè)計(jì)船舶各載況下重量重心匯總表2-7，表2-8。表2-7滿載出到港重量重心匯總表項(xiàng)目滿載出港重量重心滿載到港重量重心人員及行李1.76011.49720.2341.76011.49720.234食物1.62411.49718.6701.62411.49718.670淡水92.8003.000278.40092.8003.000278.400爐水69.6007.760540.09669.6007.760540.096燃油574.5845.8413355.87257.4583.773216.771滑油17.2380.60010.3431.7240.0600.103備品供應(yīng)品27.3886.200169.8052.7396.20016.980空船重量3651.7166.20222647.1833651.7166.20222647.183壓載水0.0000.0000.0000.0000.0000.000貨物6715.0065.55037268.2866715.0065.55037268.286總計(jì)11151.7165.76764308.88910594.4275.75861006.724表2-8壓載到港重量重心匯總表項(xiàng)目壓載出港重量重心壓載到港重量重心人員及行李1.76011.49720.2341.76011.49720.234食物1.62411.49718.6701.62411.49718.670淡水92.8003.000278.40092.8003.000278.400爐水69.6007.760540.09669.6007.760540.096燃油574.5845.8413355.87257.4583.773216.771滑油17.2380.60010.3431.7240.0600.103備品供應(yīng)品27.3886.200169.8052.7396.20016.980續(xù)上表2-8項(xiàng)目空船重量3651.7166.20222647.1833651.7166.20222647.183壓載水3158.3931.3644309.0563158.3931.3644309.056貨物0.0005.5500.0000.0005.5500.000總計(jì)7595.1024.12831349.6597037.8133.98528047.4942.10初穩(wěn)性高的校核初穩(wěn)性高由（2-37）～（2-40）REF_Ref20064\w\h[1]計(jì)算。（2-37）（2-38）（2-39）（2-40）據(jù)公式REF_Ref20064\w\h[1]計(jì)算非滿載吃水（）狀態(tài)下初穩(wěn)性高對(duì)應(yīng)的和。（2-41）（2-42）（2-43）各載況下初穩(wěn)性高計(jì)算結(jié)果如下表2-10。表2-9各載況初穩(wěn)性高計(jì)算表載況Bd載況Bd滿載到港17.6007.5430.7510.8330.5260.0815.7581.530滿載出港17.6007.9010.7550.8370.5260.0815.7671.575壓載到港17.6005.2150.7220.8000.5260.0785.7581.602壓載出港17.6005.5860.7270.8060.5260.0785.7671.514續(xù)上表2-9四種載況初穩(wěn)性高均滿足大于初穩(wěn)性高下限，符合要求[7]。2.11橫搖周期校核近海船舶橫搖周期由式（2-44）REF_Ref20064\w\h[1]計(jì)算。（2-44）式子中：為時(shí)的修正系數(shù)，近似關(guān)系式為，當(dāng)時(shí)，取為1.0，新船。四種載況橫搖周期結(jié)果如下表：表2-9載況橫搖周期結(jié)果載況B(m)fKG(m)B/d滿載到港1.53017.6001.0005.7679.8672.333滿載出港1.57517.6001.0005.7589.7212.228壓載到港1.60217.6001.0614.1289.4553.375壓載出港1.51417.6001.0463.9859.5233.151由表可知設(shè)計(jì)船在滿載情況下橫搖周期[3]，符合要求。2.12航速校核航速校核可通過(guò)公式（2-45）REF_Ref20064\w\h[1]計(jì)算。（2-45）其中為主機(jī)持續(xù)服務(wù)功率，本船主機(jī)為，計(jì)算得，航速校核滿足要求2.13可行的主尺度方案本章已完成艙容、初穩(wěn)性高、橫搖周期和航速等一系列校核，得到滿足要求的最終主尺度方案如表2-3所示。

3新船型線設(shè)計(jì)與靜水力計(jì)算根據(jù)前文所確定的可行的主尺度方案，該章節(jié)將使用并參考有關(guān)文獻(xiàn)[8]繪制出新船型線圖、靜水力曲線和邦戎曲線圖，計(jì)算所需要的型值表見(jiàn)附錄A：7500DWT多用途船型值表。3.1型線圖繪制1）描繪橫剖線圖（1）本船型深與母型船差異較小按型深型寬比拉伸母型船橫剖面圖得到本設(shè)計(jì)船橫剖面圖。（2），水線的選取在母型船相同水線的基礎(chǔ)上增加兩條水線，在按比例拉伸后的橫剖面水線初步定為、、、、、、、、、、。（3）劃2000縱剖線、4000縱剖線、6000縱剖線。2）繪制半寬水線圖半寬水線圖中的主甲板邊線和各個(gè)水線都由橫剖面圖上量出的每條水線與各條站線或者尾封板的相應(yīng)交點(diǎn)描繪得出。3）描繪縱剖線圖量出相應(yīng)縱剖線與新船橫剖面上的站號(hào)交點(diǎn)的高度值，并畫(huà)在縱剖線圖上。同樣，縱剖線由各水線與半寬水線上縱剖線交點(diǎn)的高度值畫(huà)出，連接后光順處理。繪制完整縱剖線圖前拉伸母型船輪廓保證完整性。4）新船型線進(jìn)行三向光順新船型線三向?qū)?yīng)后對(duì)型線進(jìn)行光順（的命令）。型線圖見(jiàn)圖3-1，大圖見(jiàn)附錄圖B：7500DWT散貨船型線圖。圖3-17500DWT散貨船型線圖3.2靜水力計(jì)算與繪圖本船型值由型線圖量取，根據(jù)量取出的型值表的數(shù)據(jù)，再使用梯形法算出每一個(gè)水線的水線面面積，可計(jì)算出每個(gè)水線面面積到基線以及對(duì)軸、軸的慣性矩?？紤]到首尾型線變劇烈處的型值變化同樣較大，部分型值修改會(huì)有少許誤差。結(jié)果如下表。表3-1靜水力計(jì)算表水線號(hào)水線面面積縱穩(wěn)心半徑橫穩(wěn)心半徑浮心的縱向坐標(biāo)浮心的垂向坐標(biāo)漂心的縱向坐標(biāo)基線13.097866.751————0.367500WL13.8001157.9051160.06238.8420.7860.2501.1001000WL14.2021277.744635.85622.0521.2770.5232.2142000WL15.0971346.357311.36911.4971.6081.2701.5803000WL14.8501385.529211.6307.7711.6161.7131.6814000WL15.3401472.838177.6156.2541.8272.2023.0545000WL15.8841448.776133.3534.7501.8762.7041.0276000WL16.3811496.607119.8724.0371.6313.2090.0337000WL16.8471549.682111.3953.5471.2903.727-1.0898000WL17.2861598.133103.9513.1890.9144.255-1.7019000WL13.0971643.58797.6932.9150.5664.789-1.98610000WL13.8001686.413101.8722.9500.2924.915-2.132水線號(hào)排水體積排水量船中橫剖面系數(shù)方形系數(shù)垂向棱形系數(shù)縱向棱形系數(shù)水線面系數(shù)基線———————0.000—500WL506.164518.81857.6660.0000.5510.8740.6620.4721000WL1115.0761142.95369.6320.8330.6070.8730.6860.6302000WL2427.1272487.80574.2190.8850.6610.9010.7080.6963000WL3793.0703887.89778.8350.9330.6880.9130.7210.7334000WL5222.2535352.81091.0930.9550.7110.8860.7360.7545000WL6683.0606850.13687.5240.9660.7280.9230.7480.8026000WL8155.7528359.64596.0130.9730.7400.9080.7570.7897000WL9678.8969920.869105.8860.9780.7530.8920.7680.8158000WL11252.80411534.124114.8780.9810.7660.8800.7790.844續(xù)上表3-1水線號(hào)排水體積排水量船中橫剖面系數(shù)方形系數(shù)垂向棱形系數(shù)縱向棱形系數(shù)水線面系數(shù)9000WL12873.66413195.506123.5130.9830.7790.8700.7910.87010000WL13226.61413557.279132.3280.9850.7200.7840.7300.895在特定比例尺下繪制上表數(shù)據(jù)，見(jiàn)圖3-2，大圖見(jiàn)附錄圖C：7500DWT散貨船靜水力曲線圖。圖3-27500DWT散貨船靜水力曲線圖。3.3繪制邦戎曲線圖各水線下橫剖面的面積與橫剖面面積對(duì)基線的面矩為邦戎曲線的主要計(jì)算內(nèi)容，縱坐標(biāo)為每個(gè)站號(hào)處的吃水，橫坐標(biāo)為橫剖面面積和對(duì)基線靜矩，采用不同比例拉伸船長(zhǎng)和型深，使圖顯得高瘦，以一定縮小比例的結(jié)果從而繪圖，見(jiàn)圖3-3，大圖見(jiàn)附錄D：7500DWT散貨船邦戎曲線圖。圖3-37500DWT散貨船邦戎曲線圖3.4校核最小干舷最小干舷可由公式（3-1）～（3-6）REF_Ref21889\w\h[3]計(jì)算。（3-1）（3-2）（3-3）（3-4）（3-5）（3-6）其中：為基本干舷，也稱(chēng)為表列干舷，根據(jù)母型船資料，本船為B型船舶，查新船表列干舷值[1]，取。：為B型船舶對(duì)基本干舷的修正（），由于缺少母型船資料，上層建筑有效長(zhǎng)度暫定取為大于船長(zhǎng)的35%，即。：為型深對(duì)干舷的修正值，當(dāng)，取，即。、：分別為上層建筑和凸形甲板對(duì)干舷的修正值和上層建筑和凸形甲板的總有效長(zhǎng)度等于L時(shí)的干舷減小值。查閱資料可知，當(dāng)，；當(dāng)，[1]。插值法求得新船，計(jì)算得。為舷弧對(duì)干舷的修正值，由于缺乏母型船資料，所以該值定為0。計(jì)算得：，，最小干舷校核滿足要求。

4總布置設(shè)計(jì)總布置設(shè)計(jì)是船舶總體設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一，在總布置設(shè)計(jì)時(shí)，先確定方案構(gòu)思和把握主尺度與載重量、艙容、艙室布置地位之間的關(guān)系，以及協(xié)調(diào)主要性能的矛盾，且滿足功能以及規(guī)范要求并應(yīng)用美學(xué)原理區(qū)劃好各個(gè)艙室，最大限度地滿足和提高船舶的使用性能。應(yīng)用布置原則進(jìn)行艙室內(nèi)部家具、設(shè)備和陳設(shè)的布置REF_Ref22327\w\h[6]?？偛贾迷O(shè)計(jì)在初步設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)上也要有所考慮，而良好的船體布局對(duì)可生產(chǎn)性十分關(guān)鍵，因此具有成本效率的設(shè)計(jì)方案及時(shí)間也十分關(guān)鍵。4.1總體布局劃分1）水密艙壁為了保證水密艙壁的完整性，除一些特殊情況外，水密艙壁上不允許設(shè)置通道，在船長(zhǎng)范圍內(nèi)劃分肋位，并確定肋骨間距。通過(guò)式(4-1)REF_Ref21889\w\h[3]計(jì)算。（4-1）式中：結(jié)構(gòu)計(jì)算船長(zhǎng)（前提為不小于水線長(zhǎng)），本設(shè)計(jì)船垂線間長(zhǎng)為。得：。貨艙肋距應(yīng)大于機(jī)艙與尾尖艙的，實(shí)際肋距（小于計(jì)算值）：#10到船尾肋骨間距：，機(jī)艙（#10～#28）肋骨間距：，貨艙（#33~#153）肋骨間距：，#153到船首肋骨間距：。本船設(shè)#10、#28、#113、#153、#161肋位共5道水密艙壁（的尾機(jī)型船舶，其水密橫艙壁應(yīng)設(shè)5道及以上REF_Ref21889\w\h[3]）。2）機(jī)艙已知機(jī)艙實(shí)際長(zhǎng)度為，機(jī)艙雙層底高度應(yīng)要保持最低水平的結(jié)構(gòu)可靠性和安全性[13]，因此新船機(jī)艙部位雙層底的高度設(shè)為。由于缺少相關(guān)資料，參照母型船布置機(jī)艙位置。3）甲板與平臺(tái)各艙室具體布置下表。表4-1各層甲板上各個(gè)艙室布置情況各層甲板所布置艙室尾樓甲板9個(gè)單人船員室、應(yīng)急發(fā)電機(jī)間、氧氣間、乙炔間、衛(wèi)生間、會(huì)議室、救生筏。主甲板肉庫(kù)、蔬菜庫(kù)、高級(jí)船員餐廳、廚房、船員餐廳兼娛樂(lè)室、2個(gè)物料間、理貨間、消防控制站、CO2室。船員一甲板2個(gè)單人船員室、大管輪、二管輪、三管輪、大付室。船員二甲板二付室、三付室、船長(zhǎng)室、輪機(jī)長(zhǎng)室。羅經(jīng)甲板2個(gè)船明燈駕駛甲板駕駛室、海圖桌、電臺(tái)、充電室、電瓶間、衛(wèi)生間。參考母型船選取甲板間距，尾樓甲板距主甲板，船員一甲板距尾樓甲板，船員二甲板距船員一甲板，駕駛甲板距船員二甲板，羅經(jīng)甲板距駕駛甲板。4）雙層底高度雙層底高由式（4-2）REF_Ref20064\w\h[1]估算：（4-2）得：，中、小型船舶該值在內(nèi)，且高度不小于（便于施工），此處以定為全船雙層底高。5）各艙室布置在規(guī)范要求下劃分新船的各艙室肋位，如下表4-2所示。表4-2新船各艙室肋位劃分艙室肋位尾壓載艙船尾～#2舵機(jī)艙船尾～#2爐水艙（左、右）#2～#8冷卻水艙#2～#8機(jī)艙#10～#28滑油循環(huán)艙（中間）#10～#16污滑油儲(chǔ)存艙（中間）#21～#28NO1燃油艙（右）#28～#33NO2燃油艙（左）#28～#33NO3燃油艙（左）#28～#33燃油艙（左、右）#35～#45輕油艙（左右）#20～#25NO3壓載艙（左、右）#45～#72NO2壓載艙（左、右）#72～#113NO1壓載艙（左、右）#113～#153NO3貨艙#33～#73NO2貨艙#73～#113NO1貨艙#113～#153NO4壓載艙（左、右）#113～#153NO5壓載艙（左、右）#72～#113NO6壓載艙（左、右）#33～#73淡水艙（左、右）#153～#158錨鏈艙#158～#161液壓錨機(jī)控制室#151～#158艏尖艙兼壓載艙#161～#船首纜繩索具間#161～#船首4.2繪制總布置圖參考母型船選取S-V形球鼻艏，總布置圖的繪制在有關(guān)文獻(xiàn)REF_Ref22650\w\h[7]的規(guī)范要求下進(jìn)行，總布置圖如下圖4-1所示，大圖見(jiàn)附錄E：7500DWT散貨船船總布置圖（一）、附錄F：7500DWT散貨船總布置圖（二）。圖4-17500DWT多用途船總布置圖4.3總布置后的艙容校核1）艙容的校核前文初步分艙不夠準(zhǔn)確，在此還需對(duì)每個(gè)艙室再次校核，本船所需容積參照上表2-7。（1）校核貨艙在總布置圖中貨艙部分肋距計(jì)算后，可知貨艙長(zhǎng)度為，前文已量出貨艙橫剖面面積分別為，。貨艙容積滿足要求。（2）校核壓載水艙由CAD量取面域后計(jì)算容積得雙層底面積分別為、；頂邊艙面積分別為；底邊艙面積分別為。將設(shè)計(jì)船所有壓載水艙容積相加，計(jì)算得壓載水艙容積滿足要求。（3）校核機(jī)艙，滿足要求。（4）校核油水艙淡水艙總?cè)莘e：?；停骸t水：。燃油：將設(shè)計(jì)船燃油艙容積相加總和即為燃油艙總?cè)莘e，滿足要求。各艙室校核結(jié)果如下表4-3所示。表4-3各艙室艙容校核結(jié)果艙室提供容積（m3）所需容積（m3）結(jié)果貨艙10005.8959592.866符合壓載水艙3137.6313075符合機(jī)艙821.86789.715符合淡水艙94.77093.737符合滑油艙20.88020.396符合爐水艙73.44071.020符合燃油艙703.767685.310符合￡14858.243由表可知。艙容符合要求。2）校核初穩(wěn)性（1）估算新船各部分重心高分艙圖如圖4-2所示，大圖見(jiàn)附錄E：7500DWT散貨船總布置圖（一）圖4-27500DWT散貨船分艙圖同上文2.8節(jié)進(jìn)行新船的各部分重心高估算。在圖4-2中量出各艙室重心高，計(jì)算結(jié)果如表4-4、4-5所示。表4-4滿載出到港重量重心匯總表項(xiàng)目滿載出港滿載到港人員及行李1.76011.49720.2341.76011.49720.234食物1.62411.49718.6701.62411.49718.670淡水92.8003.000278.40092.8003.000278.400爐水69.6008.800612.48069.6008.800612.480燃油574.5847.2324155.59557.4586.165354.243滑油17.2380.60010.3431.7240.0600.103備品供應(yīng)品27.3886.200169.8052.7396.20016.980空船重量3651.7166.20222647.1833651.7166.20222647.183壓載水0.0000.0000.0000.0000.0000.000貨物6715.0065.55037268.2866715.0065.55037268.286總計(jì)11151.7165.84565180.99510594.4275.77861216.581表4-5壓載出到港重量重心匯總表項(xiàng)目壓載出港壓載到港人員及行李1.76011.49720.2341.76011.49720.234食物1.62411.49718.6701.62411.49718.670淡水92.8003.000278.40092.8003.000278.400項(xiàng)目爐水69.6008.800612.48069.6008.800612.480燃油574.5847.2324155.59557.4586.165354.243滑油17.2380.60010.3431.7240.0600.103備品供應(yīng)品27.3886.200169.8052.7396.20016.980空船重量3651.7166.20222647.1833651.7166.20222647.183壓載水3158.3934.48214157.2893158.3934.48214157.289貨物0.0005.5500.0000.0005.5500.000總計(jì)7595.1025.53942069.9997037.8133.98538105.584（2）穩(wěn)性校核初穩(wěn)性高同上文2.9節(jié)的計(jì)算，結(jié)果如下表4-6所示。表4-6各載況初穩(wěn)性高匯總表載況B滿載到港17.67.9000.7550.8370.5260.0815.7781.563滿載出港17.67.9000.7550.8370.5260.0815.8451.497壓載到港17.65.2150.7220.8000.5260.0785.7781.582壓載出港17.65.5860.7270.8060.5260.0785.8451.436通過(guò)上文已知初穩(wěn)性高下限需大于REF_Ref21889\w\h[3]，五種載況均滿足要求。3）校核橫搖周期同上文2.10節(jié)的計(jì)算以求得五種載況下的橫搖周期，結(jié)果如下表所示。表4-7各載況橫搖周期匯總表載況B/d滿載到港1.56317.6001.0005.8459.8012.228滿載出港1.49717.6001.0005.7789.9822.228壓載到港1.58217.6001.0615.53910.1783.375壓載出港1.43617.6001.0463.9859.7793.151由表可知四種滿載情況下橫搖周期均，達(dá)到要求。

5螺旋槳計(jì)算與繪圖5.1已知船體和主機(jī)的主要參數(shù)（1）船型：?jiǎn)螛?、球首、方尾、單舵、尾機(jī)型、具有艏艉樓的鋼制沿海散貨船。設(shè)計(jì)水線長(zhǎng)垂線間長(zhǎng)型寬型深設(shè)計(jì)排水量方形系數(shù)槳軸中心距基線（2）主機(jī)參數(shù)在主尺度確定時(shí)可得型號(hào)WASTSILA4X62柴油機(jī)最大持續(xù)功率Pmax=10640KW額定轉(zhuǎn)速N=97r/min螺旋槳型式AU型螺旋槳葉數(shù)4葉5.2推進(jìn)因子的決定根據(jù)船型資料選取伴流因數(shù)按經(jīng)驗(yàn)公式?jīng)Q定推力減額分?jǐn)?shù)取相對(duì)旋轉(zhuǎn)效率船身效率5.3可以達(dá)到最大航速的計(jì)算采用MAU4葉槳圖譜進(jìn)行計(jì)算，取功率儲(chǔ)備10%，軸系效率，可得出螺旋槳敞水收到效率。由模型試驗(yàn)提供的船體有效功率曲線數(shù)據(jù)如表5-1所示表5-1模型試驗(yàn)提供的有效功率數(shù)據(jù)航速1617181920有效功率PE滿載4565.0855641.1256998.678572.30511326.35110%滿載4881.862656204.877698.399429.31512458.985根據(jù)MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70的圖譜列表5-2計(jì)算。表5-2按圖譜設(shè)計(jì)的計(jì)算表假定若干船速Vkn161718192010.7611.432512.10512.777513.45（手動(dòng)）102.11102.11102.11102.11102.11（手動(dòng)）379.78441.93509.81583.60663.45Nr/min979797979730.4126.1322.6519.7917.415.515.114.764.454.17查MAU4-40圖譜從

與最佳效率線交點(diǎn)得δ65.961.85854.451.60.6010.6220.640.660.668P/D0.6900.7150.7390.7720.789Dm7.317.287.247.177.15kw69197161736875987690查MAU4-55圖譜從與最佳效率線交點(diǎn)得δ64.160.256.553.550.40.5870.6040.6250.6410.657P/D0.7370.7630.7910.8190.847假定若干船速VKn1617181920查MAU4-55圖譜從與最佳效率線交點(diǎn)得Dm7.117.107.057.056.99kw67586954719573807564查MAU4-70圖譜從與最佳效率線交點(diǎn)得δ63.859.6565349.90.5620.5790.5950.6090.623P/D0.7520.7790.8090.8420.878Dm7.087.026.996.986.92kw64706666685070117172根據(jù)表5-2中的計(jì)算結(jié)果可繪制對(duì)V的曲線，如圖5-1所示。大圖見(jiàn)附錄G:MAU4葉槳圖譜設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果。圖5-1MAU4葉槳圖譜設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果從曲線與船體滿載有效功率曲線之交點(diǎn)，可獲得不同盤(pán)面比所對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)航速及螺旋槳最佳要素如表5-3所示。表5-3按圖5-1設(shè)計(jì)計(jì)算的最佳要素MAUVmax/knP/DδPD/mη04-4018.3140.73647.36417444.57.2140.6474-5518.1630.79647.19497229.67.0490.628續(xù)上表5-3MAUVmax/knP/DδPD/mη04-7017.8810.81947.27786829.36.9900.5935.4空泡校核根據(jù)伯利爾空泡界線中商船上限線，計(jì)算不發(fā)生空泡之最小展開(kāi)比。槳軸沉深計(jì)算溫度，可得。表5-4空泡校核計(jì)算結(jié)果序號(hào)項(xiàng)目單位MAU4-40MAU4-55MAU4-701kn18.3135518.163217.88062m/s6.3356.2836.1863(m/s)2657.791628.004617.6514(m/s)2697.927667.483655.91250.4340.4530.46160.1840.1880.1907N1064325.71042127.8999993.58m216.13416.17415.6799m217.95618.28117.829100.4390.4680.465根據(jù)表5-4計(jì)算結(jié)果作圖可得圖5-2，可求得不發(fā)生空泡的最小盤(pán)面比以及所對(duì)應(yīng)的最佳螺旋槳要素如下：圖5-3空泡校核計(jì)算結(jié)果5.5強(qiáng)度校核按照2015年《規(guī)范》校核，，應(yīng)不小于按下式之值：計(jì)算步驟見(jiàn)表5-5，其中：計(jì)算功率,，，.表5-5強(qiáng)度校核計(jì)算表項(xiàng)目單位數(shù)值0.25R0.6R弦長(zhǎng)bm1.31721.8102D/P;1.21491.2149K1634207K2250151K31410635K44342110.235766.06457380.83815157.916K58223K63412K74165K83803301302.6801153.728材料系數(shù)K（鋁鎳青銅）1.1791.1790.2920.188mm254.355123.690MAU標(biāo)準(zhǔn)槳葉厚度t'（圖8-4進(jìn)行計(jì)算，取4-70）mm273.4396875155.84275續(xù)上表5-5項(xiàng)目單位數(shù)值項(xiàng)目0.25R0.6R校核結(jié)果滿足滿足實(shí)取槳葉厚度（隨便，大于最小厚度dog）mm273.4396875157.51實(shí)際槳葉厚度按連直線決定：。5.6螺距修正根據(jù)螺旋槳尾軸直徑大小，決定轂徑比，此值與MAU槳標(biāo)準(zhǔn)轂徑比相同，故對(duì)此項(xiàng)螺距無(wú)需修正。由于實(shí)際槳葉厚度大于MAU槳標(biāo)準(zhǔn)厚度，故需因厚度差異進(jìn)行螺距修正。設(shè)計(jì)槳標(biāo)準(zhǔn)槳（取MAU4-55為標(biāo)準(zhǔn)槳）修正后的螺距比：各項(xiàng)目數(shù)據(jù)列表5-6所示表5-6螺距修正數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)槳0.0684續(xù)表5-6標(biāo)準(zhǔn)槳0.05521-s0.64180.0009-0.0009修正后的螺距比P/D0.82225.7質(zhì)量及慣性矩計(jì)算根據(jù)MAU槳切面的面積數(shù)據(jù)用積分方法得：槳葉重槳轂重螺旋槳總質(zhì)量螺旋槳慣性矩其中轂長(zhǎng)，軸孔之錐度K取0.1，材料重量密度，螺旋槳的槳轂直徑，槳轂中央處軸徑，槳葉最大寬度.各項(xiàng)目數(shù)據(jù)列表5-7可得5-7質(zhì)量及慣性矩計(jì)算表bmax（參考表8-3葉片最大寬度）1.826455584（kw）10427.2N（r/min）97材料密度重量γ（kgf/m3）7800續(xù)上表5-7Z4d（槳轂直徑(m)1.286775D(m)7.14875（m）0.29（m）0.15751軸孔之錐度K0.1轂長(zhǎng)Lk（m）0.887槳轂長(zhǎng)度中央處軸徑0.514168088槳葉質(zhì)量（KG）17077.88605槳轂質(zhì)量（KG）7334.573408螺旋槳質(zhì)量（KG）24412.45946螺旋槳質(zhì)量慣性矩（KGf*m）597038.18865.8敞水性征曲線的確定用修正前的螺距P/D=0.823，由MAU4-40，MAU4-55以及MAU4-70的敞水性征曲線內(nèi)插得到設(shè)計(jì)槳（MAU4-45.5，P/D=0.823）的敞水性征曲線圖5-4，其數(shù)據(jù)如表5-8。圖5-4設(shè)計(jì)槳的敞水性征曲線表5-8設(shè)計(jì)槳的敞水性征數(shù)據(jù)表J00.10.20.30.40.50.60.70.80.9KT0.3620.3250.2940.2600.2270.1930.1540.1140.0740.03110KQ0.3720.3480.3200.2920.2640