沿海貨船穩(wěn)性校核【畢業(yè)設(shè)計(jì)】

1、<p>　　本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要3</b></p><p><b>　　1.緒論5</b></p><p>　　1.1. 選題的目的和意義5</p><p>　

2、　1.2. 國(guó)內(nèi)外沿海貨船穩(wěn)性的研究狀況6</p><p>　　1.3. 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容10</p><p>　　2.設(shè)計(jì)船主尺度及排水量的確定11</p><p>　　2.1. 分析任務(wù)書(shū)與母型船資料11</p><p>　　2.2. 確定設(shè)計(jì)船主尺度及排水量12</p><p>　　2.3. 設(shè)計(jì)船重

3、量估算13</p><p>　　3.設(shè)計(jì)船型線設(shè)計(jì)14</p><p>　　4.設(shè)計(jì)船總布置設(shè)計(jì)17</p><p>　　4.1. 設(shè)計(jì)船重量重心計(jì)算19</p><p>　　5.設(shè)計(jì)船初穩(wěn)性校核22</p><p>　　5.1. 設(shè)計(jì)船靜水力計(jì)算23</p><p>　　5.

4、2. 繪制設(shè)計(jì)船靜水力曲線38</p><p>　　5.3. 設(shè)計(jì)船初穩(wěn)性和浮態(tài)計(jì)算40</p><p>　　6.總結(jié)部分43</p><p><b>　　附錄：附圖46</b></p><p><b>　　沿海貨船穩(wěn)性校核</b></p><p><b>

5、;　　摘要</b></p><p>　　穩(wěn)性是指船舶在受外力作用發(fā)生傾斜而不致傾覆，當(dāng)外力作用消失后，船舶仍能回復(fù)到原來(lái)平衡位置的能力。本船為一般的干雜貨船、單機(jī)、單漿、單舵、尾機(jī)型、鋼質(zhì)、單甲板、單殼、單底、柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的貨船?？梢匝b載一般的干雜貨物, 適用于我國(guó)沿海航區(qū).</p><p>　　該設(shè)計(jì)主要包括四個(gè)部分：設(shè)計(jì)船主尺度的確定、設(shè)計(jì)船型線設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)船總布置設(shè)計(jì)以及設(shè)計(jì)

6、船的初穩(wěn)性計(jì)算和穩(wěn)性校核。一、設(shè)計(jì)船主尺度確定包括：任務(wù)書(shū)和母型資料的分析，設(shè)計(jì)船主尺度確定和重量估算。二、設(shè)計(jì)船型線設(shè)計(jì)包括：通過(guò)仿氏變換繪制設(shè)計(jì)船型線圖。三、設(shè)計(jì)船總布置設(shè)計(jì)包括：繪制設(shè)計(jì)船總布置草圖和重量、重心計(jì)算。四、設(shè)計(jì)船初穩(wěn)性校核包括：靜水力計(jì)算及其曲線的繪制，設(shè)計(jì)船初穩(wěn)性與浮態(tài)計(jì)算。</p><p>　　【關(guān)鍵詞】 貨船；穩(wěn)性校核；型線設(shè)計(jì)；總布置設(shè)計(jì)</p><p>　　G

7、eneral Cargo Stability Inspect</p><p>　　【Abstract】 Stability is that a ship was skewed by external force without overturning, when the external force disappears, the ship is able to return to the original po

8、sition of equilibrium. The ship is a general cargo of single machine, single paddle, single rudder, tail in machine, in steel model single decks, single hull, single bottoms and diesel engine drive. The cargo is applicab

9、le to the inshore sail area of our country.</p><p>　　This design includes four sections: principle dimension、line design、arrangement design, stability at the design cargo. First , principle dimensions includ

10、ing : analyzed the assignment book and the mother-ship’s information , confirmed the principal dimensions and estimated the ships weight and the centre of weight , and drawn the general dispose drawing roughly etc .Secon

11、d ,line design including :drawn lines plan based on the imitate diversification ;Third ,arrangement design including :drawing </p><p>　　[Key Words] cargo ship; stability inspect; lines design; arrangement de

12、sign</p><p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　選題的目的和意義</b></p><p>　　自上世紀(jì)七八十年代以來(lái)，干散貨船得到了迅猛發(fā)展，據(jù)Drewry統(tǒng)計(jì)，目前干散貨船隊(duì)規(guī)模以達(dá)到4.5億載重噸左右。雖然近幾年國(guó)際航運(yùn)市場(chǎng)低迷，船隊(duì)運(yùn)力閑置情況較嚴(yán)重，但據(jù)辛普森航運(yùn)咨詢有限公司(SSY

13、)研究中心主管John Kearsey預(yù)測(cè)，依靠中國(guó)和印度等新興市場(chǎng)的大幅度增加和發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的緩慢復(fù)蘇，2010年的干散貨海運(yùn)貿(mào)易仍呈現(xiàn)超過(guò)8%的增幅。但是與此同時(shí)也伴隨有一系列不和諧的現(xiàn)象—海損事故的不斷發(fā)生。而穩(wěn)性是造成事故的主要原因，所以關(guān)注船舶穩(wěn)性是一個(gè)亟不可待的研究課題。</p><p>　　下面對(duì)船舶穩(wěn)性作個(gè)簡(jiǎn)單介紹：</p><p>　　所謂穩(wěn)性，是指船舶在外力矩作用下偏離

14、其初始平衡位置而傾斜，當(dāng)外力矩消失后船體能自行恢復(fù)到初始平衡狀態(tài)的能力。</p><p>　　船舶穩(wěn)性通常可按以下方法分類(lèi)：</p><p>　　1．按船舶傾斜方向分類(lèi)。可分為橫穩(wěn)性和縱穩(wěn)性。橫穩(wěn)性指船舶繞縱向軸（x軸）橫傾時(shí)的穩(wěn)性，縱穩(wěn)性指船舶繞橫向軸（y軸）縱傾時(shí)的穩(wěn)性。由于縱穩(wěn)性力矩遠(yuǎn)大于橫穩(wěn)性力矩，故實(shí)際營(yíng)運(yùn)中不可能因縱穩(wěn)性不足而導(dǎo)致船舶傾覆。</p><p&g

15、t;　　2．按傾角大小分類(lèi)。可分為初穩(wěn)性和大傾角穩(wěn)性。初穩(wěn)性指船舶微傾時(shí)所具有的穩(wěn)性，微傾在實(shí)際營(yíng)運(yùn)中將傾斜角擴(kuò)大至10°～15°；大傾角穩(wěn)性指當(dāng)傾角大于10°～15°時(shí)的穩(wěn)性。</p><p>　　3．按作用力矩的性質(zhì)分類(lèi)?？煞譃殪o穩(wěn)性和動(dòng)穩(wěn)性。靜穩(wěn)性指船舶在傾斜過(guò)程中不計(jì)及角加速度和慣性矩時(shí)的穩(wěn)性；動(dòng)穩(wěn)性指船舶在傾斜過(guò)程中計(jì)及角加速度和慣性矩時(shí)的穩(wěn)性。</p>

16、;<p>　　4．按船艙是否進(jìn)水分類(lèi)?？煞殖赏暾€(wěn)性和破艙穩(wěn)性。船體在完整狀態(tài)時(shí)的穩(wěn)性稱(chēng)為完整穩(wěn)性，而船體破艙進(jìn)水后所具有的穩(wěn)性則稱(chēng)為破艙穩(wěn)性。</p><p>　　同時(shí)船舶所處的狀態(tài)不同，對(duì)船舶的穩(wěn)性具有很大的影響。而船舶的平衡狀態(tài)是一個(gè)特殊的狀態(tài)，各項(xiàng)性能計(jì)算也都是針對(duì)這一狀態(tài)而進(jìn)行計(jì)算的。平衡狀態(tài)的判別是將船舶正浮時(shí)浮力作用線和傾斜后浮力作用線的交點(diǎn)定義為穩(wěn)心，以M表示。由于船舶傾斜后的浮心位

17、置或浮力作用線與船舶吃水（或排水量）、船舶傾角有關(guān)，穩(wěn)心位置也隨船舶吃水（或排水量）、船舶傾角不同而變化。</p><p>　　進(jìn)一步分析表明，船舶處于何種平衡狀態(tài)與重心G和穩(wěn)心M的相對(duì)位置有關(guān)。船舶穩(wěn)定平衡時(shí)，重心G位于穩(wěn)心M之下；船舶不穩(wěn)定平衡時(shí)，重心G位于穩(wěn)心M之上；船舶隨遇平衡時(shí)，重心G和穩(wěn)心M重合。因此，為了使船舶在受到一外力矩作用下具有一定的復(fù)原能力從而保證船舶安全，船舶重心必須在相應(yīng)傾角時(shí)的穩(wěn)心之下

18、。</p><p>　　處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)的船舶，其復(fù)原能力的大小取決于傾斜后產(chǎn)生的穩(wěn)性力矩或復(fù)原力矩的大小，該穩(wěn)性力矩大小 (1-1) </p><p>　　式中：─靜穩(wěn)性力臂 （m），是船舶重心G至傾斜后浮力作用線的垂直

19、距離，通常簡(jiǎn)稱(chēng)作穩(wěn)性力臂或復(fù)原力臂。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)主要進(jìn)行的是對(duì)船舶穩(wěn)性的校核。所謂船舶穩(wěn)性，就是指船舶收外力矩作用，船舶發(fā)生傾斜而不至于傾覆，當(dāng)外力矩消失后，仍能回復(fù)到原來(lái)平衡聞之的能力。船舶的穩(wěn)性可分為靜穩(wěn)性、動(dòng)穩(wěn)性、初穩(wěn)性和完整穩(wěn)性、破艙穩(wěn)性和大傾角穩(wěn)性，營(yíng)運(yùn)中的船舶必須滿足穩(wěn)性要求。 鑒于穩(wěn)性對(duì)船舶安全的重要性，IMO海上委員會(huì)（MSC）第85次會(huì)議于2008年4月通過(guò)了MSC.267(8

20、5)會(huì)議。理論上，船舶滿足了《2008年IS規(guī)則》，就能保證穩(wěn)性安全，但是從大量的海損事故看，干散貨船往往是出發(fā)時(shí)能滿足穩(wěn)性要求，而在航行中卻發(fā)生了問(wèn)題。在此次論文中將會(huì)對(duì)船舶的四種載況均進(jìn)行穩(wěn)性校核，其中包括滿載出港、滿載到港、壓載出港、壓載到港時(shí)的初穩(wěn)性和浮態(tài)計(jì)算。使本次的設(shè)計(jì)更有實(shí)際意義。</p><p>　　國(guó)內(nèi)外沿海貨船穩(wěn)性的研究狀況</p><p>　　船舶的穩(wěn)性十分重要的，國(guó)

21、內(nèi)外許多學(xué)者都花了大量的時(shí)間來(lái)研究船舶的穩(wěn)性，已經(jīng)有幾百年的歷史了。船舶穩(wěn)性研究又是相當(dāng)復(fù)雜的，由于實(shí)際船舶航行于兩種流體之間的界面上，并且船舶穩(wěn)性涉及環(huán)境條件、船舶技術(shù)條件和操作要素等許多因素，故而穩(wěn)性的改善可能又會(huì)導(dǎo)致船舶其它性能的惡化，因此這一方面研究雖有幾百年的歷史，至今還沒(méi)有形成一個(gè)理論上成熟的綜合考慮船型要素、環(huán)境條件和傾覆機(jī)理等因素的穩(wěn)性衡準(zhǔn)。</p><p>　　1.2.1靜水中船舶穩(wěn)性研究現(xiàn)狀&

22、lt;/p><p>　　最早的穩(wěn)性理論研究工作主要是由Buouger，Awotdo和Moselye等開(kāi)創(chuàng)的。他們的研究屬于最古老的穩(wěn)性概念。這一概念認(rèn)為船舶穩(wěn)陛可以由船舶的幾何形狀和重量分布決定，即:船舶的穩(wěn)性取決于船舶在靜水中的復(fù)原力臂曲線的形狀。這一概念是建立在若干失事和非失事船舶的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上而嚴(yán)格假定的。這些假定是:浮力保持不變;任何形式的能量增加或損失可以忽略;所有形式的擾動(dòng)均是有勢(shì)的、定常的;禍合力和其

23、它流體動(dòng)力可以忽略。</p><p>　　18世紀(jì)是造船發(fā)展史上具有重要意義的時(shí)期，法國(guó)人Buouger首次提出了穩(wěn)心的概念，并定義了穩(wěn)心半徑和初穩(wěn)性高的概念。穩(wěn)心半徑r定義為:--</p><p><b>　　(2-1)</b></p><p>　　式中、分別為橫向慣性矩和排水體積。</p><p>　　初穩(wěn)性高GM定

24、義為:</p><p><b>　　(2-2)</b></p><p>　　式中，。分別為浮心和重心的垂向坐標(biāo)，Bouger的研究確立了船舶穩(wěn)性中初穩(wěn)性的研究。Awtood用出水和入水楔形體積構(gòu)成的容積轉(zhuǎn)移力矩來(lái)更加精確地計(jì)算船舶的復(fù)原力臂。他提出的復(fù)原力臂的公式為:</p><p><b>　　(2-3)</b><

25、/p><p>　　式中，為入水或出水楔形的容積，為容積轉(zhuǎn)移力臂。之后，ReveerndMoselye提出了“動(dòng)穩(wěn)性”的概念，這一概念考慮的是傾覆力矩所作的功與船舶復(fù)原力矩所作的功相平衡，它是我國(guó)、前蘇聯(lián)和日本等國(guó)使用的穩(wěn)性規(guī)范的基礎(chǔ)。</p><p>　　由于船舶穩(wěn)性研究的實(shí)用意義在于制定穩(wěn)性衡準(zhǔn)，在早期，穩(wěn)性衡準(zhǔn)主要應(yīng)用初穩(wěn)性高作為船舶穩(wěn)性的量度，根據(jù)船舶大小，認(rèn)為初穩(wěn)性高在0.2~0.6m

26、之間穩(wěn)性就足夠了，這是一種純粹憑經(jīng)驗(yàn)的方法。1887年，Denny第一次提出了一條標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)性力臂曲線，以此作為穩(wěn)性的衡準(zhǔn)。后來(lái)，Benjamin通過(guò)對(duì)大量安全航行的船舶進(jìn)行比較后提出了用動(dòng)穩(wěn)性力臂曲線作為穩(wěn)性衡準(zhǔn)。1939年Ralloal根據(jù)大量失事船舶資料的統(tǒng)計(jì)結(jié)果提出了基于船舶靜水中的實(shí)際復(fù)原力臂曲線下面積的穩(wěn)性估計(jì)及穩(wěn)性界限，他第一次比較全面地、科學(xué)地將實(shí)船經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法應(yīng)用于船舶穩(wěn)性的研究之中，他的成果對(duì)后來(lái)國(guó)際海事組織(IMO)

27、討爭(zhēng)性規(guī)范的制定具有重要作用。</p><p>　　1.2.2波浪中船舶穩(wěn)性國(guó)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　Wendel指出了當(dāng)船舶遭受一個(gè)波長(zhǎng)和速度與其一樣的隨浪作用時(shí)波峰在船腫時(shí)船舶復(fù)原力矩?fù)p失相當(dāng)大這一現(xiàn)象并給出了復(fù)原力矩?fù)p失量的計(jì)算方法。之后，Amdt和Rodne考慮了波浪中水質(zhì)點(diǎn)軌圓運(yùn)動(dòng)影響的Smhti效應(yīng)對(duì)Wendel的計(jì)算方法進(jìn)行修正，從而使計(jì)算結(jié)果更加接近于試驗(yàn)結(jié)果。Pu

28、aliing等人進(jìn)一步發(fā)展了這種計(jì)算法，并推導(dǎo)了一組計(jì)算公式。Kure和Bang研究了斜浪中的穩(wěn)性問(wèn)題，他們把斜浪影響分成兩個(gè)分量:一個(gè)分量按隨浪來(lái)計(jì)算，另一分量則看成船舶左右舷引起的壓力差從而可以歸結(jié)為一個(gè)波浪擾動(dòng)力矩。Martni和Kure。應(yīng)用李雅普諾夫處理動(dòng)力系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法提出了用直接法來(lái)處理橫浪一橫風(fēng)中和隨浪航行時(shí)船舶穩(wěn)性的思想。</p><p>　　1952年，Grim研究了隨浪航行船舶復(fù)原力矩隨時(shí)

29、間變化對(duì)橫穩(wěn)性的影響，解決了水線面周期變化引起的穩(wěn)性高度周期變化而產(chǎn)生的參數(shù)共振問(wèn)題，使參數(shù)共振成為船舶翻沉的物理模型之一。Puallig等人通過(guò)在舊金山灣天然風(fēng)浪中進(jìn)行的大比尺船模試驗(yàn)，運(yùn)用相應(yīng)的時(shí)域模擬分析方法，發(fā)現(xiàn)尾隨浪情況下的一些船舶的傾覆機(jī)理，也就是參數(shù)共振和純穩(wěn)性喪失原理。Robert和Naess等人應(yīng)用Markov過(guò)程推導(dǎo)了橫搖振幅的概率密度分布，發(fā)現(xiàn)橫搖運(yùn)動(dòng)振幅漸進(jìn)分布屬于指數(shù)型分布。chiu&Fujino，F(xiàn)n

30、ag&Lee等人對(duì)Kovni一枷砍。vs沖提出的切片理論進(jìn)行了擴(kuò)展，采用瞬時(shí)濕表面的時(shí)域分析法研究了波浪對(duì)船舶穩(wěn)性的影響。</p><p>　　由于非線性振動(dòng)理論中有關(guān)混沌理論的發(fā)展，開(kāi)始有人應(yīng)用分岔和混沌理論來(lái)分析問(wèn)題，并取得了很大的進(jìn)展。Fazlalallo和Shaw等人利用Melnikov方法研究了船舶橫搖運(yùn)動(dòng)的同宿分岔和異宿分岔;Lee在己知系統(tǒng)的吸引子的條件下，嘗試采用胞映射法求解升沉一橫搖藕合

31、系統(tǒng)的吸引域;Mukl和Falano使用路徑跟蹤技術(shù)，得到了非線性橫搖運(yùn)動(dòng)的分岔集，求出了系統(tǒng)多種形式的振動(dòng)解以及由周期不斷倍化而產(chǎn)生的混沌吸引子。近年來(lái)，隨著神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起，己經(jīng)有人開(kāi)始嘗試?yán)蒙窠?jīng)模糊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對(duì)船舶在波浪中的穩(wěn)性變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真模擬。</p><p>　　Masmai和Abudle提出了在尾斜浪中導(dǎo)致船舶傾覆的一種數(shù)學(xué)模型，是基于剝離法(srtipmhetdo)發(fā)展而來(lái)的，模型中考慮了在

32、波浪中初穩(wěn)性高度變化的影響，這種變化通過(guò)在一定的傾斜角度下的復(fù)原力矩平衡條件得到，同時(shí)對(duì)初穩(wěn)性高度分別為0.3m， 0.6m，0.9m的15000噸集裝箱船進(jìn)行了研究。研究表明，將初穩(wěn)性高度變化考慮進(jìn)去的剝離法，可以對(duì)參數(shù)共振進(jìn)行預(yù)測(cè);航速和波速接近時(shí)，初穩(wěn)性高度為0.9m和0.6m在遭遇角為時(shí)，是危險(xiǎn)的，容易引起船舶傾覆;初穩(wěn)性高度0.3m在遭遇角為時(shí)，是危險(xiǎn)的，這是因?yàn)镕orudeNumber變得很大，滿足了參數(shù)共振條件。</

33、p><p>　　由于海洋環(huán)境條件，特別是波浪，其最顯著的特點(diǎn)就是隨機(jī)性，在自然界里波浪的出現(xiàn)是無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的。因此，它是典型的隨機(jī)事件，應(yīng)用研究隨機(jī)現(xiàn)象的方法，即概率論的方法對(duì)其進(jìn)行研究，當(dāng)然這方面研究也是結(jié)合船舶橫搖運(yùn)動(dòng)進(jìn)行的。</p><p>　　1.2.3波浪中船舶穩(wěn)性國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀</p><p>　　l)波浪中穩(wěn)性理論研究</p><p>

34、;　　董艷秋，紀(jì)凱，黃衍順采用瞬時(shí)濕表面的時(shí)域分析法，研究波浪中的船舶橫搖穩(wěn)性。船舶瞬時(shí)濕表面，也就是船舶某一時(shí)刻浸入水中的表面積。當(dāng)船舶在波浪中航行時(shí)，由于船舶與波浪的相互作用，船舶的姿態(tài)及吃水是隨時(shí)間變化的。船舶的位置、姿態(tài)及吃水，直接影響船舶的排水體積，從而影響船舶的恢復(fù)力矩及穩(wěn)性。在研究波浪與船舶的穩(wěn)性時(shí)暫不考慮航速的影響，并假定，船舶的重心在橫搖過(guò)程中位置不變，船寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于船長(zhǎng)，船波橫向相交視為直線。計(jì)算船舶的瞬時(shí)濕表面。由于

35、橫搖運(yùn)動(dòng)是非對(duì)稱(chēng)運(yùn)動(dòng)，船舶的左右舷吃水并不相同，所以不能再以簡(jiǎn)單的吃水來(lái)衡量，在此，引入一個(gè)新的概念一浸深，即為左舷和右舷的吃水。通過(guò)實(shí)例計(jì)算和分析，可以發(fā)現(xiàn)，由于波浪的存在，不同橫搖角對(duì)應(yīng)的恢復(fù)力矩與靜水中的恢復(fù)力矩相比較存在很大的差異，尤其是隨浪時(shí)船中位于波峰時(shí)的差異更大。這說(shuō)明波浪中穩(wěn)性的研究是很重要的;采用瞬時(shí)濕表面變化的時(shí)域分析法，可得出復(fù)雜情況下船舶在波浪中的復(fù)原力矩，在大角度橫搖情況下，它具有明顯的非線性特性;穩(wěn)性曲線受波

36、浪因素影響較大，在穩(wěn)性衡準(zhǔn)過(guò)程中，應(yīng)注意波浪參數(shù)及船波相對(duì)位置等動(dòng)態(tài)因素的影響，選擇合理的衡準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　林焰，邢殿錄，紀(jì)卓尚，楊植利用LiPaunov理論，研究了船舶在規(guī)則波浪中運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)性;利用攝動(dòng)理論，求解出船舶運(yùn)動(dòng)響應(yīng);并討論了船舶橫搖與垂蕩運(yùn)動(dòng)頻率、最大橫搖角和波浪要素對(duì)穩(wěn)性曲線GZ的影響，以及流體動(dòng)壓力對(duì)穩(wěn)性曲線的修正，從而給計(jì)算船舶在隨浪中的穩(wěn)性提供了一種方法。并以38000t成品油船

37、為例進(jìn)行了計(jì)算，并編制了船舶隨浪穩(wěn)性仿真軟件，具有對(duì)波浪和船舶運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)仿真功能，即在連續(xù)的時(shí)間歷程中，通過(guò)屏幕連續(xù)顯示波浪和船舶的三維運(yùn)動(dòng)，并能計(jì)算出完整船舶或破損船舶在某個(gè)時(shí)間歷程點(diǎn)的浮態(tài)和穩(wěn)性。應(yīng)用數(shù)字仿真技術(shù)進(jìn)行船舶隨浪穩(wěn)性研究，為船舶隨浪穩(wěn)性的研究提供了一個(gè)CAD手段;通過(guò)對(duì)實(shí)船的仿真計(jì)算，證明仿真軟件是有效的、實(shí)用的;船舶隨浪(中拱)穩(wěn)性曲線GZ與靜水穩(wěn)性曲線有不同程度的損失，這在船舶設(shè)計(jì)階段要給子充分的考慮;船舶隨浪穩(wěn)性的

38、研究為今后繼續(xù)探討船舶的斜浪穩(wěn)勝和破損船的波浪穩(wěn)險(xiǎn)提供了基礎(chǔ)。</p><p>　　孔祥金，曹振海應(yīng)用攝動(dòng)法提出了一種尾斜浪中復(fù)原力計(jì)算的方法，對(duì)四艘處于各種船一波相對(duì)位置的船舶進(jìn)行了大量的計(jì)算，其中包括波高，波長(zhǎng)對(duì)復(fù)原力的影響，計(jì)算表明:當(dāng)波高或波高與波長(zhǎng)之比不變時(shí)，波長(zhǎng)在O.SL倒1.2L之間變化對(duì)穩(wěn)性影響不大，但當(dāng)波長(zhǎng)或波長(zhǎng)與波高之比不變時(shí)，波高同等量級(jí)的變化對(duì)穩(wěn)性影響要比前者大得多。最后，用一艘船模作了尾

39、斜浪中半約束船模的穩(wěn)性試驗(yàn)，驗(yàn)證了理論計(jì)算的正確性。作者編制了尾斜浪中穩(wěn)性計(jì)算程序，包括靜水和隨浪的情況;在計(jì)算實(shí)例中發(fā)現(xiàn)，船腫位于上下坡段時(shí)，航向角在大于45“情況下穩(wěn)性陡然下降，穩(wěn)性甚至比純隨浪中船月中位于波峰時(shí)還要小。</p><p>　　當(dāng)船舶在隨浪和尾斜浪中航行時(shí)，容易發(fā)生傾覆。傾覆的主要原因是，在某些波浪和航速條件下，船舶會(huì)發(fā)生橫甩，此時(shí)船舶失去控制，突然發(fā)生橫轉(zhuǎn)，同時(shí)產(chǎn)生大角度橫傾，繼而發(fā)生傾覆。因

40、此，研究船舶在隨浪中的橫甩現(xiàn)象是分析船舶傾覆的基礎(chǔ)，具有重要意義。隨浪中的橫甩和傾覆運(yùn)動(dòng)幅度很大，是一種非線性、不定常的問(wèn)題，用數(shù)學(xué)方程描述和模型試驗(yàn)?zāi)M非常困難。1999年，Minecif利用Z形試驗(yàn)結(jié)果預(yù)報(bào)船舶在波浪中發(fā)生橫甩的可能性。Z形操縱運(yùn)動(dòng)同時(shí)反映了舵的控制能力和船的響應(yīng)性能，只要制定相應(yīng)的判斷標(biāo)準(zhǔn)，就可以用來(lái)判斷橫甩的發(fā)生。這種方法與常規(guī)的操縱性研究方法類(lèi)似，比較容易實(shí)現(xiàn)。范佘明在水平的隨船坐標(biāo)系下，建立了船舶在波浪中的六

41、自由度操縱運(yùn)動(dòng)方程。進(jìn)行船舶在波浪中的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和Z形操縱運(yùn)動(dòng)模型試驗(yàn)，驗(yàn)證數(shù)學(xué)模型的正確性。通過(guò)不同波浪和航速條件下船舶Z形操縱運(yùn)動(dòng)的模擬計(jì)算，預(yù)報(bào)船舶在隨浪中的橫甩，預(yù)報(bào)結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果比較一致。</p><p>　　2)風(fēng)浪中船舶穩(wěn)勝衡準(zhǔn)研究</p><p>　　船舶在航行作業(yè)中，或因配載，或因自由液面影響，或因重物移動(dòng)，或因甲板上浪、流水不暢，或因風(fēng)浪等外力影響所造成的翻沉事故，都是由

42、于船舶的穩(wěn)性不足而發(fā)生的。困此尋找穩(wěn)性的衡準(zhǔn)方法和相應(yīng)的合理性標(biāo)準(zhǔn)，直接與船舶航行安全性和船舶使用的經(jīng)濟(jì)性及其它性能相關(guān)，也是船舶設(shè)計(jì)，航運(yùn)部門(mén)關(guān)心的問(wèn)題。國(guó)際上一些國(guó)家依據(jù)海損事故統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合半經(jīng)驗(yàn)半理論公式，提出了不少穩(wěn)性衡準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施為避免船舶因穩(wěn)性不足而發(fā)生翻沉的事故起到了一定的作用。但這些衡準(zhǔn)方法不能真實(shí)的反應(yīng)船型、裝載狀態(tài)與周?chē)h(huán)境條件間的相互關(guān)系。由于船舶在海上航行時(shí)，所受的環(huán)境條件是隨時(shí)間而變化的，在環(huán)境條件

43、及載荷的擾動(dòng)下，船舶將作大幅值的橫搖運(yùn)動(dòng)，而且這種運(yùn)動(dòng)是一個(gè)持續(xù)擾動(dòng)作用下的非線性，非自治非定常系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)。劉家新，蔡嶺梅應(yīng)用“實(shí)用穩(wěn)定性”理論和李雅普諾夫函數(shù)討論船舶非線性橫搖運(yùn)動(dòng)的大傾角穩(wěn)性問(wèn)題。提出了穩(wěn)性衡準(zhǔn)指標(biāo)，并驗(yàn)證了計(jì)算衡準(zhǔn)方法的可靠性和實(shí)用性。</p><p>　　3)船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)</p><p>　　船舶在海上航行時(shí)由于風(fēng)浪等各種擾動(dòng)而產(chǎn)生的搖擺運(yùn)動(dòng)中，對(duì)船舶的適用和

44、安全影響最顯著的是橫搖、縱搖和垂蕩三種形式。尤其通過(guò)對(duì)于橫搖運(yùn)動(dòng)的研究，可以確定船舶傾覆的條件。</p><p>　　船舶非線性動(dòng)力學(xué)的研究中還有幾個(gè)重要問(wèn)題巫待深入研究:其一是非線性復(fù)原力矩和阻尼以及不同運(yùn)動(dòng)之間的非線性禍合共同作用下的船舶非線性復(fù)雜動(dòng)力學(xué)響應(yīng)問(wèn)題，尤其是非線性禍合情況下的理論分析研究。在船舶非線性動(dòng)力學(xué)的研究中，這是極為重要的對(duì)船舶動(dòng)力響應(yīng)影響最大的非線性因素，深入開(kāi)展此方面的研究可以充分了解

45、船舶在波浪中搖擺的非線性動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題，探明其分岔、混沌及導(dǎo)致船舶奇異傾覆的機(jī)理;其二是船舶在隨機(jī)波浪作用下的復(fù)雜非線性動(dòng)力響應(yīng)，分岔和混沌及其導(dǎo)致船舶傾覆的概率問(wèn)題尚需進(jìn)一步深入研究。只有開(kāi)展在隨機(jī)波浪中船舶的非線性動(dòng)力學(xué)研究，研究隨機(jī)波浪中各種非線性因素的禍合效應(yīng)，才可能搞清實(shí)際海況中航行的船舶非線性動(dòng)力學(xué)特性，為將所研究的理論真正應(yīng)用到航行于實(shí)際海況的實(shí)船中進(jìn)行理論準(zhǔn)備;其三是上述船舶非線性運(yùn)動(dòng)響應(yīng)和船舶參數(shù)之間的關(guān)系和相互作用尚無(wú)

46、具體分析研究。船舶參數(shù)與非線性動(dòng)力響應(yīng)之間內(nèi)在聯(lián)系的研究也是十分必要的，可以對(duì)船舶的使用和安全設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)依據(jù)。</p><p><b>　　本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容</b></p><p>　　1、設(shè)計(jì)船主尺度及排水量的確定</p><p>　　根據(jù)所給的任務(wù)書(shū)及母型船資料，線確定出設(shè)計(jì)船的主尺度，在方形系數(shù)不變，型寬確定的條件下，估算出排水體積

47、、垂線間長(zhǎng)以及設(shè)計(jì)吃水；再根據(jù)已知條件，計(jì)算出船舶的空船重量和載重量，其中空船重量包括三部分，分別為船體鋼料重量、舾裝重量以及機(jī)電設(shè)備重量。而載重量當(dāng)中包括了貨物、人員及行李、食品、淡水、燃油以及備品和供應(yīng)品的重量，如果滿載設(shè)計(jì)狀態(tài)還有壓載水的話，則還包括壓載水的重量。</p><p><b>　　2、設(shè)計(jì)船型線設(shè)計(jì)</b></p><p>　　繪制出母型船的橫剖線圖

48、以及縱剖線圖和半寬水線圖的外輪廓線圖。根據(jù)仿式變化法將橫剖線圖縮放成滿足設(shè)計(jì)船的要求，即在x方向上按型寬比（設(shè)計(jì)船/母型船）放大，y方向上按型深比（設(shè)計(jì)船/母型船）放大，再通過(guò)縱剖線與水線的重新繪制與橫剖線得到新的交點(diǎn)，其交點(diǎn)的橫向即為半寬值，縱向即為高度值。所得到的型值為設(shè)計(jì)船的型值，通過(guò)以得出的型值，對(duì)縱剖線圖和橫剖線圖進(jìn)行縱剖線和水線的繪制。這樣所得出的型線圖為設(shè)計(jì)船的型線圖。</p><p>　　3、設(shè)計(jì)

49、船總布置設(shè)計(jì)</p><p>　　參考母型船的總布置圖以及設(shè)計(jì)船任務(wù)書(shū)中對(duì)設(shè)計(jì)船的總布置要求，從而設(shè)計(jì)出總布置圖。再通過(guò)前面所計(jì)算出的船體各部分重量，對(duì)船舶進(jìn)行重量、重心計(jì)算。其中在計(jì)算過(guò)程中，力臂的選取是根據(jù)總布置圖中量得各部分據(jù)船中和基線的距離，且縱向據(jù)船中之后的取負(fù)值。重心縱向坐標(biāo)為總縱向力矩與總重量的比值；橫向坐標(biāo)為總橫向力矩與總重量的比值。</p><p>　　4、設(shè)計(jì)船初穩(wěn)性校

50、核</p><p>　　根據(jù)梯形法計(jì)算各水線下的水線面面積、漂心縱向坐標(biāo)、慣性矩、水線面系數(shù)、中橫剖面系數(shù)、方形系數(shù)、棱形系數(shù)等一系列參數(shù)，通過(guò)計(jì)算將所得出的14個(gè)參數(shù)繪制在一起，得到靜水力曲線圖。其中的（1）—（8）為浮性曲線，（9）—（11）為穩(wěn)性曲線，（12）—（15）為船型系數(shù)曲線，其中船型系數(shù)和漂心縱坐標(biāo)、浮心縱坐標(biāo)在繪制過(guò)程中坐標(biāo)軸是在原先坐標(biāo)軸的中部開(kāi)始。最后再對(duì)所計(jì)算的設(shè)計(jì)船的穩(wěn)性作其校核，即計(jì)算

51、船舶在不同載況下的浮態(tài)與初穩(wěn)性計(jì)算。其中載況包括滿載出港、滿載到港、壓載出港、壓載到港。</p><p>　　設(shè)計(jì)船主尺度及排水量的確定</p><p>　　分析任務(wù)書(shū)與母型船資料</p><p><b>　　任務(wù)書(shū)要求如下：</b></p><p>　　船 名： 沿海貨船</p><p>

52、　　航 區(qū)： 沿海航區(qū)</p><p>　　船型特征： 鋼質(zhì)單底，單甲板，單舵，單槳，，單機(jī)，艉機(jī)型沿海航區(qū)貨船</p><p>　　用 途： 本船為一般干貨船，可以裝載一般干雜貨物。</p><p>　　船級(jí)與船籍： 非國(guó)際</p><p>　　船員定額： 13人</p><p>　　主機(jī)：Z6170

53、Z1C-1型柴油機(jī)，額定功率：218KW，額定轉(zhuǎn)速：1000 r/min</p><p>　　齒輪箱：HCD400A，速 比：i = 5:1</p><p>　　航速/功率儲(chǔ)備：10kn/10%MCR。</p><p>　　續(xù)航力：不低于240小時(shí)。</p><p>　　船體結(jié)構(gòu)（材料、結(jié)構(gòu)形式等）：本船為單底、單甲板 、尾機(jī)型，具有艏樓甲板

54、的鋼質(zhì)焊接結(jié)構(gòu)橫骨架式貨船。</p><p>　　總布置要求：本船為球鼻艏，全船設(shè)有艏樓和艉樓，一個(gè)貨艙。主甲板上設(shè)有艉甲板，駕駛甲板，羅經(jīng)甲板和艏樓甲板。</p><p>　　設(shè)備要求：按法規(guī)和規(guī)范要求配備。</p><p>　　主尺度： 總 　長(zhǎng)LOA 不大于60.00 m</p><p>　　兩柱間長(zhǎng)Lpp

55、 ～53.00 m</p><p>　　型 　寬B 　　 10.00 m</p><p>　　型 深D 　　　4.10 m</p><p>　　設(shè)計(jì)吃水d　 ～3.50 m</p><p>　　設(shè)計(jì)排水量 ～1300 t</p><p>

56、　　肋 距 0.55 m</p><p>　　母型船主尺度及船型系數(shù)如下：</p><p>　　總 長(zhǎng)： 52.80m </p><p>　　垂線間長(zhǎng)： 48.00m</p><p>　　型

57、寬： 8.80m </p><p>　　型深： 4.05m</p><p>　　設(shè)計(jì)吃水： 3.45m </p><p>　　排水量： 1213.

58、23t</p><p>　　方形系數(shù) CB： 0.807 </p><p>　　棱形系數(shù) 0.833</p><p>　　水線面系數(shù)： 0.937 </p><p>　　

59、舯剖面系數(shù)： 0.968</p><p>　　肋 距 0.55m </p><p>　　主 機(jī)： Z6170Z1C-1 1臺(tái)</p><p>　　額定功率：

60、 218KW </p><p>　　額定轉(zhuǎn)速： 1000r/min</p><p>　　確定設(shè)計(jì)船主尺度及排水量</p><p>　　根據(jù)母型船和設(shè)計(jì)船的資料，C=C，又由任務(wù)書(shū)中可知，B=10m,而其它幾個(gè)量的大約值任務(wù)書(shū)中也已給出，通過(guò)三

61、者之間的適當(dāng)調(diào)整確定主尺度及排水量的值。Δ= CLBdρ 得出Δ=1325t；D=4.1m；d=3.1m；L=51.7m；B=10m</p><p>　　2.2.1仿氏變換系數(shù)的確定</p><p>　　由《船舶設(shè)計(jì)原理》的仿氏變換公式Δ/Δ0= CBLdρ/ CB0L0d0ρ可得： </p><p>　　上式中：分別為新船的垂線間長(zhǎng)、型寬、吃水；<

62、;/p><p>　　分別為母型船的垂線間長(zhǎng)、型寬、吃水；</p><p>　　m,n,p分別為仿氏變換系數(shù)。</p><p>　　根據(jù)所得資料對(duì)設(shè)計(jì)船的主尺度及船型系數(shù)確定如下</p><p>　　總長(zhǎng)： 56.65m </p><p>　　垂線間長(zhǎng)：

63、 51.7m</p><p>　　型寬： 10.0m </p><p>　　型深： 4.1m</p><p>　　設(shè)計(jì)吃水： 3.10m </p><p>　　排水量：

64、 1325t</p><p>　　方形系數(shù) CB： 0.807 </p><p>　　主機(jī)： Z6170Z1C-1 1臺(tái)</p><p>　　額定功率： 218KW </p><p>

65、　　額定轉(zhuǎn)速： 1000r/min </p><p>　　肋 距 0.5m</p><p><b>　　設(shè)計(jì)船重量估算</b></p><p><b>　　空船重量估算</b></p><p>　　空船重量（船

66、體鋼料重量、舾裝重量、機(jī)電設(shè)備重量）</p><p>　　查《船舶設(shè)計(jì)原理》表3.2.3可得：</p><p><b>　　，</b></p><p>　　則=0.59×=0.59×232=136.88t</p><p>　　=0.30×=0.30×232=69.6t</p&

67、gt;<p>　　=232－136.88－69.6=25.52t </p><p>　　由《船舶設(shè)計(jì)原理》的公式（3.2.3）可得：</p><p>　　由《船舶設(shè)計(jì)原理》的公式（3.2.20）可得：</p><p>　　由《船舶設(shè)計(jì)原理》的公式（3.2.26）可得：</p><p><b>　　則= </b&

68、gt;</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　因此空船重量：=++=161.7584+82.2278+25.535=270t </p><p><b>　　載重量估算</b></p><p>

69、　　載重量DW（人員、食品、油、各種液體等）</p><p>　　（1） 船員及行李： 13×65+50×13=1.495t</p><p>　?。?） 食品: 4.5×13×10=0.585t</p><p>　　（3） 淡水: 200×13×10=26t</

70、p><p>　　（4） 燃油: </p><p>　　日用燃油: 3t</p><p>　?。?） 潤(rùn)滑油: </p><p>　?。?）備用、供應(yīng)品重量: 0.7%×269.5212=1.89t</p><p>　　(7) 貨物: 1006t&l

71、t;/p><p>　　總和以上各重量可得新船排水量： Δ=+=270+1055t=1325t</p><p><b>　　設(shè)計(jì)船型線設(shè)計(jì)</b></p><p>　　型線設(shè)計(jì)是船舶總體設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。初步設(shè)計(jì)階段中的型線設(shè)計(jì)通常是在船舶主尺度確定后與總布置設(shè)計(jì)配合進(jìn)行的，但在設(shè)計(jì)方案構(gòu)思和選擇主尺度時(shí)，就要對(duì)船體型線有所考慮，并在型線設(shè)計(jì)中加

72、以體現(xiàn)和檢驗(yàn)。正式的型線圖式性能計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、各種布置和建造放樣的依據(jù)。</p><p>　　型線設(shè)計(jì)考慮是否周到，設(shè)計(jì)出的型線是否優(yōu)秀，對(duì)船舶的航海性能、使用以及建造等方面有很大的影響。首先，型線與阻力性能關(guān)系重大，尾部型線與螺旋槳的配合對(duì)推進(jìn)效率和振動(dòng)有很大的影響。此外，型線與船舶的穩(wěn)性、操縱性、橫搖阻尼、船在波浪上的運(yùn)動(dòng)特性、砰擊等都有關(guān)系。在使用方面，型線影響布置和艙容，例如機(jī)艙內(nèi)的布置條件、貨艙和壓載

73、艙的容積、甲板的布置地位等。在建造方面，型線的平直部分、可展曲面部分可以簡(jiǎn)化施工的工藝，而復(fù)雜曲面增加了施工難度和工作量。同時(shí)，型線設(shè)計(jì)還應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：</p><p>　　第一，保證良好的航海性能。型線設(shè)計(jì)時(shí)，除了某些有特殊要求的情況以外，通常把快速性（阻力與推進(jìn)）放在主要地位來(lái)考慮，同時(shí)兼顧耐波性、操縱性和穩(wěn)性。一般來(lái)說(shuō)，船體水下部分的形狀特征和參數(shù)主要從快速性、耐波形、操縱性和穩(wěn)性方面來(lái)考慮，水上部分

74、的形狀特征主要從耐波性、穩(wěn)性以及砰擊等方面考慮，并與水下部分在幾何上合理地配合。</p><p>　　第二，考慮總布置要求?？偛贾盟璧募装迕娣e、貨艙大開(kāi)口的尺寸、縱傾的調(diào)整等對(duì)型線設(shè)計(jì)都有一定的要求，型線設(shè)計(jì)中應(yīng)加以考慮和滿足。有些情況下，當(dāng)布置與性能對(duì)型線的要求發(fā)生矛盾時(shí)，通常是適當(dāng)降低對(duì)性能方面的要求來(lái)滿足布置和使用的需要。</p><p>　　第三，考慮船體結(jié)構(gòu)的合理性和工藝性。不

75、必要的復(fù)雜曲面的船體形狀，不僅增加建造工時(shí)，多耗材料，而且不易保證施工質(zhì)量，影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；過(guò)長(zhǎng)過(guò)淺的尾懸體影響船尾部的強(qiáng)度和剛度；過(guò)度的外飄、船首平坦的底部增加了波浪的沖擊和船底的砰擊。</p><p>　　第四，外觀造型。水線以上的首尾輪廓線、甲板邊線以及外露的折角線應(yīng)考慮美觀和造型方面的要求。</p><p>　　型線設(shè)計(jì)除了應(yīng)考慮以上幾個(gè)方面以外，還應(yīng)滿足型線設(shè)計(jì)精度的基本要求：&l

76、t;/p><p>　　1、應(yīng)符合要求的排水體積，其誤差要求與設(shè)計(jì)中對(duì)排水量考慮的余量有關(guān)。</p><p>　　2、應(yīng)符合要求的浮心縱向位置。在縱傾允許誤差絕對(duì)值為0.2%L時(shí)，型線設(shè)計(jì)結(jié)果的浮心縱向位置允許誤差約為0.3%L。</p><p>　　在方案設(shè)計(jì)或初步設(shè)計(jì)階段，由于重量估算和浮態(tài)的考慮還不精確，因此型線主要用于對(duì)基本性能的計(jì)算和總布置的安排，此時(shí)型線設(shè)計(jì)的

77、精度可以適當(dāng)降低。而船體型線通常是表達(dá)船體形狀最常用的方法，它能夠快速簡(jiǎn)單的表達(dá)船體的形狀特征。對(duì)于金屬船體而言，型線圖所表示的形狀是外板內(nèi)表面和甲板下表面的形狀。船舶設(shè)計(jì)時(shí)，通常主要從航海性能、總布置和結(jié)構(gòu)以及工藝上的要求來(lái)確定船體外板型表面的形狀。</p><p>　　型線設(shè)計(jì)的結(jié)果是以型線圖來(lái)表達(dá)船體外形的幾何形狀。而控制船體型線的要素主要有橫剖面面積曲線；設(shè)計(jì)水線和甲板邊線；橫剖線形狀；側(cè)面輪廓線。因此一

78、般在進(jìn)行型線設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮和確定以上要素。</p><p>　　本次型線設(shè)計(jì)根據(jù)母型改造法而產(chǎn)生滿足新船的特點(diǎn)和任務(wù)書(shū)要求獲取型值。用母型改造方法生成的型線，可以保持優(yōu)秀母型船的型線特征。根據(jù)已知的主尺度，將母型船型線的橫剖面圖進(jìn)行縮放，其比例在X方向上按型寬比（設(shè)計(jì)船/母型船），在Y方向按型深比（設(shè)計(jì)船/母型船），從而達(dá)到設(shè)計(jì)船的尺度要求。再將水線及縱剖線重新進(jìn)行繪制，與各站得到的交點(diǎn)即為半寬值和高度值，所得出的

79、數(shù)據(jù)則為設(shè)計(jì)船的型值。再將母型船的縱剖線圖和半寬水線圖也按其比例縮放到與設(shè)計(jì)船的主尺度相同，縱剖線圖在X方向上按垂線間長(zhǎng)比（設(shè)計(jì)船/母型船），在Y方向按型深比（設(shè)計(jì)船/母型船）。半寬水線圖在X方向上按垂線間長(zhǎng)比(設(shè)計(jì)船/母型船），在Y方向按型寬比（設(shè)計(jì)船/母型船）。再根據(jù)所得到的型值和母型船型線的特點(diǎn)繪制縱剖線圖和半寬水線圖中的縱線和橫剖線。</p><p>　　型線圖見(jiàn)附圖（ZH401—100—02）</

80、p><p>　　以下為設(shè)計(jì)船型的型值表</p><p><b>　　表3—1 型值表</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)船總布置設(shè)計(jì)</b></p><p>　　總布置圖是表示全船總體布置的圖樣，它的主要用途是表示船舶上層建筑的型式以及艙室、通道、設(shè)備、門(mén)窗等的布置情況；進(jìn)行其它設(shè)計(jì)和計(jì)算的依據(jù)

81、。如進(jìn)行全船重量重心的計(jì)算，船舶設(shè)備設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等的依據(jù)；作為繪制其它圖樣的依據(jù)。如繪制各類(lèi)設(shè)備、系統(tǒng)布置圖、門(mén)窗扶梯布置圖等的依據(jù)。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)船總布置的設(shè)計(jì)是根據(jù)新船的特點(diǎn)和任務(wù)書(shū)的要求，在分析母型資料的基礎(chǔ)上，先擬訂能反映總布置大體輪廓和布局的草圖。經(jīng)過(guò)對(duì)草圖核算分析，解決總體布局后，再根據(jù)型線圖的型值，具體詳細(xì)地對(duì)各艙室及設(shè)備進(jìn)行更詳細(xì)的布置，對(duì)母型船采取了適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。參考母型船總布置

82、設(shè)計(jì)情況，按照總布置設(shè)計(jì)說(shuō)明，結(jié)合設(shè)計(jì)船的實(shí)際用途，可以畫(huà)出總布置草圖，為以后作出正式總布置圖做準(zhǔn)備，也為整個(gè)船體的設(shè)計(jì)作出一個(gè)大致的輪廓。</p><p>　　本設(shè)計(jì)船總布置說(shuō)明：</p><p>　　⑴ 船型特征、布置形式、用途與航行海域</p><p>　　船型特征：本船為鋼質(zhì)，橫骨架式，單底，單甲板，單漿，單舵，單機(jī)，尾機(jī)型，柴油機(jī)推進(jìn)的沿海航區(qū)貨船。<

83、;/p><p>　　布置形式：本船主船體內(nèi)設(shè)置淡水艙、機(jī)艙、壓載艙、燃油艙、主機(jī)艙等；首樓內(nèi)設(shè)置雜物間、錨鏈艙和舫纜間；尾樓內(nèi)設(shè)有舵機(jī)艙、船員室、衛(wèi)生間，駕駛室等。</p><p>　　用 途：本船為一般干貨船，可以裝載干雜貨物</p><p><b>　　航行海域：沿海航區(qū)</b></p><p>　　⑵ 主要性能和

84、作業(yè)方式與特點(diǎn)</p><p><b>　　航速：10kn</b></p><p><b>　　續(xù)航力：240小時(shí)</b></p><p>　　作業(yè)方式與特點(diǎn)：裝載一般干雜貨物</p><p><b>　?、?主尺度</b></p><p>　　總長(zhǎng)：

85、 56.65m </p><p>　　垂線間長(zhǎng)： 51.7m</p><p>　　型寬： 10.0m </p><p>　　型深： 4.1m</p><p>　　

86、設(shè)計(jì)吃水： 3.1m </p><p>　　排水量： 1325t</p><p>　　方形系數(shù) ： 0.807 </p><p>　　主機(jī)： HCD400A 1臺(tái)</p><p>

87、　　額定功率： 218KW </p><p>　　額定轉(zhuǎn)速： 1000r/min </p><p>　　肋 距 0.55m </p><p><b>　　⑷ 總體布置: </b&g

88、t;</p><p>　　全船設(shè)有艏樓和艉樓，一個(gè)貨艙。主甲板上設(shè)有艉樓甲板，駕駛甲板，羅經(jīng)甲板和艏樓甲板（一）本船主船體設(shè)置5道水密橫艙壁，自尾至首依次劃分為：</p><p>　　尾～#2 尾尖艙（中為舵機(jī)艙，左、右艉至#1肋位為淡水艙）</p><p>　　#2～#5 燃油艙（中為空艙與日用燃油艙）</p><p><b>　

89、　#5～#15機(jī)艙</b></p><p>　　#15～#90 貨艙</p><p>　　#90～#94 平臺(tái)甲板上：中部設(shè)錨鏈艙；平臺(tái)甲板下：壓載水艙</p><p>　　#94～艏 艏尖艙（兼壓載水艙） </p><p>　?。ǘ┲骷装寮耙陨喜课?</p><p>　　#90～首:為艏樓,艏樓內(nèi)設(shè)

90、有雜物間(右) 、錨鏈艙和雜物間。</p><p>　　#15～尾（艉樓甲板）:</p><p>　　#5～#15艉樓甲板室，內(nèi)主要設(shè)有,船員臥室及洗手間,充電間。</p><p>　　#4～#15駕駛甲板；#5～#9機(jī)艙棚天窗；#9～#15駕駛甲板室，室內(nèi)設(shè)有海圖室、報(bào)務(wù)室和駕駛室。</p><p>　　#10～#15羅經(jīng)甲板，設(shè)有信號(hào)燈桅

91、桿1根及船名燈等。</p><p>　　（三）通道與梯口的布置</p><p>　　通道的布置，除了要滿足人員平時(shí)出入需要外還須滿足法規(guī)關(guān)于脫險(xiǎn)通道和起居處所的脫險(xiǎn)通道、機(jī)器處所布置的要求。通道分為室內(nèi)通道與室外通道，對(duì)于室內(nèi)水平通道的布置應(yīng)盡量直通，不要迂回曲折；垂直通道中的梯道布置應(yīng)盡可能上下對(duì)齊，扶梯的位置要明顯、易尋。船舶室外的通道布置主要考慮船員到達(dá)各甲板和操作的方便。室外梯子的

92、布置除了要考慮甲板之間設(shè)置斜梯外還要設(shè)置進(jìn)入各艙以及空艙、深艙的梯子。</p><p><b>　　船舶上層建筑造型</b></p><p>　　①上層建筑各層艙室的劃分與布置：</p><p>　　首樓及尾樓有長(zhǎng)首（尾）樓和短首（尾）樓之分。首樓的設(shè)置主要考慮船舶迎浪或斜迎浪航行時(shí)減少甲板上浪。船首的最小高度、首樓甲板的寬度和長(zhǎng)度應(yīng)滿足載重線

93、法規(guī)、錨泊和系泊設(shè)備布置地位的需要。甲板室是指?jìng)?cè)壁從船兩舷向內(nèi)縮進(jìn)，船側(cè)留有外走道的上層建筑。滿足規(guī)范,法規(guī)和任務(wù)書(shū)要求,特別注重了人,物及空間的相互關(guān)系,在有限的空間內(nèi)作出了較為合理的布局。</p><p>　?、诟上吓c首尾舷弧的考慮與確定：</p><p>　　根據(jù)國(guó)際載重線公約，并按照中華人民共和國(guó)船舶檢驗(yàn)局頒發(fā)的有關(guān)法規(guī)對(duì)最小干舷和完整穩(wěn)性的要求。選取符合要求的最小干舷主要是為了保

94、證船舶具有一定的儲(chǔ)備浮力，減少甲板上浪，提高抗淹濕性能。同時(shí)，船舶首尾上翹也比較符合人們審美的要求。在本船設(shè)計(jì)中，首尾舷弧的值主要根據(jù)母型船參考來(lái)選取，又因一般船舶舷弧達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)舷弧值，需要增加型深來(lái)滿足舷弧不足對(duì)干舷的修正。</p><p>　?、壑鞔w首尾端形狀：</p><p>　　本船采用球鼻型首設(shè)計(jì)，主要是因?yàn)榍虮切褪壮３Ｄ苋〉脺p少興波阻力、破波阻力、舭渦阻力等效果。在船尾方面采

95、用巡洋艦型船尾設(shè)計(jì)，則是由于巡洋艦型船尾能將滿載水線附近的尾部水線向后作適當(dāng)延長(zhǎng)，有利于減小興波阻力和粘壓阻力；船尾甲板面積的增加，有利于增加初穩(wěn)性，并便于布置舵機(jī)等，同時(shí)對(duì)螺旋槳和舵有保護(hù)作用，可提高推進(jìn)效率。</p><p>　　總布置設(shè)計(jì)是船舶總體設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一，而且是其他各項(xiàng)設(shè)計(jì)和計(jì)算的主要依據(jù)。通過(guò)這次總布置設(shè)計(jì)，初步確定了油船的整體布置，基本滿足了該船作業(yè)要求和保證了該船的航行性能和安全性?？偛贾?/p>

96、設(shè)計(jì)是總攬全局性的一項(xiàng)工作，要求設(shè)計(jì)者掌握船舶總體設(shè)計(jì)的知識(shí)，熟悉各相關(guān)專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)知識(shí)。在總布置設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)遵循以下原則：</p><p>　　最大限度地滿足和提高船的使用效能，這是考慮問(wèn)題的基本出發(fā)點(diǎn)。</p><p>　　保證船舶具有良好的航海性能。</p><p>　　注意船體結(jié)構(gòu)的合理性和工藝性。</p><p>　　滿足法規(guī)和規(guī)范

97、的要求。</p><p>　　盡力搞好外部造型和內(nèi)部裝潢。</p><p>　　總布置圖見(jiàn)附圖（ZHC439—100—01）</p><p><b>　　設(shè)計(jì)船重量重心計(jì)算</b></p><p>　　設(shè)計(jì)船進(jìn)行重心計(jì)算時(shí)，取四種典型裝載狀況：滿載出港,滿載到港,壓載出港，壓載到港等，列表計(jì)算如下：</p>

98、<p><b>　　表4—1 滿載出港</b></p><p><b>　　表4—2 滿載到港</b></p><p><b>　　表4—3 壓載出港</b></p><p><b>　　表4—4 壓載出港</b></p><p><b&

99、gt;　　設(shè)計(jì)船初穩(wěn)性校核</b></p><p>　　船舶初穩(wěn)性的基本標(biāo)準(zhǔn)：船舶在微傾條件下，傾斜軸過(guò)初始水線面的面積中心即初始漂心F；過(guò)初始漂心F微傾后船舶排水體積不變；當(dāng)排水量一定時(shí)，船舶的穩(wěn)心M點(diǎn)為一定點(diǎn)。船舶初穩(wěn)性是以上述結(jié)論為前提進(jìn)行研究和表述的。而對(duì)于船舶穩(wěn)性的要求在IMO《穩(wěn)性規(guī)則》中對(duì)其進(jìn)行了一定的規(guī)范要求。在核算裝載狀態(tài)下，經(jīng)自由液面修正后</p><p>

100、　　1．初穩(wěn)性高度GM 應(yīng)不小于0.15m；</p><p>　　2．靜穩(wěn)性力臂GZ曲線下的面積：</p><p>　　(1)在橫傾角0°～30°間所圍面積A30應(yīng)不小于0.055 m·rad；</p><p>　　(2)在靜傾角0°～40°或進(jìn)水角中較小者間所圍面積A應(yīng)不小于0.090m.rad；</p>

101、;<p>　　(3)在橫傾角30°～40°或進(jìn)水角中較小者間所圍面積A應(yīng)不小于0.030m.rad；</p><p>　　3．橫傾角30°處的靜穩(wěn)性力臂（GZ30°）應(yīng)不小于0.20m：</p><p>　　4．最大靜穩(wěn)性力臂對(duì)應(yīng)橫傾角θsm最好大于30°，但至少不應(yīng)小于25°；</p><p&g

102、t;　　5．對(duì)L≥24m的船舶，尚應(yīng)滿足天氣衡準(zhǔn)。</p><p>　　對(duì)于L≥24m的船舶，IMO規(guī)定了在正常裝載狀況下船舶抵抗橫風(fēng)和橫搖聯(lián)合作用應(yīng)具有的能力。</p><p>　　(1)船舶受到垂直作用在其中心線上的一個(gè)穩(wěn)定風(fēng)壓的作用下，產(chǎn)生穩(wěn)定風(fēng)壓傾側(cè)力臂，此時(shí)船舶的靜傾角為；</p><p>　　(2)假定在橫浪的作用下，船舶由靜傾角向上風(fēng)舷橫搖至處；<

103、;/p><p>　　(3)然后船舶受到一個(gè)突風(fēng)作用，產(chǎn)生突風(fēng)風(fēng)壓傾側(cè)力臂；</p><p>　　(4)在此情況下，靜穩(wěn)性曲線下的面積應(yīng)滿足面積≥面積。</p><p>　　對(duì)于國(guó)內(nèi)的船舶而言經(jīng)自由液面修正后，船舶穩(wěn)性在所核算的裝載狀況下必須同時(shí)滿足：</p><p>　　(1)初穩(wěn)性高度G0M不小于0.15m；</p><p&

104、gt;　　(2)在橫傾角為30°時(shí)的靜穩(wěn)性力臂GZ30°應(yīng)不小于0.20 m；若進(jìn)水角小于30°時(shí)，則進(jìn)水角處的靜穩(wěn)性力臂值應(yīng)不小于該值；</p><p>　　(3)最大靜穩(wěn)性力臂對(duì)應(yīng)橫傾角θsm應(yīng)不小于25°；</p><p>　　(4)穩(wěn)性衡準(zhǔn)數(shù)K不小于1。</p><p>　　船舶穩(wěn)性的適用范圍：過(guò)大穩(wěn)性或過(guò)小穩(wěn)性都是船

105、舶正常營(yíng)運(yùn)所不允許的，因而應(yīng)給出船舶穩(wěn)性的適用范圍。</p><p>　　從穩(wěn)性規(guī)則對(duì)船舶穩(wěn)性的要求考慮，船舶最小初穩(wěn)性高度應(yīng)為GM＝GMc；從船舶搖擺性考慮，橫搖周期不宜過(guò)小，以免船舶劇烈搖擺，一般認(rèn)為船舶自由橫搖周期不小于9s，而在15～16s左右是比較合適的，則船舶最大初穩(wěn)性高度應(yīng)為，船舶穩(wěn)性的適用范圍應(yīng)為，而橫搖周期為15s左右對(duì)應(yīng)的GM值則為初穩(wěn)性高度適宜值；對(duì)萬(wàn)噸級(jí)船舶滿載時(shí)GM 取4%～5%B較適宜

106、。 </p><p>　　船舶獲得適度穩(wěn)性的方法： </p><p>　　1．了解船舶狀況及航線情況。了解船舶裝載或壓載的能力、重量分布及相應(yīng)的穩(wěn)性狀態(tài)；熟悉本航線所經(jīng)海區(qū)的自然條件、可能出現(xiàn)的氣象現(xiàn)象等，從而確定既安全又適當(dāng)?shù)姆€(wěn)性值。</p><p>　　2．合理配載。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，對(duì)于萬(wàn)噸級(jí)船舶滿載時(shí)，底艙和二層艙裝載量所占全部載貨量的比例約為65%：35%

107、；若需裝載甲板貨時(shí)，則甲板貨重量一般不超過(guò)全船載貨量的10%，且堆積高度一般不超過(guò)船寬的1/6～1/5，這樣，底艙、二層艙、甲板貨的配貨比例大體為65%：25%：10%；對(duì)于具有3層甲板的船舶，底艙、下二層艙、上二層艙的配貨比例大體為55%：25%：20%。</p><p>　　3．合理調(diào)整船舶穩(wěn)性。在采取加（排）壓載水方法時(shí)，應(yīng)注意自由液面對(duì)穩(wěn)性的影響，且加（排）壓載水后因排水量的變化導(dǎo)致許用重心高度或最小許用

108、初穩(wěn)性高度改變。加裝甲板貨時(shí)因受風(fēng)面積增大，引起風(fēng)壓傾側(cè)力矩增大致使穩(wěn)性衡準(zhǔn)數(shù)減小。</p><p>　　4．貨物緊密堆垛，防止大風(fēng)浪航行中移位。</p><p>　　5．合理平艙。對(duì)于件雜貨而言，各艙裝載后應(yīng)保持貨物表面基本平整，不允許出現(xiàn)不同艙位處的貨物表面凹凸不平，尤其是因艙口前后兩端因堆垛困難而將其艙位棄之不用；對(duì)于固體散貨，根據(jù)裝貨數(shù)量和貨艙形狀確定是否采取分段平艙，無(wú)論如何，散

109、貨裝載完畢時(shí)應(yīng)保證貨物表面平整，對(duì)于滿載艙應(yīng)盡量將貨物充滿整個(gè)貨艙空間，必要時(shí)采取止移措施。</p><p>　　6．盡量減少自由液面形響。</p><p>　　7．消除船舶初始橫傾。船舶的初始橫傾使穩(wěn)性力矩降低，從而對(duì)船舶的大傾角靜穩(wěn)性、動(dòng)穩(wěn)性都產(chǎn)生不利影響。</p><p>　　8．航行中做好貨物檢查和加固。</p><p>　　9．改變

110、船舶與波浪的相對(duì)位置。在航行中可通過(guò)改向或變速的措施來(lái)改變船舶與波浪的相對(duì)狀態(tài)，以脫離相應(yīng)的危險(xiǎn)境遇，改變船舶的外部環(huán)境。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)船靜水力計(jì)算</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)船靜水力計(jì)算采用梯形法，它是一種最簡(jiǎn)便的數(shù)值積分法，其基本原理是：用若干直線段組成的折線近似地代替曲線。列表計(jì)算如下：</p><p>　　表

111、5—1至表5—15</p><p>　　表5—1船舶靜水力計(jì)算表</p><p>　　表5—2船舶靜水力計(jì)算表</p><p>　　表5—3船舶靜水力計(jì)算表</p><p>　　表5—4船舶靜水力計(jì)算表</p><p>　　表5—5船舶靜水力計(jì)算表</p><p>　　表5—6船舶靜水力計(jì)算表&