500吨油船方案设计
1设计任务书
1.1 船舶用途，航区
本船为川江成品油船
本船航行于武汉—重庆的长江航线，经过三峡库区 本船航区满足B，C，K级航区，J2级航段 本船为尾楼，双螺旋桨，柴油机油船
1.2 设计和建造规范
本船按照《钢质内河船舶入级建造规范》(2002)和《内河船舶法定检验技术规则》(1999 中国船检局)进行设计和建造
1.3 船舶的主要尺度及型线
本船设计平均吃水为2.20m，其他尺度根据最佳型线及经济性选定
1.4 载重量及货油舱
船舶满载时载重量为500t ，货油密度按0.84t/m3计，船舶货油舱长 及位置满足规范及《1973年国际防止船舶造成污染公约及其1978年议定书》，设置双底双壳，有专用压载舱，其容积符合公约要求
1.5 航速与续航力
满载速度不小于16km/h，续航力为2800km
1.6 稳性与适航性
本船应满足我国船检局稳性规范对B级航区，J2航段的要求，各种装载情况横摇周期不小于10s，首尾吃水差不大于0.015L(m)，螺旋桨全部埋入水中，满载航行时无首倾
1.7 船体结构
船体结构采用纵横混合骨架形式
1.8 船舶设备及甲板机械
对货油装卸设备，安全，消防设备，救生设备，管系设备，锚机，舵机，绞缆机等都提出较详细规定(从略)
1.9 动力装置
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主机:采用淄博柴油机厂Z6170ZLC-2，260KW2台 锅炉:设全自动燃油锅炉一台
1.10 电气设备
对电源种类，配电系统，电缆及照明，通讯导航设备等方面的要求(从略)
1.11 船员定额及舱室布置
船员定额为18人
船员中由船长，轮机长，水手，厨工，报务员等组成
对船员舱室布置要求:船长，轮机长为单人房间，其余均为四人间 对公共舱室的要求:小餐厅一间，公共厕浴室一间
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2 主尺度的确定
2.1 母型船资料
为了解决设计要求中吨位小，装载量大和主机功率小，吃水浅而航速要求高这两大矛盾，本文广泛收集了国内外现有中小型油船的资料并加以分析，从中吸取其优点
与本设计船相近载重量的母型船主尺度资料如表2.1所示,其详尽资料见附录一.
2.1母型船资料 1200t 2000t 2000t 2560t 3000t 300t 600t 700t Lwl Lpp B D T Cb Cm Cp 55.00 49.44 40 46.00 53.90 7 2.00 8 2.00 78.70 8 3.00 85.80 10.5 10.60 7.80 13.60 1 3.60 13.60 1 3.80 14.80 2.1 3.60 4.00 3.20 4.10 4.00 4.50 4.80 1.3 2.40 3.60 2.40 3.20 3.20 3.60 3.80 0.75 0.77 0.77 0.80 0.80 0.985 0.964 0.785 0.798 0.969 0.974 0.823 0.817 L/B 3.81 4.34 6.91 5.29 6.03 5.79 6.01 5.80 B/T 8.08 4.42 2.17 5.67 4.25 4.25 3.83 3.89 D/T 1.62 1.50 1.11 1.33 1.28 1.25 1.25 1.26 L/T 19.05 12.78 13.48 2 2.50 2 0.00 19.68 1 8.44 17.88 排水量 . 1028.1147.50 07 载货量 280.0600.0783.40 0 5 ?DW
0.58 0.61 0.74 0.77 0.77 2.2 空船重量计算
空船重量LW按船体钢料重量Wh舣装设备重量Wf及机电设备重量Wm三大项来估算
船体钢材重量采用混合模数法
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Wh=Ch*(L*B*D+L* (B+D)) 取Ch=0.090
舣装设备重量采用平方模数法
Wf=Cf*L*(B+D) 取 Cf=0.029
机电设备重量
Wm=Cm*BHP 取Cm=0.129
其中 BHP为主机额定功率，本船主机采用2×260KW柴油机. (注:在空船重量计算中采用的系数都是根据母型船资料确定)
2.3重力浮力平衡及主尺度的确定
采用诺曼系数法进行重力浮力平衡(其具体方法参阅<<船舶设计原理>> 大连理工大学出版社)
诺曼系数
N =
1Wh2WfWm1?[??(?)]?3??
当|DW-DW’|<1t时，认为满足重力浮力平衡
当|DW-DW’|>1t时，不满足，保持Cb，D，d 不变，改变Lpp和B，其改变量按下式计算:
?L?B?? ??L0B02??0其中， DW为任务书规定的载重量
DW’为设计方案的载重量
根据空船重量，诺曼系数法过程编制程序(见附录一) 选择七个不同的主尺度的初始方案，得到的结果如表2.2
表2.2主尺度方案 方案 方案1 方案2 方案3 初定 终定 初定 终定 初定 终定 Lpp(m) B(m) ?DW ? (m3) Cb(m) 46.000 10.600 0.700 47.000 10.400 0.700 48.000 10.000 0.700 47.134 10.860 0.667 749.000 0.665 48.198 10.665 0.666 750.648 0.638 49.072 10.223 0.670 746.163 0.650 - 4 -
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方案4 方案5 方案6 方案7 初定 终定 初定 终定 初定 终定 初定 终定 49.000 9.500 49.880 9.670 50.000 9.500 51.054 9.700 51.000 9.500 52.285 9.739 52.000 9.500 53.528 9.779 0.700 0.700 0.700 0.700 0.676 740.000 0.670 0.672 744.361 0.657 0.666 750.234 0.644 0.661 756.200 0.631 :
设计一条新船，要保证浮性，稳性，快速性，容量，布置等技术要求，要满足船坞，船台，航道等限制条件，还要得到最佳的经济效益.本船的设计主要考虑的是船舶的经济性，即在一定的主机功率(2×260KW)下达到较高的航速.在估算设计船的航速的时候采用海军部系数法，在7个不同的方案中，取航速较高，且各尺度比合理的作为最终方案
海军部系数法中， 采用内河船设计手册546页长江B级航区油船为参考母型船
3?03v08223?16.23c====690.87 BHP2?270022v=3c?BHP?23
分析海军部系数法，我们不难看出，对于同一条母型船，在相同的主
机功率下， ?越小，，则速度越大，而?越小同时可以在相同载重量下空船重量也越小，从而降低船舶的造价，出于以上考虑，故选择方案4为本船主尺度的最终方案，具体数据如下:
两柱间长 Lpp = 49.880 m 水线间长 Lwl = 1.03Lpp= 51.38 m
型 宽 B = 9.67 m
型 深 D = 3.00m 吃 水 d = 2.20m 排水量 ? = 740 t 载重量系数 ?DW = 0.676
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方形系数 Cb =
?/?k = 0.670
Lpp*B*d其中 ?=1.00是水的密度
中横剖面系数 Cm=0.965
根据<<船舶阻力>>P117由Cb选取
棱形系数 Cp =
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CbCm = 0.694
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3 性能校核
3.1 航速校核
本船采用海军部系数法进行航速校核，取内河船设计手册546页长江B级航区油船为参考母型船
3?03v08223?16.23c===690.87 BHP2?270022v=3满足航速要求
c?BHP?23=3690.87?2?26074023=16.38km/h
3.2 容积校核
本船的容积校核采用与<<船舶设计原理>>P138相近的方法进行计算 本船采用双底结构，按2002版《钢质内河船舶入级与建造规范》，双层底的高度h取800mm，， 双层壳厚度取800mm.若使本船容积满足要求则有:
Vtk>Vcn 及 (VD-Vtk)>Vbn 式中， Vtk为货油舱能提供的容积， m3
VD为货油区能提供的总容积， m3
Vcn为货油所需的容积， m3 Vbn为压载所需容积， m3
本船能够提供的总容积VD按下式统计式计算:
VD=Kv×Lc×B×D×Cmd
Kv=0.6596+0.6747×Cb-0.3022×Kc
Cmd=1-d/D(1-Cm)
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式中， Cm=0.983
Lc为货油区长度，本船取为31m
Kc为货油区长度利用系数， Kc=Lc/Lpp=31/49.88=0.621
则 Kv=0.6596+0.6747×0.7730-0.3022×0.7048=0.9681
Cmd=1-2.2/3×(1-0.983)=0.988 本船能提供的总容积
VD=Kv×Lc×B×D×Cmd
=0.9681×35×11.44×3.00×0.988
=1149m3
本船货油舱能提供的容积Vtk按下式计算:
Ka =(0.25×Cb+0.702)×(0.95+0.018×b)
= (0.25×0.670+0.702)×(0.95+0.018×0.8) = 1.094
Vtk =Ka×Lc× (B-2b)×(D-h)
= 1.094×31× (9.67-1.6) ×(3-0.8) = 603m3
本船主机燃油消耗率为198g/kW?h，航程为1370km，航速为16.38km/h，燃油储备10%，则双程燃油重量为:
2×260×2×198×1370/16.38/1000=19t
滑油重量占燃油的10%，为1.9t 淡水10吨
船员备品及食品7吨 余量10吨
载货量Wc =500-19-1.9-10-7-10=452吨 本船货油所需容积
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Vcn=k×Wc/rc
式中， k = 1.01，考虑货油膨胀及舱内构架系数 Wc= 452t，载货量 rc = 0.84，货油密度 则
Vcn=1.01×449/0.84=542m3
压载水容积为
Vbn=0.4DW=200m3
综上，经计算可知
Vtk>Vcn VD-Vtk>Vbn
容积满足要求
3.3 干舷校核
夏季最小干舷F按下式计算:
F = F0+f1+f2+f3+f4+f5 (mm)
式中 ，F0—船的基本干舷，mm；
f1—船长小于100m的船舶的干舷修正，mm； f2—方形系数对干舷的修正，mm； f3—型深对干舷的修正，mm；
f4—有效上层建筑和围蔽室对干舷的修正，mm； f5—非标准舷弧对干舷的修正，mm；
(1) 基本干舷F0
按<<国际载重线公约>>中有关规定该船为 A型船舶 ，查<<船舶设 计原理>>P70表3.8得其基本干舷
F0=443 mm
(2) 船长小于100m的船舶的干舷修正 f1
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按公约仅对B型船进行修正，对于本船
f1= 0 mm
(3) 方形系数对干舷的修正 f2
C?0.68?1) (mm) f2=(F0+f1)(b1.36本船 Cb=0.670，可得
f2=－3mm
(4) 型深对干舷的修正 f3
Lf3=(D - )R (mm)
15本船 D=3.00m ， L=49.88m，R=L/0.48
L由于D - <0，取
15f3=0 mm ；
(5) 有效上层建筑和围蔽室对干舷的修正 f4
在设计初期尚不能确定有效上层建筑和围蔽室长度，所以对于有效上层建筑和围蔽室引起干舷减少不考虑，故取
f4=0 mm
(6) 非标准舷弧对干舷的修正f5
本船不采用低于标准的舷弧，故取
f5=0 mm
综上：
F = F0+f1+f2+f3+f4+f5=440mm；
夏季淡水最小干舷
FQ =F -
? (mm) 4q式中， ?—夏季载重水线时的海水排水量，t；本船?=740t；
q—夏季载重水线处在海水中每厘米吃水吨数，t/cm； 对于本船
q= Lwl×B×Cwl×1.025/100
=51.38×9.67×0.77×1.025/100
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=4mm
FQ=394 mm；
本船实有夏季干舷 F=D-d=800mm>FQ 干舷满足规范要求
3.4 稳性校核
初稳性高度的估算按初稳性方程式进行。
GM＝Zb＋r－Zg－δh
式中，GM－ 所核算状态下 的初稳性高度；
Zb－ 相应吃水下的浮心高度； r － 相应吃水下的横稳心半径； Zg － 所核算状态下的重心高度；
δh － 自由液面对初稳性高度修正值，可取自母型船。 本船采用近似公式估算Zb和r.
Zb=a1d r=a2B2/d
系数a1， a2采用王彩当近似公式估算
a1 =0.85-0.372Cb/Cω＝0.85－0.372×0.670／0.77＝0.526 a2=(0.1363 Cω-0.0545)/Cb=(0.1363×
0.77-0.0545)/0.670=0.075
Zb = a1d=0.526×2.2=1.158m
r =a2B2/d=0.075×9.672/2.2=3.2m Zg =0.6D=0.6×3=1.8m δh =0
故得到初稳性高
GM= Zb＋r－Zg－δh=1.158+3.2-1.8=2.558m＞0.15m
稳性满足要求.
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4 型线设计
4.1 绘制横剖面面积曲线—梯形作图法
首先梯形ABCD，使AB=Am，AD=Lwl，然后作等腰梯形AEFD，若面积AEFD=本船的水下体积，则
BE=FC=Lwl(1-Cp)
得到的等腰梯形AEFD浮心纵向位置位于船中，如果浮心位置Xb不在船中，则可对AEFD进行改造，得到梯形AE1F1D，其中EE1=FF1，等腰梯形AEFD，面积心G的高度为
OG=
4Cp?1Am 6Cp 此时梯形AE1F1D的面积与AEFD相同，其面积心位于G’点.得到斜梯形AE1F1D后，可按照面积相等原则绘制出横剖面面积曲线，式中
BE1=(1-Cp)Lwl +
6Cp?1Xb 4Cp6Cp?1Xb 4CpF1C=(1-Cp)Lwl -
求解各站横剖面面积采用程序进行，在程序中计算0~20站，包括0.5，1.5，18.5，19.5站，其面积用Ai/Am表示.本船浮心纵向坐标暂定为船前2%
根据<<船舶设计原理>>P189，本船进流段长度暂取45%，平行中体10%，去流段45%
经程序计算可得各站的Ai/Am数值如表4.1:
表4.1 站号 站号 0 7 0.5 8 1 9 1.5 10 1 2 11 3 12 4 13 5 14 6 15 Ai/Am 0.0365 0.1147 0.2251 0.3061 0.3802 0.5247 0.6596 0.7795 0.8787 Ai/Am 0.9517 0.9929 1 1 0.9913 0.9657 0.9193 0.8485 - 12 -
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站号 16 17 18 18.5 19 19.5 20 Ai/Am 0.7497 0.6191 0.453 0.3556 0.2479 0.1295 0 其中
Am=B×d×Cm=11440×2200×0.983=24740144(mm3)
绘制横剖面面积曲线如图4.1.
图4.1 横剖面面积曲线
横剖面面积曲线绘制完成后，重新计算其形心即设计船的浮心纵向坐标正好在船中，即0%
4.2 半宽水线的绘制
半宽水线根据母型船半宽水线，由型宽比换算得到，具体形状见型线图
4.3 横剖线的绘制
同样由程序可得前体各站横剖面的型值，源程序见附录二,其原理如下:前体各站的横剖面形状可看作是一条三次曲线，在基线处斜率为0，而半宽值可由母型船换算得来，同时横剖面的面积是已知的，因此三次曲线的四个参数就可以确定.
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后体的横剖面形状在保证面积与横剖面面积曲线上数值相等的前提下参照母型船的形状绘制，具体形状见型线图.
4.4 水线图的绘制
在横剖线完成后，在各站横剖线不同水线处量取半宽值，在水线图上绘制出不同水线的水线图， 具体形状见型线图
4.5 纵剖线的绘制
纵剖线根据已经得到的半宽水线绘制， 具体形状见型线图
4.6 编制型值表
在横剖面图、水线图、纵剖线图绘制完毕后，量取型值，编制型值表，注字及标注很必要的尺寸及符号具体见型线图
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5总布置设计
本船属于川江及三峡库区500吨成品油船，由于实践经验不足，总布置设计主要参考1000吨级简易原油船和川江及三峡库区2000吨级成品油船总布置设计图
5.1 货油舱区
按照防污染公约的要求，本船货油区采用双底双壳结构，双底双壳处设置压载水舱，双层底的高度为800mm，双壳的宽度为800mm，肋骨间距为600mm
货油舱占船长的比例较大，考虑到装卸货物的需要，本船采用尾机型，货油舱区从22＃至75＃，中间加一条纵舱壁，两侧货油舱对称分布，纵向分为5对货油舱。其分布如下:
NO.5对货油舱 22#~33# NO.4对货油舱 33#~44# NO.3对货油舱 44#~55# NO.2对货油舱 55#~66# NO.1对货油舱 66#~75# 货油舱舱容计算如下:
货油舱各断面的剖面形状如图5.1
站站站站站站站站站站站站图5.1 货油舱各断面的剖面
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500吨油船方案设计
各货油舱断面面积经测量如表5.1:
表5.1货油舱断面的面积(单位，mm2)
22# 6站 7站 8站 9站 10站 11站 17200810 17200810 17969280 18300660 18356520 18356520 18356520 12站 13站 14站 15站 16站 17站 75# 18288900 18087510 17722950 17167290 16053030 14290391 8793706
绘制舱容曲线如图5.2
32图5.2舱容曲线
得到货油舱区的总容积为550m3，满足容积要求
5.2 其它舱区
首尖舱位于76#~81#
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500吨油船方案设计
货油舱两端各设一道隔离舱，长度为一个肋位 污油舱位于19#~21# 燃油舱位于15#~19#
机舱位于 6#~15#. 主机:采用淄博柴油机厂Z6170ZLC-2，260KW2台 尾尖舱兼做清水舱，位于6#至船尾
5.3 上层建筑及舱室
本船尾部上层建筑共有三层，至下而上分别为艇甲板，驾驶甲板和顶棚甲板,本船共有船员18人，分别居住于驾驶甲板，艇甲板和主甲板上。具体布置看总布置图
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6 满载出港情况下的浮态及初稳性计算
6.1 满载出港情况下的浮态计算
在下表中，空船的重心位置根据2000t母型船资料由型深比换算而得，母型船的数据附表；人员食品及备品，燃料，淡水，余量的重心位置由总布置图量取，货油的重心纵向坐标由舱容曲线的形心确定，如表6.1
表6.1 垂 向 序号 项目 重量纵 向 距基线 距船中（前） 距船中（后） (t) 力臂力矩力臂力矩(t 力臂力矩(t (m) (t m) (m) 595.2m) (m) m) 1 2 4 5 6 7 8 空船 240 2.48 0 1.83 3.27 784.80 19.5 136.50 13.58 258.02 15.64 31.28 0 23 230.00 人员食品及备品 7 5.61 39.27 燃料 滑油 淡水 货油 余量 19 5 34.87 2 1.9 3.80 10 2.1 21.00 452 1.96 2 10 2 885.94.502034.93 30.00 1610. 总计 740 2.18 0 -0.547 -404.90 18.94 189.40
本船静力水曲线由程序根据船体型值计算得到数据，自行绘制后如附录三.
本船在满载出港情况下浮态及初稳性计算如表6.2(表中数据取自表6.1和静力水曲线) 表6.2 序号 1 2 3 4 5 项目 排水量 排水体积 平均吃水 重心距船中 浮心距船中 - 18 -
单位 t m m m m 3符号及公式 数值 740 740 2.215 0.547 0.74 500吨油船方案设计
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 纵倾力臂 纵倾力矩 每厘米纵倾力矩 纵倾值 漂心距船中 首吃水变化 尾吃水变化 首吃水 尾吃水 重心距基线 横稳心距基线 初稳性高 自由液面修正值 修正后的初稳性高 m t m t m m m m m m m m m m m m -0.193 -143 16.95 -0.084 -0.419 -0.043 0.041 2.157 2.241 2.14 6.26 4.12 0 4.12 图6.1
6.2最小倾覆力臂
本船航行于B级航区，应用计入横摇影响后的动稳性曲线来确定最小倾覆力臂
(1)横摇角
本船在计算横摇角时，考虑波浪对船舶横摇的影响，按下式计算:
?1?11.75C1C4C2 C3系数C1按船舶自摇周期T?及航区选取， T?按下式计算:
(0.55?0.07 T?=
GM0Bs)Bsd
式中 Bs—所核算载况下船舶最大水线宽度，m，本船为9.67m
d—所核算载况下船舶的型吃水，m，本船为2.2m
GM0—所核算载况下船舶未计及自由液面修正的初稳性高，m，
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500吨油船方案设计
本船为4.12m
则T?=4.08
根据<<内河船舶法定检验技术规则>>P6-5表格， C1为0.179 系数C2按下式计算:
KG d式中 d —所核算载况下船舶的型吃水，本船为2.2m
KG—所所载况下船舶重心到基线的垂向高度，本船为2.18m
C2=0.21?0.26则C2=0.468
系数C3按下式计算:
BC3=f?0.0025s
d式中 当
BsB?10时，取s=10.本船为4.40
dd f 按船舶自摇周期T?选取.为 <<内河船舶法定检验技术规则>>P6-6表格，本船为0.00855
则C3=0.01955
系数C4按舭龙骨面积由<<内河船舶法定检验技术规则>>P6-6表格选取，本船选为0.98， 则C4=0.98 综上，本船的横摇角
?1?11.75C1C4C2=10.08 C3(2) 稳性插值曲线和静稳性曲线
本船稳性插值曲线由程序计算得到数据，插值后得表6.3:
表6.3
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500吨油船方案设计
横倾角θ（度） sinθ (KG-KS)sinθ
l=ls-(KG-KS)sinθ(m) 弧度值
横倾角θ（度） sinθ (KG-KS)sinθ
l=ls-(KG-KS)sinθ(m) 弧度值
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0.00 0.09 0.17 0.26 0.34 0.42 0.50 0.57 0.64 0.71 0.00 0.19 0.38 0.56 0.75 0.92 1.09 1.25 1.40 1.54 0.00 0.24 0.42 0.52 0.53 0.54 0.55 0.52 0.48 0.42 0.00 0.09 0.17 0.26 0.35 0.44 0.52 0.61 0.70 0.79 50 55 60 65 70 75 80 85
ls（从稳性横截曲线上查得） 0.00 0.43 0.80 1.08 1.28 1.46 1.61 1.75 1.86 1.96
ls（从稳性横截曲线上查得） 2.03 2.07 2.08 2.08 2.04 2.00 1.93 1.83
0.77 0.82 0.87 0.91 0.94 0.97 0.98 1.00 1.67 1.79 1.89 1.98 2.05 2.11 2.15 2.17 0.36 0.28 0.19 0.10 -0.01 -0.11 -0.22 -0.34 0.87 0.96 1.05 1.13 1.22 1.31 1.40 1.48
根据以上表格绘制静稳性曲线如图6.2:
静稳性曲线0.600.500.400.300.20l(m)0.100.00-0.10-0.20-0.30-0.400102030405060708090θ(度)图6.2
(3)动稳性曲线
查静稳性曲线，列表6.4:
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500吨油船方案设计
表6.4 静稳性臂横倾角θ（度） 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 l(m) 0.00 0.24 0.42 0.52 0.53 0.54 0.52 0.50 0.46 0.42 0.36 0.28 0.19 0.10 -0.01 成对和 0 0.24 0.66 0.94 1.05 1.07 1.06 1.02 0.96 0.88 0.78 0.64 0.48 0.30 0.10 自上至下和Σi 0 0.35 0.90 1.84 2.89 3.96 5.02 6.04 7.00 7.88 8.66 9.30 9.78 10.07 10.17 10.05 9.73 9.17 动稳性臂ld=1/2δθ×Σi(m) 0 0.015 0.039 0.080 0.126 0.173 0.219 0.264 0.306 0.344 0.378 0.406 0.427 0.440 0.444 0.439 0.425 0.400 -0.11 -0.11 -0.22 -0.32 -0.34 -0.56 动稳性曲线如图6.3:
图6.3
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500吨油船方案设计
已经求得本船横摇角为10.08，进水角由程序计算得出为35.56· 则可求得最小倾覆力臂，如图6.4所示:
图6.4
得最小倾覆力臂lq为0.324m
6.3风压倾侧力臂
风压倾侧力臂lf按下式计算:
1pAf(Zf?a0d)?10?3m 9.81?式中 p—单位计算风压，Pa
lf=
Af—所核算载况下船舶的受风面积， m2
Zf—所核算载况下船舶受风面积中心到基线的垂向高度，m d —所核算载况下船舶的型号吃水，m ? — 所核算载况下船舶的排水量，t
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500吨油船方案设计
a0 —修正系数 计算过程如表6.5
表6.5 项目 满实系流线型受风面实际受数 系数 积 风面积 面积中心距水线面 面积中心距基线高 面积静矩 主船体、舷墙、上层建筑（甲板室） 艏桅及其支杆 艉桅及其支杆 烟囱 旗 救生筏 船名灯 梯子 栏杆 其他 总计 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.20 0.60 1.00 98.459 98.459 2.029 0.60 0.659 0.395 3.105 0.60 1.162 0.697 9.497 0.60 7.291 4.375 5.569 0.60 1.007 0.604 5.389 0.60 1.705 1.023 4.333 1.00 0.604 0.604 7.411 1.00 0.189 0.189 3.012 1.00 0.388 0.078 1.439 1.00 0.478 0.287 7.531 106.711 4.244 5.320 11.712 7.784 7.604 6.548 9.626 5.227 3.654 9.746 4.841 417.860 2.104 8.166 56.753 7.657 11.164 5.813 0.988 1.418 4.659 516.581 由上表计算得出： 2
Af=106.711m Zf=4.841m Zf –d=2.626m
由Zf –d查表2.1.4.2得出在B级航区单位计算风压
p=259.3 pa
修正系数
Bsa0=1.4-0.1=1.4-0.1×4.40=0.96
d则
1pAf(Zf?a0d)?10?3=0.01035m lf=
9.81?
6.4 稳性衡准数
航行于B级航区的船舶，其稳性衡准数Kf应符合下式:
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500吨油船方案设计
Kf=
lqlf?1
式中 lq—计入横摇影响的最小倾覆力臂， m lf —风压倾侧力臂，m
本船lq=0.324 m lf=0.01035m， 计算可得 Kf=满足要求
lqlf?1
6.5水流倾侧力臂
本船航行于J级航段，应考虑急流对船舶横倾的影响.船舶受急流影响的水流倾侧力臂按下式计算:
1lJ=CJLSd(KG?a1d)
?式中 LS—所核算载况下船舶的水线长度，本船为49.88m
d —所核算载况下船舶的型吃水，本船为2.2m ? —所核算载况下船舶的排水量，本船为740t
KG—所核算载况下船舶重心至基线的垂向高度，本船为2.18m
Ba1—按船舶的s由<<内河船舶法定检验技术规则>>P6-8表格选
dB取本船s为4.40，则a1=0.500
dCJ—急流系数按系数f由<<内河船舶法定检验技术规则>>P6-8
表格选取
V2J?f=0.013，其中VLs技术规则>>规定本船VJJ为计算速度，根据<<内河船舶法定检验
=4.44m/s，则f=3.80
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500吨油船方案设计
由<<内河船舶法宝检验技术规则>>P6-8表格CJ=0.311 综上，本船水流倾侧力臂
1=0.0499 m ? 已知不计横摇影响的最小倾覆力臂为0.409m 则对于航行于J级航段的船舶,其稳性衡准数
lJ=CJLSd(KG?a1d)满足规范要求
Kf=0.409/0.0499?1
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500吨油船方案设计
7中横剖面设计
7.1 基本情况
1 运输货物种类
本船主要用于成品油运输 2 结构形式
本船货油舱范围采用双舷双底结构形式，甲板无升高围阱，船底、甲板、舷侧均为纵骨架式结构。为了便于清舱，货油舱纵、横舱壁扶强材垂直布置，不设水平桁
肋骨和横梁间距0.60m，甲板纵骨间距 0.60m，船底纵骨间距0.60m，舷侧纵骨间距 0.60m，货油舱范围双层底内肋板间距为1.80m
全船结构材料采用普通强度钢，屈服极限235 N/mm2 3 适用规范
本船结构设计依据中国船级社《钢质内河船舶入级与建造规范》（2002）(以下计算中，所依据的《钢质内河船舶入级与建造规范》条款号用括号加以表示，如(1.1.1.2)表示所依据的是规范1.1.1.2条)
结构设计应满足B级航区和J2级航段的要求，半波高r=0.75m 4主尺度
垂线间长 L 49.88m 型宽 B 9.67m 型深 D 3.00m 吃水 d 3.20m 双层底高 0.80m 舷舱宽 0.80m
主尺度比值L/D=16.63，B/D=3.32，符合 (10.1.3.1)规定范围
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500吨油船方案设计
7.2 货油舱结构 (1) 外板及内底板
船底外板
按（10.3.1.1），中部船底板厚度t应不小于按下式计算所得之值： t=a(αL+βs+γ) L——船长，m；
s——肋骨或纵骨间距，m；
a——航区系数，A级航区船舶取a＝1，B级航区船舶取a＝0.85，C级航区船舶取a＝0.7；
α、β、γ——系数按骨架型式由下表选取
本船船底、甲板、舷侧均为纵骨架式结构，故中部船底板厚度t应不小于
t=a(α
L+β
s+γ
)=0.85×(0.065×49.88+5.50×
0.6+0.30)=5.814mm
实取t=8mm
机舱范围为单壳结构，(10.3.1.2)单壳油船的船底板厚度尚应不小于按下式计算所得之值：
t?5.5sh?5.5×0.6×3.20?5.90mm 式中: s——肋骨或纵骨间距，m；
h——计算水柱高度，m； 取内底板至甲板以上1.0m或围阱甲板以上0.5m或溢流管顶端距离，取大者，但应不小于2.0m
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500吨油船方案设计
实取t=6mm 舷侧外板
按（10.3.2.1），舷侧外板的厚度应不小于船底板厚度的O.9倍:
t=0.9×6.84=6.156mm
实取t=7mm 舷侧顶列板
舷侧采用纵骨架式，舷侧顶列板的厚度可以与舷侧外板的厚度相同 舷侧顶列板厚度实取7mm 内舷板
按（10.3.4.1），双壳油船内舷板的厚度应与舷侧外板的厚度相同，且应满足（10.9.2.1）要求:
实取主甲板下内舷板厚度7mm 内底板
按（10.3.5.1），双壳油船船中部的内底板厚度t应不小于按下列两式计算所得之值：
t=0.038L+5s+1.5=7.40mm t?5.5sh?5.90mm 实取内底板厚度8mm
(2) 甲板
强力甲板
平甲板油船货油舱区域的强力甲板厚度t应不小于按下式计算所得之值：
t=8.9s+0.5=8.9×0.6+0.5=5.84mm 式中：
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500吨油船方案设计
s——骨材间距，m
平甲板油船强力甲板最小厚度应符合本篇2.4.1.2的规定
实取强力甲板厚度6mm
(3) 船底骨架
双层底实肋板间距
双层底高度为800mm，纵骨架式实肋板间距1.8m，满足（10.5.1.1）和（10.5.1.2）要求 实肋板的剖面模数
按（10.5.1.2），货油舱区实肋板的剖面模数：
w=ks(fd+r)l2=6.09×1.8×（1.068×2.2+0.75）4.92=815.8cm3 其中：k= 0.4B/D+4.8=6.09
s—实肋板间距，m f=0.75+0.7/d=1.068
l ——实肋板跨距，m，取舷侧至纵舱壁(纵桁架)或纵舱壁(纵
桁架)之间跨距点的距离，取其大者
实肋板厚度取8mm，实际肋板剖面模数（带板取100×0.8cm2）为7132cm3，满足要求
实肋板高度与厚度之比大于80，实肋板上设垂直加强筋64×8 在舭部无实肋板的肋位上设置与实肋板厚度相同的肘板；在实肋板上开设人孔，根据规范要求开孔高度设为150mm，宽度设为600mm 外底纵骨和内底纵骨
按(10.5.5.1)，双层底外底纵骨的剖面模数应不小于： W=ks(d+r)l2=4.70×0.6(2.2+0.75)1.82=26.95cm3 其中：k=0.028L+3.3=4.70 实取角钢L90×56×5，W=37.27 cm3
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500吨油船方案设计
按(10.5.5.2)，双层底内底纵骨的剖面模数值： W=kshl2=4.70×0.6×3.2×1.82=29.3cm3 实取角钢L90×56×5，W=37.27cm3
按(10.5.5.3)，外底纵骨和内底纵骨的剖面惯性矩:
I=1.1al2=1.1×43.21×1.82=154 cm4
式中：a——型材带板的剖面积， cm2
l——纵骨跨距，m，取实肋板之间的距离 实取角钢L90×56×5，加带板的I=307 cm4，满足要求 中桁材和旁桁材
按（2.6.4.2）和（2.6.5.2），取中桁材和旁桁材厚度8mm 在实肋板间距的中点设置一道加强筋，厚度与桁材相同，宽度为厚度的8倍；在中桁材左右设通至邻近纵骨处的肘板，其厚度与实肋板相同；旁桁材间距为2.4m
(4) 舷舱内骨架
舷侧纵骨间距计算值s=0.6m 双壳外舷纵骨
按（10.6.2.1），双壳外舷纵骨的剖面模数值：
W=ks(fd+r)l2=5.0964×0.6（0.943×2.2+0.75）1.82=27.98cm3 式中：
k——系数，k=0.03L+3.6，但应不小于4.5； s——纵骨间距，m；
f——系数，舷侧纵骨f=0.625+0.7/d；外舷纵骨f=0.875； d——吃水，m；
r——半波高，m，按本篇1.2.5规定；
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500吨油船方案设计
l——纵骨跨距，m，取强肋骨之间的距离； 实取角钢L90×56×5，W=37.27cm3
外舷纵骨的剖面惯性矩值：
I=1.1al2=1.1×43.21×1.82=154 cm4
实取角钢L90×56×5，加带板的I=307 cm4，满足要求 内舷纵骨
按（10.6.2.3），双壳油船的内舷纵骨剖面模数： W=3.8shl2=3.8×0.6×3.2×1.82=23.64cm3
取与外舷纵骨相同角钢L90×56×5，W=37.27cm3 外舷肋骨与内舷肋骨
按(10.6.3.4)，外舷肋骨的剖面模数值：
W=3.2s(d+r)l2=3.2×0.6(2.2+0.75)1.22=8.16cm3 式中：
s——肋骨间距，m； d——吃水，m；
r——半波高，m，按1.2.5规定；
l——肋骨跨距，m，取实肋板上缘至横梁下缘之间垂直距离的1/2，但应不小于1.2m；
内舷肋骨的剖面模数应不小于外舷肋骨
内外舷肋骨均取L90×56×5，W=49.07 cm3（带板取10×0.6cm2） 内外舷肋骨两端均设肘板，其直角边长度为270mm，厚度为8mm，折边宽度为80mm 舷舱撑材
按（10.6.5.1），舱内每道内、外舷强肋骨之间的水平撑材剖面积： a=0.5shl2=0.5×1.8×3.2×1.22=4.15 cm2
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500吨油船方案设计
实取角钢L70×45×4，a=4.547 cm2；斜撑材取角钢L70×45×4，a=4.547 cm2
(5) 甲板骨架
甲板横梁
甲板横梁的剖面模数W应不小于按下式计算所得之值： 式中：W=6.5sl2 =6.5×0.6×4.0352 =63.50cm3
s——横梁间距，m
l——横梁跨距，m，取舷侧与纵桁架(或纵舱壁)或纵桁(纵桁架)与纵舱壁或纵桁(纵桁架)之间的距离，取其大者 实取角钢L100×80×6，W=65.13 cm3 甲板纵骨
按（10.7.2.1），甲板纵骨的剖面模数应不小于： W=ksl2=8.76×0.6×1.82=17.03cm3 其中k=0.073L+5.12=8.76 式中：
k——系数，取k=0.073L+5.12，但应不小于7.68 s——纵骨间距，m
l——纵骨跨距，m，取强横梁间距 实取角钢L70×45×7，W=32.034 cm3 按（10.7.2.2），甲板纵骨剖面惯性矩： I=1.1al2=1.1×60×1.82=213.84 cm4 a——型材带板的剖面积，cm2； l——同本节10.7.2.1式；
角钢L70×45×7加带板的I=221.62 cm4，满足要求
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500吨油船方案设计
强横梁和甲板纵桁
纵骨架式强横梁的剖面模数W应不小于按下式计算所得之值： 式中：W=ksl2=7.58×1.8×4.0352=222.2cm3
k——系数，取k=1.05B/D+4.2=7.58； s——强横梁间距，m；
l——强横梁跨距，m，取舷侧至纵舱壁(纵桁架)或纵桁架(纵舱壁)之间跨距点的距离；
实取角钢L160×10×10，W=222.735 cm3 纵骨架式甲板纵桁的尺寸应与强横梁相同
(6) 横舱壁
油舱长度
按（10.9.1.2），油舱长度不大于：
l1=0.1L+6=10.96 m
实际舱长6.6m，满足要求 货油舱横舱壁板
货油舱舱壁的底列宽度1.1m，底列板厚度： 按（10.9.2.1），油舱之间的舱壁的底列板厚度： t?ksh?a?3.2?0.63.2?1?4.43mm
式中：
k——系数，货油舱端部舱壁取4.6，货油舱之间的舱壁取3.2； s——舱壁扶强材间距，m；
h——计算水柱高度，m，由舱壁列板的下缘量至舱壁甲板上方
1.0m或围阱顶板上方0.5m或溢流管顶端之距离，取其大者，但应不小
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500吨油船方案设计
于2.0m；
a——附加值，mm，货油舱端部舱壁取0.5，货油舱之间的舱壁
取1.0
按上式，油舱端部舱壁底列板厚度：
t?ksh?a?4.6*0.63.2?0.5?5.44mm 底列板以上各列板：
t?ksh?a?4.6*0.62.1?0.5?4.50mm
货油舱之间的舱壁底列板和以上舱壁板均为6mm，端部舱壁底列板厚度取6mm 舱壁垂直扶强材
按（10.9.2.2），货油舱间舱壁垂直扶强材剖面模数值： W=kshl2=5.35×0.6×2.1×2.22=32.63cm3 式中：
k——系数，按下表选取：
s ——扶强材间距，m
h ——计算水柱高度，m，由扶强材跨距中点至舱壁甲板上方1.0m或围阱顶板上方0.5m或溢流管顶端之距离，取其大者，但应不小于2.0m
l ——扶强材跨距，m，若设有水平桁时，取水平桁至扶强材端部的
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500吨油船方案设计
距离
实取L90×56×5，W=37.27cm3（带板60×0.6 cm2）
(7) 纵舱壁
按(10.9.3.1)，舱壁底列板同横舱壁底列板6mm，底列板宽度1.1m，底列板以上舱壁板为6mm
按（10.9.3.2），舱壁的垂直扶强材同横舱壁垂直扶强材，实取 L90×56×5，W=37.27cm3（带板60×0.6 cm2）
(8) 舷舱横舱壁
横舱壁板厚度取6mm
7.3 甲板半剖面积校核
1.规范要求甲板半剖面积 按（10.4.1.2），船船中部区域内的甲板半剖面积A应不小于按下式计算值：
A=0.5B(αL+β)=0.5×9.67(0.66×49.88+27.9)=294.07cm2 式中：
L——船长，m； B——船宽，m；
α、β——系数，按下表选取
2. 本船甲板半剖面积计算
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500吨油船方案设计
（1） 半甲板板：0.7×483.5=338.45 （2） 半甲板纵骨剖面积：7.657×7=53.6
本船实际甲板半剖面积： 338.45+53.6=392.05 cm2 满足要求
7.4 总纵强度
1.规范要求中剖面模数
按（10.2.1.1），船体中剖面最小剖面模数值：
W=aKLBd(Cb+1.2)=0.85×0.861×49.88×9.67×2.2(0.670+1.2)=1452.2cm2.m 其中
a——航区系数，对A级航区船舶取a＝1，B级航区船舶取a＝0.85，C级航区船舶取a＝0.75；
K=2.38/L0.26=0.861
经列表计算（见附录四），本船实际中剖面模数：
甲板边线处 W1= 5102 cm2m
中剖面模数值满足规范要求
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500吨油船方案设计
8 螺旋桨设计
8.1 已知船体的主要参数
设计水线长 LWL=51.38m 垂线间长 LPP=49.88m 型宽 B=9.67m 型深 D=3.00m 设计吃水 T=2.20m 方形系数 CB=0.6700 棱形系数 CP=0.694 排水量 ?=740t 桨轴中心距距基线 ZP=1.00m
由爱尔法得到的有效马力曲线数据如下: v(kn) 8 9 10 10.5 11 12 EHP(kw) 58.89 74.91 121.19 159.02 204.11 346.96 8.2 主机参数
型号 淄博柴油机厂 Z6170ZLC?2 两台 最大持续功率 260KW(353.5hp) 转速 1000rpm
变速箱子 重庆齿轮有限公司 CHA3001 变速比2.5 螺旋桨转速 N=1000/2.5=400rpm
8.3 推进因子的决定
由汉克歇尔公式(<<船舶推进>>P53)取伴流分数 w=0.7CP-0.3=0.2505
由汉克歇尔公式(<<船舶推进>>P56)取推力减额
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500吨油船方案设计
t=0.50CP-0.18=0.2132 取相对旋转效率 ?R=1.0 船身效率 ?H=
1?t=1.050 1?w8.4 可以达到最大航速的计算
采用MAU四叶桨图谱进行计算 取功率储备10%，轴系效率?S=0.97 螺旋桨敞水收到马力:
PD=353.5×0.9×?S×?R=353.5×0.9×0.97×1.0=308.6hp 根据MAU4-40，MAU4-55，MAU4-70的√BP-δ图谱列表计算如表8.1
表8.1 项 目 航速V VA=(1-ω）×V BP=N×PD/VA √BP 有效功率 设计船有效马力 δ MAU4-40 P/D η0 PTE=PD×ηH×η0 δ MAU4-55 P/D η0 PTE=PD×ηH×η0 δ MAU4-70 P/D η0 PTE=PD×ηH×η0 0.52.5单 位 kw hp hp hp hp 9 数 值 10 7.50 45.691 6.759 121.19 164.77 79 0.630 0.545 177 77 0.670 0.535 173 74 0.700 0.515 167 11 8.24 36.004 6.000 204.11 277.51 71 0.660 0.580 188 70 0.700 0.565 183 68.2 0.720 0.542 176 6.75 59.460 7.711 74.91 101.85 87 0.610 0.515 167 86 0.630 0.495 160 85 0.660 0.480 156 - 39 -
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图8.1
根据表格绘制有效马力曲线，如图8.1
从PTE—f(V)曲线上与船体满载有效马力曲线之交点，可获得不同盘面比所对应的设计航速通过直线插值的方法可以得到螺旋桨最佳要素P/D，D及η0如表8.1所列： MAU 4—40 4—55 4—70 Vmax(kn) 10.12 10.09 10.01 表8.2 P/D δ 0.634 78.0 0.673 76.4 0.700 73.9 η0 0.549 0.538 0.515 Va 7.585 7.562 7.502 D(m) 1.479 1.444 1.386
8.5 空泡校核
按柏利尔空泡限界线中商船上限线，计算不发生空泡之最小展开面积比 计算温度t=15℃ ，pa=101302.69 Pa， pv=1706 Pa ，ρ=100.0 kgf.s2/m4
桨轴沉深 hs=T-Zp=2.2-1=1.2m，计算过程如表8.3
表8.3 数值 序号 1 2 Vmax VA=0.5144×Vmax×(1-ω) 项目 单位 kn m/s MAU4-40 MAU4-55 MAU4-70 10.12 10.09 10.10 3.902 3.890 3.894 - 40 -
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3 4 5 6 7 8 9 10 (0.7×π×N×D/60) (m/s) 470.20 448.09 412.95 V0.7R=VA+(3) ζ2=(p0-pv)/(1/2ρV0.7R) ηc（查图） T=PD×η0×75/VA Ap=T/(1/2ρηc V0.7R) AE=Ap/(1.067-0.229×P/D) AE/A0=AE/(π/4×D) 222222(m/s) 485.43 463.22 428.11 kgf m m 2220.468 0.490 0.531 0.17 3257 0.172 3266 0.175 3198 0.789 0.820 0.854 0.862 0.906 0.944 0.448 0.487 0.530 据上述结果作图8.2，可求得不发生空泡的最小盘面比以及所对应的最佳螺旋桨要素
AE/A0=0.465 ， P/D=0.660 ， D=1.458m ， η0=0.543 ， Vmax=10.10kn
8.6 强度校核
按1983年《规范》校核t0.25R及t0.6R应不小于按下式计算之值: t=(Y/(K-X)) Y=A1×Ne/(Z×b×N)
X=A2×G×Ad×N2×D3/(1010×Z×b)
计算功率Ne=353.5×0.98=346.43hp Ad=AE/A0=0.465 P/D=0.660 ε=8° G=7.6gf/cm3 N=400rpm 材料系数K=1.179
b0.66R=0.226×D×AE/A0/(0.1×Z)=0.226×1.458×0.465/0.4=0.383m b0.25R=0.7212×b0.66R=0.2763m b0.60R=0.9911×b0.66R=0.3794m
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/（给定的）//）求的（要η０图8.2
由推进书82页表7－2查得诸系数如表8.4:
表8.4 Kf K1 K2 K3 K4 K5 K6 r 0.25R 634 0.60R 207 计算过程如表8.5 250 151 1410 635 4 34 82 23 34 12 K7 41 65 K8 380 330 表8.5 序号 1 弦长b 2 3 4 5 6 7 8 项目 单位 m mm mm 所校核的叶切面 0.25R 0.60R 0.2763 0.3794 2519 1244 1974.0 0.1973 44.843 55.8 满足 2519 1030 1437.6 0.1190 36.826 31.8 不满足 A1=D/P×(K1-K2×D/P0.7)+K3×D/P0.7-K4 A2=D/P×(K5+K6×ε)+K7×ε+K8 Y=A1×Ne/(Z×b×N) X=A2×G×Ad×N2×D3/(1010×Z×b) 规范要求最小厚度t=√(Y/(K-X)) MAU标准桨叶切面厚度t' 校核结果 - 42 -
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9 实取桨叶厚度 mm 64.9 37 实际桨叶厚度按t1.0R=0.0035D=5.103mm与t0.6R=37mm连直线决定: r/R 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.95 t(mm) 68.9 60.9 52.9 45.0 37.0 29.0 21.1 13.1 9.1 8.7 螺距修正
由于实际桨叶厚度大于MAU桨标准厚度，故需因厚度差异进行螺距修正.取MAU4-55为基准桨.
设计桨 (t/b)0.7R=0. 029/0.9964/0.383=0.07951
标准桨 (t/b)0.7R=0.0171×1.458/0.9964/0.226/(0.55/0.4)/1.458
=0.05523
s=30.866×VA/N/P=30.866×(1-0.404)×16.00/122.6/0.658/6.06
=0.6070
?(t/b)0.7R=[(t/b)0.7设-(t/b)0.7R×0.55/0.465]×0.75=0.01064 ?(P/D)t=-2×(P/D)设×(1-s)×?(t/b)0.7R=-0.010527 修正后的螺距比
P/D=(P/D)设+?(P/D)t=0.658-0.010182=0.6494
8.8 重量与惯性矩计算
根据<<船舶推进>>P96提供的我国船舶及海洋工程设计研究院提出的公式计算
?Zbmax(0.5t0.2?t0.6)(1?)D (kgf) 桨叶重 Gbl?0.169Dd=0.169×8406.75×4×0.383×(0.5×0.0589+0.037) ×(1-0.18) ×1.458=144.63 kgf
桨毂重 Gn?(0.88?0.6?d0)Lk?d2(kgf) d=(0.88-0.6×0.240/0.262)×0.325×8406.75×0.2622 =61.96 kgf
螺旋桨重量 G?Gbl?Gn=206.59
?Zbmax(0.5t0.2?t0.6)D3(kgf·cm·s2) 螺旋桨惯性矩Imp?0.0948 =0.0948×8406.75×4×0.383×(0.5×0.0589+0.037)×1.4583
=251.46(kgf·cm·s2)
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8.9 敞水性征曲线之确定
由MAU4-40，MAU4-55，P/D=0.658的敞水性征曲线内插得到MAU4-48.7，P/D=0.658敞水曲线，如图8.3其数据如下: J 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 KT 0.277 0.249 0.223 0.195 0.160 0.118 0.072 0.283 0.261 0.239 0.215 0.190 0.151 0.109 KQ 图8.3
8.10 系柱特性计算
由图8.3得J=0时，KT=0.277，KQ=0.0283
计算功率PD=13777.4×0.98=308.6hp 系柱推力减额分数取t0=0.04 主机转矩
Q=PD×60×75/(2×π×N)
= 308.6×60×75/(2×3.14×400) =552.5kgf.m 系柱推力
T=KT/KQ×Q/D=0.277/0.0283×552.5/1.458=3709kgf
车叶转速
N=60×√(T/(ρ×D4×KT))=326.6rpm
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8.11 航行特性计算
取转速为400rpm，380rpm，360rpm进行计算，如表8.6：
表8.6 项目 V VA=0.5144×(1-ω)V J=VA/(n×D) KT N=400rpm 24单位 kn m/s hp hp hp hp hp hp 9 数值 10 11 3.4699 3.8554 4.2410 0.357 0.397 0.436 0.177 0.161 0.145 0.0203 0.0191 0.0178 174.751172.906 173.123 6 337.098 317.171 295.584 0.376 0.418 0.459 0.168 0.153 0.134 0.0197 0.0183 0.0166 148.096 149.859 144.374 327.135 303.887 275.657 0.397 0.441 0.485 0.161 0.144 0.125 0.0191 0.0175 0.0158 127.380 126.589 120.875 317.171 290.602 262.372 KQ PTE=KTρnD(1-t)V/145.6 Ps=KQ2πnρnD/75ηsηR J=VA/(n×D) KT 25N=380rpm 24KQ PTE=KTρnD(1-t)V/145.6 Ps=KQ2πnρnD/75ηsηR J=VA/(n×D) KT 25N=360rpm 24KQ PTE=KTρnD(1-t)V/145.6 Ps=KQ2πnρnD/75ηsηR 25将上述计算结果绘制图8.4 - 45 -
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图8.4
可求得满载航行，N=400rpm时，可达到最大航速约为V=10.67kn，主机马力为303hp，与设计要求基本一致。 8．12 计算总结 项目 数值 项目 数值 螺旋桨直1.458m 螺旋桨效0.543
径D 螺距比P/D 型式 叶数Z 盘面比AE/A0 纵倾角 重量 0.6494 MAU 4 0.465 率η0 设计航速Vmax 毂径比dh/D 旋向 材料 10.67kn 0.18 右旋 Cu1镍锰青铜 251.46(kgf·cm·s) 28° 惯性矩 239.45 kgf - 46 -
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参考文献
1、王世连、刘寅东 《船舶设计原理》 大连理工大学出版社 2000年 2、蔡岭梅、王兴权、杨万柏 《船舶静力学》 人民交通出版社 1995 3、杨永祥、茆文玉、翁士纲 《船体制图》 哈尔滨工程大学出版社 1998年 4、杨代盛 《船体强度与结构设计》 上海交通大学出版社 1998年 5、王国强、盛振邦等 《船体推进》国防工业出版社团组织1985 6、《钢制内河船舶入级与建造规范》（2002）人民交通出版社 7、《内河船法定检验技术规则》（1999）
8、长江船舶设计院《内河船设计手册》(船体分册) 人民交通出版社 1977
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