15000DWT航速及螺旋桨计算书(最终)

某沿海单桨散货船螺旋桨设计计算说明书1.已知船体的主要参数船长 L = 118.00 米 型宽 B = 9.70 米 设计吃水 T = 7.20 米 排水量 △ = 5558.2 吨 方型系数 CB = 0.658 桨轴中心距基线高度 Zp = 3.00 米由模型试验提供的船体有效马力曲线数据如下：航速V （kn ） 13 14 15 16 有效马力PE （hp ） 2160 2420 3005 40452.主机参数型号 6ESDZ58/100 柴油机 额定功率 Ps = 5400 hp 额定转速 N = 165 rpm 转向 右旋 传递效率 ηs=0.983.相关推进因子伴流分数 w = 0.279 推力减额分数 t = 0.223 相对旋转效率 ηR = 1.0船身效率 0777.111=--=wtH η4.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ηs = 0.98 螺旋桨敞水收到马力：PD = R s S P ηη9.0=0.9×5400×0.98×1.0=4762.8hp根据MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70的Bp --δ图谱列表计算：项 目 单位 数 值 假定航速V kn 13 14 15 16 V A =(1-w)V kn 9.373 10.094 10.815 11.536 Bp=NP D 0.5/V A 2.542.337 35.177 29.604 25.193 Bp6.5075.931 5.4415.019 MAU 4-40δ76 70 64 61 P/D 0.62 0.65 0.69 0.71 ηO 0.56 0.583 0.605 0.625 P TE =P D ·ηH ·ηOhp 2874.412992.463105.393208.04MAU 4-55δ74 68 63 60 P/D 0.7 0.72 0.74 0.76 ηO 0.541 0.568 0.59 0.61 P TE =P D ·ηH ·ηOhp 2776.882915.473028.393131.05MAU 4-70δ74 67 62 59 P/D 0.71 0.73 0.76 0.78 ηO0.521 0.546 0.57 0.588 P TE =P D ·ηH ·ηOhp2674.232802.552925.743018.13据上表的计算结果可绘制PT E 、δ、P/D 及ηO 对V 的曲线，如图1所示。

摘要本次毕业设计的具体任务为52000DWT原油船的方案设计，该船航行于远洋区域。

在设计过程中着眼于确保船舶的适用性，保证其能够较好地完成设计任务书中规定的使用任务。

本次设计涉及多个方面，大体上来说，可以分为下面六个部分：1、主要要素确定根据设计任务书的要求，初步确定设计船的主尺度、船型系数和排水量等主要要素，并对其稳性、航速、容积等进行校核，最终确定设计船的主尺度。

2、型线设计采用“1－C p”法改造母型船水下部分型线，水线以上部分自行设计，考虑型深、布置等方面的要求，同时注意与水下部分型线的配合，最终得到设计船的型线图。

3、总布置设计按照规范要求并参考50000DWT母型船进行总布置设计，区划船主体和上层建筑，布置舱室设备。

4、静力学及完整稳性计算对设计船的装载情况、浮态、初稳性、完整稳性等进行计算，并绘制静水力曲线、舱容要素曲线、稳性横截曲线、静稳性曲线和动稳性曲线等，以确定设计船满足设计任务书和规范的要求。

5、快速性计算及螺旋桨设计δ图谱设计螺旋桨的直径和其它参数。

保证船、机、桨三者的配合，以提高设计船的整体性能。

6、船体结构设计参考母型船，按照按照CCS《国内航行海船建造规范（2006）》的规定，对设计船进行货舱区的结构设计，选取构件，并校核总纵强度，以保证结构设计合理。

最后绘制典型横剖面图。

关键词：原油船；主尺度；型线；总布置；稳性；螺旋桨The General Design Of a 52000 DWT Product Crude TankerAbstractThe specific task of graduation design is to design a 52000DWT Crude oil tanker which mianly sails on the costal water of far ocean.The main concerns in the design process are paid at both ensuring the applicability of the ship and better economics, as well as environmental, aesthetic and other aspects. The design includes a lot of aspects，Generally speaking, this design can be divided into six major parts as follows:1. Principal dimensions designAccording to the requirements of the instruction, the principal dimensions and displacement can be determined by referring to empirical functions initially. And then to check the initial stability, speed and volume to determine the principal dimensions finally. 2. Lines designRebuild the lines of the archetype below the waterline by using the method of “1-C p”. The lines over the waterline are drawn both considering the depth and arrangement. According to longitudinal center of buoyancy and coefficient of block modify lines until they are reasonable.3. General arrangement designReferring to the 50000t Crude carrier’s general arrangement, the genera l arrangement is designed in accordance with the correlative rule.4. Calculation of hydrostatics and stabilityCheck the stowage performance, flotation, stability, integrity and so on, and draw the curve of hydrostatic. Static and dynamic stability of two loading conditions are calculated respectively. The results demonstrate that the stability of the ship meets the requirement of the criterion.5. Screw propeller design-δspectrum, ensure the cooperation of the ship, mainframe and the screw in order to enhance the total capability of the ship designed.6. Structure designThe hull structure is designed according to Rules and Regulations for the Construction and Classification of Steel Sea Ships (2006), and select the components and check the intensity of portrait body, in order to make sure the design of structure is reasonable. And furthermore, the designer draws typical transverse section planes.Key Words：Product oil tanker; Principal Dimensions; Moulded Lines; General arrangement; Stability; Screw Propeller; Structure目录摘要 (I)Abstract .............................................................................................................................. I I 引言. (1)1 设计任务书 (3)1.1 用途 (3)1.2 航区和航线 (3)1.3 船级 (3)1.4 船型 (3)1.5 航速 (3)1.6 续航力 (3)1.7 船员数 (3)1.8 动力装置 (3)1.9 规范 (3)2 船舶主要要素确定 (5)2.1 船舶排水量初步估算 (5)2.1.1基本设计思路 (5)2.1.2排水量的估算 (5)2.2 初步拟定主尺度及方形系数 (6)2.2.1统计法 (6)2.2.2主要尺度比法 (6)2.2.3船型资料法 (7)2.2.4初拟结论 (8)2.3 初选主机 (9)2.4 空船重量估算 (9)2.4.1船体钢料重量估算 (9)2.4.2木作舣装重量估算 (10)2.4.3机电设备重量估算 (10)2.5 重力与浮力平衡 (10)2.6 载货量W c计算 (12)2.6.1主机燃油重量W0 (12)2.6.2滑油重量估算W1 (13)2.6.3炉水重量估算W bw (13)2.6.4船员生活用水 (13)2.6.5人员及行李 (13)2.6.6食品 (13)2.6.7备品 (13)2.6.8轻柴油重量 (13)2.6.9锅炉燃油重量 (14)2.7 稳性校核 (14)2.7.1浮心垂向高度的估算 (14)2.7.2横稳心半径的估算 (15)2.7.3重心垂向高度的估算 (15)2.7.4初稳性校核 (15)2.8 航速校核 (17)2.8.1总推进系数估算 (17)2.8.2航速校核参数计算 (18)2.8.3绘制有效马力曲线及航速校核 (19)2.9 容量校核 (21)2.9.1本船提供的总容积 (22)2.9.2货油舱能提供的容积 (22)2.9.3专用压载水舱能提供的容积 (23)2.9.4本船货油所需容积 (23)2.9.5本船专用压载水舱所需容积 (23)2.9.6容积校核 (23)2.11 技术经济分析 (23)2.11.1对船长的分析 (23)2.11.2对型深的分析 (23)2.11.3对方形系数的分析 (24)2.12 本章小结 (24)3 型线设计 (26)3.1 绘制母型船横剖面面积曲线 (26)3.2 改造母型船横剖面面积曲线 (28)3.2.1 母型船棱形系数以及浮心位置 (28)3.2.2 “1p C ”法改造母型船横剖面面积曲线 (28)3.2.3 “迁移法”调整浮心纵向位置 (31)3.3 绘制型线图 (34)3.3.1绘制格子线 (34)3.3.2绘制半宽水线图 (34)3.3.3绘制横剖线图 (34)3.3.4绘制纵剖线图 (34)3.3.5型线的三向光顺 (35)3.3.6绘制甲板线 (35)3.3.7后续工作 (35)3.4 本章小结 (35)4 总布置设计 (37)4.1概述 (37)4.2 遵循的原则 (37)4.3 肋骨间距划分 (37)4.4 确定双层底高度与双层壳厚度 (37)4.4.1双层壳厚度确定 (38)4.4.2双层底高度确定 (38)4.5 总布置概况及特点 (38)4.6 主船体内部船舱的布置 (38)4.6.1总体划分 (38)4.6.2内部舱室划分 (39)4.7 甲板布置 (40)4.8 船员配置 (40)4.9 舾装设备 (41)4.9.1锚泊设备 (41)4.9.2系泊设备 (42)4.9.3舵设备 (42)4.9.4救生设备 (42)4.9.5消防设备 (42)4.9.6货油舱舱盖 (42)4.9.7吊车 (42)4.10 总布置图绘制 (43)4.11 本章小结 (43)5 静力学基本计算 (44)5.1静水力曲线的绘制 (44)5.1.1静水力曲线 (44)5.1.2基本原理 (45)5.1.3绘制静水力曲线 (47)5.2 稳性横截曲线的绘制 (49)5.2.1基本原理 (49)5.2.2 绘制乞氏横剖面图 (50)5.2.3绘制稳性横截曲线 (51)5.2.4绘制进水角曲线 (54)5.3 舱容要素曲线 (56)5.4装载稳性计算 (60)5.4.1排水量及重心坐标计算 (61)5.4.2浮态及初稳性计算 (67)5.5 本章小结 (71)6 完整稳性计算 (72)6.1稳性曲线的计算和绘制 (72)6.1.1静稳性曲线 (72)6.1.2动稳性曲线 (76)6.2 稳性校核 (80)6.2.1完整稳性的有关衡准 (81)6.2.2各种载况下完整稳性计算 (84)6.2.3 完整稳性校核汇总 (86)6.3本章小结 (86)7.1 阻力预报 (88)7.1.1估算满载的有效马力 (88)7.1.2估算压载的有效马力 (90)7.1.3估算110%满载的有效马力 (93)7.2 螺旋桨图谱设计 (94)7.2.1 船体主要参数 (94)7.2.2 主机参数 (94)7.2.3确定推进因子 (95)7.2.4 最大航速计算 (95)7.2.5 空泡校核 (98)7.2.6 强度校核 (100)7.2.7 螺距修正 (104)7.2.8 重量及惯性矩计算 (106)7.2.9 敞水性征曲线的确定 (107)7.2.10 系柱特性计算 (109)7.2.11 航行特性计算 (110)7.2.12螺旋桨设计结果总结 (112)7.3 螺旋桨制图 (113)7.4 本章小结 (113)8 结构设计 (115)8.1 概述 (115)8.1.1用途和航区 (115)8.1.2结构形式 (115)8.1.3主要尺度要素 (115)8.2 货油舱基本结构计算 (116)8.2.1 外板 (116)8.2.2 甲板 (119)8.2.3 双层底结构 (120)8.2.4 双壳结构 (122)8.2.5 甲板骨架 (124)8.3 强度校核 (127)8.4 绘制典型横剖面结构图 (130)8.5 本章小结 (130)致谢 (133)引言随着我国重大航运政策的变化和市场经济的发展，客运在萎缩，煤运在回落，但利润指标靠油运这一基本格局却仍未改变。

18000DWT散货船船体说明书1．概述：本船为钢质、单甲板、双层底设顶边舱和底边舱结构，单机、单浆、柴油机驱动的艉机型散货船。

设有四个货舱，设首楼，尾甲板上设五层甲板室。

该船航行于国内近海航区及我国沿海各主要港口，以装散货为主兼装干杂货。

可装运散煤、建材等货物。

散装货物装载时应在整个货物处所范围内水平均匀堆放。

2．主尺度及数据：总长： L OA 149．932米设计水线长： L WL 144．09米两柱间长： L PP 141．0米型深： B 21．6米型宽： D 11．65米设计吃水： d 8．57米排水量：△ 22192．3t船员定额：定员18人续航力和自持力：本船续航力约4500海里载重量、载货吨及吨位：在吃水8．57米时，载重量约为~18000吨，载货~17000吨。

总吨位GT=10901净吨位NT=6104主机及航速：主机：8N330-EN，最大持续功率3310kw，额定转速620r/min。

齿轮箱：GWC66．75，减速比4．983：1。

设计航速约11．9。

发电机组：主发电机组：额定功率250 kw两台停泊发电机组：额定功率75kw一台应急发电机组：额定功率75kw一台3．干舷及稳性干舷及稳性满足中华人民共和国海事局《国内航行海船法定检定检验技术规则》（2004）及其修改通报（2008）的要求（详见计算书）。

4总布置概况（详见总布置图TD4006A-100-03）主甲板以下设六道水密横舱壁，位置在#9、#34、#72、#109、#146、#183、#189，自尾至首分隔成尾压载舱（左右）（舵机舱）及淡水舱（左右）、机舱、NO．４货舱、NO．3货舱、NO．2货舱、NO．1货舱，首压载舱（左右）（空舱）及首尖舱。

主甲板室（#9—#34）内设控制室、氧气间、乙炔间、储物间、应急发电机室、CO2室、厕所浴室、菜库粮库、储藏室、厨房、餐厅、吸烟室、消防用品间、电控室及船员室5间，备员室2间。

航速及螺旋桨计算书1、 船舶要素m B mL m L pp wl 0.211386.140===型宽垂线间长水线长，m T 0.8=吃水 828.087.19789==∆B C t 方型系数排水量2、 主机及齿轮箱规格主机型号 台1400528⨯-L PC ， 齿轮箱型号 75.66GWC 型 额定功率 kw P B 3824=， 齿轮箱减速比 3.5:1 主机转速 rpm N 520=主机3、 计算系数选取伴流分数 364.005.05.0=-⨯=B C w 推力减额 237.00.65=⨯=w t 船身效率 200.111=--=wtct η 旋转效率 0.1=xd η4、 有效功率估算（爱尔法） ① 参数20.5625.231=∆=wl L T B, m X B 163.2= ② 有效功率计算结果5、 螺旋桨要素选取及有效推马力计算 ① 选用MAU-5型螺旋桨 ,取盘面比 0.62。

② 收到马力 zx cl B D P P ηη⋅⋅⋅=9.0hpkw95.440320.323897.097.09.03824==⨯⨯⨯=③ 有效推马力计算结果36.665.0=D P ， 11.985957.1485.0=⋅=D P N rpmN（δ、0η、DP 的值根据MAU5-50和MAU5-65图谱查出，用插值法得出）6、 航速计算由有效功率E P 曲线与有效推马力TE P 曲线的交点得： 设计航速 kn V 48.12= 直径 m NV D A166.4=⋅=δ螺距比 732.0=DP桨效率 496.00=η 7、推力计算① 计算功率 hp P D 95.4403=，m D 166.4=，螺旋桨转速m in 57.148r N = 系柱推力减额分数取 04.00=t由MAU5-50,MAU5-65 J K K Q T —, 图谱得：)732.0(=D P0=J 时， 35.0=T K ， 04.0=Q K 则主机转矩： m kg NP Q D ⋅=⨯⋅=52.2122927560π系柱推力： )1(0t DQK K Z T Q T -⨯⨯⨯= N 44.419494=② 设计航速 kn V 48.12=，kn V A 94.7=，148.2-=s n当 40.0=⋅=D n VJ A 时，21.0=T K则推力 42D n K Z T T ⋅⋅⋅⨯=ρ N 32.395297=8、 计算结果小结计算航速 V kn 48.12 推力 T 419494.44 KN 桨型式 MAU 型 桨叶数 Z 5 叶 桨直径 D m 166.4 螺距比 D P 0.732螺 距 P m 050.3 盘面比 d A 0.62 桨效率 0η 496.0 后倾角 ε 10 毂径比D d 018.0 叶厚分数D t 00.05叶根厚度 0t mm 3.208 叶梢厚度 0.1t mm 50.12 桨材料 Cu3镍铝青铜 材料密度 37600m kg9、 空泡校核：按勃立尔限界线进行校核计算 ① 满足空泡要求所需最小盘面比：611.04)229.0067.1()21(427.00=⋅⨯-⋅⋅Γ=D DP V T A A R c Eπρ式中：kgf V P T AD 95.401295144.0750=⨯⋅⋅=η ，194.0=Γcm kg V R 86.276272127.0=ρ ， ② 本船螺旋桨盘面比实取 611.062.00=>=A A A Ed故满足要求。

基于CFD仿真模拟的船模自航试验数据处理郭春雨;赵庆新;赵大刚【摘要】考虑到CFD仿真模拟和模型试验之间存在不同之处,原有的自航试验数据处理方法并不适用于CFD仿真模拟,以某75 000 t散货船为研究对象,研究CFD 仿真模拟自航试验及数据处理方法,并用CFD手段定性分析推力减额系数、伴流分数等参数.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2013(042)003【总页数】4页(P17-20)【关键词】CFD;自航试验;相互干扰;换算方法【作者】郭春雨;赵庆新;赵大刚【作者单位】哈尔滨工程大学船舶工程学院,哈尔滨150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院,哈尔滨150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院,哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】U661.2随着CFD技术的发展，利用CFD技术模拟船模阻力试验和螺旋桨敞水试验的研究已有很多［1］，并已达到较高精度，而模拟船模自航试验的研究很少。

用CFD 模拟自航试验的难点主要有三个方面:一是模拟自航试验需对船-桨-舵系统整体求解。

以往研究船-桨-舵之间相互影响的方法是用力场模拟方法或混合面模拟来代替真实的螺旋桨［2］。

这种方法只考虑了螺旋桨力的影响而没考虑其几何形状，不能体现桨作用区真实流场的复杂性;二是真实的船舶在航行时流体会在船的某个部位产生流动分离。

但在模型试验时，由于模型尺寸小流动不分离，导致实验中的流场与真实流场不相同，兴波阻力较小。

由于CFD技术还无法模拟激流丝，目前不能充分考虑兴波阻力;三是由于CFD仿真模拟是虚拟模拟，不同于试验中有拖车拖动，因此无法得到拖力-转速曲线，而实船自航点的确定根据该拖力-转速曲线，故现有的自航试验数据处理方法并不适用于CFD仿真模拟的结果。

本文采用RANS方法进行船-桨-舵整体数值计算［3］;根据兴波阻力的特点，提出忽略兴波作用的处理方法;通过大量的CFD模拟计算数据和试验数据对比，发现当船模速度和螺旋桨转速相同时，船模系统总受力和模型试验中的拖力相差很小;根据受力平衡方程，判断系统总受力即为模型试验中的拖力，由此得到拖力-转速曲线。

1．船舶总体1.1 总述1.1.1 用途和航区本船载重量为12000吨，用于运载闪点小于60℃的汽油、轻柴油和重油。

可同时装载两种不同的油种。

设计时所考虑货油比重为0.70t/m3和0.84 t/m3。

本船主要航区为远海。

本船按中国船检“海船法定检验技术规则”（1999年）规定的远海航区要求进行设计，结构按B级冰区要求加强。

1.1.2 船型本船为钢质、单甲板、尾机型、单桨、单舵，由柴油机驱动的成品油船，具有球尾和球鼻首线型。

设有首楼和尾楼；尾楼甲板以上设有五层甲板室。

由尾楼至首楼的货油舱区域，设有步行天桥。

全船设十个货油舱（左右五对）和一对污油水舱，货油舱区域为双底双壳结构，双层底舱和边舱用作压载水舱。

1.2 船级、规范、规则和证书1.2.1 船级本船由中国船级社登记入级，并取得如下船级：★CSA 5/5 OIL TANKER，F.P ≤60℃，ICE CLASS B★CSM1.2.2 规范和规则本船按下列规范、规则和公约进行设计：国际航行海船法定检验技术规则（1999）钢质海船入级与建造规范（2001）国际海上避碰规则（1972年）及1982年修订本同时应符合建造合同签署生效日之前所生效的有关公约，规则及修改通报的要求。

1.3 主要尺度1.3.1 主要尺度总长Loa 134.85m设计水线长Lwl 129.00m垂线间长Lpp 126.00m型宽 B 22.00m型深 D 10.60m设计吃水 d 7.457m排水量 16304t1.3.2 甲板间高上甲板~首楼甲板 2.50m上甲板~尾楼甲板 2.70m尾楼甲板~艇甲板 2.60m艇甲板~船员甲板 2.60m船员甲板~船长甲板 2.60m船长甲板~驾驶甲板 2.60m驾驶甲板~罗经甲板 2.50m1.3.3 舷弧和梁拱首舷弧0.373m尾舷弧0.208m上甲板梁拱0.50m尾楼甲板中心线平行于基线尾楼甲板、首楼甲板梁拱0.50m其他甲板梁拱0.30m1.3.4 肋距从尾至机舱后端壁，肋距为S=600mm。

船用螺旋桨的功率计算功率（W）直径(D）螺距(P）转/分(N）功率（W）=(D/10）的4次方*（P/10）*（N/1000）的3次方*0。

45速度(SP）km/h=（P/10)＊(N/1000）*15.24静止推力（Th）g=(D/10）的3次方*（P/10）＊（N/1000）的2次方*22船用螺旋桨的工作原理可以把螺旋桨看成是一个一面旋转一面前进的机翼进行讨论。

流经桨叶各剖面的气流由沿旋转轴方向的前进速度和旋转产生的切线速度合成。

在螺旋桨半径r1和r2(r1〈r2)两处各取极小一段，讨论桨叶上的气流情况.V—轴向速度；n—螺旋桨转速；φ-气流角，即气流与螺旋桨旋转平面夹角；α—桨叶剖面迎角；β—桨叶角，即桨叶剖面弦线与旋转平面夹角.显而易见β=α+φ。

空气流过桨叶各小段时产生气动力，阻力ΔD和升力ΔL，合成后总空气动力为ΔR。

ΔR沿飞行方向的分力为拉力ΔT，与旋螺桨旋转方向相反的力ΔP 阻止螺旋桨转动。

将整个桨叶上各小段的拉力和阻止旋转的力相加，形成该螺旋桨的拉力和阻止螺旋桨转动的力矩。

从以上两图还可以看到。

必须使螺旋桨各剖面在升阻比较大的迎角工作，才能获得较大的拉力，较小的阻力矩，也就是效率较高。

螺旋桨工作时。

轴向速度不随半径变化，而切线速度随半径变化。

因此在接近桨尖，半径较大处气流角较小，对应桨叶角也应较小。

而在接近桨根，半径较小处气流角较大，对应桨叶角也应较大。

螺旋桨的桨叶角从桨尖到桨根应按一定规律逐渐加大。

所以说螺旋桨是一个扭转了的机翼更为确切。

从图中还可以看到，气流角实际上反映前进速度和切线速度的比值。

对某个螺旋桨的某个剖面，剖面迎角随该比值变化而变化。

迎角变化，拉力和阻力矩也随之变化。

用进矩比“J”反映桨尖处气流角,J=V/nD。

式中D-螺旋桨直径。

理论和试验证明:螺旋桨的拉力（T)，克服螺旋桨阻力矩所需的功率(P)和效率(η）可用下列公式计算：T=Ctρn2D4 P=Cpρn3D5 η=J·Ct/Cp 式中:Ct—拉力系数;Cp—功率系数；ρ—空气密度；n—螺旋桨转速;D-螺旋桨直径。