內(nèi)河水質(zhì)檢測船的初步設(shè)計

1、內(nèi)河水質(zhì)監(jiān)測船的初步設(shè)計摘要針對目前國內(nèi)內(nèi)河水質(zhì)污染嚴(yán)重的現(xiàn)象，對內(nèi)河水質(zhì)監(jiān)測船進(jìn)行初步設(shè)計。主要用于內(nèi)河港口流動水環(huán)境生態(tài)監(jiān)測和研究、污水源追蹤及環(huán)境科學(xué)實驗考察。本船能對各類船舶及沿線碼頭污水排放有效的進(jìn)行監(jiān)測檢查，對水上突發(fā)事件應(yīng)急處理并可作水上防污宣傳。本文的內(nèi)容與方法如下： （1）本船從外型、布置、結(jié)構(gòu)、性能等方面進(jìn)行研究，并進(jìn)行初步設(shè)計。 （2）本船為鋼質(zhì)單底和單甲板、雙機(jī)、雙槳及雙舵內(nèi)河吃水隧道船型，總體性能優(yōu)良，且外部造型美觀。 （3）本船按中國船級社2014年鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范及有關(guān)規(guī)定對C級航區(qū)客船的要求設(shè)計。 （4）本船需要進(jìn)行總布置設(shè)計、重量中心估算、型線設(shè)計、靜水力

2、計算、螺旋槳計算及螺旋槳圖紙設(shè)計、結(jié)構(gòu)計算、結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計繪制等部分工作。關(guān)鍵詞：船舶；水質(zhì)監(jiān)測；初步設(shè)計ABSTRACTIn view of the serious water pollution phenomenon of domestic inland rivers nowadays,the author makes the preliminary design of inland water quality surveillance ship.The ship is used for monitoring and researching inland port flowing water

3、 environment,tracking means and investigating for environmental science experiment.The ship has a effective monitoring and inspection on discharging waste water from ships and the terminal.It can also make emergency treatment and anti-fouling propaganda.The following is the content and methods of th

4、e article:(1) The ship is researched and designed from appearance,layout,the structure and performance.(2) The ship is a inland water tunnel vessel,which is steel,and has single bottom,single deck,double machines, paddles and twin rudders.Besides,the ships overall performance is excellent and it has

5、 a attractive external appearance. (3) The ship is designed according to the requirements to the Class C area passenger ship from steel construction rules drafted by China classification society in 2014 and the other relevant provisions of the inland river ships.(4) Making a layout design,estimating

6、 the weight and the center of gravity of the ship,designing lines,calculating hydrostatic force,calculating the propeller,propeller design,structural calculation,structure design drawing are needed for preliminary design of the ship.Key words: ship;water quality monitoring;preliminary design 目錄第1章 緒

7、論11.1 課題的背景與目的及意義11.2 國內(nèi)外水質(zhì)監(jiān)測研究現(xiàn)狀11.3 課題內(nèi)容及論文的結(jié)構(gòu)21.4 預(yù)期目標(biāo)和意義2第2章 主尺度確定與總布置設(shè)計32.1 主尺度確定32.1.1 船長L32.1.2 船寬B32.1.3吃水T32.1.4型深D32.2 初步設(shè)計任務(wù)書42.3 總布置設(shè)計42.3.1船體艙室的劃分52.3.2艙室內(nèi)部的布置52.3.3通道樓梯的設(shè)置52.3.4總布置圖的繪制52.4 本章小結(jié)6第3章 重量重心估算73.1 重量概述73.2 重量估算73.2.1空船重量的估算73.2.2載重量的估算：83.3 重心估算83.4 本章小結(jié)10第4章 型線設(shè)計114.1 概述11

8、4.1.1首尾端形狀對阻力影響114.1.2平行中體對阻力影響114.2 型線圖124.2.1概述124.2.2型線圖繪制124.3本章小結(jié)13第5章 靜水力計算與靜水力曲線繪制145.1概述145.1.1靜水力曲線145.2 靜水力計算過程155.3 靜水力曲線圖繪制215.4 本章小結(jié)22第6章 穩(wěn)性校核與阻力計算236.1 穩(wěn)性236.1.1穩(wěn)性分類236.1.2穩(wěn)性校核236.2阻力246.2.1船體阻力246.2.2阻力計算256.3 本章小結(jié)26第7章 螺旋槳各要素的確定及總圖繪制277.1概述277.1.1船舶推進(jìn)器277.1.2螺旋槳277.1.3螺旋槳空泡現(xiàn)象277.2 螺旋

9、槳計算書287.3 螺旋槳總圖繪制347.4 本章小結(jié)35第8章 結(jié)構(gòu)計算書及結(jié)構(gòu)圖368.1結(jié)構(gòu)設(shè)計注意的問題368.2結(jié)構(gòu)計算書368.3結(jié)構(gòu)圖的繪制448.4 本章小結(jié)46結(jié)論47參考文獻(xiàn)49攻讀學(xué)士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果51致謝52V第1章 緒論 第1章 緒論1.1 課題的背景與目的及意義在這個世界上，水對于人們和其他生物來說都是一種十分重要的存在。人們的生活離不開水，社會生產(chǎn)離不開水。動植物繁衍生息離不開水?？墒窃诘厍蛏纤Y源是有限的。雖然地球上水的總量很大，可是其中難以利用的海水占據(jù)了大部分，可以供人類和動植物利用的淡水資源只有3%，而在這淡水中有大部分的冰川，可供人類

10、直接利用的淡水資源只占0.3%。中國的水資源總量大，淡水資源總量豐富，約2.8萬億立方米，占世界總淡水資源的5.1%，但人口總量大，人均占有量卻不足世界平均水平的四分之一。水在中國，水污染的現(xiàn)象十分嚴(yán)重，據(jù)環(huán)境部門檢測，全國每天至少有1億噸污水未經(jīng)處理直接排放到水體當(dāng)中，全國大部分水域都受到污染。這種現(xiàn)象與中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展有很大關(guān)系，可最關(guān)鍵的是人們只注重經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，忽略了對環(huán)境的保護(hù)，導(dǎo)致工業(yè)生產(chǎn)，人們生活的廢水不經(jīng)處理直接注入江河之中，污染了國內(nèi)大部分的水域。在本來水資源短缺的基礎(chǔ)上，再次雪上加霜。因此，對內(nèi)河水環(huán)境進(jìn)行保護(hù)是十分有必要的。在保護(hù)的環(huán)節(jié)中，水質(zhì)監(jiān)測是十分關(guān)鍵的。水質(zhì)監(jiān)測可

11、以及時準(zhǔn)確的反應(yīng)水環(huán)境的現(xiàn)狀，污染程度，并能預(yù)測它的發(fā)展趨勢，這為水環(huán)境研究，保護(hù)提供了重要的科學(xué)數(shù)據(jù)。因此水質(zhì)監(jiān)測對于保護(hù)環(huán)境，為人們提供優(yōu)質(zhì)，清潔，干凈的水資源具有很重要的作用。在如今，水質(zhì)監(jiān)測有三種方法：一是實驗室監(jiān)測，二是自動站監(jiān)測，三是移動站監(jiān)測。這三種監(jiān)測方法中移動監(jiān)測較好。因為移動監(jiān)測具有靈活性好，測量及時等優(yōu)點，其中水質(zhì)監(jiān)測船就是移動監(jiān)測的一種。水質(zhì)監(jiān)測船的最大優(yōu)勢就是靈活可移動，一旦裝上水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備，就可以移動到任何水環(huán)境中進(jìn)行監(jiān)測。不僅如此，還可以進(jìn)行多方面大范圍的觀測，取得多方面的數(shù)據(jù)，這是固定監(jiān)測所不能比擬的。其中內(nèi)河水質(zhì)監(jiān)測船主要用于內(nèi)河港口流動水環(huán)境生態(tài)監(jiān)測和研究、

12、污水源最總及環(huán)境科學(xué)實驗考察。還有對沿岸生態(tài)保護(hù)和治理，還能對各類船舶及沿線碼頭污水排放有效的進(jìn)行監(jiān)測、檢查、對水上突發(fā)事件應(yīng)急處理并可做水上防污宣傳樣化觀測和研究等。1.2 國內(nèi)外水質(zhì)監(jiān)測研究現(xiàn)狀我國水質(zhì)監(jiān)測的研究較發(fā)達(dá)國家較晚，1980年我國第一條水質(zhì)監(jiān)測船“長清號”研制成功，這條船船長50米，寬8.6米，有上中下三層，排水量500噸，主機(jī)1200馬力平均航行速度每小時26公里，有雷達(dá)導(dǎo)航裝置，它可以用于長江污染調(diào)查與污染源追蹤1?！盎辞逄枴笔俏覈诙l內(nèi)河水質(zhì)監(jiān)測船，船長37米，寬7.2米，總噸位205噸，航速每小時20多公里，它服務(wù)于淮河水，為淮河水的保護(hù)，監(jiān)測，治理做出了很大的貢獻(xiàn)2

13、?！伴L江水環(huán)監(jiān)2000”是國內(nèi)比較先進(jìn)的水質(zhì)監(jiān)測船3。該船同時具備深水采樣和現(xiàn)場分析監(jiān)測功能，靜水航行速度達(dá)30公里/每小時，還配有雷達(dá)衛(wèi)星等導(dǎo)航設(shè)備。除此之外，它還用于兩間實驗室，用以對100米水深范圍內(nèi)的區(qū)域進(jìn)行水樣采集和研究分析。該船負(fù)責(zé)對長江水域水資源污染情況進(jìn)行監(jiān)測，為治理水污染提供依據(jù)。該船為雙機(jī)，雙槳，雙舵單甲板船，首部位V型，尾部為雙尾線型，主體為鋼質(zhì)，上層建筑為鋁制結(jié)構(gòu)的全焊接船。該船吃水淺，速度快，操縱靈活，穩(wěn)性好，外形美觀，并可自動采集樣本。2013年由珠海云洲智能科技有限公司研發(fā)的全球首艘無人水質(zhì)監(jiān)測船是中國自主創(chuàng)新研發(fā)，表明國內(nèi)的水質(zhì)監(jiān)測船發(fā)展迅猛。國外的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)

14、已經(jīng)發(fā)展多年，美國，英國，日本等已經(jīng)有廣泛的應(yīng)用。早在1959年，美國已經(jīng)開始進(jìn)行水質(zhì)自動監(jiān)測，到20世紀(jì)70年代，水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)開始成熟。在1970年左右，美國等國就能對地表水進(jìn)行自動監(jiān)測。其中日本的FRP制公害監(jiān)測艇附件有容積為300升的油中和劑貯藏器進(jìn)行監(jiān)制，當(dāng)海面有廢油出現(xiàn)可及時處理4。這條船船長13公尺，船寬1.7公尺，吃水0.64公尺，排水量1.1噸，速度每小時19海里。美國研究的用于水下監(jiān)測的水下自主航行器，代號“Starbug”的自主式水下航行器，是一種智能化的集成系統(tǒng)。它可以自主航行，在軍事等方面發(fā)揮重要的作用。英國研制的無人監(jiān)測船為雙體船，設(shè)備先進(jìn)，可以用GPS進(jìn)行定

15、位，并進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測。它的動力系統(tǒng)有兩種，一是用電池作為動力，而是燃燒柴油轉(zhuǎn)化為動力。由此可見，國外的水質(zhì)監(jiān)測發(fā)展已逐步成熟，并且對水質(zhì)監(jiān)測船的研究也較為深入。1.3 課題內(nèi)容及論文的結(jié)構(gòu)本課題研究的是內(nèi)河水質(zhì)監(jiān)測船，以下為本課題的主要內(nèi)容： （1）本船從外型、布置、結(jié)構(gòu)、性能等方面進(jìn)行研究，并進(jìn)行初步設(shè)計。 （2)本船為鋼質(zhì)單底、單甲板、雙機(jī)、雙槳、雙舵內(nèi)河吃水隧道船型，總體性能優(yōu)良，外部造型美觀。 （3）本船按中國船級社2014年鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范及有關(guān)規(guī)范對C級航區(qū)客船的要求設(shè)計。 （4）本船需要進(jìn)行總布置設(shè)計、重量中心估算、型線設(shè)計、靜水力計算、螺旋槳計算及螺旋槳圖紙設(shè)計、結(jié)構(gòu)計算、結(jié)

16、構(gòu)圖的設(shè)計繪制等部分工作。1.4 預(yù)期目標(biāo)和意義 本課題設(shè)計出的內(nèi)河水質(zhì)監(jiān)測船，主要用于內(nèi)河港口流動水環(huán)境生態(tài)監(jiān)測和研究、污水源追蹤及環(huán)境科學(xué)實驗考察。本船能對各類船舶及沿線碼頭污水排放有效的進(jìn)行監(jiān)測檢查，對水上突發(fā)事件應(yīng)急處理并可作水上防污宣傳。這對我國水資源污染的情況起到改善作用，為人們提供清潔的生活用水，以及生態(tài)保護(hù)起到一定的作用。15第2章 主尺度確定與總布置設(shè)計第2章 主尺度確定與總布置設(shè)計2.1 主尺度確定2.1.1 船長L船長L的確定要考慮以下因素：（1）必須考慮布置要求，以滿足船舶的使用要求，是艙室布置合理；（2）考慮操縱性，船過長回轉(zhuǎn)性差，由于是內(nèi)河船，所以要選擇合適的船長；

17、（3）考慮經(jīng)濟(jì)性，在最佳船長范圍內(nèi)選擇尺寸較小的船長，節(jié)省成本。（4）考慮阻力性能，選擇使船體阻力性能良好的船長；2.1.2 船寬B船寬B的確定要考慮以下因素：（1）選取較大的船寬，有利于提高穩(wěn)性。（2）B/T的增大，有利于Cb的減小，不但使阻力的有所減小，而且有利于減輕結(jié)構(gòu)重量和降低造價。（3）船寬B的大小與船艙內(nèi)布置有關(guān)，選取船寬時要考慮艙內(nèi)所需的設(shè)備布置等情況。（4）選取船寬時還要考慮到河道，船塢，閘門的限制情況。2.1.3吃水T吃水T的確定要考慮以下因素：（1）較小的吃水縮小了航道和港口的水深限制；（2）考慮浮力的因素。在吃水不受限制的情況下，用增大吃水來增加浮力，是叫簡便和有利的方法

18、。（3）考慮穩(wěn)性，過度的增大吃水會降低穩(wěn)性。（4）考慮操作性，適當(dāng)?shù)脑龃蟪运欣诖幕剞D(zhuǎn)性和航向穩(wěn)定性。2.1.4型深D型深D的確定要考慮以下因素：（1）型深的選擇要考慮艙容的影響。比如機(jī)艙，貨艙的容積、考慮主甲板的分層情況，以及是否為雙層底等。（2）考慮穩(wěn)性，型深的大小關(guān)系到干舷的大小，干舷越大，一般船的大傾角穩(wěn)性就越好。（3）考慮抗沉性，船的干舷越大，它的儲備浮力越好，抗沉性也相對越好。（4）考慮總高度在過橋等限制因素方面的影響。2.2 初步設(shè)計任務(wù)書在主尺度確定后，就開始進(jìn)行初步設(shè)計任務(wù)書的制定。以下是本船根據(jù)任務(wù)要求制定的初步設(shè)計任務(wù)書： 1、 航區(qū)及用途1、航區(qū)內(nèi)河C級航區(qū) 2、用

19、途 主要用于內(nèi)河港口流動水環(huán)境生態(tài)監(jiān)測和研究、污水源追蹤及環(huán)境科學(xué)實 驗考察。二、主要性能及尺度總長：23.5米設(shè)計水線長：22米型寬：4.6米型深：1.58米設(shè)計吃水：0.88米人員：70人3、 機(jī)電部分 1、主機(jī)選用上海柴油機(jī)廠某型柴油機(jī)兩臺，配杭齒產(chǎn)的齒輪箱。 2、發(fā)電機(jī)組根據(jù)實船需要由設(shè)計方選定。四、布置要求分別設(shè)置會議室、客艙、廁所和駕駛室。2.3 總布置設(shè)計在初步設(shè)計任務(wù)書制定完成后，就要進(jìn)行總布置設(shè)計。總布置設(shè)計包括對機(jī)艙和客艙的位置和大小，上層建筑高度和大小，首尾艙的大小及外形，甲板的層數(shù)進(jìn)行構(gòu)思和設(shè)計?？偛贾迷O(shè)計不僅要考慮航行性能，經(jīng)濟(jì)性及安全性等，還要考慮船東對船的要求，終

20、確定新船的整體布置，并要繪制出總布置草圖。在總布置設(shè)計之后，要繪制總布置圖，具體的描繪出船的整體布置?？偛贾脠D一般包括船舶側(cè)面圖，游步甲板圖，主甲板圖，以及底艙圖四個部分。在總布置圖設(shè)計過程中，一般遵循以下原則： （1）保證船舶航行性能； （2）最大限度提高船舶使用效能； （3）滿足有關(guān)規(guī)范，規(guī)則及公約要求； （4）布置艙室時，要盡可能改善船員及乘客的生活和工作條件； （5）在滿足經(jīng)濟(jì)性能的條件下，要注意美感。2.3.1船體艙室的劃分 船體艙室劃分要考慮以下幾個因素： （1）必須滿足規(guī)范要求； （2）艙室大小要滿足使用要求； （3）保證各種裝載下的位置及浮態(tài)； （4）滿足總縱強(qiáng)度以及局部強(qiáng)度的

21、要求，考慮到工藝性，合理性，經(jīng)濟(jì)性等。 本船共劃分為六個艙室，分別是首尖艙，尾尖艙，前客艙，中客艙，后客艙，以及機(jī)艙。在艙室與艙室之間，有一層水密艙壁，用來分隔艙室。水密艙壁的位置是由規(guī)范以及布置要求確定的。要確定艙壁的位置，首先要去確定船的肋骨間距。根據(jù)規(guī)范建議，本船取肋骨間距為500mm。肋骨號從尾部向首部編號，由#0開始編排。本船的肋骨號是#0-#46.本船的駕駛室位于最上層的游步甲板上。公共廁所位于尾艙。2.3.2艙室內(nèi)部的布置艙室內(nèi)部的布置要有明亮寬敞的感覺。家具的布置要合理，不要顯得過分擁擠。注意桌椅的擺放床鋪的擺放，要考慮風(fēng)浪流的方向，避免受風(fēng)，感染風(fēng)濕疾病等。注意自然通風(fēng)和采光

22、，居住室和休息室盡可能布置在舒適安靜，陽光又好的地方。用來放置設(shè)備的艙室，設(shè)置基座等，以防止設(shè)備移動，造成不必要的危險，這對船舶安全性也比較重要。2.3.3通道樓梯的設(shè)置規(guī)范要求，樓梯的傾角要小于45度。除此之外要保證樓梯的數(shù)量，使乘客上下通行方便，以防止人數(shù)過多，發(fā)生不必要的危險事故。保證乘客的安全性。樓梯的位置要明顯，方便尋找。船內(nèi)各處所艙室的通道要直通，避免迂回。2.3.4總布置圖的繪制首先根據(jù)主尺度要求，用cad設(shè)計和繪制出船舶的側(cè)面圖，將船舶分為十站，肋骨間距為500mm。該船由主船體和上層建筑兩部分構(gòu)成的，駕駛室在上方。該船共有六個艙室，依次為尾艙，后客艙，機(jī)艙，中客艙，前客艙，首

23、尖艙。螺旋槳處于尾艙下方。其次，依據(jù)側(cè)面圖，設(shè)計繪制游步甲板，其中包括游步區(qū)域限定的人數(shù)。然后，設(shè)計繪制主甲板，及各艙室限定人數(shù)。最后，設(shè)計繪制底艙。注意總布置圖的繪制要一一對應(yīng)，即投影要準(zhǔn)確，這樣方便于以后設(shè)計工作的精度與準(zhǔn)確性。 2.4 本章小結(jié) 本章通過分析主尺度對船舶性能的影響，最終確定了本船的主尺度為，總長23.5m，設(shè)計水線長22m，船寬4.6m，吃水0.88m。通過分析總布置設(shè)計所遵循的原則，艙內(nèi)外的布置的注意事項，最終確定肋本船的艙室劃分，以及艙室設(shè)計，完成了總布置設(shè)計，并用CAD繪制了總布置圖。本船的總布置設(shè)計符合要求，充分滿足了設(shè)計任務(wù)書的要求，艙室劃分合理，艙室內(nèi)部設(shè)計滿

24、足人員適居，設(shè)備安裝的要求，通風(fēng)采光都十分良好。第3章 重量重心估算第3章 重量重心估算船能浮在水面上的平衡條件是：重力等于浮力；重力作用線與浮力作用線在同一鉛垂線上。只有這樣，船才能在靜水中航行不至傾倒或沉沒。船舶重量的估算就可以確定船的排水量了。估算船舶重量重心的方法很簡單，但是操作卻較為麻煩。因為組成船的項目很多，它們的重量需要一一加以測算與估計，最終才能確定船的重量進(jìn)而估算船舶重心。3.1 重量概述船舶總重量包括空船重量和載重量兩部分?？沾亓堪ǎ咀黥秆b重量，船體鋼料重量和機(jī)電設(shè)備重量。載重量包括貨物，船員，旅客，油水，行李，備品，食品，供應(yīng)品等。 貨船，一般取四種載況 滿載出港船

25、舶在設(shè)計排水量狀態(tài)下 滿載到港船上有旅客和貨物，但油水等儲備量為設(shè)計狀態(tài)下的10%。 空載出港船上沒有旅客與貨物，只有部分船員，但油水儲備量為設(shè)計狀態(tài)下的100%。 空載到港船上沒有旅客與貨物，只有部分船員，而油水等儲存量為設(shè)計狀態(tài)下的10%。3.2 重量估算重量估算包括兩部分，一是空船重量的估算，二是載重量的估算。3.2.1空船重量的估算一、鋼料重量的估算鋼料重量包括船甲板，上層建筑， 艙壁，船殼板中型材和鋼板的重量。有很多因素影響了船體鋼料的重量，大致包括以下幾個方面： （1）船舶主要要素，包括船長L,船寬B,型深D等。其中船長的影響由為重要。船長的大小，與船體總縱強(qiáng)度有關(guān)。船長越長，總縱

26、強(qiáng)度越大，對構(gòu)件的要求越大，對尺寸的要求也越大，也就影響了鋼料的重量。 （2）船體布置特征，包括甲板數(shù)，艙壁數(shù)，上層建筑大小等。甲板數(shù)不同，鋼料多少也就不同。艙壁數(shù)在規(guī)范中有一定的最少數(shù)目要求。上層建筑的層數(shù)不同，大小不同，體積形狀不同都會影響船用鋼料的重量。 （3）船舶在什么航區(qū)行駛，入什么級，使用哪個國家的規(guī)范，都對船用鋼料有影響。 （4）影響船體剛料重量的因素還包括船用結(jié)構(gòu)材料的不同。是用普通鋼，鋁合金，還是高強(qiáng)度鋼都會影響到船體鋼料重量。 本船采用立方模數(shù)法對船體鋼料進(jìn)行估算。即假定正比于船內(nèi)部總體積，則： 系數(shù)，取自母型船立方模數(shù)法的優(yōu)點是使用簡單方便，對本船比較適用。二、木作舾裝重

27、量的估算： 木作舾裝的重量包括錨，系泊，舵，管系，螺旋槳等船舶系統(tǒng)與設(shè)備，床鋪，座椅，天花板，救生設(shè)備，地板等艙室木作，以及起貨設(shè)備，拖帶設(shè)備，艙口蓋，拖曳設(shè)備等。本船采用立方模數(shù)法對木作舾裝進(jìn)行估算。即： Cf系數(shù)，取自母型船3、 機(jī)電設(shè)備重量的估算：機(jī)電設(shè)備一般包括主輔機(jī)，軸管系，電氣設(shè)備等。機(jī)電設(shè)備中的大部分重量是已知的，比如鍋爐，發(fā)電機(jī)，主機(jī)等都是已經(jīng)確定的從目錄中就可以查出的重量。還有一部分是可以計算出的重量，比如軸系重量。其他的可取自母型船本船的機(jī)電設(shè)備取自相近的母型船的機(jī)電設(shè)備的重量。3.2.2載重量的估算： 本船的載重量分為三個部分，分別為人員行李，食品及淡水，燃油，估算如下：

28、 1、人員行李 本船人員行李按照人均65kg計算。 2、食品及淡水 本船按照1t來計算 3、燃油 本船按照2t來計算3.3 重心估算 重心估算除了要估算空船的重量，還有估計在不同載況下的重心。一、空船的重心估算：根據(jù)新船的總布置圖及母型船的資料估算船體鋼料，木作舾裝，機(jī)電設(shè)備的重心位置（垂向力臂和縱向力臂），計算它們的垂向力矩和縱向力矩。最后計算出空船的垂向力臂和縱向力臂，即重心位置。二、空載出港的重心估算：在空船的重量重心的基礎(chǔ)上，再根據(jù)船員的人數(shù)，設(shè)計狀態(tài)下的燃滑油，食品，以及淡水的重量重心求出空載出港的重心。三、空載到港的重心估算：在空船的重量重心基礎(chǔ)上，再根據(jù)部分船員以及燃滑油，食品淡

29、水的重量是設(shè)計狀態(tài)下的10%，再求出空載到港的重心。四、滿載出港的重心估算：在空船的重量重心基礎(chǔ)上，再根據(jù)船員，旅客，貨物，設(shè)計狀態(tài)下的燃滑油，食品，以及淡水的重量重心求出滿載出港的重心。五、滿載到港的重心估算：在空船的重量重心的基礎(chǔ)上，再根據(jù)船員，旅客，貨物的重量重心，設(shè)計儲備量下10%燃滑油，食品，淡水的重量重心求出滿載到港的重心。以下為本船的重量重心估算的計算表。 表3.1 空船重量重心序號項目重量（t）垂向力臂（m）垂向力矩縱向力臂（m）縱向力矩1.1船體鋼料30.181.5847.680.103.021.2木作舾裝3.881.485.74-0.86-3.341.3機(jī)電設(shè)備2.310.

30、791.82-4.30-9.931.4儲備0.731.5總和37.101.4955.25-0.28-10.26 表3.2 滿載出港重量重心序號項目重量（t）垂向力臂（m）垂向力矩縱向力臂（m）縱向力矩2.1空船37.101.4955.25-0.28-10.262.2人員行李4.550.492.231.346.0972.3燃滑油21.092.18-3.35-6.72.4食品、淡水11.581.581.341.342.6總和44.651.3761.24-0.21-9.52 表3.3 滿載到港重量重心序號項目重量（t）垂向力臂（m）垂向力矩縱向力臂（m）縱向力矩3.1空船37.101.4955.25

31、-0.28-10.263.2人員行李4.550.492.231.346.0973.3燃滑油0.210.20-3.35-0.673.4食品、淡水0.11.40.141.340.1343.5總和41.951.3857.82-0.11-4.70 表3.4空載出港重量重心序號項目重量（t）垂向力臂（m）垂向力矩縱向力臂（m）縱向力矩4.1空船37.11.4955.25-0.28-10.264.2人員行李0.1950.490.101.340.26134.3燃滑油21.092.18-3.35-6.74.4食品、淡水11.581.581.341.344.5總和40.301.4759.11-0.38-15.3

32、6表3.5 空載到港重量重心序號項目重量（t）垂向力臂（m）垂向力矩縱向力臂（m）縱向力矩5.1空船37.101.4955.25-0.28-10.265.2人員行李0.1950.490.101.340.26135.3燃滑油0.210.20-3.35-0.675.4食品、淡水0.11.40.141.340.1345.5總和37.5951.4855.69-0.28-10.533.4 本章小結(jié)本章利用估算方法，確定了船體鋼料，木作舾裝，機(jī)電設(shè)備等重量，最終確定了空船的重量為37.1噸，根據(jù)公式估算出了滿載出港，滿載到港，空載出港，空載到港不同載況下的船的重量。再根據(jù)各重量組成部分的重量分布，求出空船

33、以及各種載況下的重心位置。本文計算求得的重量重心滿足要求，證明了主尺度以及總布置設(shè)計的十分合理。第4章 型線設(shè)計第4章 型線設(shè)計4.1 概述 船體型線設(shè)計對船舶設(shè)計十分重要，是船舶設(shè)計的關(guān)鍵階段。只有船舶型線設(shè)計出來后，才可以進(jìn)一步正式的進(jìn)行總布置設(shè)計，靜水力計算，穩(wěn)性校核，結(jié)構(gòu)設(shè)計等。一般有三種方法用來繪制型線圖：一是由母型船改造而來，將母型船的型線圖根據(jù)新船的要求進(jìn)行修改，完善，就可以很容易的繪制出新船的型線圖了。這是目前比較常用的方法。二是由船模系列資料得到。對于船舶的型線，國內(nèi)外進(jìn)行了大量的試驗，獲得了很多的船體型線，以及大量的船模系列資料供參考。三是用計算機(jī)生成型線，這種方法在輸入若

34、干個主要參數(shù)之后就可以生成型線，這種方法十分簡便，減少了大量的人力物力。船體型線的設(shè)計就是設(shè)計船體形狀，不同的型線特征對船舶性能有很大的影響。4.1.1首尾端形狀對阻力影響 1、 首尾橫剖面的形狀對阻力有影響，首尾橫剖面形狀一般分為U形，V形。U形橫剖面的特點是在垂直方向上，橫剖面面積分布較均勻，對于航速較高的船舶船首采用U形橫剖面較為合適，因為U形剖面在滿載水線處較瘦，可以減少興波阻力。V形剖面的橫剖面面積集中在上方，在滿載水線處比較寬，且濕面積比U形剖面小，因此對于低速船舶采用V形剖面較為合適，可以減小摩擦阻力。尾部使用V形剖面可以使螺旋槳效率不受影響，對阻力性能有利。采用U形剖面可是船體

35、振動較小，對推進(jìn)效率有利14-16。2、 球鼻首一般可以用來減小船舶阻力。對于航速較高的中高速船嗎，采用球鼻首可以使興波阻力下降，因為球鼻首在船行進(jìn)過程中產(chǎn)生的波系與船體波系發(fā)生干擾，且這種干擾是有利的，因此，可以降低波高，使興波阻力減小。對于航速較低的肥大型船，安裝球鼻首可以在滿載時減小舭渦，在船舶壓載時減小破冰阻力。4.1.2平行中體對阻力影響 船舶采用平行中體后，可以使首尾兩端尖瘦，對于中低速船舶，可以減小興波阻力，但對于高速船來說，設(shè)置平行中體，則使船呈現(xiàn)S形，在高速時，容易在肩部形成嚴(yán)重的漩渦，使阻力增大，因此高速船不適合采用平行中體。4.2 型線圖4.2.1概述船體型線圖是表示船體

36、集合形狀和尺寸的圖形，由橫剖線圖，縱剖線圖，半寬水線圖和型值表組成的。橫剖線圖由橫剖線構(gòu)成，縱剖線圖由縱剖線構(gòu)成，半寬水線圖由水線構(gòu)成。型值表由型值構(gòu)成。橫剖線：本船把垂線間長等分10份，得到11個橫剖面，船體型表面與橫剖面的交線就是橫剖線?？v剖線：本船把船寬等分為6份，得到平行于中線面的縱剖面，船體型表面與縱剖面的交線就是縱剖線。水線：本船把船舶設(shè)計吃水等分若干份，得到平行于基平面的水線面，船體型表面與水線面的交線就是水線。型線圖中要包含型值表，這樣有利于型線的繪制。4.2.2型線圖繪制本船首先依據(jù)母型船的型值表，計算出所設(shè)計船的型值，繪出新船型值表。其次，依據(jù)新船的型值表， 用CAD進(jìn)行描

37、點繪圖，依次繪出橫剖線圖，縱剖線圖，半寬水線圖。水線依次為BL,195WL,390WL,585WL,780WL,975WL。縱剖線為930縱剖線，1615縱剖線。該船共分為十站，站距為2200mm。橫剖線圖的橫坐標(biāo)是930縱剖線，1615縱剖線，縱坐標(biāo)是BL，195WL，390WL， 585WL， 780WL，975WL。橫剖線圖的左側(cè)是尾封板，0站，1/2站，1站，1 1/2站，2站，3站，4站，5站的船體橫剖線，右側(cè)是6站，7站，8站，8 1/2站，9站，9 1/2站，10站的橫剖線。縱剖線圖的橫坐標(biāo)是站號，縱坐標(biāo)是BL，195WL，390WL， 585WL， 780WL，975WL。圖中

38、繪出了基線，935縱剖線，1615縱剖線以及主甲板中心線和主甲板邊線隨船長的分布情況。半寬水線圖的橫坐標(biāo)是站號，縱坐標(biāo)是930縱剖線，1615縱剖線。圖中繪制了195WL，390WL， 585WL， 780WL，975WL以及主甲板邊線隨船長的分布情況。最后，對所繪出的型線圖進(jìn)行線型光順，每個型線圖的型值都是一一對應(yīng)的，對型線圖進(jìn)行螺旋式修改優(yōu)化，并修改型值表。4.3本章小結(jié) 船體型線對整個設(shè)計過程都是十分關(guān)鍵的步驟。型線設(shè)計關(guān)系到船的經(jīng)濟(jì)性，航行性能等。本章在分析了型線的形狀對船舶性能的影響后，在母型船型線圖的基礎(chǔ)上，繪制了本船的型線。設(shè)計出的型線有利于減小阻力，提高船舶性能。首部型線為前傾

39、式，尾部為隧道型船尾，符合內(nèi)河船的一般特點。第5章 靜水力計算與靜水力曲線繪制第5章 靜水力計算與靜水力曲線繪制5.1概述首先依據(jù)型值表中的數(shù)據(jù)，利用梯形法計算出該船的每一水線下的面積AW，漂心縱向坐標(biāo)XF，排水體積V及排水量，每厘米吃水噸數(shù)TPC，浮心縱向坐標(biāo)XB及垂向坐標(biāo)ZB等。然后根據(jù)計算出的數(shù)據(jù)繪制靜水力曲線圖。靜水力曲線圖表現(xiàn)了各要素隨吃水的變化情況。5.1.1靜水力曲線 依據(jù)靜水力計算出的數(shù)據(jù)進(jìn)行單位換算，并描點，繪出靜水力曲線，縱坐標(biāo)為吃水，所有的靜水力曲線都繪制在一個靜水力曲線圖中。浮性曲線，穩(wěn)性曲線和船型系數(shù)曲線構(gòu)成靜水力曲線圖。浮性曲線包括： （1）每厘米吃水噸數(shù)曲線； （

40、2）漂心縱向坐標(biāo)曲線； （3）水線面面積曲線； （4）浮心縱向坐標(biāo)曲線； （5）浮心垂向坐標(biāo)曲線； （6）總排水量曲線； （7）總排水體積曲線； （8）型排水體積曲線。穩(wěn)性曲線包括： （1）橫穩(wěn)心半徑曲線； （2）縱穩(wěn)心半徑曲線； （3）每厘米縱傾力矩曲線。船型系數(shù)曲線包括：（1）水線面系數(shù)曲線； （2）方形系數(shù)曲線； （3）棱形系數(shù)曲線； （4）中橫剖面系數(shù)曲線。5.2 靜水力計算過程下圖為本船的靜水力計算過程： 表5.1 水線號195WL L=2.2米 AW,XF,IT,IL計算表站號水線半寬面矩乘數(shù)慣矩乘數(shù)面矩慣矩水線半寬立方0120.00 -390.00 0.00 0.00 30.95

41、 -24-1.91 3.81 0.87 41.22 -11-1.22 1.22 1.83 51.19 000.00 0.00 1.69 61.05 111.05 1.05 1.16 70.89 241.78 3.56 0.70 80.69 392.07 6.21 0.33 90.29 4161.16 4.64 0.02 100.00 5250.00 0.00 0.00 總和6.29 2.93 20.50 6.60 修正值0.00 0.00 0.00 0.00 修正后6.29 2.9320.56.6計算公式AW=2LXF=L/IL=2(L)3-AW·XF2（米4）IT=2/3L(米4）

42、計算結(jié)果27.70 1.03 407.189.68 表5.2 水線號390WL L=2.2米 AW,XF,IT,IL計算表站號水線半寬面矩乘數(shù)慣矩乘數(shù)面矩慣矩水線半寬立方0121.666-39-5.0014.994.6231.876-24-3.757.506.6041.959-11-1.961.967.5251.975000.000.007.7061.890111.891.896.7571.538243.086.153.6481.075393.239.681.2490.4874161.957.790.12100.0005250.000.000.00總和12.466-0.5749.9738.20

43、修正值0.83-2.57.52.31修正后11.6361.9342.4735.89計算公式AW=2LXF=L/IL=2(L)3-AW·XF2（米4）IT=2/3L(米4）計算結(jié)果51.20.36897.8152.63 表5.3 水線號585WL L=2.2米 AW,XF,IT,IL計算表 站號水線半寬面矩乘數(shù)慣矩乘數(shù)面矩慣矩水線半寬立方011.06-416-4.2416.941.1922.05-39-6.1418.428.5832.17-24-4.348.6710.1942.23-11-2.232.2311.0452.23000.000.0011.0262.18112.182.181

44、0.2971.86243.727.446.4281.33393.9911.982.3690.684162.7210.860.31100.005.0025.000.000.000.00總和15.77-4.3478.7261.40修正值0.53-2.128.470.59修正后15.24-2.2270.2560.81計算公式AW=2LXF=L/IL=2(L)3-AW·XF2（米4）IT=2/3L(米4）計算結(jié)果67.06-0.321489.1889.18 表5.4 水線號780WL L=2.2米 AW,XF,IT,IL計算表 站號水線半寬面矩乘數(shù)慣矩乘數(shù)面矩慣矩水線半寬立方00.71-52

45、5-3.5717.830.3612.00-416-7.9931.977.9822.18-39-6.5319.5810.3032.26-24-4.539.0611.6042.30-11-2.302.3012.1052.29000.000.0011.9962.26112.262.2611.5172.04244.088.168.4981.56394.6714.003.7790.864163.4313.730.63100.005250.000.000.00總和18.45-10.47118.8878.74修正值0.36-1.788.910.18修正后18.09-8.69109.9778.56計算公式AW

46、=2LXF=L/IL=2(L)3-AW·XF2（米4）IT=2/3L(米4）計算結(jié)果79.61-1.062252.47115.23 表5.5 水線號975WL L=2.2米 AW,XF,IT,IL計算表站號水線半寬面矩乘數(shù)慣矩乘數(shù)面矩慣矩水線半寬立方01.88-525-9.3846.886.5912.10-416-8.3933.559.2222.25-39-6.7520.2511.3932.29-24-4.589.1612.0242.30-11-2.302.3012.1752.30000.000.0012.1762.30112.302.3012.1772.14244.278.549.

47、7381.72395.1515.465.0791.024164.0816.321.06100.135250.643.200.00總和20.41-14.95157.9691.60修正值-3.140.0425.043.30修正后19.41-14.91132.9288.30計算公式AW=2LXF=L/IL=2(L)3-AW·XF2（米4）IT=2/3L(米4）計算結(jié)果85.4-1.692586.75129.51 表5.6 T=0.195米 ,CB,TPC計算表水線號TiAWi成對和自上至下和i=T/2()i=W×()LBTiCBi(TPC)i=（）×W/100(噸/厘米）000000000010.19527.