毕业论文（设计）
1055吨油船设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
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本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作） 2）原创性声明
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2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。 4.文字、图表要求：
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3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印 4）图表应绘制于无格子的页面上
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2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订
指导教师评阅书 指导教师评价： 一、撰写（设计）过程 1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 指导教师： （签名） 单位： （盖章） 年 月 日
评阅教师评阅书 评阅教师评价： 一、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 评阅教师： （签名） 单位： （盖章） 年 月 日
大连海洋大学本科毕业设计 目录
教研室（或答辩小组）及教学系意见 教研室（或答辩小组）评价： 一、答辩过程 1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、学生答辩过程中的精神状态 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 评定成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 教研室主任（或答辩小组组长）： （签名） 年 月 日 教学系意见： 系主任： （签名） 年 月 日
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目录
摘要 ............................................................................................................................................................ I Abstract ......................................................................................................................................................II 第一章 前言 ............................................................................................................................................. 1
1.1油船的分类 ................................................................................................................................. 1 1.2油船的历史 ................................................................................................................................. 1 第二章 主尺度确定 ................................................................................................................................. 1
2.1设计任务书要求.......................................................................................................................... 1 2.2母型船资料 ................................................................................................................................. 1 2.3航速预报 ..................................................................................................................................... 2 2.4载重量估计 ................................................................................................................................. 2 2.5初步确定设计船主尺度 .............................................................................................................. 3 2.6主机功率预报.............................................................................................................................. 4 2.7估算空船重量.............................................................................................................................. 4 2.8重力浮力平衡.............................................................................................................................. 5 第三章 型线设计 ..................................................................................................................................... 7
3.1概述 ............................................................................................................................................. 7 3.2 Delftship软件介绍 ...................................................................................................................... 7 3.3 Delftship软件辅助型线设计 ...................................................................................................... 9 第四章 总布置设计 ............................................................................................................................... 12
4.1总布置设计概论........................................................................................................................ 12 4.2绘制船舶侧视图........................................................................................................................ 12 4.3完成船舶俯视图........................................................................................................................ 13 第五章 性能计算 ................................................................................................................................... 15
5.1概述 ........................................................................................................................................... 15 5.2 计算设计载况下的静水力 ....................................................................................................... 15 5.3 计算各种载况下的静水力性能 ............................................................................................... 16 第六章 结构设计 ................................................................................................................................... 18
6.1概述 ........................................................................................................................................... 18 6.2主尺度 ....................................................................................................................................... 18 6.3结构计算 ................................................................................................................................... 18 第七章 螺旋桨计算 ............................................................................................................................... 28
7.1船舶主要参数............................................................................................................................ 28 7.2船身效率计算............................................................................................................................ 28 7.3软件计算 ................................................................................................................................... 28 7.4螺旋桨计算总结........................................................................................................................ 31
II
结论与建议 ............................................................................................................................................. 33 致谢 ......................................................................................................................................................... 34 参考文献 ................................................................................................................................................. 35 附录一 文献综述 ..................................................................................................................................... 1 附录二 外文翻译 ..................................................................................................................................... 3 附录三 静水力及稳性计算表 ................................................................................................................ 13 附录四 螺旋桨计算结果........................................................................................................................ 17
III
大连海洋大学本科毕业设计 摘要
摘要
近几年来，随着我国经济，尤其是沿海经济的快速发展，各型企业迅速崛起，它们对能源的需要日益增长。小型油船在近海海域使用上的灵活性日显优越，在支线运输中越来越受到青睐。因此，本课题的母型船选用1000吨油船。
本次毕业设计的目的是综合检测已学过的专业知识，通过此次毕业设计来实现对专业知识的综合运用能力，通过独立的完成对一条船的设计工作，使我们进一步的了解船舶设计的基本过程以及可能出现的一系列问题，进一步加强自身的绘图以及分析问题解决问题的能力，为今后从事船舶设计、建造和开发打下良好的基础。
关键词： 小型油船，设计，螺旋桨型线变换，舱室布置，强度设计。
I
大连海洋大学本科毕业设计 摘要
Abstract
In recent years, with the rapid development of China's economy, especially the coastal economy, the rapid rise of various types of enterprises, these enterprises energy requirements are increasing. Flexibility in the use of small tankers in the coastal waters increasingly prominent role in the transport of growing. The need for more established kiloton tanker topic in graduate design .
The purpose of this graduation project is comprehensive testing expertise has been learned through this graduation project to achieve proficiency of expertise, through independent work to complete the design of a ship, so that we better understand the ship design the basic process as well as a range of issues that may arise, further strengthening the capacity of its drawings, and analyze and solve problems for the future in ship design, construction and development has laid a good foundation.
Key words：Small tankers ，Design，Propeller，Transformation Line，Arrangement of Cabin，Strength。
II
大连海洋大学本科毕业设计 第一章 前言
第一章 前言
1.1油船的分类
油船种类很多，从不同的角度，可以分为不同的种类。 按有无自航能力可分为：自航油船、非自航油船、浮式生产储油卸油船； 按油船用途可分为：专用油船、多用途油船； 按所装油品可分为：原油油船、成品油油船、原油/成品油兼运船、油/化学品兼运船、非石油的油类运输船； 按载重吨位大小可分为：小型油船（0.6万载重吨以下，以运载轻质油为主），中型油船（0.6～3.5载重吨万吨，以运载成品油为主），大型油船（3.5～16载重吨万吨，以运载原油为主，偶尔载运重油），巨型、超级油船（16万载重吨及以上VLCC、30万载重吨及以上ULCC，专用载运原油）； 世界造船业将油船按载重船型分为以下几个级别：通用型（1万吨以下油轮）、灵便型（一般称之为1～5万吨级的油船，分大灵便和小灵便型。大灵便型载重量4～5万吨灵便型油船特点是灵活性强，吃水浅，船长短，舱数量多，需求量很大）；巴拿马型（船型以巴拿马运河通航条件为上限，譬如运河对船宽、吃水的限制，载重吨在6～8万吨之间）；阿芙拉型（平均运费指数AFRA最高船型，经济性最佳，是适合白令海冰区航行油船的最佳船型，载重吨在8～12万吨之间）；苏伊士型（船型以苏伊士运河通航条件为上限，载重吨在12～20万吨之间）；VLCC（巨型原油船，载重吨在20～30万吨之间）、ULCC（超巨型原油船，载重吨在30万吨及以上）；诺克·耐维斯号。
1.2油船的历史
早期的石油是用桶装由普通干货船运输的。1886年英国建造的“好运”号机帆船，将货舱分隔成若干长方格舱，可装石油2307吨，用泵和管道系统装卸，是第一艘具有现代油船特征的散装油船。到1914年，世界油船吨位已占世界商船总吨位3%。1930年，世界油船占世界商船总吨位的1/10，1960年上升为近1/3，1980年再上升为1/2。1980年初，世界油船的总载重量达到3.3亿吨。但从1975年起，因为发生石油危机，过剩的油船运输能力超过1亿吨，大批油船闲置，油船吨位的增长速度出现了停滞甚至下降的局面。
在原油运输方面，为了克服单向运输经济效益差的弱点，20世纪50年代后期出现能兼运石油和其他大宗散货的多种兼用船。随着港口单点系泊技术的发展，原油运输船在航道条件许可下必须尽可能地大型化，以取得更高的经济效益。1967～1975年苏伊士运河关闭时期，波斯湾到欧美的原油运输须绕道好望角，也推动了原油船的大型化。1980年，世界油船船队构成中超大型油船（载重20万吨以上）和特大型油船（载重30万吨以上）的吨位已超过半数。70年代末，出现了50万吨以上的大油船，如法国1976～1977年建成的55万吨级姊妹船“巴提留斯”号和“贝拉美亚”号。日本1980年将一艘42万吨的油船改建成为“海上巨人”号，总长458.54米，船宽68.8米，型深29.8米，吃水24.6米，载重量56万吨，是世界上最大的船舶。随着苏伊士运河的重开和各国采取节能措施，巨型油船大量过剩，原油船大型化的过程已经终止。成品油船因受货物批量以及港口、炼油厂设备条件的限制，载重量一般为2～4万吨，最大为7万吨。
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大连海洋大学本科毕业设计 第二章 主尺度确定
第二章 主尺度确定
2.1设计任务书要求
载货油量：1140t 肋骨间距：550mm
航行海区：东黄渤海 续航力：1600海里 船员20人 主机型号6L23/30—1台 单机额定功率：810kW 转速825r.p.m 减速器传动比： 2.98：1 耗油率：204g/kW*h
发电机：80kW—1一台（辅机带动）另配轴带40kW发电机—1台 舵机：电动液压
锚设备：电动液压起锚机一台，霍尔锚3只 稳性要求：II类航区
本船为单甲板、单舷侧、双层底、混合架式，船体结构应满足CCS《钢制海船入级规范（2006）》年要求
救生、消防、航海、通讯设备及防污染设备均应满足现行规范设计计算。
2.2母型船资料
总 长 LOA0=65.07m 垂线间长 LPP0=59.50m 型 深 D0= 5.00m 型 宽 B0=10.80m 设计吃水 T0= 4.00m 排水量 ?0=1800.18t 排水体积 ?0=1749.62m菱形系数 CP0=0.692 方型系数 Cb0=0.681 横剖面系数 Cm0=0.984 修长系数 ?0/(L0/10)3 = 8.31 水线面系数 CW0=0.790 宽度吃水比 B0/T0 = 2.70 长宽比 L0/B0= 5.51 型深吃水比 D0/T0 = 1.25 长深比 L0/D0 =11.90 空船重 668t 空船重心高 4.897m 载货量 1000t
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大连海洋大学本科毕业设计 第二章 主尺度确定
淡水 50t 燃油量 70t 自持力 13 day 设计航速 11.2 kn 定员 20 p
2.3航速预报
根据母型船的数据可以得到海军系数： C0=256.67
由海军系数法求得设计船航速VS=11.10kn
2.4载重量估计
2.4.1燃油重量估算
船上所携带燃油根据以下公式得到： W0=0.001gP1kt
式中：g-考虑船舶辅机，取主机耗油率的1.15倍[kg/(KW*h)]； P1—主机额定功率（KW）；
t—航行时间（h），t=R/Vs,其中R为续航力（n*mile），Vs为服务航速； k—考虑风浪影响的系数，一般取k=1.2。 （1）主机所需燃油 计算得:W01=40.90t
（2）辅机加发电机所需燃油 计算得：W02=5.79t
2.4.2滑油重量估算
主机滑油储备量可依据下式计算： W1=εW0
式中比例系数ε取5% 得W1=2.05t
2.4.3人员行李和食物淡水重量估算
人员重量：65kg 行李重40kg
食品每人每天：4.5kg 淡水每人每天：150kg 续航时间：13天 W3=50t
2.4.4备品及供应品重量估算
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大连海洋大学本科毕业设计 第二章 主尺度确定
此项参考母型船的数据
选定设计船与母型船的备品与供应品的重量相等为6.68t
2.4.5载重量
载重量为以上4项与载货量之和DW=1180.18t
参考母型船的燃油量与食品淡水等储备，确定DW=1187.18t
2.5初步确定设计船主尺度
2.5.1计算母型船载重量系数
计算母型船的载重量: DW0??0?LW0?1800.18?668?1132.18t 式中：DW0—母型船载重量； ?0—母型船排水量； LW0—母型船空船重量。 母型船的载重量系数：?DW0?DW01132.18??0.629 ?01800.18根据母型船载重量系数初步估计设计船的排水量：
?1?DW1?DW0?1187.18?1887.41t
0.629式中：DW1—设计船载重量； ?1—设计船排水量。
2.5.2确定船长、船宽、型深和吃水
方案一：
以下公式来自于参考文献[6]
LOA?LOA0(?1/?0)1/3?65.07?(1877.41/1800.18)1/3?65.98m
Lpp?Lpp0(?1/?0)1/3?59.5?(1887.41/1800.18)1/3?60.34m B?B0(?1/?0)1/3?10.8?(1877.41/1800.18)1/3?10.95m T?T0(?1/?0)1/3?4.00?(1877.41.29/1800.18)1/3?4.06m
D?D0T4.06?5.00??5.08m T04.00方案二：
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大连海洋大学本科毕业设计 第二章 主尺度确定
在不改变型宽和型深的情况下，只是改变船舶的长度。 有效横剖面面积A=（5-0.8）x10.8=45.36 m增加船舶体积V=87.22/0.85=102.6 m增加船长ΔL=V/A=2.26m 取ΔL=2.5m 故L=62m B=10.8m D=5.0m d=4.0m
相比较方案一而言，方案二更为简单，并且船长型深比L/D=12.3<14，采用母型改造法对母型的改动最少。综合考虑采用方案二。
3
2
2.5.3初步选取设计船方型系数
对于油船的方型系数：上限值Cb1=0.912-0.487Fn
下限值Cb2=0.915-0.723Fn
式中：
Fn?V11.09?0.5144??0.232 gL9.8?61.5将Fn的值代入计算得：Cb1=0.70 Cb2=0.689 取设计船方型系数为Cb=0.685
2.6主机功率预报
根据海军部系数法确定主机功率：
?0V01800.182/3?11.23母型船海军部系数C0???256.67
P0810?12/3V11796.962/3?11.093设计船主机功率P???786.5KW
C0256.67主机型号6L23/30—1台 单机额定功率：810kW 转速825r.p.m
2/332.7估算空船重量
2.7.1估算船体钢料重量WH
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大连海洋大学本科毕业设计 第二章 主尺度确定
WH?KL1.724B0.386?T/D?K=0.261。
0.0282Cb0.0032
公式来自于参考文献[6]第三章，式中对于仅有双层底的船K?0.261~0.273,该处取
?4?代入计算得WH=0.261?61.51.724?10.80.386????5?2.7.2估算船体舾装重量WO
WO?C0LPP?B?D?
0.0282?0.760.0032?450.2t
该式来自于参考文献[6]第三章，式中C0?0.3424DW?1.495?0.0866将DW=1218.78t代入，计算得C0?0.0854。
将C0?0.0854，代入计算得WO?0.0854?61.5??10.8?5??82.98t
2.7.3估算机电设备重量WM
?0.5 WM?CM?PD/0.7355该式出自于参考文献[6]第三章，其中对于MCR在10000KW以下的取8～9，该处取CM?8。 代入公式计算得WM?8??810/0.7355?0.5?165.49t
2.7.4初估空船重量
LW1?WH?WO?WM?686.5t
排水量裕度估算（取空船重量的2%）
?LW?2%LW?13.17t
设计船的空船重
LW?LW1??LW?700.23t
2.8重力浮力平衡
2.8.1重力与浮力
重力： ?Wi?LW?DW?1887.41t
浮力：???kLBTCb?1.025?1.006?62?10.8?4.0?0.685?1891.86t 其中?为海水密度1.025，k为附体体积系数，小船取为1.006。
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大连海洋大学本科毕业设计 第二章 主尺度确定
（?-LW）??时，运用诺曼系数法，当?DW?DW?认为满足重力浮力平衡条件，取?=10t。
?DW??W??????t，排水量满足，不需要校核。
i2.8.2设计油船的船型系数 CB?0.6850
C2CBw?1?3?0.7901 CCBp?C?0.6850?0.6961 M0.9840CM?0.9840
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大连海洋大学本科毕业设计 第三章 型线设计
第三章 型线设计
3.1概述
型线设计一般有如此几种方式：
1 数学船型法
2 改造母型法，(例如1-Cp法) 3 自行设计法
随着计算机在造船工业中的广泛应用，前面所叙述的型线设计方法都已经在计算机上通过编程实现了，并在船舶设计与建造中得到成功的应用，这大大的提高了船舶型线设计的效率和质量，也减轻了设计者的工作强度。
作为船舶设计工作中非常重要的一个环节，我采用了软件设计型线。在老师的指导和帮助下，我学习运用计算机软件delftship进行型线设计，并成功建立模型，完成了计算机辅助型线设计过程。
图 3.1
3.2 Delftship软件介绍
船舶设计软件经历了下面四代的发展: 第一代，大型主机的时代
70年代前，软件和硬件都很贵，只有少数大的造船厂使用。程序是专门编程，机器码或汇编，输出文本格式。不是商业化的产品。
第二代，Unix工作站
从70年代到80年代中期，随着VAX，PDP11逐渐进入市场，使得硬件的价格下降到了可以接受的程度。出现了商业化的软件，如Autokon，Schiffko，和Steerbear。另外，软件和硬件价格的下降，使得CAD迅速在大的造船厂普及开来。船壳设计以3D框架的形式存储。后期出现了面。软件以可以运行在Windows NT工作站。这一时期最有名的是KCS。
第三代，PC机 （战国时代）
第三代是随着PC机的出现而开始的，比如Fashship1983年。开始时，只能计算简单的船壳，稳定性和阻力，动力。价格到了个人设计师和小造船厂可以接受的地步。但是这是个战果的时代。为什么？不同的平台，（AppleII，Dos，HP UNIX，Macintosh），不同的编程语言，（Fortran，Basic，
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大连海洋大学本科毕业设计 第三章 型线设计
Pascal，C），不同的船壳几何定义。各种软件之间没法沟通。
第四代，现代 （标准统一）
从90年代起，标准逐渐统一。Nurbs成为Hull的标准；IGES（Initial Graphics Exchange Standard）和DFX（Autocad Data Exchange File）成为事实上的标准。编程语言大多数是C＋＋。在开始时，NURBS遇到了些问题，特别是不连续的的面。随着面的修剪的出现，这个问题得到了根本的解决。
Delftship是由荷兰Delft大学下属实验室与当地一家船舶设计公司协作开发的一款船舶设计软件。该软件的设计对象包括游艇，大、中型船舶，民用、军用船舶，载重量、非载重量型船舶等等，就官方网站目前所可以分享的模型库资料，本软件涵盖了包括地效应船在内的所有水面载具的领域。现将软件的一些相关内容简单介绍一下：
图3.2 Delftship界面
delftship属于第四代计算机辅助船舶设计软件。 软件特点：
本软件完全依托3D建模技术，模拟船舶外板表面，可以通过计算使曲线自动光顺，并提供阻力性能计算，航速预报，编辑货仓、液货舱装载状态，计算破舱稳性等等一系列船舶设计相关内容。官网发布的最新产品Ddlftload新加入数字水池的技术，通过加载数字水池，模拟不同波浪情况下船舶的航行状况，可以就船舶在波浪中表现的技术指标进行检查与修正。
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