12000DWT近海成品油船方案设计
2.3初选主机
用海军系数法估算设计船所需的主机额定功率。由母型船的相关资料得海军系数:
2/33?0V0163042/3?13.53C0???355.02 (2.4)
BHP04456设计船的设计航速为V=11kn,设计船与母型船的海军系数相等,则设计船需要的主机功率为:
?2/3V3BHP??2399.5kW (2.5)
C0查相关资料初选主机型号为:MAN-B&W L60MC,额定功率2600kW,转速123rpm。
2.4空船重量估算
2.4.1钢料重量估算
由《运输船舶设计特点》[2]上所提供的公式
T WS?K?0.2376?Lpp1.724?B0.386?()0.0212?CB0.0032
D 经双壳实船数据校核后建议K值如下: 仅有双底:1.10~1.15 双壳双底:1.16~1.45
改值对于载重量大于10万吨以上应偏向高值;对纵舱壁数量大于2以上及采用高强度钢,应修正。
由于型船资料不完全,此处K值取在双壳双底范围内的1.2,计算所得: Ws=3890.81 t 2.4.2 舾装重量估算
由《运输船舶设计特点》[2]上所提供的公式:
W0?C0LPP(B?D)C0?0.3428DW?1.495?0.0886
最终计算所得: W0=363.47t
2.4.3 机电设备的重量估算
由《运输船舶设计特点》[2]上所提供的公式:
?3WM?P?PW?1.359?10P?131.7?1.529?10PW?3
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最终计算可得机电重量为: WM=451.3t
最终的空船重量为:LW=4705.60t
2.5重力与浮力平衡
2.5.1诺曼系数法修改主尺度
实际载重量:DW1'??1?LW?16191.98?4705.60?11486.38t。
要求载重量:DW=12000t。
'载重量增量:?DW1?DW?DW1?12000?11486.38?513.62t,载重量允许的误差为
△的0.1%,重力浮力不平衡,须用诺曼系数法进行平衡。由《船舶设计原理》[4]74页的图3-4查得本船诺曼系数 N=1.3。
排水量增量:??1?N??DW1?1.3?513.62?667.70t。 根据浮性微分方程:
?????L?B?dL?B?d??CbCb,保持方形系数不变,改变L,B,d。
计算得:Lpp=126m,B=23m,d=7.45m,D=10.6m,Cb=0.761,△=16941.86t。 2.5.2重新计算校核
新的空船重量:钢料重量:Ws=3963.447t 舾装重量:W0=375.02t 机电重量:WM=451.30t 总的空船重量为:LW=4789.77t
新的载重量:DW2'??2?LW2?排水量储备?16941.86?4789.77?143.69?12008t。
'载重量增量:?DW2?DW?DW2?8t,?DW2/△2= 0.05%<0.1%,符合要求,重力
浮力平衡调整完毕。
△=16941.86t,在此排水量下要达到航速11kn,所需主机功率为:
BHP??2/3V3/C0?16941.862/3?113/355.02?2473.049kW,因而最初选定的主机型号是合理的。
2.6载货量Wc计算
1.燃油重量Wo
RWo?0.001goPs(?24d)k (2.7)
Vs式中:go——包括一切用途在内的耗油率,取200g/kW·h;
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,2288kW; Ps——主机持续常用功率(CSR)R——续航力,3000n mile;
Vs——服务航速,Vs?V/1.06,或比适航速度小0.5~1kn,取10.5kn;
k——考虑风浪影响而引起航行时间增加的储备系数,通常取1.15~1.2,取为1.2; d——储备天数,取为5天。 燃油总量为Wo=238.56t。 2.炉水重量Wbw
Wbw?5%Wo (2.8)
炉水总量为Wbw=11.9t。 3.滑油重量Wl
Wl??Wo (2.9)
其中:?为比例系数,通常柴油机船取3%~5%,偏于安全的考虑取?=5%。 滑油总量为Wl=11.9t。 4.船员生活用水
本船船员24人,每人每天耗水按100kg计,则生活用水总量为:
300016?100?(?10)/1000?52.6t
10.5?24其中增加的10天为5天储备,5天停港。 5.人员及行李
每人体重按65 kg计算,每人的行李按50 kg计,则人员及行李重为:
(65+50)×24/1000=2.76t
6.食品
每人每天按5kg计,食品重为:
300016?5?(?10)/1000?1.75t
10.5?247.备品
备品的统计数字一般为50t~70t,或者一般可取为(0.5%LW~1%LW),本船备品重取为60t。
8.载货量
载货量Wc=11680.5t。
2.7稳性校核
在主尺度确定时通常只做初稳性校核,其内容是估算初稳性高度,并检验其是否符合设计船所要求的数值。
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1.初稳性下限要求
初稳性方程式:GM?Zb?r?Zg??h (2.10)
式中:GM——所核算状态下的初稳性高度;
Zb——相应吃水的浮心高度; r——相应吃水下的横稳心半径;
Zg——所核算状态下的重心高度;
?h——自由液面修正值,此处忽略。
利用近似公式估算Zb和r,选用《船舶设计原理》[4]确定系数a1,a2。 根据文献《油船总体设计》[3]中介绍的方法估算水线面系数: 经计算得到Cw=0.867
母型船Cw=0.885,考虑到与母型船相似,本船取Cw=0.885。
C1Zb?a1d?(2.5?b)?4.073m (2.11)
3Cw2CWB2r?a2?1/11.4()?6.41m (2.12)
dCBD,空载油船ξ=0.6~0.66;偏于安全的考虑,取ξ=0.66,则Zg=7.65m。 Zg=ξ·
GM?4.073?6.41?7.65?2.83m?0.15m,满足初稳性高度下限要求。 2.初稳性上限要求
为使横摇和缓,摇幅不过大,希望不发生谐摇,即:调谐因子??T?/T??1.3 (2.13)
T??0.58f式中:T?——船舶横摇自摇周期,
2B2?4ZgGM (2.14)
T?——波浪周期,T??0.8? (2.15) λ——波长,我国沿海情况波长躲在60m~70m,偏于安全的考虑,λ取70m; 计算可得T?=9.92s,T?=6.69s,
??T?/T??1.482?1.3
式中:B——船宽m;
f——B/d不同的系数,由《船舶设计原理》[4]中公式计算得f=1.04;
Zg——重心高度。
综上,设计船的初稳性满足规范要求。
2.8航速校核
航速校核实质就是航速或马力估算,其目的是:初步估算设计船在给定主机情况下
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