-Ⅲ-35000DWT散貨船的方案設計摘要在新冠疫情的沖擊下，航運及造船市場也遭受到了嚴重的沖擊，不過作為航運市場三大主力船型之一的散貨船交付卻是唯一呈現增長趨勢的，由此可見散貨船的地位以及需求，也反映出其設計建造的必要性。本次設計課題為35000DWT散貨船的方案設計。本著在嚴格完成設計任務書的要求的基礎上，經過多方面的綜合考量，使得本設計船能夠具有優秀的性能以及可觀的經濟性。設計情況及內容如下：在初步確定設計船主要要素時，使用兩種不同的方法分別進行計算，在得出兩組數據之后，結合設計任務書的相關要求、相關設計經驗、相關規范法規以及經濟性等多個方面的綜合考量，選擇較優的一組主要要素。型線設計分為水下和水上兩個部分來進行，水上部分自行設計，而水下部分則使用“1-Cp”法來進行設計。由于船舶設計看似在分步進行，實則各個部分在互相影響，所以設計者需要在已經得出的主要要素的基礎上，在進行型線設計時還需要充分考慮后續的總布置設計等。本設計船的總布置設計在大體上參考所選取的母型船的總布置設計方案，由于設計船與母型船還是存在一定的區別，所以在不少的細節上從設計船本身的特點出發進行合理的布置設計。根據船舶靜力學相關的規定，利用表格進行靜水力計算，并且將計算所得的一系列數據繪制靜水力曲線圖。關鍵詞：散貨船；主要要素；型線；總布置設計目錄摘要 I設計任務書 11現代散貨船發展及母型船資料 21.1現代散貨船的發展情況 21.2現代散貨船的特點 21.2.1船體主要要素 21.2.2艙室劃分以及結構形式 21.3母型船資料 31.3.1主要尺度 31.3.2航速、螺旋槳及續航力 32船舶主要要素的初步擬定 42.1排水量估算 42.1.1載重量系數的初步擬定 42.1.2排水量的初步確定 42.2主要要素的初步擬定 42.2.1設計船主要要素的計算 42.2.2設計船主要要素的初步確定 52.3主機選型 52.4空船重量估算 62.4.1估算船體鋼料重量WH 62.4.2估算舾裝重量Wo 62.4.3估算機電設備重量Wm 62.5重力浮力平衡 62.6穩性校核 62.7航速校核 82.7.1總推進系數的估算 82.7.2計算有效功率曲線 92.7.3有效功率曲線 102.8容積校核 112.8.1載貨量估算 11(1)燃油重量估算 11(2)鍋爐水重量 12(3)滑油重量估算 12(4)人員及行李、食品、淡水重量量估計 12(5)備品 122.8.2艙容計算 122.9本章小結 143型線設計 153.1繪制母型船的橫剖面面積曲線 153.2改造母型船橫剖面面積曲線 173.2.1母型船相關參數 173.2.2改造母型船橫剖面面積曲線 173.3繪制型線圖 193.4本章小結 214總布置設計 234.1概述 234.2總布置設計的基本原則 234.3劃分肋骨間距 234.4確定雙層底的高度 234.5船艙布置 244.5.1總體劃分 244.5.2艙室內部的劃分情況 244.5.3上甲板布置 254.6上層建筑布置 254.7舾裝設備 264.7.1錨泊設備 264.7.2系泊設備 274.7.3舵設備 274.7.4救生設備 274.7.5消防設備 274.7.6貨艙艙蓋 274.8總布置圖繪制 274.9艙容校核 274.10本章小結 305靜水力計算 315.1靜水力曲線的繪制 31總結 34參考文獻 35附錄 36PAGE2–PAGE33–設計任務書1用途本船用于運載散貨煤，煤密度約為0.8547t/m3。2航區航線本船航行于我國近海區域，航線為黃驊到上海。3船級本船由中國船級社登記入級，并取得如下船級：CSA5/5BULKCARRIER，ICECLASSB4船型本船為艉樓、單機單槳、平衡舵、尾機型，柴油機推進。5航速要求設計航速不小于12.0節。6續航力本船續航力約為4000海里。7自持力本船自持力為30天。8船員數本船船員數為25人。

1現代散貨船發展及母型船資料1.1現代散貨船的發展情況上世紀五十年代之前，并未存在專用的散貨船一說，承運礦石、谷物等干散貨的船型為雜貨船。在隨著專用化船舶的發展，漸漸出現了以礦石、煤炭等為貨物的專用運輸船，事實上也就是散貨船的原型，這個狀態一直持續到第二次世界大戰之后，運輸礦石、煤炭的散貨船得名并且發展起來。隨著干散貨的“邊界”逐漸擴張即更多的貨物開始采用散裝的運輸方式，散貨船運輸不再狹隘地局限于礦石和煤炭，其應用范圍及船隊規模開始迅速擴大。散貨船的發展經歷了一個大型化的過程，在上個世紀五十年代左右，其單船的平均載重噸位在1.9萬噸，七十年代左右已經超4萬載重噸。單船的平均噸位增長主要體現在巴拿馬型、好望角型以及大靈便型散貨船，同時載重噸在4萬以下的散貨船舶數量明顯減少，各種類型的散貨船的平均噸位也呈上升趨勢。對于國內而言，散貨運輸占了不小的比例，散貨船隊的發展和壯大對于國際貿易而言著實有著主力軍之稱，不過從船隊的結構方面而言，散貨船隊載重噸依然處于偏小的處境，尚未達到世界平均的水平。而就船隊規模而言已經可以基本滿足國內運輸的需要。散貨船的發展經歷了數個階段，在一次次問題暴露之后都改頭換面以全新的姿態進入造船市場，結構問題、安全問題都被一一優化得以達到現代典型的散貨船模式。1.2現代散貨船的特點1.2.1船體主要要素船體主要要素，即主尺度、船形系數以及尺度比，是用來表示船體大小、形狀以及肥瘦程度的幾何參數。而對于散貨船而言，其主要要素特點主要體現于尺度比：資料顯示L/D=10.7~12.0L/B=5.5~6.8B/D=1.5~2.0對于肥大船型而言，其方形系數Cb較大，因此型深也會較大。1.2.2艙室劃分以及結構形式艙室劃分以及結構形式主要分為兩部分：貨艙和首尾尖艙。(1)貨艙劃分及結構形式貨艙區多為雙底單殼形式、大開口貨艙口、設置底/頂邊艙。貨區通常采用的結構形式為縱骨架式。一方面由于散貨船的船舶尺度較大而主機功率相對較小，另一方面為了防止貨艙區發生起火、爆炸等危險，采用尾機型機艙。(2)首尾尖艙劃分及結構形式首尾尖艙的結構形式多為橫骨架式。而船首尾的形狀則參照母型船。其中首部為減小阻力采用球鼻首結構。1.3母型船資料母型船載重量為34000載重噸，用于運載散貨煤。主要航區為中國近海海域。母型船為艉樓、單機單槳、平衡舵、尾機型、柴油機推進的散貨船設有首樓甲板和尾樓；尾樓甲板以上設有包括救生甲板在內的五層甲板室。共設有五個貨艙，舷側設有頂/底壓載水艙。1.3.1主要尺度總長177.91m垂線間長170.00m型寬29.60m型深14.60m設計吃水9.74m貨艙容積43669.8t載重量（最大）34000t1.3.2航速、螺旋槳及續航力在設計螺旋槳的時候，考慮了主機功率儲備15%，母型船的設計航速12.03kn，當主機功率為額定功率的0.85倍時，服務航速可達14.50kn。母型船選用MAU-4系列漿，螺旋槳直徑為4.356m.螺距比P/D=0.649，旋向為右旋，漿軸中心線距基線2.8m

2船舶主要要素的初步擬定2.1排水量估算2.1.1載重量系數的初步擬定母型船為34000DWT散貨船，母型船排水量為40116t，其載重量系數；設計船為35000DWT散貨船，其載重量系數隨著載重量的增加而增加，此處將設計船載重量系數取值一致為0.806。2.1.2排水量的初步確定排水量第一近似值根據載重量系數法估算ADVANCE\u535000/0.784=43424.3t(2.1)2.2主要要素的初步擬定2.2.1設計船主要要素的計算(1)使用母型船換算公式計算相關主尺度L=L0（△/△0）1/3=174.55mB=B0（△/△0）1/3=30.39md=d0（△/△0）1/3=10.00mD=D0*(d/d0)=14.99m0.775(2)統計公式法散貨船Lpp=8.545DW0.2918(2.2)B=0.0734L1.1371(2.3)d=0.0441L1.051(2.4)式中DW──載重量，t；L──船長，m。代入相關數據得L=180.99m，B=27.09m，d=10.40m。由此得到型深D=D0*（d/d0）=15.58m，方形系數近似值 0.851。2.2.2設計船主要要素的初步確定經過將以上兩種方法所得結果在船舶主尺度對各性能的影響以及綜合經濟效益等方面的分析比較之后，將設計船的主要要素初步確定為：Lpp=174.55mB=30.39mD=14.99md=10.00mCb=0.775△=43424.3t首先上述設計船的主要要素符合該載重范圍散貨船的尺度范圍。對于船長而言，增加船長雖然會導致增加空船重量，但是同時也能減小阻力，所以此處存在一個利弊權衡，不過一般而言在綜合考慮到經濟型方面，船舶設計中選取的實際船長要比最低阻力船長小很多。因此在綜合考慮到影響航速的快速性，以及影響造價的經濟型，將上述主要要素作為設計船的初步方案。2.3主機選型用海軍部系數法估算主機功率，母型船海軍部系數為(2.5)代入相關數據求得母型船海軍部系數為C=476。設計船主機功率(2.6)設計船要求的試航速度不低于12.0kn，因此取V=12.0kn。同樣保持15%的功率儲備，得到設計船的BHP=4321kW。查閱MAN-B&W公司的相關主機型號資料，選取的主機型號為MAN5S35ME-B9。表2.1選用主機參數項目單位數值主機額定功率kW4350主機額定轉速r/min127缸徑mm35活塞行程mm1550重量kg81000燃油消耗率g/kwh1752.4空船重量估算 通常情況下，在船舶的設計過程中，將船舶的排水量分為兩個部分，分別是空船重量以及載重量。而空船重量部分又分為三個部分，分別是船體鋼料重量WH、船舶舾裝重量Wo以及機電設備重量WM。2.4.1估算船體鋼料重量WHWH=3.90KL2*B*（CB+0.7)×10-4+1200K=10.75-[(300-L)/100]3/2=9.344將參數值代入得出WH=6177.39t2.4.2估算舾裝重量Wo舾裝重量根據母型船使用百分數法進行計算Wo=W00/Δ0*Δ=1647.6t 將參數值帶入得出Wo=1647.62t2.4.3估算機電設備重量Wm機電設備重量的估算采用統計公式，其關系近似按照主機功率的平方根進行換算Wm=Cm（P/0.7355）^0.5其中Cm由母型船換算得出，取Cm=8。 將參數值帶入得出Wm=613.18t所以船體LW=WH+Wo+Wm=8438.20t2.5重力浮力平衡 初估的主尺度決定的排水量為43424.3t 計算所得的空船重量為8438.20t 總重量為LW+DW=43438.2t 誤差為0.03%<1%，可不進行修正。2.6穩性校核接下來校核設計船的初穩性是否滿足要求。初穩性高估算按下式進行：(2.7)式中─所核算狀態下的初穩性高；─相應吃水下的浮心高度；─相應吃水下的橫穩心半徑；─所核算狀態下的重心高度；─自由液面對初穩性高修正值，此處暫時忽略不計。浮心高度的近似公式(2.8)6.047m0.85方形系數確定，水線面系數，代入相關數據得到m。6.047m0.85由諾曼公式得到橫穩心半徑的近似公式(2.9)7.370m代入相關數據得到。7.370m重心高度(2.10)初穩性高度(2.11)設計船為散貨船，認為可以不考慮自由液面影響。Δh=0(2.12)橫搖周期(2.13)式中—修正系數。時，時，f取1.0。本設計船，代入相關數據的。波浪周期(2.14)式中—波長，我國沿海為60～70m，本船取65m。代入相關數據得s。調諧因子要求(2.15)穩性校核的最終計算及校核結果見下表。表2.2初穩性計算及校核結果狀態項目空船滿載系數0.680.62重心高度/m10.1939.294初穩性高度/m3.2244.123不考慮自由液面影響>0.15>0.15橫搖周期/s11.82>810.18>8調諧因子2.10>1.31.76>1.3本設計船符合初穩性要求。2.7航速校核2.7.1總推進系數的估算具體過程見表2.3和2.4。表2.3估算推進系數推進系數估算參數BHP（hp）8080伴流分數（）0.34推力減額分數（）0.27相對旋轉效率1.00船身效率ηH((1-t)/(1-w))1.10600.7750.779轉速142本設計船將取儲備功率為10%，而軸系效率。表2.4螺旋槳推進效率估算項目數值航速12.07.9252.887.27MAU4-40（查圖）0.52MAU4-55（查圖）0.51MAU4-70（查圖）0.50最終總推進系數0.512.7.2計算有效功率曲線采用萊普法進行有效功率曲線估算，具體過程見表2.5和2.6。表2.5主要參數航速校核主要參數Lpp174.55Δ43424.3Ld176.30Cm0.995B30.39Cp0.779d10.00Cpd0.792D14.99B/d3.04▽42365.17Ld/B5.80Cb0.775Xb＝2.3%Lpp4.01Cbd0.788S7174.390.5ρS374861.7ρ104.50CRt=(BdCm/s)ζr0.042ζr表2.6萊普法估算有效功率序號項目數值1V(kn)101112132Vs(m/s)5.1445.6586.1736.6873Vs/√(Cpd*Ld)0.4350.4790.5230.5664ζr*10^3（查圖）23.024.027.028.45Ld/d修正值（查圖）12%12%12%12%6修正后ζr*10^3=[1.0+(5)]*(4)25.7626.8830.2431.817Crt*10^31.0431.0891.2251.2888V*Ld1727.11899.82072.52245.29摩擦阻力Cfs*10^3(查圖）1.6071.5881.5711.55510粗糙補貼CA(查表）0.00020.00020.00020.000211（Cfs+CA)*10^3=(9)+(10)1.6081.5881.5711.55512Cti*10^3=(7)+(11)2.6512.6772.7952.84313Vs2(m2/s2)26.46132.01738.10344.719141/2ρVs2S(kg)924880911191059133182861563048815Rti=(12)*(14)*10-3(kg)24516.5629955.1937228.8544437.3816B/d修正=（B/d-2.4）*5%0.0370.0370.0370.03717Rt=（15）*（1.0+（16））（kg）25423.131062.838605.546080.518Vs/750.0690.0750.0820.08919EHP=（17）*（18）*0.7361283.41724.92338.63024.02.7.3有效功率曲線由上表在各個航速下所需主機功率可以得到如下有效馬力曲線，見圖2.7。圖2.7有效馬力曲線 由上述相關圖表及數據可得出航速滿足要求。2.8容積校核2.8.1載貨量估算(1)燃油重量估算燃油的儲備量WF主要根據續航力、服務航速、主機燃油消耗率、主機功率等確定，對于散貨船可以采用一下公式進行近似估算：WF=g0P1*R/vs*k*10-3式中：g0——一切燃油裝置耗油率，通常近似地取主機燃油消耗率的1.15~1.20倍。此處取主機燃油消耗率的1.18倍；P1——主機常用額定功率，kW；R——續航力，nmile或km；Vs——服務航速，kn或km/h；k——考慮風浪影所引起的系數，一般取1.1~1.2。其式中各參數取值：一切燃油裝置耗油率g0取主機耗油率的1.18倍；主機持續功率P1比為4321kW；續航力R為4000海里；服務航速為12節；系數k選取與母型船近似相等。計算出設計船燃油重量WF=342.043t(2)鍋爐水重量(2.16)60.48t代入相關數據得到t60.48t(3)滑油重量估算對于滑油重量Wt的估算，可以近似地將滑油取為燃油重量的3%到5%，本設計船將取燃油重量的4%作為滑油的重量。Wt=4%*342.043=13.68t(4)人員及行李、食品、淡水重量量估計我國船舶設計中人員的重量通常按照每人65kg來計算，船員所攜帶的行李按規定其重量約為35~55kg，本次設計中船員行李重量取值為50kg。對于食品和淡水而言，根據人數以及自持力按照下式進行估計重量：總儲備量=自持力（d）*人員數*定量（kg/（d·人））定量包括食品定量以及淡水定量，其中食品定量范圍通常為每人每天2.5~4.5kg，本次設計中食品定量取值為3.5kg，淡水包括飲用水和洗滌淡水，其定量根據航程航線不同而略有差異，因本設計船為海船，通常海船的淡水定量為每人每天100~200kg，本次設計取值為150kg。計算出上述各項的總重量為118t。(5)備品備品通常取載重量的0.05%~1.0%，本設計船將取0.08%DWT，即為28t。以上總重量為534.38t。本設計船載重量為35000DWTt，則載貨量為34465.62t。Wc=DW-523.2=34465.62t(2.17)2.8.2艙容計算本設計船貨艙區能提供的總容積VTC=LCACKC(2.18)=(Lpp-LA-LF-LM)ACKC(2.19)AC≈B(D-hD)(2.20)上式中VTC——貨艙區所提供總共的容積，；LA、LF、LM——分別為艉、艏尖艙以及機艙的長度，m；——貨艙區的長度，m；——貨艙區的長度利用系數，KC=0.135+1.08Cb；AC——船中處中橫剖面的面積，㎡； hD——雙層底的高度，按相關規定不能夠小于（20B+45D+300）/1000，m。代入相關數值計算得出KC=0.972，AC=403.88㎡，取與母型船數據一致hD=1.7m。本設計船貨區所能夠提供的容積為VTC=51764.27m3。本設計船所需要的貨艙能提供的容積為Vc=Wc*μ/kc(2.21)上式中WC——載貨量，t；μ——貨物的積載因數，m3/t；kC——容積折扣系數。根據母型船的相關資料取kC=0.974，而μ為1.22。則貨艙需要提供的容積為VC=43170.49m3。其他容積取船主體容積的4%：VA=4%×Vp=2721.9m3；(2.22)取容積折扣系數為0.97，其油密度為0.8g/cm3，淡水密度為1g/cm3，則油水需要的容積為：Vw=112.5÷1÷0.97=116.0m3；Voi=336.33÷0.8÷0.97=448.4m3；(2.23)本設計船所提供的型容積為：Vp=Lpp×B×D1×Cbd(2.24)式中VP——船體提供的最大型容積，m3；B——船舶的型寬，m；D1——計算型深，D1=D+0.8，m；Cbd——計算方形系數，Cbd=Cb+（1-Cb）×（D-d）÷3d。經過相關計算得到最終能提供的型容積VP=68048m3。進而得出能提供的最大壓載水的容積V2=VP-Voi-VTC-VW-VA=12997.43m3；V2÷DW×100%=37.13%經過上述計算可以得出，在除去各項所要求的必須容積以后，最終可能提供的最大壓載水的容積為12997.43m3，其值為載貨量的37.13%，在經過比對后，滿足設計經驗范圍1/3DW~?DW,并且進行明確，這里所計算的壓載水的容積是以全船范圍為標準，其中全船的壓載水艙包括首壓載水艙以及尾壓載水艙。綜上所述，該艙容滿足設計所需要求。2.9本章小結本設計船為運輸船舶，設計時不僅需要考慮實用性并且還應注意降低船舶的造價，降低相關消耗，在提高船舶運輸能力的同時也提高船舶的經濟性。在考慮到提高經濟性的時候，可以適當地減小船長；但作為一條運輸船舶為而言，其航行時間的長短也應有一定的優先級，所以需要力求適宜的航速，所以船長不能過短；在結構上而言，本設計船為單殼雙層底，壓載水艙方面設置了頂/底邊艙作為船舶的壓載水艙，為了保證艙容的要求，在設計上可適當地增加型深以及梁拱來滿足；本設計船屬于小靈便型散貨船，適航性較好，滿足要求。綜上所述，本設計船的設計思想為：在力求滿足性能和艙容的要求下，適當地能夠減小本船主尺度來額外提高經濟性。以上性能校核均滿足要求，因此主要要素不再做修改。Lpp=174.55mB=30.39mD=14.99md=10.00mCb=0.775mΔ=43424.3t3型線設計型線設計將采用“”法來進行。本設計船的主要要素如下： LPP=174.55mB=30.39m D=14.99m d=10.00m Δ=43424.3t Cb=0.775 Cp=0.779 Cm=0.995 Xb=1.567%LPP=2.7353.1繪制母型船的橫剖面面積曲線母型船橫剖面圖，如圖3.1。圖3.1母型船橫剖面圖首先在母型船的橫剖面圖中畫出最大的吃水線d=10.10m，利用d=10.10m吃水線截水線以下的型線圖，之后再利用CAD的面域特性命令，計算得出母型船在各條水線下各站的橫剖面面積，如下。將母型船各站橫剖面面積無因次化之后，可以畫出母型船的橫剖面面積無因次化曲線，如下。圖3.2母型船橫剖面面積曲線3.2改造母型船橫剖面面積曲線3.2.1母型船相關參數母型船無因次化后的橫剖面面積曲線面積對應著母型船的棱形系數，因此可以得到母型船前、后體的兩個棱形系數與。于是計算得出母型船前體的棱形系數Cpf0=0.8852，以及母型船后體的棱形系數Cpa0=0.7881進而可以得出母型船的棱形系數Cp0=0.848，以及浮心縱向位置Xb=3.91m。3.2.2改造母型船橫剖面面積曲線按照“”法求取母型船橫剖面面積曲線各站的移動距離的表達式如下所示：(3.1)經過變式計算，各輔助站距理論站的距離應為，那么可以由此得到變化過后的設計船的面積曲線。設計船的棱形系數Cp=0.789。根據下列公式(3.2)(3.3)式中、—設計船前體棱形系數、設計船后體棱形系數；—設計船的棱形系數；—設計船浮心縱向位置，Xb=2.3%Lpp。代值計算得出Cpa=0.738，Cpf=0.841。得出各站偏移量。根據相關的偏移量，可以成功繪制出“”法的橫剖面面積曲線如下圖。圖3.3“1-Cp”法橫剖面面積曲線表3.1“1-Cp”法各站偏移量數據得出新的計算數據值Cp=0.788，Xb=2.4%Lpp=4.18m。由上述結果可得知，的變化量很小（設計值CP=0.789，計算值Cp=0.788，相對誤差僅為0.12%），滿足相關要求；初設計值為2.3%Lpp,實際得出的計算值為2.316%Lpp，相差較小，滿足0.05的相關誤差要求，因此認為設計得出的數據滿足。3.3繪制型線圖(1)選擇合適的比例，繪制出本設計船的格子線(2)繪制出輔助所用的水線半寬圖①在已有的水線圖上繪制出輔助站的相關位置；②在繪制出的輔助站上取出半寬（取值應為），式中，和應分別為設計船某條輔助水線在各個站處的型值半寬以及型寬；和應分別為母型船的對應水線上各個站的型值半寬和型寬。由上述操作可以得到各條輔助水線。(3)繪制橫剖面圖①在橫剖面上畫出各條輔助水線，（取值應為），式中，和應分別為設計船以及母型船的設計吃水，而應為設計船以及母型船水線所與之對應的輔助水線；②取水線圖上理論站各條輔助水線的半寬值，然后繪制到橫剖面圖的各條輔助水線上，進而可以得到所需的橫剖線圖；③根據所繪制的橫剖線圖進行設計船與的校核。由所繪制出的橫剖線圖進行相關計算得出設計船各站橫剖面的面積，在進行無因次化之后畫出橫剖面面積曲線，進而可以得到所需的與值：(3.4)進行設計值與實際值的比對如下。(4)繪制理論上的水線半寬圖在繪制出的橫剖線上取各條理論水線上各個站的半寬值，再重新繪制到水線圖中，進而得到理論水線。(5)繪制縱剖線圖在半寬水線圖中每相隔1000mm繪制出一條縱剖線，確保每條對應的縱剖線與各條水線都有所與之相對應的各個交點，進而再把這些交點投射到縱剖線圖上的各條相應水線位置處，并連接這些交點從而得到所需的縱剖線圖。(6)進行光順配合三向光順順序的順序如下：Ⅰ光順橫剖線圖；Ⅱ光順半寬水線圖以及縱剖線圖。(7)進行型值的校核在進行廣順配合的時候，因對造成型線不光順的點進行了型值上的相關調整，可能出現船形系數不滿足要求的情況，因此為了檢驗調整以后船體各船型系數是否滿足要求，有必要再進行一次驗證，計算結果如下。由上述的計算結果可得出，設計理論值與實際的計算值之間的誤差微乎其微，因此再光順配合之后的船型系數依然滿足設計要求。(8)繪制甲板邊線和甲板中心線①第一步先確定首、尾舷弧以及粱拱曲線；②為了方便后續的施工，將甲板中心線認定為直線；③由已經確定的梁拱曲線以及甲板中心線繪制出甲板邊線。(9)繪制型線圖水面以上的部分型線圖的設計分為兩部分，水下部分根據母型船采用1-Cp法進行設計，而水上部分則采用自行繪制的方法進行設計。對于水面以上的型線設計，由于設計船的噸位與母型船相接近，所以采用相應的比例變化以及光順配合來設計并且繪制出型線圖水面以上的部分。(10)確定型值表、完成注字以及尺寸的標注型線圖見附圖1。3.4本章小結設計船型線的各項數據：總長179.91m設計水線長174.66m垂線間長174.55m型寬30.39m型深14.99m設計吃水10.00m方形系數0.775中剖面系數0.995棱形系數0.789水線面系數0.890浮心縱向位置+2.316%Lpp排水量43424.3m3主甲板粱拱0.70m本章節的型線設計在船舶總體設計的內容中為非常重要的一項。優秀與否的型線能很大程度地影響到船舶的性能、使用以及建造。在型線設計的過程中，快速性通常為需要考慮的主要地位，并且需要同時兼顧操縱性、船舶穩性、耐波性等以能夠保證較為優秀的航海性能。水上部分和水下部分應該分別考慮設計，但也應該幾何配合起來。本設計船型線設計采用“1-Cp”法以及自主設計分別對水下部分以及水下部分進行設計。水下部分的型線以橫剖面面積曲線為起點采用“1-Cp”法進行，將橫剖面面積曲線分為兩個部分進行相應的修改，分別式前體與后體。決定了橫剖面面積曲線之后，船體型線在某種程度上已經確定了，而水上部分的型線則利用母型船的型線進行比例變化以及光順配合完成。

4總布置設計4.1概述總布置設計是影響全局的一個重要內容，需要綜合考慮各個方面的因素，協調各個部分的設計工作。其內容主要包括以下：(1)合理區劃船舶主體以及上層建筑，確定包括但不限于機艙、貨艙等各種艙室的位置和地位；(2)調整船舶浮態，合理安排分配沿船長方向上的重量的分布情況；(3)合理布置船舶的艙室以及設備等；(4)合理布置各個位置的通道以及梯口。4.2總布置設計的基本原則總布置設計的特點因條件不同而多變，但以下為必須遵循的原則：:(1)力求最大化船舶的使用效能；(2)保障優秀的船舶性能；(3)從結構的工藝、合理性出發充分考慮船舶結構強度；(4)確保符合相關規定；(5)力求船舶內外部的舒適和美觀；4.3劃分肋骨間距根據《鋼質海船入級與建造規范》的相關規定，確定肋骨間距時，其標準間距應按照下式來進行計算：(4.1)本設計船的垂線間長Lpp=174.55m，經過計算得到Sb=0.779m。根據相關規定，Sb的實際取值為0.8m。4.4確定雙層底的高度根據有關規定，船舶雙層底的高度h不應小于（20B+45D+300）mm=1.582m，本設計船的型寬B=30.39m，型深D=14.99m，計算得出本設計船的雙層底高度h不應小于1.582m，實際取值1.7m，符合相關要求。4.5船艙布置4.5.1總體劃分(1)船舶水密艙壁的劃分本設計船為了滿足包括但不限于船舶安全性能以及結構強度的要求，必須布置適宜數量的水密艙壁，其將船舶主要劃分為四種艙室，分別是首、尾尖艙、機艙以及貨艙。其最小數量根據相關規定得出應為7個。(2)機艙的地位及長度由于設計船與母型船的主機選型一致，并且噸位相近，所以本設計船的機艙長度將考慮與母型船的機艙長度選取相同，取值為20.0m。(3)首尖艙以及尾尖艙長度的確定按照相關的法規和規范：①本設計船應布置通常情況下為首尖艙后端艙壁的防撞艙壁，并且該艙壁與首垂線的距離既不應該小于0.05Ls（結構設計船長），也不應大于0.08Ls。一些船舶的船首會采用球鼻首結構，對于這些具有球鼻首結構的船舶而言，也應當合理考慮艙壁與船首的距離，認為其計算距離的七點應該確定位球首長度的中間位置，或者以另外以一種標準即首垂線前0.015Ls處等方式，并且取其中較小者。②對于尾尖艙長度的確定，本設計船以母型船的布置為參照進行布置。不過對于一般貨船的而言，其尾尖艙的長度應為0.04Lpp~0.05Lpp，不同于貨船，本設計船為散貨船，其尾尖艙的長度通常應為0.035Lpp~0.045Lpp。本設計船實際取值為6.5m，其值滿足上述條件，符合設計要求。(4)其余艙室的劃分對于貨艙以及其他艙室的劃分而言，由于散貨船船型的因素，需要綜合考慮貨物的裝載情況，充分保障船舶性能以及結構強度，本設計船從母型船的貨艙劃分情況出發，綜合考慮將設計船的貨艙進行五個劃分，并且布置與其所相對應的頂邊艙以及底邊艙。劃分為五個貨艙需要布置上述所提到的7個水密艙壁。4.5.2艙室內部的劃分情況(1)尾尖艙區本設計船船尾處布置兩個位列左右兩側壓載水艙，一個位于中部的舵機艙，一個位于右側的消防泵艙以及一個位于右側的纜繩儲存艙。(2)機艙區本設計船機艙區為雙層底結構，該雙層底結構內設有包括但不限于船底水艙，鍋爐水艙，輕、重沉降箱，主機滑油艙，燃、滑油溢油艙等。本機艙區內部設置有2層平臺，分別為6.5m的平臺以及11.5m的平臺。并且按相關規定設置有安全逃生通道。(3)貨艙區本設計船貨艙區布置有5個貨艙，被7個水密艙壁所劃分。貨艙舷側設置有頂、底壓載水艙。(4)首尖艙區本設計船首尖艙區設置有包括防撞空艙，錨鏈艙聲納，錨鏈艙污水阱以及速度儀艙。4.5.3上甲板布置本設計船的上甲板布置情況詳情請參見總布置圖。4.6上層建筑布置本設計船的首樓甲板布置有必備的錨系設備，尾樓甲板布置有五層甲板，至下而上分別是羅經、駕駛、起居1、起居2以及救生甲板，并且該尾樓甲板的尾部還布置有包括但不限于系泊絞車、島纜孔等船舶所需儲備的系泊設備。具體情況分布及其相關布置情況如下所述：(1)尾樓甲板的布置情況本設計船尾樓甲板布置有五層甲板，設置有包括但不限于干貨以及各類食品的儲藏室、提供醫療服務的醫務室、防控安全的消防控制室、保障船舶航行性能的壓載控制室以及一些生活起居所用的衛生間、淋浴室、電影室等。(2)首樓甲板的布置情況本設計船的首樓甲板設置有燈具室、油漆室以及水手長間等。并且甲板上有船舶所必備的相關系泊設備。(3)救生甲板的布置情況本設計船救生甲板設置有船員餐廳、娛樂室、廚房、臥室、機艙棚、隔離室、應急發電室等。船舶右舷設置有救助艇、救生筏、物料吊車以及救生吊車等救生設備。(4)起居甲板2本設計船甲板2設置有三管、三副以及普通的船員室、以及相關生活起居所需的洗衣、烘干室等。(5)起居甲板1本設計船起居甲板1設置有樓梯，電、管弄以及部分高級船員室，例如船長、輪機長、大管輪、二管輪、大副、二副等。此外還設置有船東室、更衣室、烘干室等。(6)駕駛甲板本設計船駕駛甲板設置有控制船舶行徑的駕駛室、組合電臺室、蓄電池室以及電氣設備室等。此外還設置有樓梯以及衛生間等。(7)羅經甲板本設計船羅經甲板設置有雷達設備、聲光信號設備以及磁羅經、汽笛、后桅等設備。4.7舾裝設備本設計船舾裝設備按照相關規范和規定的要求進行選取。本船舾裝數計算公式如下：(4.2)式中：―夏季載重線下的型排水量，t；―船舶型寬，m；―從夏季載重水線到最上層艙室頂部的有效高度，m。―船長范圍內夏季載重水線以上的船體部分和上層建筑以及各層寬度大于的甲板室的側投影面積，。4.7.1錨泊設備(1)錨的選取對于錨泊設備的選擇，由于本設計船為運輸船舶，所以選取的錨的種類為斯貝克錨。根據相關的規定，當錨泊設備的配置為三只首錨的時候，要求其中一只為備錨，所以本設計船所確定的錨的種類為斯貝克錨，其中首錨2只，備錨1只。(2)錨鏈的選取根據上述所選的錨以及相關數據來選擇錨鏈，本設計船所選擇的錨鏈為兩根AM2的有檔首錨鏈。(3)起錨機的選取根據相關的要求，結合本設計船以及現代運輸船的結構特點，本設計船對于起錨機的選取在綜合考慮的情況下選擇兩臺單側式錨機。(4)掣鏈器的布置根據相關要求以及其用途特點，選取結構強度以及尺寸合適的掣鏈器，并且在該掣鏈器以及錨鏈筒上端之間設置合適的導鏈滾輪。4.7.2系泊設備(1)系纜索以及拖索的布置系泊設備對于船舶而言有著不可言喻的必要性。其布置情況對于船舶系泊有很大的影響，所以其布置情況的合理與否至關重要。根據相關規定以及設計經驗，本設計船的系泊設備設置有6根系纜索以及1根拖索，保障其長度以及破斷載荷來達到合理以及強度可以足夠。(2)系泊屬具的布置本設計船的帶纜樁、導纜孔、導纜滾輪等系泊屬具將根據相關規范以及規定來布置。4.7.3舵設備舵設備的選取應當根據船型、大小以及船舶型線綜合考慮。本設計船為散貨船，根據上述條件綜合考慮選取1只半懸掛平衡舵以及1臺擺缸式舵機。4.7.4救生設備為了應對突發狀況及危險情況，本設計船布置了一艘容納30人的救生艇，其位置位于尾樓甲板。一艘容納30人的救助艇，其位置位于船舶右舷。兩個救生筏，其位置分別位于左右舷。并且本設計船還配置有30只救生圈以及35件救生衣。4.7.5消防設備本設計船上的所有消防設備均按照相關的規范及要求進行數量上以及質量上的合理配置。4.7.6貨艙艙蓋本設計船的貨艙艙口均采用風雨密艙蓋，其型式為側移式，驅動方式為液壓式。4.8總布置圖繪制總布置圖詳情請見附件圖紙。4.9艙容校核(1)貨艙容積校核通過橫剖面圖和橫剖型線圖，通過構造面域，從而得到各個站的貨艙面積：站號mm2m2系數面積*系數4329412780329.41281329.41285341162179341.16222682.32046341472000341.4722682.9447341472000341.4722682.9448341472000341.4722682.9449341472000341.4722682.94410341472000341.4722682.94411341472000341.4722682.94412341472000341.4722682.94413341472000341.4722682.94414341472000341.4722682.94415341472000341.4722682.94416339625374339.62542679.250717331312502331.31252662.62518259758406259.75842519.516818.5259379752259.3798019218775496218.77551218.7755根據相關數據計算得出下列貨艙甲板下的容積：5號貨艙9175.94號貨艙9834.43號貨艙9014.92號貨艙9816.71號貨艙6415.4由于艙口圍板的尺寸原因，存在一定可觀的容積，計算出容積如下：艙口圍板處容積：面積：29.20m21號貨艙：253.26m32號貨艙：560.64m33號貨艙：513.92m34號貨艙：560.64m35號貨艙：560.64m3容積利用μ0.50總容積：1224.55m3將之前所計算得出的貨艙容積與上面所計算得出的艙口圍板容積作和，得出總容積為44072.34m3，將甲板下貨艙容積和艙口圍板提供容積相加，即得到船舶能提供的煤炭貨物容積，為43669.8m3，初估的煤炭所需艙容為：43170.489m3，將兩者進行比對并計算得出相對誤差為2.089%，根據相關設計原則，得出的數據滿足誤差小于5%的設計要求。(2)再次校核壓載水艙容積根據已知數據進行相關計算得出：單位為m35號頂邊艙：壓載水艙洗艙水艙污油水艙686.47373.67156.40156.404號頂邊艙：726.85全為壓載水3號頂邊艙：666.28全為壓載水2號頂邊艙：724.98全為壓載水1號頂邊艙：壓載水艙381.58各站總橫剖面積（除頂邊艙）底艙面積系數面積*系數站號mm2m24415456883415.45760.806160.8065430126779430.12763.7272217.4536440985421440.98574.2762148.5517445657651445.65878.9482157.8968446186821446.18779.4772158.9549446186821446.18779.4772158.95410446186821446.18779.4772158.95411446186821446.18779.4772158.95412446186821446.18779.4772158.95413446186821446.18779.4772158.95414445727788445.72879.0182158.03615445386443445.38678.6772157.35316438418174438.41873.7492147.49917417242556417.24362.7612125.52118376475518376.47697.2872194.57319270614214270.61446.741146.741經過上述計算可以得出，最終可能提供的壓載水總容積為13004m3，其值為載貨量的37.15%，初步艙容校核時所得到的壓載水總容積為載貨量的37.18%，將兩個值進行比對，兩者差距甚微，并且滿足設計經驗范圍1/3DW~?DW，因此認為設計無誤。4.10本章小結總布置設計是影響全局的一個重要內容，需要綜合考慮各個方面的因素，協調各個部分的設計工作。總布置設計的合理與否影響著船舶性能等多個方面，正是由于總布置設計的特殊性以及重要性，在這個階段需要充分考慮使之合理化。由于本設計船與母型船的噸位以及用途等均相似，所以在進行總布置設計時能夠參照母型船的總布置設計來進行布置，但是本設計船與母型船也有一定的區別，所以多數細節方面需要從本設計船的特點出發進行布置。在這個階段，完成了各種艙室的布置以及各種設備的選取布置，并且對貨艙容積以及壓載水艙進行了再一次校核。

5靜水力計算5.1靜水力曲線的繪制船舶靜水力曲線圖是在經過靜水力計算之后所繪制成的綜合曲線圖，該圖能夠全方位地表征船舶在靜止并且是正浮狀態時的浮性以及穩性要素隨吃水的變化而變化的規律。靜水力曲線圖應該包含以下的曲線。一、浮性曲線(1)型排水體積曲線(2)總排水體積曲線(3)總排水量曲線(4)浮心縱向座標曲線(5)浮心垂向座標曲線(6)水線面面積曲線(7)漂心縱向座標曲線(8)每厘米吃水噸數曲線二、初穩性曲線(9)橫穩心半徑曲線(10)縱穩心半徑曲線(11)每厘米縱傾力矩曲線三、船型系數曲線(12)水線面系數曲線(13)中橫剖面系數曲線(14)方形系數曲線(15)棱形系數曲線本設計船的靜水力曲線相關數據用以下公式進行計算：型排水體積的積分式(5.1)總排水體積(5.2)式中的k為船舶附體系數，本次靜水力計算中取k＝1.006；總排水量(5.3)式中表示的是海水的密度，本次靜水力計算中取。浮心縱向坐標(5.4)浮心垂向坐標(5.5)每厘米吃水噸數(5.6)橫穩心半徑(5.7)縱穩心半徑(5.8)式中(5.9)每厘米縱傾力矩(5.10)水線面系數(5.11)方形系數(5.12)船中橫剖面系數(5.13)棱形系數(5.14)從上述公式方法所得到的靜水力數據使用梯形法進行計算，數據如下。

表5.1靜水力計算結果水線/m半寬圍成面積/mm2水線面面積/m2漂心縱向/m每厘米TPC總排水體積/m3排水量/t水線面系數方形系數舯剖面積015037942963007.67.7930.10.00.00.5980.0000.00.517926802643585.47.8035.91654.81696.20.7130.65813.7118892896683778.67.5537.83503.23590.80.7510.69628.2219858784563971.87.1939.77393.87578.70.7890.73557.7320380903984076.26.8440.811433.911719.80.8100.75787.3420736358264147.36.3941.515562.115951.10.8240.773116.9521108626924221.75.4842.219763.320257.40.8390.786146.5621530424504306.14.0943.124044.324645.40.8560.796176.1722070286634414.12.3744.128421.829132.30.8770.807205.7822453966284490.80.3244.932892.033714.30.8920.817235.3923023428714604.7-1.5546.037458.038394.40.9150.827264.91023394758684679.0-2.4846.842118.343171.30.9300.837294.51123640789674728.2-2.8247.346840.748011.70.9400.846324.11223826198344765.2-2.9147.751606.452896.60.9470.855353.71324020549214804.1-2.8048.056410.257820.50.9550.862383.31424177795014835.6-2.5248.461249.362780.60.9610.869412.914.624261831244852.4-2.3448.564167.365771.50.9640.873430.7續表5.1舯剖面系數菱形系數Cp浮心縱向XB浮心垂向ZB水線面橫傾慣性矩IT橫穩心半徑橫穩心垂向坐標水線面縱傾慣性矩Iy縱穩心半徑縱穩心垂向坐標縱傾MTC0.000000.000.0013686040366000.9270.7097.790.25199630120.63120.8855117003330.673330.92346.50.9540.7307.730.5122290063.6364.1460602001729.911730.43376.30.9750.7547.541.0324558033.2134.256692600905.169