船舶與海洋工程畢業(yè)設計萬噸級散貨船破艙穩(wěn)性評估

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p>　　萬噸級散貨船破艙穩(wěn)性評估</p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級 船舶與海洋工程

2、 </p><p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　目 錄</b></p&g

3、t;<p><b>　　摘 要Ⅱ</b></p><p><b>　　外文摘要Ⅲ</b></p><p><b>　　1、前 言1</b></p><p><b>　　2、總體部分2</b></p><p>　　2.1任務書與母型

4、船資料分析2</p><p>　　2.2設計船排水量及重量計算2</p><p>　　3、完整穩(wěn)性的計算與校核4</p><p>　　3.1該船型線圖與總布置圖介紹4</p><p>　　3.2 船舶幾何形體輸入、邦金曲線計算8</p><p>　　3.3 靜水力計算18</p><p&

5、gt;　　3.4穩(wěn)性與浮態(tài)計算20</p><p>　　3.5靜水力曲線圖繪制39</p><p>　　4、破艙穩(wěn)性計算與校核40</p><p>　　4.1該船排水量及載重量40</p><p>　　4.2分艙及破艙穩(wěn)性的要求40</p><p>　　4.3分艙布置42</p><p&

6、gt;<b>　　4.4進水點42</b></p><p>　　4.5風雨密點的位置43</p><p>　　4.6破損區(qū)域劃分43</p><p>　　4.7破損組合44</p><p>　　4.8破艙穩(wěn)性計算結果總結表44</p><p><b>　　5、總結46<

7、/b></p><p><b>　　6、致謝47</b></p><p><b>　　參考文獻48</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文介紹了近年來引起廣泛關注的運輸船舶中的主力軍----散貨船及其穩(wěn)性的研究。本文研究了散貨

8、船的破艙穩(wěn)性計算原理：先對散貨船完整穩(wěn)性進行計算和校核，然后再對破艙穩(wěn)性進行計算與校核。破艙穩(wěn)性計算要先計算船舶破艙后的浮態(tài)，通過COMPASS的計算來驗證散貨船艙室的破損對穩(wěn)性的影響。本文所采用的船是鋼質、雙底、單機、單槳、單舵、尾機型，尾部有尾樓，首部有首樓，主要用于近海散貨運輸。</p><p>　　該設計主要是對萬噸級散貨船進行破艙穩(wěn)性的計算評估，參照設計任務書對本船的要求，以及給定的船舶主尺度、總布置圖

9、和型線圖等對該船的穩(wěn)性進行計算。本次設計分為兩個部分，第一部分：主要是利用COMPASS軟件進行性能方面的計算，包括邦金曲線的計算、靜水力計算及其曲線的繪制、船舶艙容積計算、裝載計算等。第二部分：利用COMPASS軟件進行破艙穩(wěn)性方面的計算。</p><p>　　[關鍵詞] 散貨船；靜水力計算；裝載計算；破艙穩(wěn)性；COMPASS軟件</p><p>　　Study on Damaged S

10、tability of 10000 Ton Bulk Carrier</p><p>　　[Abstract] This paper presents widespread concern in recent years, the main force of freight-shipping—bulk carriers and its stability of research. This paper takes

11、 out a calculation principle about studying on damaged stability of ton bulk carrier. Firstly, we will calculate and check the intact stability of bulk carriers, and then calculated and checked about the damage stability

12、. We should calculate the ship’s afloat when the tank had been broken before calculating damage stability. It uses th</p><p>　　This design mainly use for the calculation of damage stability assessment about

13、ton bulk carrier, under the reference to the design requirements of the ship, we should know the principal dimension of vessel, general arrangement and line diagrams and so on. They use it for calculating ship stability.

14、 The design is divided into two parts, for the first part: The main way is using the COMPASS software to calculate performance, including the input of geometry, hydraulic calculation, cross-curve calc</p><p>

15、;　　[Keywords] bulk carrier; hydrostatic calculation; loading calculation; damage stability; COMPASS software performance</p><p><b>　　1、前 言</b></p><p>　　在過去的幾個世紀中，船舶曾經是地球上最快的運輸工具，同時，其

16、運輸能力也是當時最大的。船舶運輸極大地促進了當時貿易的發(fā)展和經濟的繁榮。在本世紀，以散貨運輸為基礎的世界貿易取得了迅速的發(fā)展，因此散貨船已成為船舶運輸中的主力軍。同時，國際貿易的發(fā)展需要一條更加高效、更加協(xié)調的運輸通道跨越全球，就像一個移動的貨艙，保證重要貨物在幾小時內運達，而不是拖到幾天或者幾周。因此，貨物的運輸進入了多式聯(lián)運時代。鑒于以上的原因，人們又把關注的焦點轉回到改善船舶運輸上。嘗試著把計算機技術、航空科學、甚至美國冠軍杯帆船

17、賽等的一些東西應用到船體的設計和改進上，以獲得速度更快、更可靠的船舶運輸[7]。</p><p>　　船舶的穩(wěn)性（包括完整穩(wěn)性與破艙穩(wěn)性）是船舶安全航行的重要性能之一，它與很多因素有關。 影響因素可分為內因和外因兩方面：內因是船體曲面的幾何形狀, 它決定了船舶自身所具有的穩(wěn)性大小。外因主要有如下幾種載況：風、浪及結冰等氣象因素；船舶破損的位置、尺寸、進水量多少等。對船舶的穩(wěn)性大小進行計算與評估是船舶設計過程的一個

18、重要部分。</p><p>　　自20世紀50年代中期出現以來，散貨船總體上保持著強勁的增長勢頭。在世界經濟全球化的發(fā)展的今天，海上水運的得到了快速的發(fā)展，從而對運輸船舶有了較高的社會需求和安全環(huán)境要求，促使散貨船向雙殼化、大型化、自動化和快速化發(fā)展[6]。</p><p>　　由于海損事故的不斷發(fā)生，人們意識到船舶安全的重要性，因此為了提高散貨船的破艙穩(wěn)性和生存能力，使船的一艙或數艙破損

19、進水后仍能保持一定的浮態(tài)和穩(wěn)性，對破艙穩(wěn)性的研究和計算已成為從事船舶設計人員刻不容緩的任務[13]。</p><p><b>　　2、總體部分</b></p><p>　　總體設計部分是新船設計過程中的一個總的基礎環(huán)節(jié)，是一項基礎性的工作。它對設計工作順利進行和保證新船設計的正確與合理，滿足設計和使用要求具有決定性的作用。</p><p>　　

20、2.1任務書與母型船資料分析 </p><p><b>　　任務書要求如下：</b></p><p>　　船 名： 萬噸級散貨船</p><p>　　航 區(qū)： 近海</p><p>　　船型特征： 本船為鋼質、雙底、單機、單槳、單舵、尾機型，航行于近海航區(qū)的散貨船，尾部有尾樓，首部有首樓。 <

21、;/p><p>　　用 途： 用于近海散貨運輸。</p><p>　　主尺度： 總 　長LOA 127.00m</p><p>　　垂線間長Lpp 118.00m</p><p>　　型 　寬B 　 21.0

22、0 m</p><p>　　型 深D 9.00 m</p><p>　　設計吃水d 6.50 m </p><p>　　船員 p 26+2（引水員）人</p>

23、;<p>　　船級與船籍：ZC/非國際</p><p>　　續(xù)航力：3000海里</p><p><b>　　裝載和穩(wěn)性要求：</b></p><p>　　在現有船體的基礎上，設計和配載貨物、燃油，淡水等載重量，使設計船在近海航區(qū)各種典型工況下都能滿足完整穩(wěn)性和破艙穩(wěn)性的要求。</p><p>　　2.2設

24、計船排水量及重量計算</p><p>　　2.2.1排水量的估算</p><p>　　本船無母型，根據船東所給資料進行計算和確定主尺度。根據給定的肋骨型線圖確定主尺度，繪制型線圖，用Compass軟件進行本船的靜水力計算。具體結果見附表，此程序通過讀取SRH11所生成的數據庫，根據縱向沿船長方向上的積分來計算，計算出不同吃水狀態(tài)下的靜水力數據，從計算結果中讀出在設計吃水狀態(tài)下，設計船的設計

25、排水量為13563.4t。</p><p>　　2.2.2載重量估算</p><p>　　在船舶設計過程中將排水量分成空船重量和載重量兩部分即:</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中：——空船重量（t）； ——載重量（t）。</p><p>　　從利用Co

26、mpass計算輸出的靜水里表中讀出本船的設計排水量為13563.4t，而本船的空船重量為3952.3t，所以本船的載重量為9611.1t。</p><p>　　2.2.3載貨量估算</p><p>　　根據《船舶設計原理》第三張第三節(jié)載重量進行估算，載重量包括了貨物、人員及行李、食品、淡水、燃油、滑油、爐水以及備品等的重量[4]。</p><p><b>

27、　　1人員及行李： </b></p><p>　　額定船員人數為28人，</p><p>　　船員重量為每人65kg，行李重量為每人55kg。</p><p>　　船員行李總重量：28×（65+55）=3.36t。計算時實取3.5t。</p><p><b>　　2食品及淡水重量:</b></

28、p><p>　　食品量通常按每人每天2.5～4.5kg計算，計算本船實取4.5kg，續(xù)航力R為3000海里，設計航速為12.1kn，所以自持力=10.33天，計算時實取11天。淡水（包括飲用水和洗滌用水）的定量標準與航程、航線的氣候條件等因素有關。通常海船取每人每天定量100～200kg，計算本船取200kg。</p><p>　　所以，食品=4.5×28×11=1.386

29、t，計算時實取2t。</p><p>　　淡水=200×28×11=61.6t。</p><p><b>　　3 燃油: </b></p><p>　　燃油儲備量WF根據主機功率、續(xù)航力、航速、主機耗油率等計算確定：</p><p><b>　?。?-2）</b></p&g

30、t;<p>　　式中： t——航行時間（h）, \* MERGEFORMAT ，其中R為續(xù)航力（n mile），Vs為服務航（kn）；</p><p>　　g1——主機耗油率[kg/(kW·h)]；</p><p>　　P1——主機常用額定功率（kW），2574（kW）；</p><p>　　g2——輔機（主要指發(fā)電機組）耗油率[kg/(k

31、W·h)]；</p><p>　　P2——航行時使用的輔機總功率300（kW）；</p><p>　　g2——其他燃油設備（如燃油鍋爐）單位時間耗油量(kg/h)；</p><p>　　k——考慮風浪影響的系數，一般可取1.1～1.2。</p><p>　　對于一般運輸貨船，粗估時WF可按下式近似估算：</p><

32、;p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中：g0——一切燃油裝置耗油率[kg/(kW·h)]，可近似取主機耗油率的1.15～1.20；</p><p><b>　　所以， </b></p><p>　　=1.15×0.2×2574×(11×24

33、)×1.1×10－3 =171.92t。</p><p><b>　　4 潤滑油</b></p><p>　　滑油的儲存量WL近似地取為燃油儲量的某一百分數，即：</p><p><b>　　（2-4）</b></p><p>　　式中：對應一般柴油機ε≈0.02～0.05，主機

34、功率大航程遠的取小值，實取0.04，</p><p>　　所以=0.04×62.03=6.877t。</p><p>　　5 備用、供應品重量</p><p>　　備品是指船上備用的零部件、設備與裝置，包括錨、燈具、損管器材、油漆等。供應品是指零星物品，如生活用品、炊具、辦公用品、醫(yī)療器材等。國外有時將這部分放在空船重量內，我國一般將其放在載重量內，通常取

35、（0.5%～1%）LW，實取0.7%。</p><p>　　所以，備品、供應品重量為：0.7%×3952.3=27.67t。</p><p><b>　　6 排水量裕度</b></p><p>　　排水量裕度也叫排水量貯備。在估算空船重量時，通常也要考慮加一定的排水量裕度。排水量裕度一般加在空船重量中，在初步設計階段，排水量裕度可取空

36、船重量的4%～6%，實取5%。</p><p>　　所以，本船設計排水量的裕度：5%×LW=5%×3952.3=197.6t。</p><p>　　所以，包括排水量裕度時，由以上可計算設計船空載無壓載的最大實際排水量，即：</p><p>　　=3952.3+27.67+3.5+7.8+333+197.6=4521.87t。</p>

37、<p>　　即得，該船的最大裝載貨物量為：13563.4-4521.87=9041.53。</p><p>　　3、完整穩(wěn)性的計算與校核</p><p>　　穩(wěn)性的計算是新船設計中的一個極其重要的環(huán)節(jié)，穩(wěn)性的好壞直接關系到所設計新船的各種使用性能，在船舶設計中具有決定性作用[10]。</p><p>　　本船的完整穩(wěn)性用COMPASS軟件計算，本軟件用于

38、計算各類船舶穩(wěn)性，船舶穩(wěn)性計算內容多、量大、衡準復雜，包括完整穩(wěn)性，破艙穩(wěn)性及有關輔助計算，是船舶航運、設計、審圖檢驗以及有關科研的必備手段。本軟件由上海規(guī)范研發(fā)所根據中國海事局船舶法定檢驗規(guī)則研發(fā)。</p><p>　　3.1該船型線圖與總布置圖介紹</p><p>　　目前，表達船體形狀最常用的方法是圖示法，即用船體型線圖來描述船體的形狀特征。而總布置圖是表示全船總體布置的圖樣。<

39、;/p><p>　　本船的型線圖和總布置圖如圖3-1所示：</p><p>　　本船型值表見下列表： 圖3-1 型線圖與總布置圖</p><p>　　表3-1 型值表（舯后）</p><p>　　表3-2 型值表（舯前）</p><p>　　3.2 船舶幾

40、何形體輸入、邦金曲線計算</p><p>　　3.2.1計算原理功能</p><p>　　用于輸入/修改船體及其附體的幾何數據，并計算船舶邦金曲線。本程序采用封閉曲線方法描述幾何形體，適用于單體、對稱雙體、不對稱雙體、球鼻艏、球尾及隧道尾等各種線型的船舶。</p><p>　　在計算時用坐標點輸入法輸入船體幾何數據，采用封閉曲線方法描述及處理各種幾何形體，其基本原理

41、是將船體及其結構劃分成單元體逐一進行定義，然后通過切割、組合形成完整的船體(參見主菜單PLOT/繪圖)，其中主船體部分采用縱、橫剖面及甲板線進行描述，其它附件部分，如甲板室、艙口圍等可采用多面體來進行定義。</p><p><b>　　3.2.2主尺度</b></p><p>　　主船體標識輸入hull,參考長度輸入兩柱間長，參考寬度輸入型寬，參考深度輸入型深，設計吃

42、水輸入吃水，設計縱傾為0，尾垂線處站號為0，首垂線處站號為20，平均板厚為0.010m。</p><p>　　主船體標識 HULL</p><p>　　主船體定義 單體</p><p>　　參考船長 118.00m</p><p&

43、gt;　　參考船寬 21.00m</p><p>　　參考型深 9.00m</p><p>　　設計吃水 6.50m</p><p>　　設計縱傾 0 m</p><p>

44、　　尾垂線處站號 0</p><p>　　首垂線處站號 20</p><p>　　外殼板平均板厚 0.010mm</p><p>　　片體中心線的距離 0m</p><p>　　橫剖面定義

45、 一半</p><p><b>　　3.2.3肋骨表</b></p><p>　　肋骨號自船尾向船首選“遞增”，基準肋骨號輸0，肋骨間距：10號肋骨后面的肋骨間距為600mm；10-156號肋骨之間的肋骨間距為700mm；156號肋骨之前的肋骨間距為600mm。（如圖3-2 肋骨表）</p><p><b>　　圖

46、3-2 肋骨表</b></p><p>　　3.2.4縱、橫剖面輸入注意事項</p><p>　?。?）在每一個甲板臺階處定義一個橫剖面，若有首樓和尾樓，首樓后端壁和尾樓的前端壁截面要輸入（這里往往要在型線圖中作橫剖線）。（如圖3-3艏樓后端壁）</p><p>　?。?）在船中處定義一個橫剖面方便做靜水力計算時計算最大中橫剖面。</p>

47、<p>　?。?）輸入坐標值時，用戶按照從下往上順序輸入橫剖面描繪點的橫坐標（X）及垂坐標（Z），一直到最上層甲板（主甲板、首樓甲板或尾樓甲板）邊線上的點。但第一點必須在船體中心線上，最后再加一個附加點，在垂向上達到足夠的高度。外板頂線和舷墻不參與船舶性能計算，其型值不要輸入。為了保證精度，舭部可以適當增加1—2個型值點。</p><p>　?。?）縱剖面只需輸入中線面（中縱剖面），并且是除甲板外的下輪

48、廓（首輪廓線+龍骨線+尾輪廓線）。（如圖3-4中縱剖面）</p><p>　　圖3-3 艏樓后端壁 圖3-4 中縱剖面</p><p>　?。?）縱、橫剖面的定義只需按型值表輸入即可。</p><p><b>　　3.2.5甲板定義</b></p><p><b

49、>　?。?）梁拱定義</b></p><p>　　梁拱的定義，梁拱寬度為船舶型寬的一半，本設計船的型寬為21m，故取梁拱寬度10.5m。而梁拱的高度直接從該船的主尺度中讀取，可知梁拱高度為0.4m，梁拱的形狀如圖3-5梁拱號一和圖3-6梁拱號二所示。</p><p><b>　　圖3-5 梁拱號一</b></p><p>&l

50、t;b>　　圖3-6 梁拱號二</b></p><p><b>　　（2）脊弧定義</b></p><p>　　通常將脊弧根據船舶甲板型式分段，本船設有艏樓，所以將脊弧分為兩段：主甲板脊弧和艏樓甲板脊弧。在脊弧定義結束后必須選擇舷邊，數據如表3-3所示。</p><p><b>　　表3-3 脊弧定義</b&g

51、t;</p><p>　　脊弧形狀如下圖所示：</p><p>　　圖3-7 脊弧號一（艉部主甲板） 圖3-8 脊弧號二（艏樓甲板）</p><p><b>　?。?）甲板定義</b></p><p>　　甲板定義根據脊弧的數量進行分段，在定義的時候要將甲板號和脊弧號要對應。而甲板基準點的含義為甲板上

52、的任一點，最好是選擇有代表性的點。（見圖3-9甲板號一和圖3-10甲板號二）</p><p>　　圖3-9 甲板號一（艉部主甲板）</p><p>　　圖3-10 甲板號二（艏樓甲板）</p><p>　　3.2.6根據以上數據進行計算并繪圖如下</p><p>　　圖3-11 船體總體圖</p><p>　　圖3-1

53、2 船體側視圖</p><p>　　圖3-13 船體橫剖面圖</p><p>　　圖3-14 船體俯視圖</p><p>　　3.2.7計算輸出結果見下列表</p><p>　　表3-4 橫剖面面積[m^2] (包括船殼板板厚)</p><p>　　表3-5 橫剖面面積[m^2] (包括船殼板板厚)</p>

54、<p>　　表3-6 橫剖面距基線的面積矩 [m^3] (包括船殼板板厚)</p><p>　　表3-7 橫剖面距基線的面積矩 [m^3] (包括船殼板板厚)</p><p><b>　　3.3 靜水力計算</b></p><p><b>　　3.3.1計算原理</b></p><p>

55、;　　靜水力計算應用SRH10建立的船舶幾何形體數據，計算船舶在不同吃水及縱傾情況下的靜水力曲線數據?？捎嬎?儲存/打印/插值輸出各類靜水力曲線數據，適用于各種線型船舶。</p><p>　　船舶靜水力數據表達了船舶在正浮狀態(tài)下的浮態(tài)和穩(wěn)性要素隨吃水而變化的規(guī)律。Compass軟件通過讀取SRH10數據所生成的數據庫，按照輸出參考點定義、水線面定義、縱傾定義，直接計算或插值計算船舶的靜水力數據，在建立靜水力表時，

56、我使用的是縱傾高的輸入法，并且使主縱傾值為0m。</p><p><b>　　3.3.2參考點</b></p><p>　　參考點縱向坐標 59.000m</p><p>　　參考點縱向坐標的描述 船舯</p><p>　　參考點橫向坐標 0.000

57、m</p><p>　　參考點橫向坐標的描述 中心線</p><p>　　參考點垂向坐標 0.000m</p><p>　　參考點垂向坐標的描述 基線</p><p>　　最大橫剖面的縱向位置 59.000m</p><p>　　橫傾角

58、 0.000deg</p><p><b>　　3.3.3吃水</b></p><p>　　實際吃水基點到參考點的垂直距離為龍骨板板厚，這里龍骨板板厚為18mm，實際吃水基點取平板龍骨下緣。在輸入吃水時，本程序設置了三種輸入方法，a、每次輸入三個值，最小吃水、最大吃水、吃水增加的步長；b、每次輸入兩個吃水，即最小吃水及最大吃水；c、

59、每次只輸入一個吃水，即最小吃水。這里選擇第一種方法，即每次輸入三個值。</p><p>　　初吃水 0.5m </p><p>　　末吃水 7.5m </p><p>　　步長 0.1m</p><p><b>　　3.3.4縱

60、傾</b></p><p>　　單位取m，主縱傾為0m。 2號縱傾為-2m，3號縱傾為10m。</p><p>　　3.3.5計算結果見表3-8</p><p>　　表3-8 靜水力計算結果</p><p>　　3.4穩(wěn)性與浮態(tài)計算</p><p>　　3.4.1橫交曲線計算—SRH12</p>

61、<p><b>　　(1)計算原理</b></p><p>　　應用SRH10、SRH11建立的船舶數據，計算船舶在不同吃水或排水量、縱傾及橫傾情況下的橫交曲線數據?？刹捎霉潭ɑ蜃杂煽v傾方法計算/貯存/打印/插值輸出橫交曲線數據、進水角及甲板邊緣入水角，適用于各類線型船舶。</p><p>　　本程序通過讀取SRH10所生成的數據庫，按照輸出參考點坐標定

62、義、排水量或吃水定義、縱傾值及橫傾角定義，分別采用自由縱傾或固定縱傾方式進行計算，求得不同排水體積或不同吃水及不同橫傾角時浮力作用線至假定重心的距離，即橫交曲線數據，并對制定的進水點計算其進水角及甲板入水角。</p><p>　　(2)相關數據的定義</p><p><b>　?。╝）吃水</b></p><p>　　輸入方法同SRH11，初算

63、時為加快計算速度，步長可以大一點。這里取值如下：</p><p>　　初吃水 0.5m</p><p>　　末吃水 7.5</p><p>　　步長 0.5m</p><p><b>　?。╞）縱傾</b></

64、p><p>　　單位m，類型為自由，縱傾值輸入方法同SRH11，初算時范圍可大一點，尾傾為正。 由于本船總長有127m ,縱傾范圍可選為-2m至10m。 </p><p><b>　?。╟）橫傾角</b></p><p>　　供參閱，用戶不要修改。（見圖3-15橫傾角定義）</p><p>　　圖3-15 橫傾角定義&l

65、t;/p><p><b>　　（d）進水點</b></p><p>　　本船進水點取為上層建筑外側的門，因為左右舷對稱，取右舷的門。（見表3-9進水點定義）</p><p>　　表3-9 進水點定義</p><p>　?。╡）計算輸出結果詳見下表：</p><p>　　表3-10 橫交曲線結果1<

66、;/p><p>　　表3-11 橫交曲線結果2</p><p>　　表3-12 橫交曲線結果3</p><p>　　表3-13 橫交曲線結果4</p><p>　　表3-14 橫交曲線結果5</p><p>　　表3-15 橫交曲線結果6</p><p>　　表3-16 橫交曲線結果7</p&

67、gt;<p>　　表3-17 橫交曲線結果8</p><p>　　表3-18 橫交曲線結果9</p><p>　　表3-19 橫交曲線結果10</p><p>　　3.4.2艙容計算—SRH30</p><p><b>　?。?)計算原理</b></p><p>　　可用于輸入、修改

68、船舶艙室?guī)缀螖祿?，采用靜水力計算方法，對各橫剖面進行切割組合再縱向積分的方法，計算艙容等參數及等體積直接計算船舶在橫傾及縱傾狀態(tài)下的液體艙液體傾側矩，適用于各種線型船舶。</p><p>　　艙容的計算是在之前建立的船舶三維模型下采用切割或者自定義的方法來得到船舶每一個艙室的具體位置、形式、艙容等。采用靜水力的方法，對各橫剖面進行切割組合再縱向積分，據此計算船舶艙室的容積、型心位置及表面慣性矩等參量。</p

69、><p>　　（2)單元體定義的注意事項</p><p>　?。╝）注意單元體所在片體的選擇，單元體在左舷的最好選左片體，反之選右片體。</p><p>　　（b）對于位置對稱，分別位于左右兩舷的艙，要分別定義位于左舷或右舷的單元體和艙室。</p><p>　?。╟）在定義坐標點時，左舷為“—”，右舷為“+”。</p><p&

70、gt;　?。╠）定義單元體時，多采用切割的方式。切割需定義單元體首尾端壁的內部輪廓線，右舷按順時針方向，左舷按逆時針方向，橫向對稱單元體 只定義其右舷一半。</p><p>　?。?)單元體定義示例（如圖3-16 NO.1淡水艙（左）定義數據和圖3-17燃料油艙（右）定義數據及其他們的三維圖）</p><p>　　圖3-16 NO.1淡水艙（左）定義數據</p><p

71、>　　圖3-17 燃料油艙（右）定義數據</p><p>　　圖3-18 NO.1淡水艙（左）三維圖 圖3-19 燃料油艙（右）三維圖</p><p><b>　?。?)艙室定義</b></p><p>　　結構系數均為0.98。（如圖3-20燃料油艙（左）和圖3-21 NO.2頂壓載水艙（右））</p>

72、;<p>　　圖3-20 燃料油艙（左）</p><p>　　圖3-21 NO.2頂壓載水艙（右）</p><p>　?。?)計算結果如下表</p><p>　　表3-20 艙容計算結果</p><p>　　3.4.3裝載計算—SRH14</p><p>　　可用于船舶的裝載計算，即對一系列給定的裝載工況

73、，計算其總縱強度及完整穩(wěn)性，其中完整穩(wěn)性部分包括中華人民共和國《船舶與海上設施法定檢驗規(guī)則》國際航行海船法定檢驗技術規(guī)則和非國際航行海船法定檢驗技術規(guī)則兩部分，適用于各種類型船舶。[1]本程序運行所需的數據，取自SRH10、SRH11及SRH12所產生的數據庫。</p><p><b>　?。?）計算原理</b></p><p>　　裝載計算通常是多種裝載工況計算的總

74、稱。裝載工況是指船舶的某種載重狀況，與貨物種類和重量，燃油淡水裝載量密切相關。由于幾個裝載工況經常包含一些相同的載荷組成（如儲藏物、食品、人員、燃油、淡水等），為避免重復輸入這些載荷，將它們用分組的方法形成一系列部分裝載，然后由若干個部分裝載搭配而成某個裝載工況。</p><p>　?。?）裝載計算的注意事項</p><p>　　(a）裝載工況由若干個部分裝載工況組成（空船重量自動算入）；

75、</p><p>　　(b）部分裝載工況由艙室載荷及附加載荷組成；</p><p>　　(c）載荷數據包括重量、重心縱向及橫向位置、重量分布范圍、載荷比重、自由液面慣性矩、載荷標識；</p><p>　　(d）艙室數據包括艙名、標識、首、尾艙壁位置、艙容、形心縱向位置等。</p><p><b>　　（3）空船重量</b>

76、;</p><p>　　對于穩(wěn)性計算這里只需要輸入空船重量及重心即可。最后平行中體的二變量只選其一便可，程序規(guī)定平行中體范圍為0.33～0.7LPP。（如圖3-22空船總重量）</p><p>　　空船總重量 3952.3t</p><p>　　重心垂向位置 7.420m</p><p>　　重心縱

77、向位置 49.350m</p><p>　　平行中體長度 76.700m</p><p>　　平行中體百分比 0.650</p><p>　　圖3-22空船總重量</p><p><b>　?。?）艙室</b></p><p>　　這里為SR

78、H30的計算結果，供參閱。（如圖3-23艙室）</p><p><b>　　圖3-23 艙室</b></p><p><b>　　（5）部分裝載</b></p><p>　　裝載計算通常是多種裝載工況計算的總稱。裝載工況通常由若干個部分裝載工況組成，之所以這樣是因為幾個裝載工況經常包含一些相同的載荷組合(如儲藏物、食品、人

79、員、燃油、淡水等)，為避免重復輸入這些載荷，將它們用分組的方法形成一系列部分裝載工況。</p><p>　　同樣，部分裝載工況中也常常包含一些相同的載荷數據(如載荷標識，重量分布范圍等)，所以又將這些載荷分為艙室載荷及附加載荷，綜合以上分析，可得出如下幾點:</p><p>　　(a)裝載工況由若干個部分裝載工況組成(空船重量自動算入)。</p><p>　　(b)

80、部分裝載工況由艙室載荷及附加載荷組成。</p><p>　　(c)載荷數據包括重量、重心縱向及橫向位置、重量分布范圍、載荷比重、自由液面慣性矩、載荷標識。</p><p>　　(d)艙室數據包括艙名、標識、首、尾艙壁位置、艙容、 形心縱向位置等。</p><p>　　(e)部分裝載狀況。（如表3-21）</p><p>　　表3-21 部分裝

81、載狀況</p><p>　　部分裝載輸入注意事項：</p><p>　　在輸入液體艙室的重量時，在艙容的基礎上乘以液體比重。</p><p>　　(a)壓載水艙不用計算自由液面慣性矩，滿載時不存在自由液面。</p><p>　　(b)若有部分裝載，則部分裝載時的重心位置均要根據艙容在艙容曲線表中插值。</p><p>

82、<b>　?。?）裝載工況</b></p><p>　　部分裝載定義完畢，在此可添加、修改或刪除裝載工況，如為添加或修改，先輸入裝載工況標識，建議不超過5個字符及裝載工況說明，然后用戶可用鼠標點擊的方式在右下角顯示的所有部分裝載工況中選擇所需工況。（如圖3-24修改滿載出港的工況）</p><p>　　圖3-24 修改滿載出港的工況</p><p&

83、gt;　?。?）依照《船舶與海上設施法定檢驗規(guī)則》（2004）對于散貨船的要求，需校核以下四種載況：</p><p>　　(1) 滿載出港； (2) 滿載到港。</p><p>　　(3) 壓載出港 (4) 壓載到港</p><p>　　表3-22 滿載出港</p><p>　　表3-23 滿載到港</p>&l

84、t;p>　　表3-24 壓載出港</p><p>　　表3-25 壓載到港</p><p>　?。?）計算穩(wěn)性計算前，要將靜水力計算、橫交曲線計算和艙容計算重新計算，最后進行穩(wěn)性計算。并且在以后的計算中不能輕易改變前面的參數，以防對穩(wěn)性計算有影響。計算過程中，尚需要提供受風面積及形心位置，可以列表計算如下下表：</p><p>　　表3-26 受風面積計算（當

85、吃水d=6.5m時）</p><p>　　（8）本計算依據中華人民共和國海事局《船舶與海上設施法定檢驗規(guī)則》國內航行海船法定檢驗技術規(guī)則的有關要求進行。</p><p>　　1 船舶類型 .................................................. : 干貨船</p><p>　　2 航區(qū) ..................

86、.................................... : 近海</p><p>　　3 舭龍骨面積 Ab (m^2) ....................................... : 74.34</p><p>　　4 設計水線 (d=2.900m)以上受風面積 Af (m^2) .................. : 784.364</p&g

87、t;<p>　　5 受風面積形心到設計水線的垂直距離 Zf (m) ................... : 3.128</p><p>　　6 江-海航行自航船舶并裝載甲板貨 ............................. : 不是</p><p>　　7 圓舭形船舶 ..............................................

88、.. : 是</p><p>　　8 船舶設計水線長 Lw (m) ..................................... : 122</p><p>　?。?）穩(wěn)性總結表如下：</p><p>　　由穩(wěn)性總結表可以看出，本船穩(wěn)性完全滿足《船舶與海上設施法定檢驗規(guī)則》（2004）及其修改通報對完整穩(wěn)性的要求。</p><p&g

89、t;　　表3-27 穩(wěn)性總結表</p><p>　?。?0）以上是對萬噸級散貨船四種不同工況下的裝載計算，通過結果可以看出：四種工況下都滿足規(guī)定的標準值，最終的數據穩(wěn)性衡準數也遠遠超出了標準值，說明了該船的穩(wěn)性余量很大。</p><p>　　3.5靜水力曲線圖繪制</p><p>　　靜水力曲線圖表達了船舶靜止正浮狀態(tài)下浮性和穩(wěn)性要素隨吃水而變化的規(guī)律，該圖包括下列

90、曲線：</p><p>　?。?）型排水體積▽曲線 （2）總排水量Δ曲線；</p><p>　?。?）浮心縱向坐標XB曲線（船中） （4）浮心垂向坐標ZB曲線；</p><p>　?。?）水線面面積Aw曲線 （6）漂心縱向坐標XF曲線（船中）；</p><p&g

91、t;　?。?）每厘米吃水噸數TPC曲線 （8）每厘米縱傾力矩MTC曲線；</p><p>　?。?）橫穩(wěn)心半徑曲線 （10）縱穩(wěn)心半徑曲線；</p><p>　?。?1）方型系數CB曲線（以11為坐標） （12）棱型系數Cp曲線（以12為坐標）；</p><p>　　（13）水線面系數Cwp曲

92、線（以14為坐標） （14）中橫剖面系數CM曲線（以13為坐標）。</p><p>　　靜水力曲線圖見附圖3-25。</p><p>　　圖3-25 靜水力曲線圖</p><p>　　4、破艙穩(wěn)性計算與校核</p><p>　　對于破艙穩(wěn)性的計算，一般都采用確定性的計算方法。該方法規(guī)定了船體破損的范圍、位置以及破艙前的船舶狀態(tài)，確定一個或幾個

93、最危險的破艙穩(wěn)性要求。確定性方法要求任一計算狀態(tài)都必須滿足所有殘存條件[4]。</p><p>　　本船的破艙穩(wěn)性計算是用COMPASS軟件計算的，本軟件用于計算各類船舶穩(wěn)性，船舶穩(wěn)性計算內容多、量大、衡準復雜，包括完整穩(wěn)性，破艙穩(wěn)性及有關輔助計算，該船對破艙穩(wěn)性的計算是使用確定性計算方法，Compass 里面的SRH22進行計算與校核。同時，本船破艙穩(wěn)性按《國內航行海船法定檢驗技術規(guī)則2004》的相關要求進行計

94、算。</p><p>　　4.1該船排水量及載重量</p><p>　　4.2分艙及破艙穩(wěn)性的要求</p><p>　　該要求主要依據是國際海事組織海上安全委員會大會(MSC 68 通過的SOLAS 修正案“散貨船的安全措施” 及MSC19（58）決議通過的SOLAS 修正案“船長為100 m或超過100m的貨船分艙及破艙穩(wěn)性”的各項條款[6], 具體要求簡述如下：

95、</p><p>　　對于船長為100 m 或以上的貨船分艙和破艙穩(wěn)性要求：（該穩(wěn)性適用于1992 年2 月1日或以后建造船舶。）</p><p>　　(1) 要求的分艙指數“R”。</p><p><b>　　R = </b></p><p>　　式中: ----船舶分艙長度，m。</p><p&g

96、t;　　(2) 達到的分艙指數“A”。</p><p><b>　　R = </b></p><p>　　式中: i----表示所考慮的每一個艙或艙組；</p><p>　　----表示所考慮的艙或艙組可能浸水的概率, 不考慮任何水平分隔；</p><p>　　----表示所考慮的艙或艙組浸水后的生存概率, 包括水平分隔

97、的影響。</p><p>　　(3) 衡準: 要求滿足A≥R。</p><p>　　4.2.1關于假定損壞的范圍和性質規(guī)定如下：</p><p><b>　　（1）舷側破損：</b></p><p><b>　?。?）船底破損：</b></p><p>　?。?） 如果任何較

98、上述(a)和(b)規(guī)定的最大范圍為小的損壞會造成更為嚴重的情況，則應對這種損壞予以考慮。</p><p>　　4.2.2散貨船如能滿足下列要求，即應認為符合破艙穩(wěn)性衡準：</p><p>　　(1) 考慮到下沉、橫傾和縱傾的最后水線應在可能發(fā)生繼續(xù)浸水的任何開口的下緣以下。這種開口應包括空氣管和以風雨密門或風雨密艙蓋關閉的開口，但以水密人孔蓋與平艙口蓋、保持甲板高度完整性的小水密貨油艙口蓋

99、、遙控水密滑動門以及永閉式舷窗等關閉的開口，可以除外[2]。</p><p>　　(2) 在浸水的最后階段，不對稱浸水所產生的橫傾角不得超過25°，但如甲板邊緣無浸沒現象，則這一角度最大可增至30°。</p><p>　　(3) 對浸水最后階段的穩(wěn)性應進行研究，如復原力臂曲線在平衡點以外的范圍至少為20°,相應的最大剩余復原力臂,在20°范圍內至少為

100、0.10m，且在此范圍內曲線下的面積應不少于0.0175m·rad，則該穩(wěn)性可以認為是足夠的。在此范圍內無保護的開口不應被浸水，除非該開口所在處所是假定浸水的。在此范圍內，上述(1)中列舉的任何開口和其他開口能夠關閉保持風雨密者，則可以允許被浸水。</p><p>　　(4) 應確信在浸水的中間階段穩(wěn)性是足夠的。</p><p>　　(5) 借助于機械的平衡裝置，例如設有閥或橫貫

101、水平管，不應作為減少橫傾角或獲得剩余穩(wěn)性最小范圍的措施以滿足2.10.3(1),(2)和(3)的要求，并且在使用平衡裝置的所有階段中，都應保持有足夠的剩余穩(wěn)性。用大橫剖面導管連接的處所可認為是共通的。</p><p><b>　　4.2.3 滲透率</b></p><p>　　由于破損而浸水的處所的滲透率如下表:</p><p>　?、?部分裝

102、載艙的滲透率應與該艙所載液體的量相一致。裝載液體的艙一旦破損，應假定所載液體從該艙完全流失，并由海水替代至最后平衡時的水線面。</p><p><b>　　4.3分艙布置</b></p><p>　　船舶艙壁甲板和水密橫艙壁位置：</p><p><b>　　4.4進水點</b></p><p>　

103、　破艙穩(wěn)性計算時的進水點取如下位置：</p><p>　　4.5風雨密點的位置</p><p>　　破艙穩(wěn)性計算時的風雨密點取如下位置：</p><p><b>　　4.6破損區(qū)域劃分</b></p><p>　　破艙穩(wěn)性計算時的破損區(qū)域取如下位置：</p><p><b>　　4.7破

104、損組合</b></p><p>　　破艙穩(wěn)性計算時的破損區(qū)域取如下位置：</p><p><b>　　破艙組合ID的說明</b></p><p>　　×-××-××- ——破艙組合ID</p><p>　　———-破損的另一個區(qū)域</p>&l

105、t;p>　　—————--破損區(qū)域。對一艙破損，表明破損發(fā)生在××區(qū)域；對二艙破損，表明破損發(fā)生在××至下一區(qū)域。</p><p>　　———————--破損范圍。1表示一艙破損，2表示二艙破損。</p><p>　　4.8破艙穩(wěn)性計算結果總結表</p><p>　　注：由于該散貨船的艙室的劃分是對稱分布的，所以在計算時

106、可以只進行計算一邊的破艙穩(wěn)性，本文取右面（S）來對該船的破艙穩(wěn)性進行計算與評估。四種不同的工況下的破艙穩(wěn)性評估（右傾）如下：</p><p><b>　　4.8.1滿載出港</b></p><p><b>　　4.8.2滿載到港</b></p><p><b>　　4.8.3壓載出港</b></

107、p><p><b>　　4.8.4壓載到港</b></p><p><b>　　5、總結</b></p><p>　　對船舶破艙穩(wěn)性的計算與評估是一個相當復雜的過程，是一門綜合性的科學技術。它包括對船體完整穩(wěn)性的計算、艙室的劃分等專業(yè)的設計與計算，更加考驗我們對COMPASS軟件的應用技巧和能力。</p><

108、;p>　　此次船舶設計涉及的方面和內容范圍很廣，主要從總體、性能和總結三部分著手，綜合應用船舶設計原理、靜力學、建造工藝等方面的專業(yè)基礎知識，并運用這些知識來分析和解決船舶技術設計中出現的各種問題。同時結合COMPASS軟件進行性能方面的計算。</p><p>　　在設計過程中，遇到了許多難題，但最終大部分都解決了，并由此得到了一些體會。首先是任務書和母型資料分析，由于該船沒有母型資料，需要自己從給定的總布

109、置圖和肋骨型線圖上讀取母型船的資料。通過COMPASS軟件進行靜水力計算與圖線繪制，結合總布置草圖，從而調整型線，以及為后續(xù)設計提供數據支持。</p><p>　　通過此次畢業(yè)設計，我基本了解了船舶穩(wěn)性計算中的關于船體破艙安全性和穩(wěn)性的一些知識，應用計算機技術和設計方法來完成此次畢業(yè)設計。使我對船舶有了更加全面和系統(tǒng)地認識，復習并鞏固了的專業(yè)知識且使其有機地結合在一起。同時還讓我學會了一門新的軟件使用。</

110、p><p>　　在此次畢業(yè)設計，我得到了以下結論：為提高散貨船的破艙穩(wěn)性和生存能力, 在設計新船時, 避免采用跨兩個貨艙的頂邊艙和底邊艙的結構形式,本文主要研究了散貨船側體破損對其破艙穩(wěn)性的影響；我借鑒了前人的成果，并應用到了破艙穩(wěn)性原理計算方面和COMPASS的使用方面，進一步了解了如何用確定性法對船舶破艙穩(wěn)性的計算與校核。</p><p>　　隨著對散貨船各種工況下的穩(wěn)性的不斷研究，在未來

111、發(fā)生的海損事故將會越來越少，是船舶的安全性更高，從而對我們賴以生存的環(huán)境起到了凈化作用?？茖W研究是沒有止境的，永遠有未知的領域在等待我們去探索去開發(fā)。我通過做這次的畢業(yè)論文，鍛煉了自己的獨立分析問題能力與解決問題能力，更重要的是還加強了自己的與他人合作協(xié)調的能力。希望自己以后能在遇到的任何問題與困難上不斷的鉆研探索和分析解決向題，努力提升自己。</p><p>　　由于時間及能力有限，設計中難免存在錯誤和缺點。懇

112、請各位老師和同學們批評指正，以便今后改進和進一步完善。</p><p><b>　　[參考文獻]</b></p><p>　　[1]中華人民共和國海事局.國內航行海船法定檢驗技術規(guī)則[S]. 北京：人民交通出版社,2004</p><p>　　[2]中國船級社.鋼質海船入級與建造規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2006</p>

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