200客位大金湖旅游船初步设计(船舶与海洋工程毕业论文)

200客位大金湖旅游船初步设计(船舶与海洋工程毕业论文)

200客位大金湖旅游船初步设计(船舶与海洋工程毕业论文) 篇1

200客位泰宁大金湖旅游船初步设计

[摘要]近年来，旅游成为了人们节假日的首选。随着我国旅游业得到迅猛发展，现代旅游者选择内湖和内河风景旅游区为目的地和乘坐旅游船出游已成为一种时尚。大金湖原有的120客位旅游船载客量已不能满足日益增长的游客量的需求，为了提高载客量，有必要设计一艘新船。本文主要内容包括200客位旅游船的主尺度论证、总布置设计、型线设计、静水力计算和中横剖面结构设计。本设计根据任务书的要求，选定一个母型船资料作为基础，在母型船基础上初步确定了新船主尺度的可行方案，并对新船主要性能进行校核。设计过程中应用Excel软件进行静水力计算，应用AutoCAD软件绘制了该船的总布置图、型线图、静水力曲线图和典型横剖面结构图。

[关键词] 旅游船；初步设计；母型船

I

Preliminary Design of 200-seats Excursion Vessel of Taining’s Big Golden Lake

[Abstract] In recent years, tourism has become the first selection of people on holidays.Along with our country tourism has developed rapidly, modern tourists choose lake and river scenic area for the destination and take a cruise ships to travel has become a kind of fashion.Big golden lake original 120-seat excruise vessel capacity cannot satisfy the needs of increasing passenger, in order to improve the capacity, it is necessary to design a new ship.In this paper, main content in preliminary design process include the argument of principal dimensions, the general layout design, line design, static hydraulic calculation and cross section structural design.This design according to the requirement of the specification, has selected a mother ship as the foundation, determined the feasible scheme of the new vessel preliminary, and checked the new ship main performance.In the design process, the Excel software was applied to calculate the static hydraulic, and the AutoCAD software was applied to draw the general layout, drawing lines, hydrostatic curves and typical cross section figure.[Key words] Excursion Vessel;Preliminary design;Mother ship

II

目录

0 引言----1 1 船型的设计要求-------------------------1 2 主尺度确定-----------------------------2 2.1 主尺度选取所考虑的因素及初步确定6.263 7.196 5.960 4.882 4.284 3.947 3.407

纵稳心半径BML

（m）0.000 462.356 286.794 208.765 166.836 161.397 180.416 153.175

漂心纵向坐标XF（m）-8.643-2.266-0.224-0.183-0.263-0.716-1.471-1.152

浮心纵向坐标XB（m）0.000-3.458-1.687-0.930-0.664-0.616-0.745-0.869

浮心垂向坐标ZB（m）0.000 0.200 0.340 0.472 0.596 0.718 0.841 0.964

船舶与海洋工程专业毕业论文 表5-3 静水力计算表（3）

水线 船底线 200WL 400WL 600WL 800WL 1000WL 1200WL 1400WL 水线面系数CW

0.057 0.248 0.467 0.591 0.674 0.764 0.885 0.926

中横剖面系数CM 方形系数CB 棱形系数CP

0.000 0.281 0.484 0.608 0.686 0.740 0.778 0.808

0.000 0.155 0.260 0.353 0.426 0.488 0.546 0.600

-0.554 0.537 0.581 0.621 0.659 0.702 0.743 5.2 静水力曲线图

本船的静水力曲线图见图5-1，大比例图见附录三：200客位大金湖旅游船静水力曲线图。其中包括以下曲线：

1）型排水体积曲线； 2）总排水体积曲线； 3）浮心纵向坐标曲线； 4）浮心垂向坐标曲线； 5）水线面积曲线； 6）漂心纵向坐标曲线； 7）每厘米吃水吨数曲线； 8）横稳心半径曲线； 9）纵稳心半径曲线； 10）每厘米纵倾力矩曲线； 11）水线面系数曲线； 12）中横剖面曲线； 13）方形系数曲线； 14）棱形系数曲线。

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图5-1 200客位大金湖旅游船静水力曲线图 中横剖面结构计算

6.1 概述

1）本船为单底、单甲板、横骨架式交替肋骨及主肋骨制焊接结构钢质内河船。结构按《钢质内河船舶建造规范》（2009）[10]对B级航区要求进行设计。

2）主要数据

总长LOA=42.5m 型宽B=6.6m 设计吃水d=1.2m L/D=19.15<30.0 主机功率：280kW 骨架型式：单底单甲板横骨架式交替肋骨及主肋骨制

垂线间长LPP=38.3m 型深D=2.00m 肋距s=0.5m B/D=3.3<4.5

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6.2 主要构件的计算及确定 6.2.1 外板及船底板

1）船底板

（1）船中部船底板厚度t应不小于按下式计算所得之值：

式中：L——船长，m；

s——肋骨或纵骨间距，m；

a——航区系数，A级航区船舶取α=1，B级航区船舶取α=0.85，C级航区船舶

取α=0.7。

α、β、γ——系数，横骨架式分别取0.076、4.5和-0.4，纵骨架式分别取0.066、4.5和-0.8。

8=.0 t670.054=+3.4.0m7483-5.4m.0创（根据公式（6-1）：5）t=a(αL+βs+γ)mm（6-1）。

（2）船底板厚度t尚应不小于按下式计算所得之值：

式中：d——吃水，m；

s——肋骨或纵骨间距，m；

r——半波高，m。A级航区取1.25m，B级航区取0.75m，C级航区取0.25m。

根据公式（6-2）：8t=4.150.351m75=3.m2+0.1.创所以，船中部船底板厚取t1=5mm。2）平板龙骨

船中部平板龙骨厚度应按船中部底板厚度增加1mm，首尾部平板龙骨厚度应不小于船中部底版厚度。平板龙骨的宽度不小于0.1B，且应不小于0.75m。

所以，船中部平板龙骨厚度t=6mm，宽度b=750mm。3）舭列板

舭列板厚度应按照船中部船底板厚度增加0.5mm，若船底板厚度大于8mm时，则舭列板厚度可与船底板相同。

所以，舭列板厚度t=6mm。4）舷侧外板

船中部及过渡区域舷侧外板厚度应不小于船底板厚度的0.9倍，即不小于5×0.9=4.5 mm。

t1=4.8sd+r mm

（6-2）。

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所以,船中部舷侧外板厚度t=5mm。5）舷侧顶列板

船中部舷侧顶列板的厚度应不小于强力甲板边板厚度的0.85倍（本船为5×0.85=4.25mm）或舷侧外板厚度增加1mm，取其大者。

所以，船中部舷侧顶列板厚度t=6mm。6.2.2 甲板

1）强力甲板

船长小于50m的B级航区船舶，其强力甲板的最小厚度t应不小于表6-1[7]的规定。

表6-1 B级船舶强力甲板的最小厚度

船长（m）最小厚度t（mm）

50＞L＞40 5.0

40≥L≥20 3.5 因此新船强力甲板的厚度t=5mm。2）船中部甲板边板

船中部甲板边板的宽度应不小于0.1B，厚度应按甲板厚度增加1mm。所以，船中部甲板边板t=6mm，宽度b=700mm。3）其它

其它各层非强力甲板厚度一般不小于3.0mm，顶棚甲板可以减薄至2mm。所以，旅客舱室甲板厚度t=3mm，顶棚甲板厚度t=2mm。6.2.3 船底骨架

1）中横剖面处船底骨架（1）实肋板

实肋板剖面模数W应不小于按下式计算所得之值：

式中：d——吃水，m；

s——实肋板间距，m； r——半波高，m； l——实肋板跨距，m；

K——内龙骨修正系数，K=a(l1/l-1.1)+b；a、b为系数，对于横骨架式交替肋骨制

W=Ks(fd+r)l2

（6-3）

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且只有一根龙骨的船舶，a=2.00，b=3.20；l1/l为舱长比，l1为舱底平面长度（取两横舱壁的间距）m；对于只有一根龙骨的船舶，取值范围为1.1-1.5，这里取1.3。

f——系数，按表6-2选取。

表6-2 系数f

货舱内f值

货舱外f值

自航船

0.5

非自航船 0.25

根据公式（6-3），计算得：W=2?1.3-1.13.2创0.5(1.0创1.2+0.75)5.02=87.75cm3；实取：^3´170，其W=101.064cm3（带板4×500）。5´90（2）中内龙骨

中内龙骨腹板的高度和厚度与该处实肋板相同，面板剖面积应不小于实肋板面积剖面积的1.5倍。实取：^（3）旁内龙骨

旁内龙骨可用间断板构成，尺寸与该处实肋板相同，实取：^2）机舱内骨架（1）实肋板

单底实肋板腹板应比上式（6-3）对货舱外实肋板所要求的腹板厚度增厚1mm，面板剖面积应增加1倍，实取：^（2）中内龙骨

单层底船机舱内内龙骨的面板和腹板应不小于机舱实肋板尺寸，实取：^（3）旁内龙骨 实取：^3´170。6´1204´170。

7´1303´170。6´1203´170。5´904´170，（带板4×500）。

7´13028

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6.2.4 舷侧骨架

1）中横剖面处肋骨

主肋骨和普通肋骨的剖面模数W应不小于按下式计算所得之值：

式中：d——吃水，m；

s——肋骨间距，m； r——半波高，m；

l——肋骨跨距，m，对主肋骨和未设置舷侧纵桁的普通肋骨，取肋骨与实肋板内缘交点至肋骨与横梁内缘交点间的垂直距离；主肋骨若设置舷侧纵桁时，主肋骨仍按本规定确定。对设有舷侧纵桁的普通肋骨，取肋骨与实肋板内缘交点至舷侧纵桁的垂直距离，但应不小于1.25； K——系数，按表6-3选取。

表6-3 系数K

W=Ks(d+r)l2 cm3（6-4）

类别 自航船 非自航船

主肋骨 3.8 4.4

普通肋骨

未设舷侧纵桁

3.2 3.8

设有舷侧纵桁

4.9 5.7 根据公式（6-4），计算得：W=4.9创0.5(1.2+0.75)1.832=16.00cm3； 实取：L100×63×7，W=16.88cm3。2）中横剖面处强肋骨

舷侧骨架为交替肋骨制时，强肋骨的剖面模数W应不小于按下式计算所得之值：

式中：d——吃水，m；

s——强肋骨间距，m；

r——半波高，B级航区取0.75m； l——强肋骨跨距，m； K——系数，自航船取4.0。

根据公式（6-5），计算得：W=4.0创2.5(1.2+0.75)1.552=46.849cm3。

W=Ks(d+r)l2 cm3

（6-5）

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实取：^3´1203（带板4×500），W=49.066cm满足要求。5´603）舷侧纵桁

舷侧纵桁的剖面尺寸应与强肋骨相同，实取：^4）梁肘板

肋骨与横梁应用肘板连接，肘板直角边长应为横梁高度的2倍，肘板的厚度取与横梁相同。直角边长a=150mm，厚度t=4mm，折边宽度b=40mm。6.2.5 舱壁结构

1）横舱壁间距

强力甲板下横舱壁的间距l应不大于下式计算所得之值：

3´120。5´60

l=Kl´D1

（6-6）

LL2+0.164（）式中：Kl——系数，Kl=5.93-0.94（）；当Kl>6时，取Kl=6； BBDl——在船舯处沿船舷侧自平板龙骨上表面至强力甲板下表面的垂直距离。根据公式（6-6），计算得l=5.99×2=11.98m。2）平面水密舱壁

平面水密舱壁底列板厚度应不小于下式计算所得之值：

式中：s——扶强材间距，m；

h——由舱壁下缘量至舱壁顶端（深舱舱壁另加0.5m）或量至溢流管顶端的垂直距 离，m，取大着，但应不小于2.0m； K、c——系数，按表6-4选取。

表6-4 系数K、C

t=Ksh+c（6-7）

舱壁种类

K c

防撞舱壁 4.0 0.5

干货舱壁 3.2 0

深舱舱壁 4.2 1.0

0.5根据公式（6-7），计算得：t=4.0创3）扶强材

2+0.5=3.328mm，实取：t=4mm。

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平面舱壁扶强材的剖面模数W应不小于按下式计算所得之值：

W=Kshl2

（6-8）

式中：s——扶强材间距，防撞舱壁和深舱舱壁扶强材间距应不大于650mm，干货舱舱壁扶强材间距应不大于750mm，本船取400mm；

h——自扶强材中点量至舱壁顶端（深舱舱壁另加0.5m）或量至溢流管顶端的垂直距离，取大者，但应不小于2.0m，本船取2.0m；

l——扶强材跨距，取包括肘板在内的扶强材长度，若设有与扶强材垂直的桁材，取桁材至扶强材端部或桁材之间的距离，取大者，本船取1.4m； K——系数，按表6-5选取。

表6-5 系数K 扶强材种类 固定情况 两端有肘板

K值

防撞舱壁 4.0 4.8 5.35 —

干货舱壁 3.0 3.6 4.0 3.8

深舱舱壁 5.0 6.0 6.6 3.8 垂直扶强材 一端有肘板 两端无肘板

水平扶强材

根据公式（6-8），计算得W=4×0.5×2×1.42=7.84 c m3，实取：L80×50×6，W=9.25cm3。

4）垂直桁

垂直桁的剖面模数W应不小于按下式计算所得之值：

W=Kbhl2

（6-9）

式中：b——垂直桁的支撑宽度，即垂直桁间距中点之间或垂直桁间距中点与舷边（或纵舱壁）间距中点的距离；

h——由垂直桁中点量至干舷甲板上方（深舱舱壁另加0.5m）或量至溢流管顶端的垂直距离，取大着，但应不小于2.0m； l——垂直桁跨距，m； K——系数，按表6-6选取。

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表6-6 系数K 舱壁种类

K

平面水密舱壁

4.1

深舱舱壁 5.0

纵舱壁 4.2

2×2.2×1.72=52.136cm3。根据公式（6-9），计算得：W=4.1×实取^3´160，W=61.52cm3，I=843.13cm4。

4´605）水平桁

水平桁的剖面尺寸应与垂直桁的剖面尺寸相同，实取^6.2.6 甲板骨架

1）主甲板（1）甲板横梁

横骨架式甲板应在每个肋位上设置横梁，其剖面模数W应不小于按下式计算所得之值：

W=5cshl2

3´160。

4´60（6-10）

式中：c——系数，B级航区船舶强力甲板取1.2，其余各层甲板均取1；

s——横梁间距，m；

l——横梁跨距，m，取舷侧与甲板纵桁（纵舱壁）或甲板纵桁（纵舱壁）之间距离之大者，且不小于2m；

h——甲板计算水柱高度，m，强力甲板取0.5m；旅客舱室甲板取0.45m；船员舱室甲板取0.35m；顶篷甲板取0.2m。

1.2×0.5×0.5×22=6cm3。根据公式（6-10），计算得W=5×强力甲板横梁的剖面惯性矩I 应不小于按下式计算所得之值：

I=3Wl

（6-11）

根据公式（6-11），计算得I=3×6×2=36cm4。实取：L80×50×5，W=8.325cm3，I=41.96cm4。（2）甲板纵桁

横骨架式甲板纵桁的剖面模数W应不小于按下式计算所得之值：

W=Kcbhl2

（6-12）

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式中：k——系数，强力甲板取：K=0.03L+4.8,但应不小于5.7；其他甲板取5.7，其中L为船长，m；

c——系数，B级航区船舶强力甲板取1.2，其余各层甲板均取1；

h——甲板计算水柱高度，m，强力甲板取0.5m；旅客舱室甲板取0.45m；船员舱室甲板取0.35m；顶篷甲板取0.2m； b——甲板纵桁支撑面积的平均宽度，m；

l——纵桁跨距，m，对强力甲板取横舱壁（双向橫桁架）之间跨距点的距离，对上层建筑（或甲板室）甲板取横舱壁（或支柱）之间的距离。

根据公式（6-12），计算W=5.949×1.2×2×0.5×2.52=44.618cm3。横骨架式甲板纵桁的剖面惯性矩I应不小于按下式计算所得之值：

I=2.75Wl

（6-13）

根据公式（6-13），计算得I=2.75×44.618×2.5=306.75cm4。实取：^4´120（带板4×500），W=47.198cm3，I=494.150cm4。6´60（3）强横梁

横骨架式强横梁的剖面尺寸取与甲板纵桁相同，实取：^2）旅客舱室甲板（1）横梁

根据公式（6-10），计算得W=5×1×0.5×0.45×22=4.5cm3。实取：L70×45×4，W=4.86cm3，I=41.96cm4。（2）甲板纵桁

根据公式（6-12），计算得W=5.7×1×1.5×0.45×2.52=24.047cm3； 根据公式（6-13），得I=2.75×24.047×2.5=165.323cm4。实取：^3´100，W=25.536cm3，I=237.211cm4。

4´404´120。6´603）顶棚甲板（1）横梁

根据公式（6-10），计算得W=5×1×0.5×0.2×22=2cm3。实取：L56×36×3，W=2.325cm3。（2）甲板纵桁

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根据公式（6-12），计算得W=5.7×1×1.5×0.2×2.52=10.688cm3； 根据公式（6-13），计算得I=2.75×10.688×2.5=73.477cm4。实取：^3´80，W=15.863cm3，I=122.869cm4。4´306.2.7 甲板室

1）围壁板厚度

甲板室的外壁板厚度应不小于2mm，内壁板厚度可减薄0.5mm。实取：t=2mm（驾驶室围壁及内围壁），t=2.5mm（其余围壁）。2）扶强材

上层建筑的围壁扶强材的剖面模数W应不小于按下式计算所得之值：

l==3s350.5m375c2.=9.2 根据公式（6-14），W创W=3sl2

23（6-14）

（甲板室）；

W=3sl2=3创0.51.252=2.344cm3（机舱室）。

实取：L56×36×4（全部），W=11.130cm3。6.2.8 主机座

柴油机主机座的构件尺寸应不小于按下式计算所得之值：

纵桁面板厚度t=1.553Ne+3.6 mm

纵桁腹板厚度t1=(0.1h+0.6)t mm

横隔板和横肘板厚度t2=0.77t1 mm

式中：Ne——主机单机额定功率，kW； h——纵桁腹板高度，m。

根据公式（6-15），计算得：t=12.416mm，实取t=13mm；

t1=7.661mm，实取t1=8mm；

t2=5.899mm，实取t2=6mm。6.3 典型横剖面结构图

本船的典型横剖面结构图见图6-1，大比例图见附录四：200客位大金湖旅游船典型横剖面结构图。

（6-15）

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图6-1 典型横剖面结构图

6.4 剖面模数计算

在研究船舶总纵强度时，把船视为一根变断面空心薄壁梁（称为船体梁）。因此，应用简单梁的理论，总纵弯曲应力为：

σ=MZ

（6-16）I式中：M——计算剖面的总纵弯矩，中拱时为正；

I——计算剖面对水平中和轴的惯性矩；

Z——所求应力点至水平中和轴的垂直距离，向上为正。

在船体强度计算中通常把式（6-16）化为下列形式：

σ= M

（6-17）W式中W=IZ为船体剖面模数。它是表征船体结构抵抗弯曲变形的能力的一种几何特征，也是衡量船体总纵强度的一个重要标志。在一般建造规范中都规定了该剖面模数的基本要求，以作为衡量船舶总纵强度的标准。

本船中横剖面处的最小剖面模数计算见表6-7。

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表6-7剖面模数计算

构件编号 1 2 3 4 5 6 7 8

自身

距参静力最小剖

剖面惯性矩 惯性距中和构件构件尺考轴矩面模数

积（c㎡*矩轴距离2名称 寸（mm）距离（cm（cm2*m

2（cm）㎡）（cm（m）

（m）*m））2

*m2）

船底4×1973 78.92 0.193 15.23 2.94-1.065 799.06 板 舭列6×R770 34.67 0.571 19.80 11.30-0.687 1238.72 板 舷侧478×5 23.90 1.010 24.14 24.38 0.46-0.248 3431.45 外板 舷侧顶列632×6 37.92 1.581 59.95 94.78 1.26 0.323 2634.67 板 强力5×2600 130.0 2.000 260.0 520.00 0.742 1146.90 甲板 甲板6×700 42.00 1.874 78.71 147.50 0.616 1381.49 边板 中内龙骨 3×170

12.30 0.130 1.60 6×120 3×170 5×90 3×120 5×60 3×120 5×60 4×120 6×60

9.60 0.110 1.06 6.60 0.988 6.52

0.21 0.12 6.44

-1.128 754.43-1.148 741.29-0.270 3151.85 0.104 8182.69 0.629 1352.94 旁内龙骨 舷侧9 纵桁1 舷侧10 纵桁2 甲板11 纵桁

6.60 1.362 8.99 12.24 8.40 1.887 15.85 29.91 根据规范，船体中部剖面最小剖面模数W0应不小于下列公式计算的值：

Wo=αK

1（6-18）KLBD 210-3，本船为1.328； 式中：K1——系数,K1=(1451-4.16L+0.015L2)×K2——系数,K2=2.37-2.791CB+1.35CB2，本船取1.181； L——船长，m； B——船宽，m； D——型深，m；

——航区系数，对A级航区船舶取a=1，B级航区船舶取a=0.85，C级航区船舶取a=0.75；

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CB——方型系数，当CB＜0.6时，取CB=0.6；当CB＞0.6时，取CB=0.8。

.2851.3创281.18138.36.创62.0=673.97cm m由公式（6-18）得Wo=02×，由表6-7知中横剖面处最小剖面模数为741.29cm2·m＞673.97 cm2·m，所以满足规范要求。

结论

目前泰宁大金湖旅游业迅猛发展，近几年虽然建造了几艘仿古游船，但已不能适应大金湖旅游业发展的实际形势。此次对200客位旅游船的初步设计结合了大金湖的实际情况，参考大金湖现有120客位旅游船，对总体布置和结构特点做了初步的探讨，进行了相关的静水力计算，并绘制了相关的静水力图和型线图，最后进行中横剖面结构计算和设计。此次对200客位旅游船的设计布局紧凑合理、外形美观、宽敞舒适、实用方便。

由于缺乏设计经验和对专业知识全面深入的了解，本次的毕业设计存在许多不足之处。第一，因为分舱和破舱稳性的计算量十分大，现在多用计算机进行，所以没有对新船进行破舱稳性的校核；第二，在型线设计方面，由于经验有限，绘制的曲线个别点存在不光顺的地方；第三，在总布置方面，舱室和甲板设备的布置没有考虑周全；第四，由于没有绘制重量曲线和计算静水弯矩，所以没有计算总纵强度。

船舶与海洋工程专业毕业论文

致谢语

本设计的完成是在导师细心指导下进行的。每次设计遇到问题时，老师们都不辞辛苦的讲解，这才使得我的毕业论文顺利的进行。从论文的选题到资料的搜集直至最后论文的修改的整个过程中，花费了老师很多的宝贵时间和精力，在此向老师表示衷心地感谢！老师严谨的治学态度，开拓进取的精神和高度的责任心都将使学生受益终生！

还要感谢和我同一设计小组的几位同学，是你们在我平时设计中和我一起探讨问题，并指出我设计上的误区，使我能及时的发现问题把设计顺利的进行下去，没有你们的帮助我不可能这样顺利地结稿。

在此，谨向两位老师和同学们致以崇高的敬意和衷心的感谢！

船舶与海洋工程专业毕业论文

参考文献

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