畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）80TEU沅水干支直達(dá)集裝箱船的設(shè)計(jì)

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1、武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）摘 要 本文闡述了80TEU沅水干支直達(dá)集裝箱船的設(shè)計(jì)。內(nèi)容包括任務(wù)書分析，主要要素的確定，船體型線設(shè)計(jì)，船舶性能計(jì)算，總布置設(shè)計(jì)，浮態(tài)調(diào)整，艙容和各種載況下的穩(wěn)性計(jì)算，阻力計(jì)算，螺旋槳和舵設(shè)計(jì)。整個(gè)設(shè)計(jì)過程以貨艙艙容、穩(wěn)性、操縱性和經(jīng)濟(jì)性為中心。確保設(shè)計(jì)的船具有足夠的艙容，改善設(shè)計(jì)船的穩(wěn)性和操縱性，同時(shí)具備良好的經(jīng)濟(jì)性。設(shè)計(jì)船的主要數(shù)據(jù)如下：總長Loa=67.55m,兩柱間長Lpp=63.2m,設(shè)計(jì)水線長Lwl=64.73m, 型寬B=11.6m,型深D=3.3m,吃水T=2.0m,排水量=1193.531t , 浮心縱向位置Xb= 1.205m(舯前)，方形系數(shù)

2、Cb=0.809，棱形系數(shù)Cp=0.812，舯剖面系數(shù)Cm=0.996，水線面系數(shù)Cw=0.841，貨艙容積VC=1524.258m3，舵面積Sr=2.528m2。AbstractThis paper deals with the design of 80TEU River-yuanshui Container Ship.The contents of the paper cover the analysis of the assignment ,the determination of the ship type and main feature ,the design of the mou

3、lded line and ship hydrostatic calculations ,the arrangement of whole ship and the adjustment of buoyancy state ,the calculation of the resistance and the design of the propeller ,the calculation of the volume of the cargo hold and stability in various loading ,the design of the rudder and other shi

4、ps equipment .The whole process of the ship design is on the consideration of the volume of the cargo hold ,stability ,manoeuvrability and keeping.The main date for the final design are：length overallLoa=67.55m, length between perpendiculars LPP=63.2m, lengthen the waterline Lwl=64.73m, breath B=10.

5、8m, depth D=3.3m ,draft T=2.0m ,block coefficient Cb=0.809,prismatic coefficient Cp=0.812, midship area coefficient Cm=0.996,the total mass of the ship corresponding to the draft T=2.0m is =1193.531t , Vc=1524.258m3.rudder area Sr=2.258m2 .緒 論眾所周知，長江乃中國的黃金水道，流經(jīng)九省一市，貫穿中國東西，水量充足，沿岸資源豐富，是溝通全國的交通，促進(jìn)東、西物

6、資交換的樞紐。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，貨運(yùn)量日趨增長。水運(yùn)交通面臨公路、鐵路的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，如何提高水運(yùn)的經(jīng)濟(jì)效率，增強(qiáng)水運(yùn)自身的競爭能力，對于長江的運(yùn)輸業(yè)來說，至關(guān)重要的。我們知道水上運(yùn)輸?shù)淖畲蟮膬?yōu)勢在于：運(yùn)輸能力大、經(jīng)濟(jì)費(fèi)用低。但水運(yùn)有一個(gè)致命的缺點(diǎn)航行時(shí)間長。對于造船界來說，采用什么樣的船型和運(yùn)輸方式，借以提高經(jīng)濟(jì)效益，是面臨的重要的課題。三峽庫區(qū)散貨船的研究也就應(yīng)運(yùn)而生了，采取何種船型可以減少港口工作環(huán)節(jié)，加快貨物的周轉(zhuǎn)，提高船閘的應(yīng)用效率，降低運(yùn)輸成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。將是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的之一。本船為80TEU沅水干支直達(dá)集裝箱船，根據(jù)長江航道情況，著重解決船舶的穩(wěn)性。本船的

7、設(shè)計(jì)，總體上滿足設(shè)計(jì)所需的要求。全文內(nèi)容包括任務(wù)書分析，主要要素的確定，船體型線設(shè)計(jì)，船舶性能計(jì)算，總布置設(shè)計(jì)，浮態(tài)調(diào)整，艙容和各種載況下的穩(wěn)性計(jì)算，阻力計(jì)算，螺旋槳和舵設(shè)計(jì)等。整個(gè)設(shè)計(jì)過程以貨艙艙容、穩(wěn)性、操縱性和經(jīng)濟(jì)性為中心。確保設(shè)計(jì)的船具有足夠的載貨量，改善設(shè)計(jì)船的穩(wěn)性和操縱性，同時(shí)具備良好的經(jīng)濟(jì)性。設(shè)計(jì)船的主要數(shù)據(jù)如下：總長Loa=67.55m,兩柱間長Lpp=63.2m,設(shè)計(jì)水線長Lwl=64.73m, 型寬B=11.6m,型深D=3.3m,吃水T=2.0m,排水量=1193.53t , 浮心縱向位置Xb=1.205m(舯前)，方形系數(shù)Cb=0.809，棱形系數(shù)Cp=0.812，舯剖

8、面系數(shù)Cm=0.996，水線面系數(shù)Cw=0.841，貨艙容積VC=1524.258m3，舵面積Sr=2.258m2。全文分十四個(gè)部分，用確鑿的數(shù)據(jù)和豐富的圖表對以上內(nèi)容進(jìn)行了說明，對80TEU沅水干支直達(dá)集裝箱船的設(shè)計(jì)做了全面的闡述，內(nèi)容豐富而具體。1.調(diào)查報(bào)告通過圖書雜志的查詢以及網(wǎng)上的收索，對設(shè)計(jì)船的一些設(shè)計(jì)要求，貨源分布及流量，作業(yè)環(huán)境，設(shè)計(jì)船的布置等有了一定的了解。1.1沅水航道情況:湖南省的第二大河流沅水，分南北兩源，南源龍頭江，北源重安江，全程干流1033公里（湖南568公里），流域面積89163平方公里，其中位于湖南51066平方公里，平均徑流量393.3億立方米。常德以下為三級(jí)

9、航道，由岳陽市城陵磯江入長江。湖南省近期將重點(diǎn)建設(shè)湘江、沅水、資水等主要航道；用20年左右的時(shí)間，基本建成以洞庭湖為中心，湘江、沅水等三級(jí)航道為骨架，以澧資航線和資水、澧水、耒水、淞虎航線及藕池東河等五級(jí)以上航道為干線，其他一般航道為基礎(chǔ)的內(nèi)河航道體系，實(shí)現(xiàn)水運(yùn)資源豐富地區(qū)間300噸級(jí)以上船舶或船隊(duì)直達(dá)運(yùn)輸，基本適應(yīng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和西部大開發(fā)的需要；全省港口將形成以長沙港、岳陽港（城陵磯）和常德港3個(gè)樞紐港口為中心，株洲港、湘潭港等9個(gè)區(qū)域性重要港口為依托，其他一般港口為基礎(chǔ)的合理的港口布局體系，以適應(yīng)水運(yùn)規(guī)?；⒓s化的發(fā)展趨勢，凸現(xiàn)主要港口的現(xiàn)代物流中心作用.1.2港口,碼頭狀況: 常德港:

10、 常德港有500噸級(jí)碼頭2座，千噸級(jí)碼頭1座，水路南抵長沙，北通岳陽，經(jīng)洞庭入長江，上達(dá)重慶，下抵上海。航道標(biāo)準(zhǔn)為三級(jí)航道。 城陵磯: 港區(qū)自然岸線長度22公里，陸域面積269萬平方米，水域面積405萬平方米，泊位46個(gè)，總延長633米，最大靠泊能力33OO噸級(jí)；倉庫面積114萬平方米，堆場面積858萬平方米，候船室面積267平方米；鐵路專用線28公里；裝卸機(jī)械79臺(tái)，其中起重機(jī)械13臺(tái)，最大起重能力3O噸；職工人數(shù)290O人，固定資產(chǎn)原值2833萬元；1985年貨物吞吐量431萬噸，其中出口107萬噸；旅客吞吐量19萬人次。進(jìn)出口貨物，以石油為最大宗，計(jì)有279萬噸(內(nèi)：原油247萬噸)，其

11、中進(jìn)口247萬噸(均為原油)：其次為化肥、糧食、煤炭，均各20余萬噸，還有礦建材料、雜貨。 武漢港: 港區(qū)自然岸線長度89公里，陸域面積 1961萬平方米，水域面積4337萬平方米，碼頭泊位250個(gè)，總延長14萬米，最大靠泊能力5OOO噸級(jí)：倉庫面積883萬平方米，堆場面積756萬平方米，候船室面積1667平方米；鐵路專用線總延長325公里；港作船83艘；裝卸機(jī)械1398臺(tái)，其小起重機(jī)226臺(tái)，最大起重能力50噸；職工人數(shù)16萬人，固定資產(chǎn)原值283億元。1985年貨物吞吐量2242萬噸，其中出口861萬噸，旅客吞吐量634萬人次。典型碼頭為鋼質(zhì)躉船浮碼頭，墩柱直立式及簡易斜坡式。自然條件對港

12、區(qū)的裝卸作業(yè)及船舶航行有一定的影響。每年汛期貨物堆場常被淹沒(約三、五年一個(gè)周期)，時(shí)問長達(dá)一個(gè)月，部分作業(yè)區(qū)，泥沙淤積嚴(yán)重。漢江平均每年因洪水(流速3米秒以上)封航約19天。 九江港: 港區(qū)自然岸線長度28公里，陸域面積65萬平方米，水域面積448O萬平方米，泊位 43個(gè)，總延長2O25米。最大靠泊能力5OO0噸級(jí)；倉庫面積1萬平方米，堆場面積26萬平方米；鐵路專用線3871米；裝卸機(jī)械157臺(tái)，其中起重機(jī)械24臺(tái)，最大起重能力30噸，輸送機(jī)械87臺(tái)；候船室面積2915平方米。1985年貨物吞吐量692萬噸，其中出口233萬噸；旅客吞吐量465萬人次。進(jìn)出口貨物，以煤炭、石油、礦建材料為最大

13、宗。煤炭252萬噸(其中進(jìn)口224萬噸)；礦建材料175萬噸(其中進(jìn)口84萬噸)；石油148萬噸(內(nèi)原油80萬噸)，全部為進(jìn)口。其余為鋼鐵、金屬礦石、非金屬礦石、化肥農(nóng)藥、糧食、鹽、雜貨。 南京港: 港區(qū)自然岸線長度186公里，陸域面積19萬平方米，水域面積22OO0萬平方米；碼頭總延長 1O833米，泊位241個(gè)，萬噸級(jí)以上泊位9 個(gè)、最大靠泊能力24萬噸級(jí)；倉庫面積434萬平方米，堆場面積276萬平方米，客運(yùn)候船室 面積66O平方米；鐵路專用線長221公里；港作船76艘；裝卸機(jī)械618臺(tái)，其中起重機(jī)械180臺(tái)，最大起重能力 63噸；職工人數(shù)15122人；1985年貨物吞吐量4678萬噸，其

14、中出口3125萬噸，旅客吞吐量372萬人次。進(jìn)出口貨物，以原油為主的石油(75為出口)占總吞吐量的53，煤炭(83為出口)占20，其余為礦建材料、金屬礦石、鋼鐵、非金屬礦石、木材、水泥、糧食、雜貨。南通港：港區(qū)自然岸線包括長江及 內(nèi)河部分共長 10O公里，陸域面積53萬平方米，水域面積6299萬平方米。泊位474個(gè)，總延長14064米；萬噸級(jí)以上泊位4個(gè)、千噸級(jí)以上泊位14個(gè)、5O0噸級(jí)泊位12個(gè)、3OO噸級(jí)泊位36個(gè)、200噸級(jí)以下泊位2O4個(gè)；倉庫面積25萬平方米，堆場面積156萬平方米，客運(yùn)候船室面積2671平方米；裝卸機(jī)械895臺(tái)，其中起重機(jī)械261臺(tái)，最大起重能力4O噸；職工人數(shù)60

15、73人；1985年貨物吞吐量1967萬噸，其中出口?88萬噸，旅客吞吐量5O9萬人次。進(jìn)出口貨物，以煤炭、礦建材料、金屬礦石及木材為最大宗，分別占吞吐量的26、24、17、及 lO，還有糧食、非金屬礦石、鋼鐵、化肥等。江陰港: 港區(qū)自然岸線長度31公里，陸域面積24萬平方米，水域面積183萬平方米，泊位130個(gè)，總延長3889米，最大靠泊能力50O0噸級(jí)；倉庫面積359O平方米，堆場面積639萬平方米，候船室面積73O平方米；裝卸機(jī)械24O臺(tái)，其中起重機(jī)械97臺(tái)，最大起重能力16噸；職工人數(shù)1387人，1985年貨物吞吐量749萬噸，其中出口4O3萬噸；旅客吞吐量27萬人次。進(jìn)出口貨物，礦建材

16、料（61為出口）占全港吞吐量的56，煤炭 (55為進(jìn)口)占23，其余為石油、鋼鐵、非金屬礦石、化肥、糧食等。張家港港：本港屬河港，位于潮流界內(nèi)，港區(qū)自然岸線長度14公里，陸域面積3OO萬平方米，水域面積1680萬平方米。港務(wù)局1985年末共有生產(chǎn)用碼頭泊位9個(gè)，其中1萬噸級(jí)4個(gè)，5OOO噸級(jí)2個(gè)，1OO噸級(jí) 1個(gè)，總延長 1O4O米：浮筒泊位8個(gè)(內(nèi)萬噸級(jí)6個(gè))。1985年完成貨物吞吐量340萬噸，外貿(mào)占31，其中以進(jìn)口為主；旅客吞吐量23萬人次；倉庫面積18萬平方米，堆場面積103萬平方米；裝卸機(jī)械216臺(tái)，其中起重機(jī)械22臺(tái)，最大起重能力6O噸；客運(yùn)候船室面積324平方米；進(jìn)港航道為福姜沙

17、南水道，長約76海里，水深一14米，可通航 1萬噸級(jí)(不乘潮)至25萬噸(乘潮)海輪，職工人數(shù)2053人。 港口進(jìn)出口貨物，以煤炭、水材為大宗，煤炭占全港吞吐量的366，木材占33，其次為糧食、鋼鐵及雜貨。吞吐量中，集裝箱貨重227萬噸。1.3關(guān)于集裝箱:集裝箱的定義 關(guān)于集裝箱的定義，歷年來國內(nèi)外專家學(xué)者存在一定分歧?，F(xiàn)以國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）對集裝箱的定義作以下介紹，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）對集裝箱下的定義為“集裝箱是一種運(yùn)輸設(shè)備，應(yīng)滿足以下要求： （1）具有耐久性，其堅(jiān)固強(qiáng)度足以反復(fù)使用； （2）便于商品運(yùn)送而專門設(shè)計(jì)的，在一種或多種運(yùn)輸方式中運(yùn)輸時(shí)無需中途換裝； （3）設(shè)有便于裝卸和

18、搬運(yùn)的裝置，特別是便于從一種運(yùn)輸方式轉(zhuǎn)移到另一種運(yùn)輸方式； （4）設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意到便于貨物裝滿或卸空； （5）內(nèi)容積為1平方米或1平方米以上。集裝箱一詞不包括車輛或傳統(tǒng)包裝。目前，在國際海上集裝箱運(yùn)輸中采用最多的是IAA型（即40英尺）和IC型（即20英尺）兩種。IAA型集裝箱即40英尺干貨集裝箱，箱內(nèi)容量可達(dá)67.96m3，一般自重為3800kg，載重噸為2668噸，總載重量3048噸。IC型即20英尺集裝箱內(nèi)容量332m3，自重一般為2317kg，載重噸為亞17.9噸，總載重量20.32噸。1.4船舶狀況船名船員（人）總長(m)水線長(m)垂線長(m)型寬（m)總寬（(m)設(shè)計(jì)吃水T(m)8

19、0TEU106361.56011.62.1180TEU85.983.7413.41.83.480923.5(1.6m)/1219.2/1551.53.91801690/28802全船設(shè)計(jì)說明書2.1船型及用途本船為鋼質(zhì)、單甲板、雙機(jī)、雙槳、雙尾，柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的集裝箱船；主要航行于沅水及長江航道。主要航線為從常德到南京，航線長1206KM。2.2船級(jí)本船按“ccs”有關(guān)規(guī)定入級(jí)、設(shè)計(jì)和建造。本船處于A級(jí)航區(qū)，J1級(jí)航段。2.3載貨量本船的載貨量為80TEU。2.4主尺度總 長: 67.55m 設(shè)計(jì)水線長：64.73m垂線間長： 63.2m 型 寬：11.6m型 深： 3.3m 設(shè) 計(jì)吃 水：2.0

20、m排 水 量： 1193.531t 2.5主要船型及系數(shù)方形系數(shù) ：0.809 棱形系數(shù) ：0.812舯剖面系數(shù)：0.996 水線面系數(shù)：0.841浮心縱向位置：1.205m 航速、續(xù)航力、及船員滿載試航速度：17.56km/h 續(xù)航力：1206km船 員：12人2.6穩(wěn)性及干舷穩(wěn)性和干舷均符合2004年內(nèi)河船舶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則要求。2.7艙容艙內(nèi)容積為871.54m3，艙口圍板容積為269.11 m3，共計(jì)1140.65 m3，凈容積為1026.59 m3,=1.39m3/t。2.8艙室布置 1）在#97船首設(shè)置首尖艙。 2）在船尾# 2-# 9設(shè)有壓載水艙，在#28#54肋位設(shè)有舷邊壓載水

21、艙，主要是為了在空載調(diào)節(jié)其浮態(tài)和縱傾。分別是：NO1舷邊壓載水艙：#28#38 ； NO2舷邊壓載水艙：#39#543）在#22#85肋位內(nèi)設(shè)有高度為0.45m的雙層底。4）機(jī)艙設(shè)在#9#22肋位，Lm=7.8m。5）在#22#28肋位設(shè)燃油艙。6）貨艙設(shè)在#22#85肋位。7）舵機(jī)艙設(shè)在#-2#1肋位。江水艙設(shè)在#19#1肋位。日用水艙設(shè)在#80#85肋位。2.9船體結(jié)構(gòu)：全船的肋距為600mm，雙層底高是0.48m。為了改善船舶的裝卸條件，本船在貨艙內(nèi)不設(shè)支柱，而在艙口處設(shè)艙口圍板以增加艙容。2.10推進(jìn)設(shè)備2.10.1主機(jī)： 型 號(hào)：6106A 額定功率：202kw 油 耗：208g/k

22、wh 額定轉(zhuǎn)速：1000r/m重 量：3200kg 數(shù) 目： 2臺(tái)外形尺寸：3052*980*1600 2.10.2減速齒輪箱減速比：i=10/32.10.3螺旋槳： 盤面比：0.518 槳 徑：1.624m 螺距比：0.733 推進(jìn)效率：0.583 葉 數(shù)：4 轉(zhuǎn) 速：300r/min2.10.4舵設(shè)備 本船采用平衡舵、矩形舵，舵的剖面采用流線型，各參數(shù)如下： 舵 高：1.7m 舵 寬：1.328 m 展 舷 比：1.28 舵平衡比：0.25 2.11其它設(shè)備2.11.1錨設(shè)備及系泊設(shè)備通過舾裝數(shù)N（=953.8624）計(jì)算，按2002年鋼質(zhì)內(nèi)河船舶入級(jí)與建造規(guī)范及2004年修訂配備如下：首

23、錨為2個(gè)，800kg/個(gè)；有檔焊接首錨錨鏈總長225m，選擇直徑為17.5mm的錨鏈；尾錨質(zhì)量125kg，錨索直徑12.5mm；系船索2根，破斷載荷為129.36kN。2.11.2救生設(shè)備 根據(jù)船舶與海上設(shè)施法定檢驗(yàn)規(guī)則，本船配備救生圈和氣脹式救生環(huán)共4個(gè)，其中帶救生浮索救生圈2個(gè)。2.11.3消防、信號(hào)設(shè)備 配備前后桅燈各一、前后錨燈各一、舷燈、艉燈、工作燈應(yīng)照明甲板。3.任務(wù)書分析3.1船型、航區(qū)及用途本船為鋼質(zhì)、單甲板、雙機(jī)、雙槳，尾機(jī)型柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的集裝箱船。主要航行于常德港至南京港之間，以及沿途的各個(gè)港口之間，以長江中下游A級(jí)航區(qū)為主要航段。3.2入級(jí)本船入CCS級(jí)，均按中華人民共和國

24、船舶檢驗(yàn)局（ZC）頒布的有關(guān)對沅水及長江中下游航區(qū)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)衡準(zhǔn)。3.3載貨量本船的載貨量為80TEU。3.4航速、續(xù)航力滿載試航速度不小于17.56km/h，續(xù)航力為1206Km。3.5對本船的簡要分析非典疫情、三峽斷流、運(yùn)價(jià)下滑、油價(jià)上漲盡管有諸多的不如意，經(jīng)歷了無數(shù)興奮與失落的長江航運(yùn)，在國民經(jīng)濟(jì)快速增長的大環(huán)境的帶動(dòng)下，雖然旅游客運(yùn)量下滑，但貨運(yùn)量穩(wěn)步增長、外貿(mào)運(yùn)輸增幅喜人，長江航運(yùn)收獲不少。隨著世界經(jīng)濟(jì)的回暖，國際貿(mào)易日趨活躍，極大地刺激了全球集裝箱船的建造。目前，集裝箱船運(yùn)輸是國際貿(mào)易貨運(yùn)的主要方式之一。有資料顯示，20世紀(jì)90年代以來，集裝箱貨運(yùn)量的年均增長率接近世界經(jīng)濟(jì)增長

25、率的兩倍，達(dá)到7%，集裝箱船也成為世界商船隊(duì)的新寵，占據(jù)了其份額的半壁江山。3.5.1此類船的特點(diǎn)： 1） 船型為尾機(jī)型。2） 主要尺度的變化有一定的范圍，特別是吃水，受各?？扛劭诤降兰按a頭前沿水深的限制較大。目前主尺度的變化的主要趨勢是船長減少船寬加大，L/B下降，而型深及吃水變化不大，船舶平面尺度大。3） 貨艙與貨艙口：為便于裝卸，艙口數(shù)與貨艙數(shù)相同，艙口寬度約占船寬的 80%左右。3.5.2本船是布置地位型船舶，其設(shè)計(jì)流程圖如下頁框圖所示：選擇最佳方案得出滿足要求的方案Wi性能校核估算WiWi=f(L，B，D)確定L ，B ，T，D，Cb決定船型和總布置分析設(shè)計(jì)任務(wù)書，找出主要矛盾，確立

26、設(shè)計(jì)思想 或修改總體布置修改主尺度及要素修改主尺度及系數(shù)不滿足滿足3.5.3設(shè)計(jì)中應(yīng)解決的中心問題本船是一條運(yùn)輸船舶，滿足任務(wù)書所規(guī)定的各項(xiàng)要求，使本船在技術(shù)上具有必要的能力，從而保證其運(yùn)輸任務(wù)的完成，這是設(shè)計(jì)本船時(shí)首先考慮的主要因素。本船為柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)鋼質(zhì)、雙機(jī)雙槳沅水長江直達(dá)集裝箱船，航行于我國湖南常德至南京各港口之間。本船的滿載試航速度要求不低于17.56km/h，續(xù)航力為1206公里。本船航行的區(qū)域?qū)儆贏級(jí)航區(qū)，J1級(jí)航段，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)保證船舶的安全性。另外，在設(shè)計(jì)中還應(yīng)保證船舶有一定的首尾吃水，以避免在風(fēng)浪中發(fā)生飛車、砰擊和減少甲板上浪等現(xiàn)象的發(fā)生。本船的設(shè)計(jì)載貨量80TEU。因本船

27、為集裝箱船，首先考慮總布置對其主尺度的限制，并且其積載因數(shù)只較大（1.39），不能只按最小干舷設(shè)計(jì)，同時(shí)應(yīng)考慮到船舶的經(jīng)濟(jì)性。本船設(shè)計(jì)中特別注意降低造價(jià)，降低消耗，提高運(yùn)輸能力，以最少的投資獲得最大的運(yùn)輸能力，提高本船的經(jīng)濟(jì)性。3.5.4妥善處理船舶快速性與經(jīng)濟(jì)性的矛盾。在本船主尺度確定時(shí)，為提高其經(jīng)濟(jì)性，從以下兩個(gè)方面去注意：第一，在滿足布置要求的情況下，力求減小其主要尺度，特別應(yīng)力求縮短船長，以便減少船體鋼料的消耗量，降低造價(jià)。提高船閘的應(yīng)用效率第二，在設(shè)計(jì)中應(yīng)使設(shè)計(jì)船達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)書中規(guī)定航速要求的同時(shí)，力求所選擇的主機(jī)功率最小,這樣船舶造價(jià)也相對減少。在主機(jī)功率一定的情況下，應(yīng)力求獲得較

28、高的航速，以便縮短航次的航行時(shí)間，增加年航次數(shù)，從而提高運(yùn)輸能力。3.5.5本船的設(shè)計(jì)船型理念。 （1）采用尾機(jī)型。（2） 為了防止在空載時(shí)出現(xiàn)飛車現(xiàn)象，增加空載吃水，設(shè)有舷邊壓載水艙，在雙層底也設(shè)有壓載水艙。（3） 為了提高螺旋槳推進(jìn)效率，采用雙尾尾型。（4）駕駛艙布置在艏部，即增加了視野，艉部也可安放集裝箱。4.主尺度確定4.1畫布置草圖 分配集裝箱在甲板和貨艙內(nèi)的布置，見布置草圖（見附頁）4.1.1第一次主要要素估算船名船員（人）總長(m)水線長(m)垂線長(m)型寬（m)總寬（(m)設(shè)計(jì)吃水T(m)結(jié)構(gòu)吃水Td(m)型深D(m)載箱80TEU106361.56011.62.12.63.

29、480型深D(m)載箱排水量（t)3.480923.5(1.6m)/1219.2/1551.5以上為型船資料（1） 船長的確定船長主要取決于集裝箱的行數(shù)，本船采用IC標(biāo)準(zhǔn)箱型，2438m*2438m*6058m,貨艙內(nèi)6行，尾部甲板上2行。根據(jù)布置要求，垂線間長Lpp=Lc+La+Lf+LmLc 貨艙長La 尾尖艙長Lf 首尖艙長Lm 機(jī)艙長則最小垂線間長Lpp=38+6+6+8=58（米）（2） 船寬的確定 船寬與集裝箱的裝載列數(shù)有關(guān)，本船布置時(shí)為3列，貨艙寬度不小于總寬的80%。 貨艙寬度B=3*2.438+2*0.2+2*0.25=8.0（米）最小船寬B= B/0.8=10(m),根據(jù)型

30、船資料，取B=11米。（3） 型深的確定由于本船為內(nèi)河船，艙內(nèi)裝載的集裝箱的箱數(shù)不多，不適宜用船艙內(nèi)集裝箱的層數(shù)確定，根據(jù)型船可以初步的確定型深D為3.3米?？紤]到沅水與長江中下游航道隨季節(jié)變化大，設(shè)定本船為變吃水船，船舶的設(shè)計(jì)吃水為2.0m，結(jié)構(gòu)吃水為2.6m。取=1.0，k=1.006，則由浮力平衡方程式=*k*L*B*T*Cb可以得到：1219.2=1.0*1.006*60*11.6*2.0*Cb,從而求出Cb=0.8264.1.2 初步確定排水量 根據(jù)型船資料，以及本船的特點(diǎn)，初步確定其排水量為1195t空船重量LW=0.162*（L*B*D）=0.162*60*11.03*3.3=3

31、52.836t 4.1.5粗估主機(jī)功率1)收集型船資料，選取與本船排水量接近的干散貨船，計(jì)算其海軍系數(shù)，利用此系數(shù)初步估計(jì)本船的主機(jī)功率。方法如下所示：船名船員（人）總長(m)水線長(m)垂線長(m)型寬（m)總寬（(m)設(shè)計(jì)吃水T(m)結(jié)構(gòu)吃水Td(m)型深D(m)載箱80TEU106361.56011.62.12.63.480型深D(m)載箱排水量（t)3.480923.5(1.6m)/1219.2/1551.5經(jīng)計(jì)算；此母型船Cb=0.826，Lpp=60 m, 因?yàn)?，所以求出C=1339.462)因?yàn)榕c本船相近的型船資料比較缺乏，所以就用C=1339.46來估計(jì)本船的主機(jī)功率。將本船數(shù)

32、據(jù)帶入可算得P=220.5*2KW 3052*980*16003)選取與主機(jī)功率與220.5 KW相近的三個(gè)型號(hào)的主機(jī)。主機(jī)型號(hào)氣缸數(shù)氣缸直徑額定轉(zhuǎn)速r/min額定功率KW燃油消耗率g/KW*h重量Kg外形尺寸6160A*6160100020220832003052*980*1600N6160ZC26160100023521132002430*985*1600X6160ZC6160100022021837003069*960*1512在優(yōu)化過程中用此三個(gè)主機(jī)循環(huán)，最終結(jié)合航速限制條件和經(jīng)濟(jì)性等綜合因素選取主機(jī)。4.2關(guān)于程序中的性能校核4.2.1排水量校核根據(jù)型船資料，可得設(shè)計(jì)船舶的空船重量L

33、W= 0.162*L*B*D=0.162*60*11.0*3.3=391.9(t)載重量DW計(jì)算：DW=80*9.9c=792(t)= DW+ LW+5%LW=792+1.05*359.33=1203.4 (t)校核排水量：滿載排水量為：= DW+ LW+5%LW=1203.4 (t)與第一次計(jì)算排水量1比較：計(jì)算：(1203-1192)/1195=0.008417km/h，合適。4.2.3穩(wěn)性校核根據(jù)船舶設(shè)計(jì)原理中的公式：=0.496*2.0+0.075*112/2.0-0.736*3.3=3.1（m）在此式中Cwp=1.0931Cb=0.9029=0.736根據(jù)船舶規(guī)范GM必須大于0.15

34、，3.10.15，滿足。4.2.4橫搖周期校核 滿足規(guī)范要求。綜上所述，初選的一套方案可行，以下通過計(jì)算機(jī)編程的方式采用網(wǎng)格法以初選尺度為中心，在其左右進(jìn)行優(yōu)化。4.3主尺度優(yōu)化通過C語言編程的方式，采用網(wǎng)格法進(jìn)行尺度優(yōu)化，衡準(zhǔn)指標(biāo)q的確定原則是在技術(shù)達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上盡量經(jīng)濟(jì)性能最優(yōu)，由于本船營運(yùn)投資額可預(yù)估，故可RFR、NPV、單位排水量造價(jià)P/Disp以及投資回收期T為經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，而以航速v和橫搖周期為技術(shù)指標(biāo)。衡準(zhǔn)指標(biāo)q值越大越好。#include#includevoid main() double r12,Lpp12,D12,B12,T12,Cb12,BHP12,V12,Gm12,Pp12,

35、RFR12,PBP12,C12; double Q1,Q,d1,d2,d3,V1,V2,Lc,Bc,Cwp,z1,z2,maxC=0.0; double Fn,K1,R,v2,t2,t3,t,N,N1,N2,J,P,A,X1,X2,L,t4,N3; double Y1,Y2,Y3,Y4,Y5,Y6,Y7,Y8,Y9,Y10,Y11,Y12,Y13,Y14,Y15,Y16,Y17,Y18,Y19,Y20,Y21,Y22; double b=10.8,Cw=1000,w=1,K=1.006,F=0.8,u=1.34,Kc=0.98,Hb=0.8,Lm=8.0,S=1285,t1=13,v1=4;

36、double bhp3=440,470,500; /*主機(jī)功率*/ double W3=218,211,206; /* 燃油消耗率*/ double Tx=2.6; /*滿載吃水*/ int i=0,k=0,m=0; FILE *fp; fp=fopen(WUYI.txt,w+); for(i=0;i3;i+) for(L=62;L=Dk) Dk=d1; Bk=b; d2=Bk/4.5; if(d2=Dk) Dk=d2; V1=u*Cw/0.98; /*所需艙容 */ Lc=L-0.05*L-0.08*L-Lm; /*貨艙長*/ Bc=0.75*Bk; /*貨艙寬*/ V2=1.1*0.75*

37、0.8*Bc*Lc; /*艙口圍容壁積*/ d3=(V1-V2)/(Kc*Lc*Bc)+Hb; if(d3=Dk) Dk=d3; Q=1.046*Cw+1.05*0.1347*L*Bk*Dk; /*排水量*/ Cbk=Q/(w*K*L*Bk*Tx); rk=Cw/Q; /*載貨量系數(shù)*/ Cwp=1.0931*Cbk+0.0745; z1=(2.5-Cbk/Cwp)/3; z2=(0.008+0.0745*Cwp*Cwp)/Cbk; Gmk=z1*Tx+z2*Bk*Bk/Tx-0.74*Dk; Fn=18/(3.6*sqrt(9.8*L); K1=Cbk+1.68*Fn; R=40-L/61+

38、400*(K1-1)*(K1-1)-12*Cbk; BHPk=bhpi; v2=bhpi*(15000-362*sqrt(L)/(1.22*pow(Q,0.6667)*R); Vk=pow(v2,0.33333)*1.85; Q1=Q*pow(3.0/Tx),(Cwp/Cbk)-Q+Cw; /*加載航行載貨量*/ t=S/(Vk+v1)+S/(Vk-v1); t2=t1+t+2*1.85*Cw/150; /*滿載航行時(shí)間*/ t3=t1+t+2*1.85*Q1/150; N1=160*0.926*24/t3; /*滿載航行次數(shù)*/ N2=175*0.926*24/t2; /*加載航行次數(shù)*/

39、N=N1+N2; /*總航次*/ P=pow(L*Bk*Dk,0.6667)*1.665*10000; /*造價(jià)*/ Ppk=P/10000;J=0.95*0.0537*Cw*S*N1+0.95*0.0537*Q1*S*N2+0.9*0.0453*Cw*S*N1+0.9*0.0453*Q1*S*N2; /* 運(yùn)價(jià) */ Y1=3900*bhpi*Wi*N*t/1000000; /*燃油價(jià)格*/ Y2=0.03*Y1; /*潤料費(fèi)*/ Y3=2500*N; /*生產(chǎn)費(fèi)*/ Y4=0.12*13/24*Cw; /*停泊費(fèi)*/ Y5=11.6*12*bhpi; /*航養(yǎng)費(fèi)*/ Y6=3.09*12*

40、bhpi; /*運(yùn)輸管理費(fèi)*/ Y7=1.9*12*bhpi; /*港務(wù)費(fèi)*/ Y8=0.01*J; /*事故損失*/ Y9=P/10; /*折舊費(fèi)*/ Y10=4000*N; /*修理費(fèi)*/ Y11=0.012*P; /*保險(xiǎn)費(fèi)*/ Y12=2.1*10000*15; / *船員工資*/ Y13=0.14*Y12; /*工資附加*/ Y14=0.02*(Y12+Y13); /*工會(huì)經(jīng)費(fèi)*/ Y15=0.015*(Y12+Y13); /*職工教育基金*/ Y16=0.066*J; /*營業(yè)稅和個(gè)人所得稅*/ Y17=30*Cw; /*車船使用稅*/ Y18=0.0005*J; /*印花稅*/

41、Y19=5000; /*船舶檢驗(yàn)費(fèi)*/ Y20=0.0756*P; /*財(cái)務(wù)費(fèi)*/ Y21=0.05*(Y1+Y2+Y3+Y4+Y5+Y6+Y7+Y8+Y9+Y10+Y11+Y12+Y13+Y14+Y15+Y16+Y17+Y18+Y19+Y20); /*企業(yè)管理費(fèi) */ Y22=1.05*Y21/0.05; /*運(yùn)輸總成本*/ A=J-Y22; /*年凈收益*/ RFRk=(0.149*P+Y22-Y9)/(1.85*Cw*N1+1.85*Q1*N2); /*必要貨運(yùn)費(fèi)率*/ X1=log10(1-P*0.0756/A); X2=log10(1/1.0756); PBPk=X1/X2; /*投

42、資回收期*/ Ck=0.2*(Vk-18.2)/0.6+0.2*(320.1-Ppk)/1.3+0.4*(53.6-RFRk)/2.1+0.2*(3.69-PBPk)/0.59; /* 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)權(quán)數(shù) */ if(Ck=maxC&Vk=18&Vk19) maxC=Ck; k+; fprintf(fp,k T Lpp B D r Cb BHP V Gm P RFR PBP Cn); for(m=0;m12;m+)fprintf(fp,%-4d %-.1f %-.1f %-.1f %-.1f %-.2 %-.2f %-.1f %-.1f %-.1f %-.1f %-.1f %-.2f %-.3fn,

43、m,Tm,Lppm,Bm,Dm,rm,Cbm,BHPm,Vm,Gmm,Ppm,RFRm,PBPm,Cm); fprintf(fp,maxC=%-.3fn,maxC); 程序運(yùn)行輸出的結(jié)果如下：k T Lpp B D r Cb BHP V Gm P RFR PBP C(序號(hào))（m） (m) (m) (m) (kw) (km/h) (m) (萬元）（元/噸）（年）1 2.6 63.0 10.8 3.9 0.71 0.80 440.0 18.2 2.7 319.7 52.6 3.47 0.3252 2.6 64.0 10.8 3.8 0.71 0.78 440.0 18.4 2.7 319.2 52

44、.0 3.26 0.6553 2.6 65.0 10.8 3.8 0.71 0.77 440.0 18.6 2.8 318.8 51.5 3.10 0.9414 2.6 62.0 10.8 4.0 0.71 0.81 470.0 18.3 2.7 320.1 53.3 3.69 0.0915 2.6 63.0 10.8 3.9 0.71 0.80 470.0 18.6 2.7 319.7 52.7 3.42 0.4706 2.6 64.0 10.8 3.8 0.71 0.78 470.0 18.8 2.7 319.2 52.1 3.22 0.8008 2.6 62.0 10.8 4.0 0.7

45、1 0.81 500.0 18.7 2.7 320.1 53.6 3.71 0.165maxC=0.941其中，比較其經(jīng)濟(jì)性與實(shí)際情況，并且考慮到沅水航道的實(shí)際情況，與各種參數(shù)的重要性給予不同的系數(shù)， 選擇如下方案：L =63.2 B=11.6m D=3.3m T=2.0/2.6m Cb=0.815 型線設(shè)計(jì)5.1概 述船體型線是關(guān)系船舶技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能的全局性設(shè)計(jì)項(xiàng)目之一。主尺度確定之后，型線設(shè)計(jì)應(yīng)與總布置設(shè)計(jì)互相配合進(jìn)行。正式的型線圖是后續(xù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)性能計(jì)算的依據(jù)。型線設(shè)計(jì)的好壞直接影響到船舶的快速性、穩(wěn)性、耐波性等性能，同時(shí)也會(huì)影響到船舶的總布置和建造工藝。因此，型線設(shè)計(jì)必須考慮到下述三個(gè)方

46、面：5.1.1要保證設(shè)計(jì)船具有良好的航運(yùn)性能一般來說，除了應(yīng)具有足夠的浮力之外，主要還應(yīng)從快速性、耐波性、穩(wěn)性、及抗沉性上來考慮船體水下部分的型線；同時(shí)水上部分的外形和尺寸也很重要，力求做到船體水下和水上兩部分型線在幾何上的合理配合。5.1.2應(yīng)滿足總布置的要求包括需要的甲板面積、船艙尺度、艙口尺寸、機(jī)艙和設(shè)備的布置、浮態(tài)調(diào)整等總布置的要求。在總布置和性能相矛盾時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低對某些性能的要求，以照顧布置上的經(jīng)濟(jì)、合理、實(shí)用和安全。5.1.3考慮結(jié)構(gòu)合理、簡易，達(dá)到施工、維修方便 在型線設(shè)計(jì)中考慮船舶性能、總布置、結(jié)構(gòu)、工藝等要求時(shí)，首先要根據(jù)不同類型船舶的不同使用特點(diǎn)，綜合權(quán)衡。另外，設(shè)計(jì)中可

47、參照優(yōu)秀的母型船型線，并按設(shè)計(jì)船要求用適當(dāng)?shù)姆椒ㄗ鬟m當(dāng)?shù)男薷摹?型線設(shè)計(jì)的方法概括起來有三種：自行設(shè)計(jì)法、改造型線法、應(yīng)用系列型線。實(shí)際上，各種方法不能截然地分開。自行設(shè)計(jì)法也要廣泛利用型船和系列型線資料，改造型船法也要體現(xiàn)設(shè)計(jì)者的主觀意圖。結(jié)合設(shè)計(jì)任務(wù)書上的要求，考慮到本船的具體情況，即為一艘普通的三峽庫區(qū)散貨船，型船資料比較豐富，故在本次的設(shè)計(jì)中采用型船改造法。5.2主要型線要素的選擇5.2.1棱型系數(shù)CpCp的大小反映了浮力沿船長的分布情況。波主要發(fā)生在首端，首波峰高壓區(qū)主要在首端Cp大，浮力沿船長分布得比較均勻；Cp小，浮力相對集中在船中，船的首尾兩端尖瘦。對中低速船，船的興波阻力在船

48、首附近。Cp小，滿載水線呈微凹形，這樣不但可減少首波波高，而且可減少波峰區(qū)的水動(dòng)壓力在船舶前進(jìn)方向上的分力，以降低興波阻力。對于中低速船，由于選取Cb接近經(jīng)濟(jì)方形系數(shù)，因此Cp無法達(dá)到最佳值。所以，在較小Fn下，從Cb的經(jīng)濟(jì)值及與之適應(yīng)的Cm值出發(fā)選擇Cp較為適宜。選用比Cp最佳值大的經(jīng)濟(jì)值，有利于在同尺度條件下艙容最大，也有利于尾機(jī)型船舶的機(jī)艙及軸系布置。本設(shè)計(jì)船的因Cb=0.81，參考型船取Cm=0.998 則Cp=Cb/Cm=0.812。5.2.2浮心縱向位置Xb在一定棱形系數(shù)下，浮心縱向位置Xb表示了船的排水體積在中前和中后的相對大小，即反映中前和中后的相對豐滿度。當(dāng)Xb在中前時(shí)，船首

49、豐滿，會(huì)使興波阻力增加，船尾瘦削可降低旋渦阻力。當(dāng)Xb在中后時(shí)，則產(chǎn)生相反的效果。根據(jù)選定的Cp=0.81，在船舶設(shè)計(jì)原理的較佳浮心縱向位置的范圍圖中：（見左圖）Xb=0.5%3.1%Lp。初步畫一下整個(gè)船的布置草圖，估算出重心位置在船舯偏后一點(diǎn)，然后又考慮到實(shí)際船的Xb一般在船舯附近，故綜合考慮取Xb=0，即浮心位置取在船舯。這樣重心位置和浮心位置可以保持平衡。5.2.3船首形狀設(shè)計(jì)水線以上的首柱做成傾斜的,這樣不僅可以是水線以上的面積迅速增加，有利于減小迎浪航行中縱搖和升沉運(yùn)動(dòng)，而且傾斜首柱使設(shè)計(jì)水線以上的水線變得瘦削，可減少首端激波。另外，傾斜首柱增加了甲板面積，并且使船外形美觀大方。從

50、經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性角度來考慮，前傾過大，會(huì)增加總長和造價(jià)，增大噸位，增長泊位，降低進(jìn)出港時(shí)的安全。因此設(shè)計(jì)水線以下的首柱形狀時(shí)繼續(xù)保持水上的傾斜度，并和底龍骨圓滑的連接。簡圖如下：5.2.4船尾形狀由于本船航行于長江重慶至武漢航段，河道較淺，枯水期吃水受限，螺旋槳直徑受限，故船尾采用雙尾型，以便裝置直徑較大的螺旋槳，從而提高推進(jìn)效率。具體型線生成根據(jù)型船的尾部型值設(shè)計(jì)。1）首先估算一下螺旋槳直徑：Va=V(1-w)=17.56*(1-0.302)=12.741/1.852=6.62knPD=Ps*90%*s=202*0.9*0.98=196*1.35962hp=266.49hpDOpt=k*PD/

51、Vab*NC (其中k=13.74,a=0.219,b=0.094,c=0.562,N=300r/min) =1.612m考慮到這只是估算，會(huì)有一些誤差，則取螺旋槳槳軸中心到基線的高度為860 m m。精確的螺旋槳直徑在具體設(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)?huì)得到。5.2.5船底船底采用水平龍骨，根據(jù)首尾部輪廓按照光順性和協(xié)調(diào)性的要求繪制出船底線。5.3型線繪制在本次的設(shè)計(jì)中，也采用CAD進(jìn)行型線對母型船的改造。母型船方形系數(shù)為0.796，棱形系數(shù)為0.806，浮心縱向位置為-0.813m,垂線間長71 m，型深3.7 m，吃水2.6 m。因?yàn)樵O(shè)計(jì)船和母型船的棱形系數(shù)，浮心縱向位置不同，所以要按型船的橫剖面面積曲線繪制設(shè)計(jì)船的橫剖面面積曲線。分為兩步：第一步，修改面積曲線的棱形系數(shù)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)船的棱形系數(shù)小于母型船的棱形系數(shù)，