摘 要沿海小型集裝箱船主要從事中短海上距離的貨物運輸，大多從事次干線、支線的運輸，是沿海運輸不可或缺的一部分。本船同時要考慮到江海直達的船型特征并發(fā)揮小型集裝箱船的優(yōu)勢，使之很好的滿足設(shè)計任務書的要求。一、主尺度的確定——結(jié)合布置型船在總體設(shè)計上的特點，根據(jù)任務書的要求并參考母型船初步確定主尺度。二、總布置設(shè)計——按照規(guī)范要求并參考母型船進行總布置設(shè)計，區(qū)劃船舶主體和上層建筑，布置船舶艙室和設(shè)備。三、型線設(shè)計——運用母型改造法并結(jié)合設(shè)計船首尾部特點繪制型線圖。四、螺旋槳設(shè)計——設(shè)計螺旋槳的直徑及其他參數(shù)，保證船、機、槳三者的配合，提高設(shè)計船的整體性能。五、性能計算——運用船舶靜力學計算及穩(wěn)性衡準系統(tǒng)對裝載情況、初穩(wěn)性和完整穩(wěn)性等性能進行校核，以滿足任務書及規(guī)范的要求。關(guān)鍵詞：江海直達；小型集裝箱船；總體設(shè)計IAbstractThe coastal small container is mainly engaged in the cargo transportation of short sea distance, mostly engaged in times of trunk, regional transportation is an integral part of the coastal transportation. This ships also want to consider the river-sea characteristics of ships and play the advantage of small container ships, make good satisfy the design plan descriptions of the request.First, determine main dimensions - According to the requirements of the task, reference book, consider type ship, combined with the overall design of ship decorate the characteristics, initially identified the main dimensions.Second, general arrangement design - in accordance with the Calculation requirements with reference to the type ship to carry out the design of general arrangement, main divisions and the superstructure of ship, ship compartment layout and equipment.Third, type design - use type transformation method and combine with the prow and tail characteristics of the design ship, in order to get the design of ship-based molded plan.Fourth, propeller design - determine the diameter and other parameter of the propellers to ensure that ships, aircraft, propeller with three in order to improve the overall performance of the ship.Five, performance Verification - use Shipping statics calculation and stability criterion quasi system to consider the loading of the ship design, the beginning of stability, integrity and other performance-based verifications to meet mission requirement and Calculation.Keywords: River-sea direct; Small container ships; Overall designII目 錄第一章 緒 論11.1 集裝箱運輸?shù)陌l(fā)展現(xiàn)狀和資源分布.11.2 江海直達運輸?shù)闹萍s因素.21.3 小型集裝箱船發(fā)展優(yōu)勢.31.4 江海直達型集裝箱船總體設(shè)計原則.41.4.1 集裝箱船舶設(shè)計特點.41.4.2 150TEU 集裝箱船總體設(shè)計方案技術(shù)要求 .51.4.3 150TEU 集裝箱船總體設(shè)計方案主要內(nèi)容 .5第二章 150TEU 集裝箱船主要要素確定 .63.1 概述.63.2 母型船資料.63.3 集裝箱船主要要素的確定.63.3.1 甲板箱數(shù)和艙內(nèi)箱數(shù)分布.63.3.2 主尺度及船型系數(shù)初步確定.73.4.1 空船重量估算.93.4.2 載重量估算.103.4.3 重心高度計算.103.4.4 初穩(wěn)性估算.113.4.5 橫搖周期估算.113.4.6 快速性估算.11第三章 150TEU 集裝箱船總布置設(shè)計 134.1 概述134.2 船艙的劃分.134.2.1 肋骨間距.134.2.2 雙層底.134.2.3 主船體艙室劃分.144.2.4 艙室及通道布置.14III4.2.4.5 通道及扶梯布置16第四章 150TEU 集裝箱船型線圖設(shè)計 175.1 概述.175.2 母型船橫剖面面積曲線的確定.175.3 型線改造.185.4 特殊的首尾型線.205.4.1 球首.205.4.2 雙尾.215.5 型線圖的生成和總布置圖的修改.215.5.1 繪制型線圖的基本要求.215.5.2 總布置修改.215.5.3 型值表.22第五章 阻力計算及螺旋槳設(shè)計.236.1 艾亞法估算船舶有效功率.236.2 螺旋槳圖譜設(shè)計.246.2.1 船體主要參數(shù).246.2.2 主機參數(shù).246.2.3 推進因子的決定.246.2.4 可以達到最大航速的計算.246.2.5 空泡校核.276.2.6 強度校核.286.2.7 螺距修正.306.2.8 重量及慣性矩計算.306.2.9 敞水性征曲線之確定.316.2.10 系柱特性計算.316.2.11 航行特性計算.326.2.12 螺旋槳計算總結(jié).34第六章 靜水力、干舷、穩(wěn)性估算35IV7.1 靜水力計算.357.1.1 概述.357.1.2 靜水力曲線.357.1.3 形狀穩(wěn)性力臂曲線.377.1.4 進水角和極限靜傾角曲線.387.2 干舷計算.387.2.1 概述.387.2.2 船舶的主尺度及系數(shù).387.2.3 計算及校核過程.397.3 穩(wěn)性計算.407.3.1 典型載況.417.3.2 穩(wěn)性總結(jié)表.41第七章 150TEU 集裝箱船設(shè)計說明書 442.1 船型及用途.442.2 規(guī)范442.3 主尺度.442.4 集裝箱數(shù)及載重量.442.5 主要船型及參數(shù).442.6 穩(wěn)性及干舷.442.7 主要艙室布置.452.8 推進設(shè)備.452.8.1 主機.452.8.2 減速齒輪箱.452.8.3 螺旋槳.45結(jié) 語 .46致 謝 .47參考文獻.480第一章 緒 論1.1 集裝箱運輸?shù)陌l(fā)展現(xiàn)狀和資源分布集裝箱運輸作為一種現(xiàn)代化的運輸方式在我國國民經(jīng)濟和對外貿(mào)易中發(fā)揮著積極的作用。自 50 年代中期，國際集裝箱從陸上推向海上運輸之后，世界海上集裝箱運輸?shù)玫搅搜杆俚陌l(fā)展。到目前為止，全世界共有 100 多個國家和地區(qū)開展了集裝箱運輸，并已成為一個完整的運輸體系。事實證明，這種現(xiàn)代化運輸方式的出現(xiàn)和發(fā)展，極大地推動了國際貿(mào)易和海上運輸事業(yè)的發(fā)展，可以說，集裝箱運輸是一場新的運輸革命。集裝箱運輸是一種高效益、高質(zhì)量、高協(xié)作性的運輸方式，也是一個系統(tǒng)工程，需要港口、船方、貨主及陸上運輸各方面的密切配合協(xié)作。近年來，我國集裝箱運輸企業(yè)為了適應國家經(jīng)濟建設(shè)和對外貿(mào)易的需求，大力發(fā)展集裝箱運輸：擴大船隊，建立較大規(guī)模的現(xiàn)代化的集裝箱船隊；加快集裝箱碼頭基礎(chǔ)性建設(shè)，以適應集裝箱運輸量不斷增長的需要；加強攬貨工作，改進經(jīng)營管理，提高服務質(zhì)量；充分利用現(xiàn)代化技術(shù)，擴大集裝箱運輸信息傳遞的網(wǎng)絡范圍，使集裝箱經(jīng)營管理水平更上一個臺階。基本形成的以我國沿海港口為中心的國際集裝箱運輸體系，它必將為我國社會主義經(jīng)濟建設(shè)作出重大貢獻。我國集裝箱運輸起步雖晚于世界近 20 年，卻以世界上少有的年均 35%的增幅。從 1993 年至今，我國現(xiàn)在已創(chuàng)造了三個世界第一，即集裝箱生產(chǎn)能力世界第一、集裝箱的種類規(guī)格世界第一、集裝箱產(chǎn)銷量已連續(xù)十六年蟬聯(lián)世界第一。隨著國際航運業(yè)的需求，我國生產(chǎn)的 ISO（國際標準）集裝箱及非 ISO集裝箱幾乎全部出口。歷年的出口情況隨國際貿(mào)易和市場需求的變化而變動，總體呈波浪式增長。根據(jù)截止到 2008 年底的統(tǒng)計，上海、香港、深圳等六大港口的集裝箱吞吐量進入世界前 10 位，中遠、中海集裝箱船隊運力進入世界前 10 位，我國沿海港口的集裝箱化率達到或接近國際先進水平。從未來區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展，可將我國集裝箱港口布局總體上分為四大區(qū)域，即臺灣海峽區(qū)域、珠江三角洲區(qū)域、長江三角洲區(qū)域和渤海區(qū)域。以上四區(qū)域集裝箱港口群之間具有相互制約又相互促進的作用。集裝箱市場需求潛力大，在這四個區(qū)域1集裝箱港口群的發(fā)展速度方面，南方港口快于北方港口，其中臺灣省海峽區(qū)域的港口發(fā)展速度最快，將平均達到 28.1%；其次為珠江三角洲地區(qū)港口，平均達到19.7%；第三為長江三角洲地區(qū)，平均增長率達到 16.3%；而北方渤海灣地區(qū)的集裝箱港口吞吐量發(fā)展相對緩慢，但也保持兩位數(shù)增長，平均年增長率接近 14.7%。隨著中國經(jīng)濟實力增強，進一步對外開放，外貿(mào)運輸量也將愈來愈大。因此，進一步合理規(guī)劃布局我國集裝箱運輸，意義重大。1.2 江海直達運輸?shù)闹萍s因素江海直達運輸?shù)陌l(fā)展受到航道自身缺陷、政府的政策法規(guī)及其他運輸方式分流等因素的制約。（1）航道因素由于內(nèi)河航道保證水深有限，對船舶的吃水有很大的限制。長江武漢至重慶段除三峽庫區(qū)外目前維護水深不到 3m，因此這個區(qū)間目前尚無江海直達船。在長達半年的枯水期間，能進入武鋼工業(yè)港礦石碼頭的船舶載貨量不能超過 3000 噸。5000噸級貨船只有在豐水期才能到達武漢港，10000 噸船可常年航行至南京等長江中下游港口。除航道維護水深以外，還有曲率半徑等因素的影響，因此江海直達船的船長不能超過 130m。由于目前長江航道受長江湖北段窯監(jiān)淺水航道限制，江海直達通航船到達武漢后繼續(xù)上行受到瓶頸制約。值得慶幸的是政府將在至 2020 年的 16 年時間內(nèi)投資 60億元改造這一河段，屆時 5000 噸左右的自航船和萬噸級的頂推船隊(如船閘允許)將能順利抵達長江上游的重慶等港口，長江將成為名副其實的黃金水道，江海直達運輸市場將得到全面發(fā)展。黑龍江水系實現(xiàn)江海直達運輸有些困難，由于船舶必須經(jīng)過俄羅斯才能出海，東北與其他地區(qū)的物質(zhì)流通都得經(jīng)過大連進行海運。（2）政策法規(guī)因素經(jīng)特定航線到達香港的集裝箱船，由于香港的碼頭費和引水費等與船長和總噸位有關(guān)，船長大于 50m 或噸位超過 1000 總噸時，各種費用有很大的提高，因此該航線上的江海直達集裝箱船一般為船長不超過 50m 噸位在 1000 總噸以下的小型船舶。另外，目前江海直達船的設(shè)計和檢驗基本上是按海船的建造規(guī)范和法定檢驗技術(shù)規(guī)則執(zhí)行，沒有考慮到特定航線江段時間較海段時間要長、海段遮蔽情況較其他2海區(qū)要好，以及距岸較近、避風及應急處理相對方便等特點，導致船體結(jié)構(gòu)偏重、設(shè)備配備要求偏高，增加了造船成本和營運成本。因此目前急需能夠反映航道特點、滿足市場需要、各項要求更趨合理、能保證船舶安全航行的規(guī)范和法規(guī)。（3）其他運輸方式的影響沿江天然氣管道將成為西氣東送最主要方式。沿江石油管道也將使得水運市場份額日漸萎縮。公路和鐵路兩種運輸方式歷來都對水路運輸產(chǎn)生貨物分流的負面影響。滬蓉高速公路的建成將對船舶的干雜貨運輸有一定的影響，但由于單車載量的限制，沖擊力不會很大。沿江鐵路的興建因其對大宗干散貨的分流將產(chǎn)生較大影響，但影響是局部的。對大宗干散貨和集裝箱運輸而言還得以水上運輸為主。1.3 小型集裝箱船發(fā)展優(yōu)勢 小型集裝箱船通常指箱位在 2000TEU 以下的船舶，主要從事中短海上距離的貨物運輸，大多從事次干線、支線或區(qū)域內(nèi)貿(mào)易貨物的運輸。在集裝箱市場運力過剩之時，小型集裝箱船以自身的成本優(yōu)勢、船型主尺度和經(jīng)營靈活等特點，在遠東/南亞次大陸線、遠東/中東線以及亞洲/非洲線等航線扮演著重要的角色。當前，小型集裝箱船市場之所以能夠有不俗表現(xiàn)，除世界海運市場對集裝箱運輸需求增長外，還主要得益于自身眾多獨有優(yōu)點：（1）小型集裝箱船的營運成本低。營運成本主要指船舶建造成本、燃油成本、船員成本、船舶修理以及船舶保險、貸款利息等多方面船舶經(jīng)營支出總和。小型集裝箱相對技術(shù)含量較低、建造地點可選余地大等優(yōu)點，所以單船建造成本相對較低。因此，小型集裝箱船的投資經(jīng)營風險相對較小，船舶融資方面也容易完成。同時，船舶自身的維護保養(yǎng)費用和其他費用支出也因船舶規(guī)模較小相對降低。（2）小型集裝箱船的經(jīng)營靈活。小型集裝箱具有自身船舶操縱性好、型深較小、吃水不大、型寬不大等特點。因此在近洋航線，特別是港口航道基礎(chǔ)設(shè)施相對落后的地區(qū)，具有不受吃水限制、不受泊位限制和時間表相對固定等靈活性。此類船舶，可以保證船舶的隨時進出港口、進入內(nèi)河航道深處等大型船舶不可比擬的優(yōu)勢。同時，部分船舶自身具有克令吊等集裝箱裝卸設(shè)施，可以進一步加大對港口碼頭的適應能力。（3）小型集裝箱船是軸輻式網(wǎng)絡必要組成。集裝箱船持續(xù)向超大型發(fā)展，每一個國際運輸航次的運量顯著提高,必然需要更多的集裝箱貨物供應量，尤其是地區(qū)性3的沿海、短途支線運輸發(fā)展緊密結(jié)合在一起，這必將刺激集裝箱沿海運輸和短距離支線運輸?shù)陌l(fā)展。注重在集裝箱運輸主干線和支線之間，以及在大支線和次支線之間的轉(zhuǎn)運，低運載力集裝箱船的投資開發(fā)是必不可少的國際貿(mào)易航線環(huán)節(jié)，成為當今軸輻式網(wǎng)絡營運的重要環(huán)節(jié)。（4）小型集裝箱船結(jié)構(gòu)相對成熟。目前支線集裝箱船的船齡普遍較高，船齡超過 15 年的支線集裝箱船占總運力的一半以上，據(jù)統(tǒng)計到 2010 年前，這些集裝箱船中將有 600 多艘被報廢和拆解；預計全球需要新建小型集裝箱船 1500 多艘才能滿足船舶的補充和替換要求，來維持集裝箱船隊的合理結(jié)構(gòu)。綜上，超大型集裝箱船大量投入全球主干航線，特別是亞洲/歐洲航線和太平洋航線，致使集裝箱運輸市場的運力增長過快之時，卻給小型集裝箱船帶來一個新的發(fā)展機遇。隨著中國經(jīng)濟的持續(xù)繁榮，亞太經(jīng)濟區(qū)內(nèi)的中國和印度等地區(qū)對小型集裝箱船的需求與日俱增，小型集裝箱船的活動空間也開始由傳統(tǒng)的歐洲向亞洲轉(zhuǎn)移。1.4 江海直達型集裝箱船總體設(shè)計原則 1.4.1 集裝箱船舶設(shè)計特點 （1）噸位比普通干貨船大由于裝卸效率高，因此加大船的噸位在經(jīng)濟性上是有利的。追求高的載箱量，在艙內(nèi)和甲板上裝載盡可能多的集裝箱。（2）船速高、功率大由于裝卸效率高，因此加大船的船速，提高船的周轉(zhuǎn)速度，在經(jīng)濟性上是有利的。目前普通遠洋干貨船的平均船速為 14～16kn，最高為 22kn，而集裝箱船的平均船速為 18～21kn，最高為 33kn。隨著船速的提高，主機功率也迅速增大。（3）主尺度確定集裝箱的主尺度如船長、船寬和型深等主要有船舶的載箱量來決定。（4）穩(wěn)性問題突出由于需要在甲板上堆箱，引起重心升高，受風面積增大，對穩(wěn)性不利。在港內(nèi)裝卸時，吊空或裝滿舷側(cè) 1～2 個格柵內(nèi)的貨箱后，船的橫傾角應不大于 5°，否則裝卸時集裝箱易被導軌卡住，因而也要求有一定的初穩(wěn)性高度。4（5）貨艙開口大、貨艙尺寸規(guī)格化為了充分利用貨艙的容積和方便集裝箱的裝卸，要求艙口盡可能寬而長。一般艙口寬度比普通雜貨船大 30～50%，艙口總長大 60～80%。船用集裝箱的尺寸已標準化，因此集裝箱船的貨艙尺寸需配合箱的尺寸而規(guī)格化，以提高貨艙的利用率。1.4.2 150TEU 集裝箱船總體設(shè)計方案技術(shù)要求載箱數(shù) 150TEU 航速 10.5kn續(xù)航力 1200n mile 航區(qū) A 級、沿海船員人數(shù) 14 人1.4.3 150TEU 集裝箱船總體設(shè)計方案主要內(nèi)容（1）調(diào)研收集分析有關(guān)資料，提出設(shè)計任務書（2）確定船型方案和主要船型參數(shù)（3）完成布置方案設(shè)計，繪制總布置圖（4）完成型線設(shè)計（5）航速、螺旋槳設(shè)計（6）完成靜水力、干舷、穩(wěn)性估算5第二章 150TEU 集裝箱船主要要素確定3.1 概述集裝箱船屬于布置型船，在初步設(shè)計時，應根據(jù)任務書的要求，一般可先參考母型船的有關(guān)資料，先確定一個方案，再逐步校核各項技術(shù)性能并完成最后的設(shè)計。3.2 母型船資料150 箱集裝箱船，[CJB(2004)J150] 開發(fā)單位： 長江船舶設(shè)計院船舶主要技術(shù)指標：適用航區(qū)： 內(nèi)河 A、B、C 級航區(qū)及 J1航段 推薦航線： 長江上?！貞c總長 87.60m 垂線間長 82.00m型寬 13.60m 型深 4.60m設(shè)計吃水 2.80m 載貨量 1681 噸載箱數(shù) 160TEU 設(shè)計航速 20.6 公里/小時主機型號 X6170ZC-15 主機功率 330 KW×2齒輪箱型號 HCD600 發(fā)電機組型號 CCFJ50J發(fā)電機組功率 50KW×33.3 集裝箱船主要要素的確定3.3.1 甲板箱數(shù)和艙內(nèi)箱數(shù)分布由于集裝箱的形狀是規(guī)則的長方形，而船體的外形為流線型，尤其是首尾兩端，這就使倉容的利用率與其他運輸船相比較低。為了增大集裝箱船的載貨量，一方面可盡量增大艙口以增加艙內(nèi)裝載數(shù)量，另一方面利用甲板堆裝集裝箱。甲板集裝箱的多少除了與艙口蓋、甲板的承載能力有關(guān)，還應考慮船舶的布置、駕駛視線及穩(wěn)性等 。一般甲板上堆裝的集裝箱越多則要增加固縛設(shè)備以及裝卸時裝拆的勞動量，多占停港時間。本船中，為提高船舶的經(jīng)濟性，甲板堆裝層數(shù)較艙內(nèi)多些。20 尺柜的的外形尺6寸長×寬×高為 6058×2438×2591(mm)。根據(jù)母型船資料，初步確定艙內(nèi)集裝箱層數(shù)為兩層，八行，四列。對于中小型集裝箱來說，一般甲板上堆裝以 2～3 層居多。至于列數(shù)，甲板箱列數(shù)較艙內(nèi)多 1～2 列，行數(shù)即與艙內(nèi)相同。表 3-1 集裝箱裝載方案裝載部位 數(shù)量 備注主甲板下第一層 28TEU 14t/TEU主甲板下第二層 32TEU 14t/TEU艙口蓋上第一層 46TEU 14t/TEU艙口蓋上第一層 36TEU 14t/TEU艙口蓋上第一層 12TEU 14t/TEU圖 3-1 集裝箱箱位布置3.3.2 主尺度及船型系數(shù)初步確定（1）船長（ ）的確定pL集裝箱船的船長通常是由甲板上集裝箱的行數(shù)為基礎(chǔ)來確定的，然后再從其他性能角度加以校核修正。 pmcdsLlll????（3-1）式中： 為尾尖艙長； 為機艙長； 為集裝箱艙長；l?7為深艙長； 為首尖艙長dlsl① ：每個貨艙的長度等于集裝箱的長度加上箱與箱以及箱與橫艙壁之間的間c隙。本船共分為兩個貨艙，每個艙轉(zhuǎn)載 4 行集裝箱，集裝箱間隙為 76mm,集裝箱與橫艙壁之間的間距為 1095mm。集裝箱艙的長度則可估算為：=1095×4+6058×8+76×6=53.300mcl② ：根據(jù)集裝箱船的統(tǒng)計資料，尾尖艙的長約為 4～6% 。l? pL③ ：估算是取首尖艙和壓載深艙長約為 10%ds和 p④ ：機艙的長度取決與主機類型、機艙位置、主機功率和船體線型等，本船ml采用雙機雙槳。機艙長度可適當減小，估算時 =4.878m+(4～6)mml=6.6+9.75+53.3+3.6+7.8=81.05mpL（2）船寬（B）的確定根據(jù)母型船船寬為 13.6m,并考慮甲板以上集裝箱的布置為 6 列。由甲板上激昂集裝箱列數(shù)確定船寬： CB(1)DCr????（3-2）式中 ：集裝箱寬度，按標準 20 箱柜集裝箱寬 2.438m；CB：甲板上集裝箱列數(shù)；Dr：集裝箱列與列的間隙，考慮到緊固件的操作和標準，取間隙為 0.15m。C即 mB2.4386(1)0.5.378?????船寬的確定還必須考慮到穩(wěn)性的要求，設(shè)計船寬要大于母型船的船寬，減少了裝載層數(shù)，這對穩(wěn)性是有利的，因此初步取 B=15.400m（3）型深（D）的確定型深的確定，主要取決于艙內(nèi)集裝箱的層數(shù) 及甲板梁拱 C 等因素，同時還必Ht須根據(jù)《載重線公約》的要求具有足夠的干舷，則： ()DHcHhtfhc?????（3-3）8式中 ：貨艙雙層底高，取為 0.8m；Dht：內(nèi)底板與集裝箱墊板厚度之和，取為 0.025m；：艙內(nèi)集裝箱層數(shù)：H：集裝箱高度，標準 20 尺柜高度為 2.591m：ch：最高一層集裝箱頂與艙口蓋下緣的間隙，至少為 0.20m～0.30m；f：艙口圍板在中心線處的高度，本集裝箱甲板堆裝列數(shù)多，已堆放到舷側(cè)，H此時為了便于甲板上行走及工作， 必須達到 1.8m 以上。HhC：甲板梁拱，取為 0.1m。即 m0.825.91(.80)5.17D??????因此初步取型深為 5.4m。（4）吃水（T）的確定由于本船為小型集裝箱船，未受港口的航道和泊位水深的限制，根據(jù)母型船初步確定設(shè)計吃水 T 為 3.5m。（5）方形系數(shù)（ ）的選擇BC根據(jù)母型船資料，初估方形系數(shù)為 0.803.4 性能校核3.4.1 空船重量估算將空船重量分成船體鋼料、舾裝設(shè)備和機電設(shè)備 3 項重量，即：立方數(shù)是船舶的長、寬、深三者的乘積，即： PCNLBD??=6241HOMW?（3-4）0.9 1.81()(675)0.93.58(03)2BPH LW??????????=717.348t23.4()161OCN??=56.119t90.5123()7BMPWk?=156.822t式中 為主機功率（KW） ；BP1k為修正系數(shù)，雙槳船為 1.15。由于上述估算公式對小型集裝箱船來說偏大約 10%，因此計算結(jié)果更接近為()0.9HOMLW???=837.26t3.4.2 載重量估算集裝箱船的載重量除了包括集裝箱、船員及行李、燃油、滑油和淡水等重量外，還包括壓載水的重量。在大多數(shù)情況下，由于穩(wěn)性的需要，即使是滿載出港的情況下，壓載水也是必不可少的。根據(jù)中小型集裝箱船的粗略估算公式 19.6304(10)CCDWNTEU???（3-5）即 DW=19.696×154+304=3337t3.4.3 重心高度計算（1）船體鋼料重心高度 gZH（3-6）1ECD?=0.6246210.4815(0.)(0.86.5EBLC?????.64.93.gZH???考慮快速性，本船加球首，則 ，則EC0.減 小 1.904gHZ（2）舾裝重心高度 go（3-7）1(1.~.5)gZD?為相當型深即型深加上層建筑容積除以甲板面積：1D=1.448m127.BDS??其中 =0.8694LBCSw?0.5wC??考慮初步計算取 D 為型深：101.03481.9goZm???（3）機電設(shè)備重心高度 M.52.7gD則空船重心高度，通過下式求得：m （3-813.90465.190914.34.217683726niggiWZ??????????）3.4.4 初穩(wěn)性估算由船舶靜力學可知，初穩(wěn)性高度按下式計算：（3-9）bghZr???由于 ， ， ，因此近似估算 的一般形式為：TZb?Br/2Dg?h（3-10）TBah?/21（3-11）2(0.7.13)4.176wwBBCCT?????又 =0.86940.25wB?1.85.674.13.2hm???3.4.5 橫搖周期估算根據(jù) CCS 規(guī)范，船舶搖擺自搖周期可寫成：（3-12）20.58()/gTfBZh???2 22415.4.1760.58.05.93gBZTfh??????3.4.6 快速性估算根據(jù)瓦特生公式（3-13）2/3 21.05[40(1)]6.8PBPLVKCPN?????11=1.11.68BnKCF??其中，N 為螺旋槳轉(zhuǎn)速 200r/min4.70PWK?符合設(shè)計要求。12第三章 150TEU 集裝箱船總布置設(shè)計4.1 概述總布置設(shè)計影響全局的設(shè)計工作，設(shè)計時應綜合運用各種專門知識，包括制造工藝和建筑美學，使船舶及其各個組成部分都能充分發(fā)揮應有的功能?？偛贾迷O(shè)計的具體工作包括以下內(nèi)容：（1）區(qū)劃船舶主體和設(shè)置上層建筑，包括機艙、貨艙、油水艙、工作艙室、居住艙室和其他各種艙室的位置的地位。也就是設(shè)置各縱、橫艙壁和各層甲板，以及外部造型等。（2）調(diào)整船舶的浮態(tài)，妥善合理地安排船的各部分重量沿船長方向的分布。（3）布置船舶艙室和設(shè)備，包括各類居住和工作艙室的內(nèi)部布置，以及艙內(nèi)和露天甲板上各種設(shè)備的布置。（4）規(guī)劃各部位的通道和出入梯口。總布置設(shè)計所遵循的基本原則為：（1）最大限度地滿足和提高船舶的使用效能，對于集裝箱船首先要保證貨艙容積，提高裝卸的效率。（2）保證船舶具有良好的航海性能，使船舶有適宜的浮態(tài)和穩(wěn)性，良好的耐波性和駕駛視野。（3）滿足法規(guī)和規(guī)范的要求。（4）總體布局和總布置設(shè)計要結(jié)合建筑學和美學的要求。4.2 船艙的劃分4.2.1 肋骨間距（1）船尾～#21 肋骨間距為 600mm；（2）#21～#103 肋骨間距為 650mm；（3）#103～船首肋骨間距為 600mm。4.2.2 雙層底（1）貨艙區(qū)域內(nèi)的雙層底高度為 0.8m；（2）機艙區(qū)域內(nèi)的雙層底高度為 1m。134.2.3 主船體艙室劃分根據(jù)《鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范》的要求，由本船的實際情況出發(fā)，分別設(shè)尾尖艙艙壁、燃油艙艙壁、機艙艙壁、船中貨艙艙壁、靠近船首的壓載水艙艙壁和首尖艙艙壁六道艙壁。（1）在#103～船首設(shè)置首尖艙兼首壓載水艙； （2）在船尾～#21 設(shè)有尾壓載水艙，本船在貨艙區(qū)域兩舷設(shè)置雙殼；（3）在#12～#21 肋位內(nèi)設(shè)有高度為 1m 的雙層底，在 #21～#103 肋位內(nèi)設(shè)有高度為 0.8m 的雙層底，分布于機艙區(qū)、貨艙區(qū)；（4）在#3～#6 肋位設(shè)燃油艙； （5）機艙設(shè)在#6～#21 肋位， =9.75m；mL（6）貨艙設(shè)在#21～#103 肋位；（7）舵機艙設(shè)在#-4～#3 肋位；（8）日用淡水艙設(shè)在#21～#22 肋位。4.2.4 艙室及通道布置4.2.4.1 生活艙室布置 船員的居住艙室大多布置在各層甲板的外側(cè)，舒適程度較高，且自然通風和采光良好。艙室內(nèi)床布置方向不同，適合各種船員的喜好，一般在靠窗的一側(cè)布置寫字桌和沙發(fā)。這樣采光較好的區(qū)域，形成學習、辦公和交談工作的角落。為了不妨礙走廊的交通，所有的門都是向內(nèi)開的。上甲板設(shè)有和艙室與內(nèi)外走廊都相通的門，夏季時同時開啟，可通風；冬季時關(guān)閉，可保溫。船員居室均布置在船后的上層建筑內(nèi)，臥室均為一人一間，高級船員的居室位于上層，每層艙室高度為 2.5m，船長室布置在駕駛室下一層的右舷，船員大多集中布置于右舷，輪機部門人員則布置在左舷。生活艙室的分布見表 4-1。表 4-1 各層甲板生活艙室分布船長室 輪機長室 單人間居住甲板 1 1 1救生甲板 2艉樓甲板 4主甲板 54.2.4.2 公共艙室及服務處所布置 餐廳為 1 間公用餐廳，廚房設(shè)在主甲板上右舷，便于各種管道的布置。廚房門采用鋼制門，保證失火時，不會蔓延至機艙和船員艙14室。衛(wèi)生間設(shè)在各層甲板的左居住艙室旁，且位于同一垂直柱體內(nèi)，節(jié)省管路。衛(wèi)生間與廚房相隔，內(nèi)部應設(shè)置的大便器、小便器、洗手池、淋浴噴頭的數(shù)量按艙室設(shè)備規(guī)范配置。4.2.4.3 工作艙室布置 駕駛室設(shè)在駕駛甲板上，內(nèi)布置有操舵儀。駕駛臺前的窗口用前傾式，有利于增加駕駛員的視野，減小盲區(qū)；報務室和海圖室與駕駛室設(shè)在同一層甲板上；舵機艙設(shè)在主甲板之下尾尖艙內(nèi)，位于船尾～#3 肋位；充放電室和蓄電池室位于救生甲板上；應急消防泵艙的位置較低，位于船首 2300 平臺板上；計程儀艙和深測儀艙位于船尾艙底處；室位于主甲板上。2CO4.2.4.4 艙面設(shè)備布置 （1） 錨泊設(shè)備 本船舾裝數(shù) N 根據(jù)《鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范》 （2006）（4-1）2/310ABh???——夏季載重水線下的排水量，3360t；?B——船寬，15.4m；h——從夏季載重水線到最上層艙室頂部的有效高度，14.1m； A——船長 L 范圍內(nèi)夏季載重水線以上船體部分和上層建筑以及各層寬度大于B/4 的甲板室的側(cè)投影面積的總和,638.819 。2m計算得到 N=722.492則錨配備如下：本船首錨設(shè) A 3300kg 霍爾錨 3 只，其中一只備用。設(shè)有檔錨鏈，總長 555m,其中左舷 255m，右舷 250m。設(shè)電動液壓起錨機 1 臺。（2） 航行信號設(shè)備 船上的信號桅用于布置信號燈和航行設(shè)備的天線以及懸掛號旗和其他設(shè)備。其位置、高度按信號設(shè)備的規(guī)定來確定本船配有的航行設(shè)備有磁羅經(jīng) 1 臺，雷達 1 部，測深桿 4 根，天文航海儀器有：15船用時鐘 3 只，秒表 2 只，光學儀器有雙筒望遠鏡 2 只，看圖放大鏡 2 只，溫度計2 只,無液氣壓計 1 只，傾斜指示器 2 只,海圖儀器 1。本船配置的航行信號設(shè)備有:桅燈 1 只,左舷燈 1 只,右舷燈 1 只,艉燈 1 只,錨燈2 只,紅色環(huán)照燈 2 只,白環(huán)照燈 1 只,黃閃光燈 1 只,紅旋轉(zhuǎn)閃光燈 1 只； 錨球 3 只,中型號笛 1 只,號鑼 1 只,大型號鐘 1 只,國旗 1 面,5 號國旗 2 面,國際信 1 套,紅旗 1面,手旗 1 面。（3） 舵設(shè)備 本船設(shè)流線型舵 1 只。（4） 救生、消防設(shè)備的布置 救生設(shè)備：本船配有救生圈 10 只，其中帶救生圈 5 只，帶自亮浮燈救生圈 2 只，帶自亮浮燈及煙霧信號救生圈 3 只。脹式救生環(huán) 2 只。旅客救生衣 16 件。消防設(shè)備：消防員裝備 4 套，包括防火服，消防靴和手套、頭盔，手提安全燈，消防斧，儲壓式呼吸器，儲壓式備用氧氣瓶，耐火救生繩等。貨油艙及甲板設(shè)泡沫滅火系統(tǒng)及水滅火系統(tǒng)。甲板設(shè)降溫撒水管系。4.2.4.5 通道及扶梯布置 通道布置力求規(guī)則整齊、滿足使用和安全要求、符合法規(guī)和規(guī)范的規(guī)定、通行便捷并節(jié)省布置地位。主甲板上的通道采用對稱式，布置于機艙口圍壁。上甲板的通道與主甲板的通道上下對應，保證結(jié)構(gòu)的連續(xù)性。梯道的設(shè)置依據(jù)各處所和用途的不同，有不同的種類。具體種類和形式見總布置圖。且每一樓梯口處均設(shè)有門，保證安全和舒適性。16第四章 150TEU 集裝箱船型線圖設(shè)計5.1 概述型線設(shè)計是船舶總體設(shè)計的一項重要內(nèi)容。首先，型線與阻力性能關(guān)心重大，尾部線性與螺旋槳的配合對推進效率和振動都有很大影響。此外，型線與船舶的穩(wěn)性、操縱性、橫搖阻尼、船在波浪上的運動特性、抨擊等都有關(guān)系，同時也會影響到船舶的總布置和建造工藝。由此可見，在設(shè)計型線是需要考慮許多方面的要求，綜合起來，型線設(shè)計需要注意一下幾個方面：第一，保證良好的航海性能。型線設(shè)計時，通常把快速性放在主要地位來考慮，同時兼顧耐波性、操縱性和穩(wěn)性。第二，考慮到總布置的要求?？偛贾盟璧募装澹浥撻_口的尺寸、縱傾的調(diào)整等，在型線設(shè)計中應加以考慮和滿足。第三，考慮船體結(jié)構(gòu)的合理性和工藝性。第四，外觀造型。水線以上的首尾輪廓線、甲板邊線以及外露的折角線應考慮美觀和造型方面的要求。5.2 母型船橫剖面面積曲線的確定橫剖面面積曲線表達排水體積沿船長的分布，其形狀與船舶快速性有密切關(guān)系，根據(jù)母型船的型線圖（母型船主尺度見圖 5-1，母型船橫剖面圖見圖 5-2）繪制出母型船的橫剖面面積曲線，見圖 5-3。圖 5-1 母型船主尺度175-2 母型船橫剖面圖5-3 母型船橫剖面面積曲線5.3 型線改造應用“1- ”法，將橫剖面面積曲線分為前后半體分別進行修改，首先將面積PC曲線及修改參數(shù)無因次化，根據(jù)設(shè)計船和母型船資料，我們要同時修改 。新、PCl和母型船主要要素比較見表 5-1。表 5-1 新、母型船主要要素比較母型船 新船PC0.811 0.810l29.400m(#49～#98) 14.050m(#40～#77)Bx0.491 0.491PL84.000m 75.050m18（1）前半體母型船 =0.8240PFC新船 0.973(0.89)/43.20PBCx???-=2-=8PFF?母 新由 .42PFl?（5-1）(1)(1)PFBPFACxlC??0.8.4208240.59???（5-2）1(1)()PFPFPFlxlx lA???? ??? ??? ?0.742. 0.824()(038.7)59??1.3.)xx?（2）后半體母型船 =0.7962PAC新船 1.027(0.89)/43.798PBCx????-=62-=-06PAA?母 新由 .5PAl??（5-3）(12)(1)PABPACxlC??0.7960.4.30.7962).0???（5-4）1(1)(PAPAPAlxlxl???? ????? ?? ?0.51.310.7962()(06(.5))793???????1.86.)xx??19表 5-2 橫剖面面積曲線偏移站號 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3x?0 -0.0028 -0.0053 -0.0077 -0.0098 -0.0118 -0.0136站號 3.5-7 7.5 8 8.5 9 9.5 100.0469 0.0255 0.0101 0.0007 -0.0026 0修改母型船橫剖面面積曲線后產(chǎn)生的新船型線，以船底線和 1000 水線為例,（紅色線為新船型線）見圖 5-4。圖 5-4 修改母型船橫剖面面積曲線后產(chǎn)生的新船型線5.4 特殊的首尾型線5.4.1 球首為了改善進流形狀、降低破波阻力，起到減阻的效果，并且有利于浮態(tài)調(diào)整，減緩縱搖，本船采用球首。球首的形狀和大小為：橫剖面面積參數(shù)： /4.8/53.0.9BdMfA??側(cè)面積參數(shù)： L體積參數(shù)： /.2/6.1VPRf?寬度參數(shù)： 0154B??長度參數(shù)： /./7.0.LPRPf20高度參數(shù)： /2.0/3.50.71ZBfd??5.4.2 雙尾本船為江海直達型集裝箱船，采用雙機雙槳，雙尾型線的尾框設(shè)計與單槳船的閉式尾框相似，比較適用于本船。采用雙尾型線取消了常規(guī)雙槳的附體，并使雙槳的工作環(huán)境達到與單槳船相似的情況，提高了船身效率。5.5 型線圖的生成和總布置圖的修改5.5.1 繪制型線圖的基本要求（1）格子線 本次采用電子版的格子線。（2）光順性 從幾何關(guān)系上，單根曲線應在三向投影正確的前提下達到光順的要求，還要注意首尾特殊型線部分的船型特點。5.5.2 總布置修改型線圖和總布置圖密切相關(guān)，尤其是外部輪廓更要一一對應，在型線光順的前提下能保證艙容。（1）首輪廓線（2）尾輪廓線船尾輪廓線形狀的選擇主要是考慮舵和螺旋槳的布置以及與橫剖型線的配合，由于雙槳船的舵和螺旋槳布置在船的兩側(cè)，螺旋槳的布置與船尾橫剖線的形狀關(guān)系密切，中縱剖面上的尾輪廓線由橫剖線形狀決定。（3）甲板線甲板邊線的寬度根據(jù)總布置的要求結(jié)合水上部分橫剖線的形狀來決定，主要是要與總布置圖配合好。甲板邊線的高度根據(jù)首尾舷弧確定。215.5.3 型值表型值表如圖 5-5 所示。圖 5-5 設(shè)計船型值表22第五章 阻力計算及螺旋槳設(shè)計6.1 艾亞法估算船舶有效功率按照艾亞法估算得到的是公制有效功率，其數(shù)值中包括了單槳船通常具有的舭龍骨、舵等附體阻力以及一般貨船的空氣阻力，合計約占裸船體阻力的 8%。所以雙槳船的阻力和對高達上層建筑的空氣阻力應另加修正。艾亞法首先針對標準船型直接估算有效功率；然后根據(jù)設(shè)計船與標準船型之間的差異逐一進行修正，最后得到設(shè)計船的有效功率值。如表 6-1 所示。表 6-1 艾亞法有效功率計算表速度 v（kn） 8.50 9.00 9.50 10.00 10.50 11.00傅汝德數(shù) Fr 0.161 0.171 0.180 0.190 0.199 0.209標準 Co 468 475 470 450 440 430標準 Cbc 0.818 0.802 0.781 0.770 0.755 0.738實際 Cb(肥或瘦)% 0.010 0.030 0.058 0.073 0.094 0.119Cb 修正（%） -0.024 -0.074 -0.143 -0.180 -0.233 -0.295Cb 修正量 Δ1 -11.342 -35.223 -67.106 -81.098 -102.533 -127.056C1 456.658 439.777 402.894 368.902 337.467 302.944B/T 修正% -0.198 -0.198 -0.198 -0.198 -0.198 -0.198Δ2 -90.528 -87.181 -79.870 -73.131 -66.899 -60.056C2 366.130 352.595 323.024 295.771 270.567 242.888標準 xc(前 ) 0.925 0.859 0.777 0.650 0.495 0.285實際 xc（后） 0.428 0.428 0.428 0.428 0.428 0.428相差（在標準前） 1.353 1.287 1.205 1.078 0.923 0.713修正 6.118 5.350 3.900 3.100 2.550 1.750(Δ3)o 22.400 18.864 12.598 9.169 6.899 4.251Δ3 33.742 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000C3 399.872 352.595 323.024 295.771 270.567 242.888長度修正 -0.146 -0.146 -0.146 -0.146 -0.146 -0.146Δ4 -58.495 -51.579 -47.253 -43.267 -39.580 -35.531C4 341.377 301.016 275.771 252.504 230.988 207.357Pe 239 322 413 526 665 852236.2 螺旋槳圖譜設(shè)計6.2.1 船體主要參數(shù)船型：雙槳、球首、球尾、流線型掛舵、尾機型 150TEU 集裝箱船。設(shè)計水線長 =77.206m 垂線間長 =75.050mWL PL型寬 B=15.400m 型深 H=5.400m設(shè)計吃水 T=3.500m 方形系數(shù) =0.826mBC排水量 Δ=3360t 槳軸中心距基線 =1.40mPZ由艾亞法提供的船體有效功率曲線數(shù)據(jù)如表 6-2 所示。表 6-2 由艾亞法計算得出的有效功率數(shù)據(jù)航速 V/kn 8.5 9 9.5 10 10.5 11滿載 180 243 311 397 501 642壓載 239 322 413 526 665 852有效功率/hpEP110%滿載 255 343 440 561 709 9096.2.2 主機參數(shù)型號 X8170ZC 柴油機兩臺最大持續(xù)功率 590hp/臺轉(zhuǎn)速 N 200r/min旋向 右旋6.2.3 推進因子的決定根據(jù)設(shè)計船資料選取伴流分數(shù) ω=0.28根據(jù)經(jīng)驗公式?jīng)Q定推力減額分數(shù) t=0.24取相對旋轉(zhuǎn)效率 =1.0R?船身效率 =1.065H1t???6.2.4 可以達到最大航速的計算采用 MAU 4 葉槳圖譜進行計算取功率儲備 10%，軸系效率 （尾機型） =0.98S?螺旋槳敞水收到馬力：24=590×0.9×DPSR?=590×0.9×0.98×1.0=520.38(hp)根據(jù) MAU4-40、MAU4-55、MAU4-70 的 -δ 圖譜列表 6-3 計算PB表 6-3 按 -δ 圖譜設(shè)計的計算表項目 單位 數(shù)值假定航速 V kn 9.5 10 10.5 11=（1-ω ）VAkn 6.80 7.16 7.52 7.88=N /PB0.5D2. 37.783 33.236 29.419 26.1896.147 5.765 5.424 5.118δ 71 68 65 62P/D 0.64 0.66 0.68 0.7??0.572 0.59 0.61 0.63MAU4-40=TEPDHhp 317 327 338 349δ 70 66.5 63.5 60.5P/D 0.704 0.725 0.746 0.76??0.555 0.575 0.595 0.615MAU4-55=TEPDHhp 308 319 330 341δ 68.2 65 62 58.8P/D 0.712 0.738 0.76 0.78??0.539 0.555 0.575 0.595MAU4-70=TEPDHhp 299 308 319 330