340TEU三峡新通道集装箱船方案设计

1、武汉理工大学毕业设计（论文）350TEU三峡新通道集装箱船方案设计学院（系）：交通学院专业班级：船海1201班学生姓名：指导教师：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编

2、入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在年解密后适用本授权书2、不保密口。（请在以上相应方框内打作者签名：年月日导师签名:摘要本次毕业设计所选择的题目是350TEU三峡航运新通道集装箱船设计方案，主要是根据优良的母型船来进行改造，结合在学校中学习到的知识，灵活地将其运用到实际的设计过程中，完成新船的船体部分设计工作。全文共分为7个部分来进行阐述，主要内容包括：船舶主尺度确定及优化、船体型线设计、船体总布置设计、快速性预报、稳性校核、干舷计算、吨位丈量七部分。船舶主要要素的确定是通过优秀母型船换算得到。船体型线设计是通过“1-Cp”

3、法和迁移法对母型船进行型线改造，做到三向光顺、协调、一致，并对母型船1部进行自行设计。总布置设计是以经济效益为要点，人性化地进行布置设计。稳性校核：浮态核算与调整，是使船舶在各种载况下航行时都能有良好浮态。螺旋桨设计是求得最佳的螺旋桨要素并使其满足各项要求。船舶的完整稳性是保证船舶在各种恶劣海况下航行而不致船舶倾覆。干舷计算是保证船舶有足够的干舷，吨位计算的结果将作为船舶经济性估算依据。关键词：三峡新通道；集装箱船；350TEU;设计方案AbstractThetopicofmygraduationdesignis350TEUcontainershipdesignofthenewchannelo

4、ftheThreeGorgesTheshipismainlyreformedbasedonthesuperiorparentshipswiththeknowledgeIhavelearnedinuniversity,whichrequiresmetoapplyittothepracticalprocesstocompletethedesignwork.Thereis7partstobeelaborated,themaincontentsinclude:determinationandoptimizationofthemaindimensionsoftheship,shiplinesdesign

5、,generalarrangementdesign,propellerdesign,calculationofstability,calculationoffreeboardandtonnagemeasurement.Themainelementsoftheshiparemainlyconsideredfromexcellentparentship.Theshiplinesarereformedfromsuperiorparentshipwith1-Cp"methodandmigrationmethodtomakethreedimensionssmooth,harmoniousand

6、consistent.Generalarrangementdesignistomeettherequirementsofbothcontainersandpeopleontheship.Stabilitycheckistoaccountandadjustthefloatingstateandmakesurethattheshiphasagoodfloatingstateundervariousloadingconditions.Propellerdesignistoobtainthebestelementsofthepropellerandmakeitmeettherequirements.I

7、ntactstabilityofshipensuresthattheshipisabletosailwithconditionwithoutshipcapsized.Thefreeboardcalculationsistoensurethattheshiphassufficientfreeboard.Theresultsoftonnagecalculationisthebasisofeconomicestimation.KeyWords：NewchanneloftheThreeGorges;Containership;350TEU;Design目录第1章绪论11.1课题研究背景11. 2国内外

8、发展现状11.3 目的和意义11.4 课题研究内容11. 5综述1第2章任务书分析22. 1船舶入级22. 2设计船舶的特点22. 3设计方法22.4一些主要的设计思想2第3章全船设计概述43. 1船型及基本情况43. 2设计依据的规范和规则43 .3载箱量及航速44 .4主要要素43. 5甲板间高43. 6稳性及干舷43. 7船员定额53. 7.1甲板部54. 7.2轮机部53.8排水量及吨位53.8.1排水量53.8.2吨位53.9总布置概况53.10肋距63.11主要设备及其参数63. 11.1主机64. 11.2减速齿轮箱65. 11.3螺旋桨63. 12主要晒装设备73. 12.1锚

9、泊设备74. 12.2系泊设备75. 12.3舵设备76. 12.4消防设备77. 12.5救生设备78. 12.6无线电通信设备89. 12.7航行设备810. 12.8信号设备8第4章主要要素估算及优化911. 1排箱94. 2初步选取主尺度94. 2.1布置需求94. 2.2限制条件94. 2.3主尺度估算124. 3初步选取主机124. 3.1二因次换算阻力124. 3.2选取主机134.4重力和浮力的平衡144. 4.1估算空船重量145. 4.2估算载重量144. 4.3调整主尺度平衡重力和浮力154.5估算重心高度154. 6初稳性校核164. 7横摇周期校核164. 8经济性校

10、核174. 8.1年收益174. 8.2年成本175. 8.3RFR174. 9绿色性校核184. 10主尺度优化18第5章型线设计205. 1概述206. 2绘制母型船型线图207. 3改造母型船型线205.3.1主尺度不同205.3.2Cp不同215.3.3Xb不同225.3.4绘制横剖线图245.3.5第一次校核245.3.6绘制半宽水线图255.3.7绘制纵剖线图255.4局部自行设计255.4.1螺旋桨设计265.4.2舵设计265.4.3局部型线设计265.5三向光顺285.6第二次校核285.7甲板边线、舷墙顶线295.7.1甲板边线295.7.2舷墙顶线305.8完善型线图并生

11、成型值表305.9静水力计算30第6章总布置设计336.1概述336.2总体布局划分336.2.1肋距336.2.2纵向布局划分336.2.3横向布局戈份346.2.4垂向布局划分346.3舱室及设备346.3.1船首舱室划分346.3.2船中舱室划分346.3.3船尾舱室划分356.4水密舱壁设置356.4.1防撞舱壁356.4.2水密舱壁356.5主要晒装设备356.5.1锚泊设备356.5.2系泊设备366.5.3舵设备366.5.4消防设备366.5.5救生设备376.5.6无线电通信设备376.5.7航行设备376.5.8信号设备376.6舱室设备386.6.1卧室386.6.2餐厅

12、386.6.3卫生设备386.7金属门、窗、舱口围板386.7.1金属门386.7.2金属窗386.7.3舱口围板386.8舷墙和栏杆386.9驾驶室视域38第7章快速性预报397.1主要设计思想397.2螺旋桨的数目397.3螺旋桨的叶数397.4设计图谱的选择397.5有效功率曲线397.6初步设计407.7终结设计427.8空泡校核44第8章稳性校核468.1概述468.2舱容要素468.2.1规则舱468.2.2等效规则舱478.2.3不规则舱478.3浮态调整498. 3.1典型载况重量重心估算498.4初稳性计算518. 4.1静水力曲线519. 4.2典型载况初稳性计算518.

13、5大倾角稳性528. 5.1稳性插值曲线529. 5.2横摇角5210. 5.3进水角和极限静倾角5311. 5.4静稳性计算5512. 5.5动稳性5713. 5.6稳性曲线5814. 5.7各倾侧力臂计算6215. 5.8稳性恒准65第9章干舷计算书6716. 1计算说明679. 2主要数据679. 3干舷计算679. 3.1基本干舷679. 3.2型深对干舷的修正679. 3.3舷弧对干舷的修正679. 3.4舱口围板高度和舱室门槛高度对干舷的修正689. 3.5最小干舷689. 3.6干舷衡准68第10章吨位丈量6910. 1主要要素6910. 2总吨位691. .2.1主甲板以下所有

14、围蔽处所的型容积6910. 2.2主甲板以上所有围蔽处所的型容积6911. 2.3主甲板以上应计入的固定载客的开敞处所的容积7012. 2.4主甲板以上应计入的固定载货的开敞处所容积7013. 2.5总吨位计算7010.2净吨位70结论72参考文献73附录1静水力曲线图74附录2帮荣曲线图75附录3主尺度优化程序76致谢81第1章绪论1.1 课题研究背景长江是连接中国内陆和沿海地区的重要交通纽带，对中国的发展起着十分重要的作用。三峡工程提高了长江的通航能力，但是三峡船闸通过能力的不足已日益成为长江航运发展的阻碍120针对规划中的三峡新通道，着手研究能适应新通道的标准化集装箱船型，提高船舶营运效

15、率，降低运输成本，提升内河航运竞争力。1.2 国内外发展现状目前长江干线主力船型为散货船、液货船、集装箱船、商品车船。随着经济结构的转型，可预期集装箱船会有较大发展。从目前市场需求来看，集装箱船的大型化已经成为长江航运的主潮流同8。在全球范围内，由于世界经济的复苏，新船的成交量和手持订单量逐渐增加，而小箱位的内河集装箱船已逐渐暴露出老龄化严重，运能不足的问题。1.3 目的和意义通过对国内外内河集装箱船发展现状的分析，长江航运集装箱船的发展趋势主要体现在大型化和标准化等方面。标准化船型设计能加快船舶技术的进步，改善航运结构，保护长江水域及周边环境，保障水上交通安全910。本课题主要研究350TE

16、U箱量级三峡航运新通道集装箱船并进行方案设计。1.4 课题研究内容本次选题主要利用优良的母型船进行合理的改造完成新船的设计工作，设计内容包括船型和主要要素的确定及优化，船体型线设计，总布置设计，螺旋桨设计，液体舱容要素和典型载况下的稳性计算，吨位丈量，晒装数计算，干舷计算。1.5 综述随着长江集装箱船大型化进程的加快，选题350TEU三峡航运新通道集装箱船方案设计这个题目既符合时势，又贯穿了我四年来所学的全部知识，让我得到最好的锻炼，对我将来的研究生学习产生极大的帮助。第2章任务书分析2.1 船舶入级本船入级中国船级社，按“CCS”有关规范和法规入级、设计。2.2 设计船舶的特点本设计船为35

17、0TEU箱量级三峡航运新通道集装箱船，本船为钢质、大舱口、首楼和尾上层建筑、倾斜首、双底、双桨、双舵、艇机型、双柴油机驱动的集装箱船。航区为长江干线重庆以下航区。本船以装运固体散货为主，兼装包装的杂货，诸如小麦、大豆、羊毛等货物。布置地位型船舶对布置的要求是确定船舶主尺度时考虑的主要因素，集装箱船是布置地位型船，主尺度选取的主要依据是排箱方式。本船设计航速为18km/h,续航力约为2700km,自持力为8do设备配备及成员编制按相关规范、规则及要求选定。2.3 设计方法本船设计主要采用母型船改造的设计方法，根据优良母型船进行合理、科学的逐步近似设计。抓住主要问题、核心问题，确定正确设计思想，分

18、析并解决设计船的技术与经济矛盾110本船按布置型船舶设计，具设计流程图如后页框图2.1所示：LED'-.)号而斯+在外书，先出工WK礴，科一二计？;举跟许主P.学用系防F*甘喈满足图2.1布置地位型船舶设计流程图2.4 一些主要的设计思想(1)通过布置需求、限制条件及相关规定等初步选取主尺度，在满足限制条件及相关规定的前提下，应尽量布置更多的集装箱，以提高经济效益。(2)采用尾机型，利于主船体内压载水舱的布置，减少主机的传动损耗。(3)总布置设计过程中以满足生活基本要求为前提，尽量保证集装箱的装载，以保证经济效益。(4)为降低空载重心，增加空载吃水，设有底边压载水舱，以便重心过低时调局

19、重心。(5)在设计中应使设计船达到设计任务书中规定航速要求的同时，力求所选择的主机功率最小，降低机电设备费用。在选定主机功率的情况下，应力求达到较高的航速，缩短航行周期，增加航行次数，从而获取更多的经济效益。第3章全船设计概述3.1 船型及基本情况本设计船为350TEU箱量级三峡航运新通道集装箱船，本船为钢质、大舱口、首楼和尾上层建筑、倾斜首、双底、双桨、双舵、艇机型、双柴油机驱动的集装箱船。首部三层甲板室，货舱区域为双舷侧结构。3.2 设计依据的规范和规则本船的船体设计和建造参照以下规范：一中国船级社（CCS）钢质内河船舶建造规范（2016）12一中华人民共和国海事局（CHINAMSA）船舶

20、与海上设施法定检验规则（内河船舶法定检验技术规则）（2011）133.3 载箱量及航速本船的设计载箱量为340TEU,货舱区排箱为13X5X5,尾部为1X5X3在静水中、风力不超过蒲氏3级的满载试航速度为18km/h,续航力约为2700km,自持力为8d。3.4 主要要素方形系数：0.887棱形系数：0.898中横剖面系数：0.987水线面系数：0.950主机型号：主机转速：1500r/min主机额定功率：510kW主机台数：2齿轮箱减速比：6船员定额：10人总长：107.64m设计水线长：105.031m垂线间长：103m型宽：16.2m型深：5.4m设计吃水：4.6m设计排水量：6860.

21、1t浮心纵向位置：-0.406m梁拱：0.384m首舷弧：0.2m尾舷弧：0.37m3.5 甲板间高主甲板至£首楼甲板：2.20m；艄"楼甲板至居住甲板：2.20m;居住甲板至驾驶甲板：2.20m；驾驶甲板至顶棚甲板：2.20m。3.6 稳性及干舷本船干舷和德性均符合船舶与海上设施法定检验规则（内河船舶法定检验技术规则）（2011）（以下简称法规）的要求。本船在设计吃水4.6m时的干舷为800mm。3.7 船员定额根据内河船轮机部和客运部最低安全配员表14计算船员配额如下：3.7.1 甲板部本船功率在441千瓦以上未满1500千瓦，连续航行时间超过16小时，综合考虑设船长、

22、大副、二副各1人，值班水手2人，共5人。3.7.2 轮机部本船功率在441千瓦以上未满1500千瓦，连续航行时间超过16小时，综合考虑设轮机长1人，轮机员2人，值班机工2人，共5人。全部船员共计10人。3.8 排水量及吨位3.8.1 排水量本船在满载设计吃水时，排水量为6860.1t,载箱量为340TEU,综合调研情况平均箱重为16t,载货量为5440%3.8.2 吨位吨位根据法规第3篇第2章要求计算。总吨位GT=2788净吨位NT=18123.9 总布置概况全船共设8道水密横舱壁，分别位于#-0.5、#4、#15、#20、#66、#112、#157、#161肋位。依次设置尾尖舱、舵机舱、机舱

23、、燃油舱（左右）、滑油舱、空舱、第六侧压载水舱（左右）、第二货舱、第五侧压载水舱（左右）、第四底压载水舱（左右）、第四侧压载水舱（左右）、第三底压载水舱（左右）、第一货舱、第三侧压载水舱（左右）、第二底压载水舱（左右）、第二侧压载水舱（左右）、第一底压载水舱（左右）、第一侧压载水舱（左右）、艄压载水舱（左右）、艄泵舱、锚链舱、船尖舱。首升高甲板以上设三层甲板室，各层甲板之间设有梯道。主甲板下尾#-0.5:尾尖舱# -0.5#4:舵机舱# 4#15:机舱# 15#18:燃油舱（左右）、滑油舱# 18#20:空舱# 20#83.5:第二货舱# 20#43:第六侧压载水舱（左右）# 43#66:第五

24、侧压载水舱（左右）、第四底压载水舱（左右）# 66#89:第四侧压载水舱（左右）、第三底压载水舱（左右）# 89#112:第三侧压载水舱（左右）、第二底压载水舱（左右）# 112#135:第二侧压载水舱（左右）、第一底压载水舱（左右）# 135#157:第一侧压载水舱（左右）# 83.5#157:第一货舱# 157#161:艄压载水舱（左右）# 161#165:艄泵舱# 165#167:锚链舱#165艄:艄尖舱（2）首部上层建筑及甲板室主甲板：#157#163,设有厨房、餐厅、储物间和净水房，其中储物间设有淡水柜，净水房设有净水器；#165#169,设有油漆间和木工问。艄楼甲板：#157#16

25、3,设有轮机长室、2问双人问、浴室和卫生问。居住甲板：#157#163,设有船长室、2间双人问、浴室和卫生问。驾驶甲板：#157#160,设有海图室、储物间；#160#165,设有驾驶室顶棚甲板：设雷达桅一根。尾部上层建筑# 4#8：二氧化碳间（左）、储物间（右）# 8#12:应急消防泵舱（左）、蓄电池问（右）# 12#16:电工间（左）、卫生间和浴室（右）# 16#20:机修间（左）、值班室（右）3.10 肋距全船肋距均为600mm。3.11 主要设备及其参数3.11.1 主机主机型号：额定功率：510kW额定转速：1500r/min重量：2745kg长X宽义高:2525mmx1200mmX

26、1230mm燃油耗油率：g1=196g/kWh数目：2台3.11.2 减速齿轮箱齿轮箱型号：GWC30.32减速比：6传递能力：0.5-1.39kW/r/min质量：1465kg3.11.3 螺旋桨桨径：2.288m螺距比：0.608叶片数：4旋向：右旋盘面比：0.425桨型：MAU材料：锲钮青铜转速：250r/min3.12 主要晒装设备3.12.1 锚泊设备本船晒装数为2638,按中国船级社钢质内河船舶建造规范(2016)(以下简称规范)第1篇第3章第4节的要求配备锚泊设备。(1)锚：首锚采用斯贝克锚2口，每口锚重1550kg。尾部有系泊钢索。(2)锚链：CCSAM2级有档电焊首锚链，链径

27、34mm,总长度为385m。3.12.2 系泊设备本船晒装数为2638,按规范第1篇第3章第4节的要求配备系泊设备。系船索4根，最小破断力229KN。3.12.3 舵设备本船采用矩形双支承襟翼舵。舵参数如下：舵面积系数：2%舵面积：9.476m2展舷比：1.8平衡系数：0.26展长：2.92m舷长：1.62m3.12.4 消防设备消防设备按法规的要求配备。本船配有水灭火系统及固定CO2灭火系统各1套。 水灭火系统(1)消防泵和消防总管的布置2台独立驱动(2)消火栓的数量和位置参照母型船的防火控制图本船设20个消火栓(3)消防水带和消防水枪5根消防水带和5支消防水枪3.12.4.

28、2 固定式气体灭火系统灭火器全船配有手提灭火器12个，手提泡沫枪1个，气体灭火器3具，消防水桶12只。(2)消防员装备配备消防员装备2套3.12.5 救生设备消防设备按法规的要求配备。 救生艇、筏和救助艇的配备在船楼甲板左右舷各配备1艘救生筏。 个人救生设备的配备本船配备26个救生圈，其中4个为带自亮灯救生圈，2个为带自亮灯和烟雾信号救生圈，并布置在驾驶室附近，上层建筑每层每舷布置2个救生圈，其中1个为带救生浮索的救生圈。配备10件救生衣，10件救生服，且每件救生服上均配备救生衣灯。 其他救生设备的配备本船需配备手提式救生抛绳器4具；备12枚认可

29、的火箭降落伞火焰信号存放于驾驶室附近；一套应急报警系统。3.12.6 无线电通信设备本船为大于1000GT的货船，应配备2台代号为VHF频率为156174MHZ工作类型为F3E的甚高频无线电话，1台对外扩音装置，和1台航行信号安全接收装置。3.12.7 航行设备本船按照法规第5篇第6章相关规定来配置：1个磁罗经，1个雷达，1个探测仪，2个探照灯，1个舵角指示器，1个主机或螺旋桨转速指示器，1个探测手锤，1台A级船载自动识别系统。3.12.8 信号设备本船按照法规第5篇第7章相关规定来配置。 号灯根据表进行配备，1个白桅灯，1个红舷灯，1个绿舷灯，1个白光尾灯，1个

30、白环照灯，2个红环照灯，1个绿环照灯，1个红闪光灯，1个绿闪光灯，1个白闪光灯。配备两盏白环照灯作前、后锚灯，前锚灯高于后锚灯。 号型和号旗按照表7.2.1配备型号：2个号型。按照表7.2.2配备号旗：1面本国国旗2号，1面本国国旗3号，1面红旗，一面手旗。 声响信号器具根据表配备声响信号：1具大型号笛，1具号钟，1具号锣。第4章主要要素估算及优化4.1 排箱本船是布置地位船，通过布置草图确定主尺度。布置草图如图4.1,排箱方式为：货舱部分13X5X5,尾部1X5X3,共340TEU,集装箱型号为1CC,尺寸为XX图4.1布置草图4.2 初步选取主

31、尺度通过布置需求、限制条件及相关规定等初步选取主尺度。4.2.1 布置需求货舱区集装箱有13行，货舱长度应大于6.2X13=80.6m,考虑到集装箱之问的间隙，货舱长度应大于81m；集装箱所需货舱开口宽度为B1=12.5m,4.2.2 限制条件 船型主尺度系列三峡航运新通道集装箱船型主尺度系列如表4.1,本船为三峡新通道350TEU载箱量级集装箱船，参照图中载箱量级为300TEU的主尺度。总长Loa应在105-110m范围内；型宽B应在16.2m左右，可下浮2%吃水d应在4.3-5.5m范围。表4.1三峡航运新通道集装箱船型主尺度系列（续表4.1） 航道、过闸及过桥

32、限制长江航道、船闸、桥梁现状如表4.2、表4.3、表4.4表4.2长江干线航道规划表（2020年）长江干线航道规划表（2020年）河段里程（km）最小维护标准尺度（水深X航宽X弯曲半径）水富重庆4022.7X50X560重庆城陵矶10663.5X150X1000城陵矶武汉227.53.7X150X1000武汉安庆402.54.5X200X1000安庆南京3066.0X200X1050南京太仓28910.5X500X1050太仓长江口14512.5X500X1050表4.3船闸mmm葛洲坝一号船闸26632.85葛洲坝二号船闸26632.85三峡大坝永久船闸26632.85.0（当坝前水位不低于

33、144m时）葛洲坝三号船闸11817.23.5三峡大坝升船机11017.23.5表4.4长江干线桥梁桥名通航净高（m）桥名通航净高（m）桥名通航净高（m）江阴长江大桥50巴东长江公路大桥18苏通长江大桥62润扬长江大桥50巫山长江公路大桥18长江南京段过江通道18南京长江二24云阳长江18鄂东长江24桥公路大桥公路大桥南京长江二桥32万州长江24武汉阳逻24南京长江大桥24忠县长江大桥18武汉天兴洲长江大桥24芜湖长江大桥24丰都长江大桥24荆岳长江公路大桥18铜陵长江公路大桥24涪陵长江大桥24宜昌铁路大桥18安庆长江大桥长寿长江铁路大桥2418牛卞fKi-L公路大桥18九江长江大桥24重庆

34、地维长江大桥19忠县石柱长江大桥18黄石长江公路大桥24重庆大佛寺长江大桥18万州长江公路二桥18鄂黄长江公24重庆长江18万州长江18路大桥公路大桥铁路大桥武汉长江公路二桥22重庆鹅公岩长江大桥18重庆石板坡长江大桥18重庆李家沱长江大桥武汉长江大桥1818HI庆采园坝长江大桥18武汉白沙洲大桥重庆白沙沱长江大桥1819.1重庆王家沱大桥18武汉军山长江大桥18重庆马桑溪长江大桥18涪陵石板沟长江大桥18荆州长江公路大桥18江津长江公路大桥18涪陵李渡长江公路桥18枝城长江大桥18泸州长江公路大桥10江津观音岩长江大桥18宜昌长江公路大桥18泸州隆纳长江大桥18泸州长江公路三桥18宜昌夷陵长

35、江大桥18泸州长江铁路大桥18江安长江公路大桥18葛洲坝三江公路大桥18杨中长江大桥10宜宾长江公路大桥18西陵长江大桥20扬中长江二桥相关规定4.2.3 主尺度估算 船长货舱长度为81m,艄尖舱长度为0.05Lpp,尾尖舱长度为0.04Lpp,机舱长度为1.835+5=6.835m,上层建筑长度为7m,根据方程Lpp=Lc+La+Lf+Lm+L0计算得Lpp=103.775m。综合以上考虑，初取Lpp=105m,Loa=110m。舱室初步划分如下：货舱81m,艄尖舱5m,艇尖舱5m,机舱7m,上层建筑7m。 船宽应在16.2m左右，可下浮2%综合

36、以上考虑，初取B=16.2m。 吃水吃水应在4.3-5.5m范围内，且应小于5m,综合以上考虑，初取吃水d=4.5m。 型深型深应大于4.2m,综合干舷考虑，初取型深D=5.5m。 方形系数本船航速v=18km/h,=0.156,根据亚历山大公式Cb=C-1.68Fn,其中C取1.08,估算得Cb=0.818,实取Cb=0.82。4.3 初步选取主机4.3.1 二因次换算阻力根据傅汝德相似换算得母型船航速，根据母型船阻力实验结果插值得相应速度下的剩余阻力系数Cr,如表4.3、表4.4。根据傅汝德相似，设计船Cr与母型船Cr相等，通过二因次换算法可计算出

37、设计船的总阻力Rt和有效功率Pe,如表4.5。表4.3母型船阻力试验结果阻力试脸结果就速Vsfkmhf轲余:诅力不敢3(101)布政功隼Pf(kW)100.SI634111261.51304076M6140*921100*2150,980125.3161.101156,4171.245195.1IS240.8191.548294.4201.731359,2211.91433,e22ms51S.7表4.4线型插值计算Cr表4.5二因次换算法（续表4.5）4.3.2 选取主机根据有效功率与主机功率的关系可算得主机功率，如表4.6。由于本船是双机双桨船，所以按照总功率的一般选取主机，主机参数如表4.

38、7。表4.6计算主机功率表4.7选取主机的参数4.4 重力和浮力的平衡4.4.1 估算空船重量空船重量LW包括钢料重量Wh,晒装重量Wo和机电重量Wm。其中Wh和Wo用立方模数法根据母型船换算，Wm根据主机功率估算，其中CM取6,如表4.8。表4.8空船重量估算空船重量LW=Wh+Wo+Wm=1248.469t4.4.2 估算载重量载重量DW包括载货量Wc,燃油储备量Wf,滑油储备量Wl,人员、行李、食品、淡水、备用品、锅炉水重量。其中，平均箱重根据市场调查情况取16t;根据中华人民共和国船舶最低安全配员规则中相关规定，安排甲板部船长、大副、二副各1人，水手2人，轮机部轮机长1人，轮机员2人，

39、机工2人，一共10名船员；重庆到上海航线里程共2436km,因此续航力取2700km；航行时间为2700/18=150h,上海装卸效率为1000t/h,重庆装卸效率为400t/h,三峡大坝和葛洲坝待闸时间各为6h,即自持力为(150+340X16/1000+340X16/400+2X8)/24=7.71d,考虑一定的裕度，自持力取8d;一切燃油耗油率g0取主机耗油率的1.2倍，风浪影响系数k取1.2,滑油量取燃油量的3%备用品取空船重量LW的1%在淡水储备量考虑适当裕度后，炉水重量可不计。具体计算表见表4.9。表4.9载重量计算表排水量裕度AW取3%tW=37.454to4.4.3 调整主尺度

40、平衡重力和浮力总重量W=LW+DW+AW,排水量A=pkLppBdCb,其中附体体积系数k取1.008,误差为（W-A）/AX100%主尺度调整前误差计算如表4.10。表4.10主尺度调整前重力与浮力（续表4.10）分析表4.11误差太大原因，考虑到Cb是有亚历山大公式估算而得，极其粗略，而L、B、d受限较大，主要考虑增大Cb辅以减小D,用诺曼系数法调整重力与浮力平衡，调整后的主尺度见表4.11。表4.11调整后的主尺度增大Cb会使船水下部分变肥，由于本船是低速船，所以适当牺牲快速性而提高经济性是合理的；减小D之后还有800mm的干舷，根据法规查得基本干舷为726mm,暂不考虑修正值，干舷依然

41、足够，虽然会损失总纵强度，但是能提高回转性，本船是内河船，对回转性要求较高，所以合理。4.5 估算重心高度空船重量的各部分重量重心高度根据型深比用母型船换算，见表4.12,集装箱重心高度按布置情况(双层底高度为900mm)计算，人员、行李、食品、备用品重心高度按甲板上1m计算，燃油、滑油、淡水重心高度按型深的3/5计算，最后将各部分重心高度按重量加权计算得整船的重心高度，具体见表4.13。表4.12换算重心高度船体表4.13估算重心高度(续表4.13)4.6 初稳性校核水线面系数Cw=(1+2Cb)13。型线较为U型横剖面，a1=Cw/(Cw+Cb);水线较为丰满，a2=(Cw(0.17Cw+

42、0.13)A2)/Cb;GM=a1c+a2BA2/d-Z。计算见表4.14。表4.14初稳性计算4.7 横摇周期校核根据法规，B/d=3.622>2.5,f=1+0.07(B/d-2.5)=1.0786,T小=0.58f，(BA2+4ZA2)/GM=16.747。4.8 经济性校核4.8.1 年收益年收益分丰水期和枯水期计算，年营运率为310d/y,按枯水期1/4、丰水期3/4计算。枯水期吃水为4m,可算出对应的排水量以及载箱量。枯水期会在途经港口武汉卸货以此，比丰水期多停留一次，航行时间为7d,到港停留时间为6d,因此丰水期跑完全程时间为13d,枯水期为19d,由此可算出丰水期全年可航

43、行18次,枯水期可航行4次。根据载箱量和载货量可算出轻箱和重箱的数目，重箱取25t,1300元，轻箱取2t,300元，即可算出年收益，具体见表4.15。表4.15年收益计算4.8.2 年成本年成本包括船舶造价，燃油滑油费用，折旧费,4.8.3 RFRRFR指不亏不盈时，价格=年成本/年运货量。即RFR=1381.238/93337.6=147.983万元/吨4.9 绿色性校核根据EEDI评估指南15计算AttainedEEDI并与RLV、0.85RLV、0.7RLV进行比较可校核绿色船舶级别。其中计算功率为主机功率的0.75倍，SFC为燃油消耗率，CY为燃油CO2转换系数，由于本船未使用气体燃

44、料，故SFCg和CQ为0,载运能力为载货量的0.7倍，Vref为75函率下的航速，Pae为辅机计算功率取主机计算功率的5%计算结果见表4.17。表4.17EEDIa2940b=DWTc0.5914RLV18.160.85RLV0.7RLV0.85RLV<EEDI<RLV,属于绿色船舶I级。4.10 主尺度优化利用C+编程计算，以主尺度为变量，以浮态、稳性、横摇周期、经济性、绿色性等指标加权后为函数，给定变量（即主尺度）范围，通过最优化计算确定最优的主尺度，结果见表4.18。考虑到工艺性，船长选取为整数，见表4.19C+程序见附录。表4.18优化结果（续表4.18）表4.19主尺度最

45、终修改值相应的，新选用的主机参数如表4.20。表4.20新主机参数510第5章型线设计5.1概述型线设计是总体设计的一项重要内容，船舶主尺度和船型参数对船舶性能影响很大，但这些参数主要是确定船舶形状，而船舶型线却与船舶浮态、快速性、稳性、内部结构布置、以及施工工艺、美观等方面息息相关。相同的主尺度，不同的线型，有时候性能相差会很大。型线设计必须考虑到下属四个方面：要保证良好的航行性能一般来说，船舶型线在满足有足够的浮力之外，还要从快速性、耐波性、稳性等方来考虑船体水下部分的型线，同时水上部分的外形和尺寸要与水下部分型线在几何空间上合理搭配。(2)满足总布置要求总布置设计所需的甲板面积、船舱尺寸

46、、机舱和机械设备的布置以及浮态调整等对型线设计都提出了要求，在满足总布置要求的前提下，例如布置上的经济、合理、实用、安全等方面，接着再来考虑调整线型来提升性能。考虑船体外形的工艺性以及美观性在型线设计中，船体外形尽量避免复杂的船体形状，不然不仅增加了建造难度，同时难以保证施工质量。在设计型线时还要考虑型线与上层建筑之间的相互协调性，外观要充分体现船舶的特性。外观造型水线以上的首尾轮廓线、甲板边线应考虑美观和造型方面的要求。5.2 绘制母型船型线图本船型线设计整体上采用母型船改造法，局部进行自行设计，所以首先根据母型船型值表绘制出母型船的型线图，如图5.1。图5.1母型船型线图5.3 改造母型船

47、型线5.3.1 主尺度不同由于设计船与母型船主尺度不同，应按尺度比(表5.1)将母型船型线进行放缩，结果如图5.2。表5.1尺度比图5.2放缩后的型线图5.3.2 Cp不同由于设计船与母型船Cp不同，因此采用1-Cp”法改造型线。 生成横剖面面积曲线首先将横剖线图中各站在设计水线下的形状建成面域并测出面积。将各站面积除以平行中体横剖面面积即无因次化，以站号为横坐标，无因次化后的横剖面面积为纵坐标，绘制出横剖面面积曲线。表5.2生成横剖面面积曲线坐标（续表5.2） 1-Cp”法改造横剖面面积曲线本船为0.89较大，为了防止Cp过大，应将Cm适当取大，本船Cm取0.98

48、7,Cp=Cb/Cm=0.9017o根据设计船Cp和母型船Cp的差值进行改造，如图5.3。图5.31-Cp”法改造横剖面面积曲线5.3.3 Xb不同由于设计船与母型船Xb不同，因此采用迁移法改造横剖面面积曲线。 选取设计船Xb的选取要综合浮态（即重心与浮心的纵向位置关系）和快速性考虑。首先计算重心纵向位置Xg,见表5.3、5.4、5.5。表5.3按船长比换算空船重量部分重心纵向位置103表5.4船长方向舱室布置表5.5估算Xg单桨船最佳浮心位置图谱见图5.4,双桨船向船后平移1%。本船为低速船,因此适当牺牲快速性而更多地考虑平衡浮态是合理的,故设定Xb=Xg。图5.4单桨船最佳浮

49、心位置 迁移法改造横剖面面积曲线根据设定的Xb和1-Cp”法改造后的横剖面面积曲线的形心Xb0之间的差值改造横剖面面积曲线。具体见表5.6,图5.5。表5.6生成迁移法后的横剖面面积曲线坐标图5.5迁移法5.3.4 绘制横剖线图根据设计船和母型船横剖面的对应关系，如图5.6,在母型船的半宽水线图上量取各站半宽即为设计船的各站半宽，由此可绘制出设计船的横剖线图16o图5.6设计船和母型船横剖面的对应关系5.3.5 第一次校核绘制横剖线图之后进行第一次校核，如果误差过大应当停止并继续改造横剖线。同样的，将画好的横剖线图的各站横剖面形状建立面域并量取面积，生成横剖面面积曲线，将曲线建立

50、面域，测出面域面积及质心，可算出排水量，Cp和Xb,并进行误差校核，误差在可接受范围内。表5.7第一次校核（续表5.8）5.3.6 绘制半宽水线图重新选取合适的设计水线：BL、600WL、1300WL、1700WL、2600WL、3400WL、4200WL、4600WL、5000WL,并用绘制好的横剖线图的半宽值对应地画出各条半宽水线。5.3.7 绘制纵剖线图重新选取合适的纵剖线：CL、2400纵剖线、4300纵剖线、6200纵剖线，并用绘制好的半宽水线的距中值对应地画出各条纵剖线。同时应保证纵剖线图的高度值与横剖线图的高度值对应。5.4 局部自行设计5.4.1 螺旋桨设计根据主机功率，主机转

51、速，齿轮箱减速比可以估算螺旋桨最佳直径。本船吃水较大，选取减速比为6的齿轮箱，由此可增大螺旋桨尺寸，从而提高螺旋桨的效率，计算见表5.8。表5.8齿轮箱及螺旋桨5.4.2 舵设计本船采用矩形双支承襟翼舵，襟翼舵可改变攻角，提高舵效，弥补舵面积稍小的不足；展弦比取1.8以提高舵效，尺寸计算见表5.9。表5.9舵设计（续表5.9）5.4.3 局部型线设计局部型线进行自行设计，主要从优化性能方面考虑，秉承型线光顺和三向对应的原则。 尾部轮廓主要从提高螺旋桨的效率和推进性能方面入手。根据螺旋桨直径，既要保证螺旋桨下缘与船底有适当的距离（图5.7）,又要保证螺旋桨上缘能够入水，因此取桨轴高

52、度为1345mm；为提高舵效，螺旋桨桨轴应与舵柱有合适的距离，取1300mm,如图5.8;为提高推进效率，本船特将尾轮廓上部分下压，由此0号站将出现微小隧道。如图5.9。图5.7螺旋桨与尾型的间隙图5.8尾部轮廓设计图5.9零号站出现微小隧道 首部轮廓本船采用前倾型船首，可使满载水线以上部分的水线较瘦，有利于减小纵摇运动，降低波浪中的阻力增值，还能增加甲板面积，改善淹湿性，看起来也比较美观。如图5.10。图5.10首部轮廓 隧道隧道的设计主要是综合其他型线，根据纵剖线对应点，秉承三向光顺的原则绘制出完整的型线。如图5.11、5.12。图5.12横剖线图上的反映5.5

53、 三向光顺三向光顺包含两个内涵，首先要保证三向对应，其次才是型线光顺。所以只能微调，一步步走向最终的光顺，是一个繁复、迭代的过程。5.6 第二次校核三向光顺完后需进行第二次校核，如果误差太大，需停止并究其原因。计算结果见表5.10,可见误差在可接受范围内。表5.10第二次校核（续表5.10）5.7 甲板边线、舷墙顶线5.7.1 甲板边线甲板在船中部为型深高度，设置艄舷弧，艇舷弧，艄11舷弧各跨L/4。舷弧的设置可以增加首尾部干舷，减少甲板上浪；在#157开始设置®T升高，升高2.2m,且艄升高甲板采用外漂的形式来增加甲板面积。如图5.13、5.14。舷1啬顶线_苜升高甲板甲板边线图5.13艄升高图5.14艄升高甲板外漂5.7.2 舷墙顶线根据规范相关规定，舷墙应高于550m,首部在#154升高，在#157升高结束,如图5.15。铺墙顶线5.8 完善型线图并生成型值表图5.16型线图5.9 静水力计算采用stab进行静水力计算。填写好stab计算表格，将数据复制到运算文件火中，运行stab,运行结果如下。用stab静水力计算结果进行静水力计算校核，误差在可接受范围内，结果见表5.11。表5.11静水力校核电Fdme通门