200TEU内河集装箱船设计

200TEU长江集装箱船设计设计任务书本船为钢质、单甲板、双机、双桨、柴油机驱动的集装箱船；主要航行于川江及三峡库区和长江中下游航线。载箱量为重箱可载200TEU，按”ccs关标准入级、设计和建筑。满载试航速度不低于20km/h,续航力不小于3000km。第一局部设计思路及相关资料预备主要内容：集装箱船设计思路航区、航线概况介绍集装箱尺度与箱重船用主机资料标准船型主尺度系列母型船参数集装箱船设计思路总体依据现有的集装箱船标准船型主尺度系列来打算主尺度。同载箱方式进展比选，最终确定相应箱位数较佳的标准船型尺度系列。航区、航线概况介绍川江与三峡库区介绍2.9×60×750〔水深×航宽×弯曲半径。三峡库区蓄水至1393.5×100×1000280×34×5〔长×宽×门槛水深5000万吨。长江中下游航线介绍12023252023－50002－4南京至安庆水深到达6米，可通航5000－1万吨级海轮或由2023吨级驳2－4455000运船队，利用自然水深可通航3000吨级海轮；集装箱尺度与箱重1CC标准箱具体尺寸20ft8.0ft8.5ft〔长宽高，××。12/TEU。船用主机资料美国康明斯主机资料标准船型主尺度系列〔20233〕1川江及三峡库区集装箱船标准船型主尺度系列〔2023年〕船型分级〔载箱量〕

总长LOAm

船宽参考设计载箱量参考设计载箱量参考主机功率备注TEUkW2Bmm5062~6410.82.0~2.445~55(200-230)×26067~7012.82.0~2.660~70(300~350)×210072~7512.82.6~3.090~110(330-350)×215085~9013.62.8~3.2120~157(330-440)×2200-I85~9014.82.8~3.2135~170(420-470)×2200-II85~9016.23.0~3.5150~200(470-500)×2250-I92~9816.23.5~4.0220~240(550-600)×2250-II105~11016.23.5~4.0240~260(600-660)×2300105~11017.23.5~4.0260~310(630-660)×2350105~11019.24.1~4.3320~360(700-730)×2在参考主机功率下,对应船舶设计吃水的设计航速:≥20在参考主机功率下,对应船舶设计吃水的设计航速:≥20km/h13吨/TEU的相应要求。假设装载特种箱、非标箱时，其有关要求应予特别考虑。本系列船型承受平板型护舷材，船舶应满足规定的总长、船宽要求。母型船参数主要技术指标为：总长： 90 m 设计水线长：88 m垂线间长：85.8m型宽：16.2m构造吃水：3.4m设计吃水：2.8m型深： 5.2m方型系数：0.793主机功率:477kw*2 设计航速: 20km/h其次局部主要要素确实定主要内容：集装箱的布置按初步估算主尺度集装箱布置地位的校核和主尺度调整估算空船重量和载重量依据重力与浮力平衡确定吃水和方形系数3主要性能的校核主尺度的最终确定集装箱的布置200TEU6-104列布置。依据《内河船建筑2023×32×4×34布置图如下图1 整体示意图2甲板示意图初步估算主尺度船长依据阅历公式：Lpp470.16Nc0.725Nc21040.135Nc3107代入方程得Lpp=76.2m船宽依据阅历公式：Bbrr1Cc D D C其中：集装箱宽度bc=2.438m，甲板上集装箱列数rd=5，集装箱列之间的间隙Cc=0.038m，代入方程得B12.3m，B=13m吃水B/d2.5～3.5初取d=3.7m型深4初取D=5.2m方形系数依据亚历山大公式：C C1.68FB n，Fn=0.19，代入公式初取Cb=0.76集装箱布置地位的校核和主尺度调整船长依据布置要求，垂线间长Lpp为：Lpp=Lc+La+Lf+LmLm10m，11.5m)=61.3m,64m列方程，解得Lpp=84.8m.Lwl86.9m，Loa89m船宽3)BB=Yo〔w+a〕+c(Yo-1)+2b+2d其中：Yo〔列数〕=4；w(箱宽)=8英尺=2.438m；a〔箱与导轨之间的间隙〕=0.025m；c〔导轨之间的间隙〕=0.2m；b(导轨与纵隔壁的间距)=0.125m；d〔舱口围板到舷侧的距离〕=2.44m. 代入数据得B=15.58m依据川江及三峡库区集装箱船标准船型主尺度系列，B=16.2m.型深打算型深的主要因素是舱内集装箱层数，依据布置要求，型深D为：D=hd+t+hn+f-hc-c其中：hd〔双层底高〕=B/16=1.01m；t〔垫板厚度〕=0.05m；hn〔舱内箱高〕=2*2.591m；f〔集装箱顶与舱口盖下缘的间隙〕=0.15m；hc〔舱口围板高〕=0.8m；c〔梁拱高〕=B/50=0.324m；计算得 D=5.3m.5估算空船重量和载重量估算空船重量依据阅历公式：LW0.5942(LBD)0.8667LW=1322.18t依据米勒空船重量的分项估算公式、D船体钢料重量:LBD0.9

C

L 1.8W1111000 0.675

B0.9390.00585 h

2

D 代入数值得，Wk=1202.81舾装重量：W 33.0(

L pp

)0.0884(

L pp

)2106f 1000 1000代入数值得：Wf=129.58t机电设备重量: W K 213( )0.5m 735.5K=1.15BHP〔主机功率〕=477kw代入数值得：Wm=197.26t10%左右空船重量Lw=〔Wh+Wf+Wm〕*90%=1376.69t空船重量确实定取以上两个估算值的平均数Lw=〔1322.18+1376.69〕/2=1349.44t计算载重量载货量W N Wc T 0其中：Nt〔集装箱总数〕=200，Wo〔平均箱重〕=12t则有Wc=2400t人员及行李、食品、淡水重量1465kg；50kg/人；食品消耗3.5kg ；淡水消耗75kg 。d·人 d·人取船航速20km/h，续航力3000km. 则这局部重量：W1=14×〔65+50〕+14×〔3000/20/24〕×〔3.5+75〕=8.48t燃油、滑油及炉水重量6WF

g Ptk103o 1WL

WF

ε0.05这局部重量为：W2=WF+WL=1.15*0.202*477*2*3000/20*1.1*(1+0.05)/1000=38.39t备品、供给品重量εW3= LW

ε0.5%W3=0.005×1349.44=6.75t载重量的合计DW=Wc+W1+W2+W3=2400+8.48+38.39+6.75=2453.62t排水量裕度W4%LW53.98t4.2WLWDWW3857.04t依据重力与浮力平衡确定吃水和方形系数2.5Cb=0.76依据 WL BdC 得d=3.69mpp bm故相应 Cb=0.80主要性能的校核主尺度标准要求由上述所定尺度校核：Lpp/D=84.8/5.3=16 B/D=16.2/5.3=3.06 均满足标准要求快速性估算海军系数法由海军系数法预估设计船到达预定航速(20km/h)所需主机功率723V3 O

23V3OP PO23V32PP V =477kwOO O快速性与母型船相当,满足快速性要求。统计回归公式V=2.42L

B-0.22589d-0.06644C-0.41631(p/0.736)0.205N-0.01033pp计算得：V=20.1km/h满足快速性要求初稳性估算初稳性公式如下：GM KBBM KG

Bd1

B2Dd 3系数1,2,3均可由母型船资料换算所得.按型船资料，计算应满足以下标准要求：〔内河〕初稳性高度应不小于0.3m集装箱船应核算以下根本装载状况的稳性：半处。横摇周期估算我国法规的完整稳性规章(非国际航行船舶)中，横摇周期按以下估算：主尺度的最终确定

T 0.58fBB24KG2GM0由以上计算和校验可的最终主尺度如下：总长： 89 m 设计水线长：86.9m垂线间长：84.8m 型宽： 16.2m设计吃水：3.5m 型深： 5.3m方型系数：0.80 设计航速: 20km/h主机功率:477kw*2第三局部型线设计主要内容：横剖面面积曲线的绘制8绘制横剖线图绘制中横剖面曲线及梁拱、平板龙骨绘制首尾轮廓线和甲板边线绘制设计水线以上线型绘制水线图和纵剖线图横剖面面积曲线的绘制CpFr=0.19<0.2,为低速船。由于设计船方形系数CB=0.8CPCPCm当前的大型运输船舶的Cm0.985-0.995Cm查《设计手册》P202CmCbCb0.80，Cm0.984；查《船舶设计原理》P143查图得CP=0.80 初取CP=0.813 CM=0.984Xb心纵向坐标反映排水量在前后体的分布状况，Xb对剩余阻力影响较大，Fr兴波阻力在低俗时占总阻力的比例很小，故Cb大的低速船，Xb多在舯前，但也应考虑Xb对推动性能的影响查《船舶设计原理》P144，得浮心的最正确位0.8%-3.2%Lpp〔Fn〕的单桨船最正确浮心位置约后1%Lpp横剖面面积曲线参数的选定平行中体的长度和位置查《船舶设计原理》P145，查图得LP/Lpp=0.26～0.41，LP/Lpp=0.26～0.34X/Lwl=0.42～0.48，X/Lpp=0.43～0.49适宜进流段长度(LE )6.3F L NPP最短的去流段长度

0.145(C

0.7)2 =0.30PLRLC BdML( )4LRLC BdMLPP

=0.36最大横剖面位置Fr<0.3，最大剖面位置位于船中位置。横剖面面积曲线的改造生成9Cp，过程如下：承受梯形法，对母型船面积曲线近似积分，得母型船 C 0.808,C 0.795PF PA承受阅历公式，估算设计船

C 0.973 CPF C 1.027 CPA P

(XB(XB

089)/43 得0.89)/43PF C =0.826,C PF x 1xPF修改量 1CPF

CPF

(前半体)改造后的设计船横剖面面积曲线如以下图：横剖面面积曲线改造修改后，母型船和设计船参数比较：参数CpCmXb/LppLp/LppX/Lpp母型船0.8050.9840.253%0.300.50设计船0.8130.9841.25%0.340.48其中，Cp：棱形系数，Cm：中横剖面系数，10Xb/Lpp：浮心纵向位置，Lp/Lpp：平行中体长度，绘制横剖线图距离xxyB/Bo型宽改造的比例值图。横剖线的改造绘制过程：绘制中横剖面曲线及梁拱、平板龙骨对CM较大的船，取消舭深高可增大舭部半径〔太小的话易产生舭涡〕且可简化施工工艺；0 12Bd(1C )R M

=1.45m；如以下图： ) 4 11梁拱C(2%2.5%)×B；B/50,0.324m;平板龙骨不小于0.75m，这里取 1.62m;绘制首尾轮廓线和甲板边线首尾轮廓线适当修改。修改后首尾轮廓线如以下图：甲板边线舷弧的选择舷弧是指首尾垂线处甲板边线高度减去型深后的值，分为首尾舷弧12〔SFSA甲板上浪，所以小型船舶首舷弧取得一般比较大，标准舷弧规定：

S 50(L/310) =1913mmF

S 25(L/310)A

=957 mm；此外法规对最小船首高度有h 以下要求：f当L<250mh

56L(1 L )

1.36

=3623.668mm，

fmin

500 CB

0.680.07L最小干舷计算依据相应标准计算最小干舷，计算如下表舷弧和最小干舷的校核实际干弦F=D-d=5.3-3.5=1.8>Fmin=1.38，说明干舷满足要求；船首高度hf=F+首楼高度=5.3-3.5+3.4=5.2>3.7,满足上述对hfmin的要求；13绘制设计水线以上线型总布置对甲板边线宽度的要求。同时留意横剖线上部的外飘程度。绘制水线图和纵剖线图剖面图，最终进展三向光顺。14第四局部 三维建模主要内容：依据型值建三维模型三维光顺与成型静水力计算依据型值建三维模型提取横剖线图中的各站点以及船中纵剖面选取的各散点制成 txt文件导入Freeship可得三维的船体模型初始导入： 纵剖面图横剖面图：透视图：三维光顺与成型依据Freeship中的光顺检测功能，调整各个局部的光顺性，并适当添加掌握15置，具体调整后如同：整体首部尾部3设计船长 :89.000[m]总长 :88.890[m]设计船宽 :16.200[m]总宽 :16.317[m]设计吃水 :3.500[m]中横剖面位置 :44.500[m]水密度 :1.000[t/m3]16附体系数 : 1.0000体积属性:排水体积 :3868.2[m3]排水量 :3868.2[tonnes]水下局部总长 :88.890[m]水下局部总宽 :16.317[m]方形系数 :0.7634菱形系数 :0.7999垂向菱形系数 :0.8673浸湿外表面积 :1733.1[m2]浮心纵向位置 :42.834[m]浮心纵向位置 :-2.061[%]浮心垂向位置 :中横剖面属性:1.863[m]中横剖面面积 :54.575[m2]中横剖面系数 :0.9556水线面属性:水线长 :87.348[m]水线宽 :16.204[m]水线面面积 :1276.6[m2]水线面系数 :0.8802水线面浮力中心 :39.211[m]进水角 :-77.451[degr.]横惯性矩 :25433[m4]纵向惯性矩 :初稳性:685587[m4]横稳心高 : 8.500[m]稳心纵向高度 : 180.54[m]侧面:侧面积 : 270.30[m2]风压纵向作用点 : 46.002[m]风压中心垂向位置 : 1.835[m]以以下图层属性由船体两侧计算而得！:| 图层 |面积 |厚度 |重量 | COGX |COGZ || |[m2] | |[tonnes]|[m] |[m][m] ||-------------------------|--------|-----------|----------|---------|---------

COGY ||17|---------||船体列板1|37.800|0.000|0.000|-1.085|0.000||3.619|船体列板2|37.849|0.000|0.000|1.064|0.000||3.502|船体列板3|39.568|0.000|0.000|3.186|0.000||3.213|船体列板4|46.942|0.000|0.000|5.330|0.000||2.518|船体列板5|49.105|0.000|0.000|7.418|0.000||1.981|船体列板6|97.244|0.000|0.000|10.609|0.000||1.621|船体列板7|99.667|0.000|0.000|14.853|0.000||1.361|船体列板8|102.89|0.000|0.000|19.091|0.000||1.260|船体列板9|105.82|0.000|0.000|23.329|0.000||1.215|船体列板10|107.49|0.000|0.000|27.562|0.000||1.190|船体列板11|107.80|0.000|0.000|31.800|0.000||1.186|船体列板12|107.80|0.000|0.000|36.040|0.000||1.186|船体列板13|107.80|0.000|0.000|40.280|0.000||1.186|船体列板14|107.80|0.000|0.000|44.520|0.000|18|1.186|船体列板15|107.80|0.000|0.000|48.760|0.000||1.186|船体列板16|107.80|0.000|0.000|53.000|0.000||1.186|船体列板17|107.80|0.000|0.000|57.240|0.000||1.186|船体列板18|107.53|0.000|0.000|61.478|0.000||1.192|船体列板19|106.08|0.000|0.000|65.711