摘 要

本论文主要介绍沿海79.98m敞口集装箱船的方案设计。本次毕业设计在综合分析了船舶用途、航线、航区、布置等特征的基础上确定了船舶的主尺度要素、完成了总布置设计和型线设计，利用CAD2016绘图软件绘制了所设计船的总布置图和型线图，采用Compass进行了稳性的部分计算和静水力计算。

本设计船为沿海79.98m敞口集装箱船，为了定下方案，搜集了一些母型船数据资料，对不同载况、不同货物种类下的航行安全性，严格按照法规和规范要求对本设计船四种载况进行了稳性和干舷的计算及校核。结果显示，本船干舷和稳性基本满足法规和规范的相关要求。力求设计出具有优异经济性的、人性化的、安全可靠的、性能优越的、造型美观的近敞口集装箱船。

关键词：敞口集装箱船，方案设计；型线设计；总布置设计；

Abstract

This paper mainly introduces the design of 79.98m open container ship along the coast. On the basis of comprehensive analysis of ship use, route, navigation area and layout, this graduation project determines the main dimensions of the ship, completes the general layout design and profile design, draws the general layout and profile diagram of the designed ship by using CAD2016 drawing software, and calculates the stability and Hydrostatic Calculation by using Compass.

This design ship is a 79.98m coastal open container ship. In order to work out the plan, some data of mother ship are collected. The stability and freeboard of the design ship are calculated and checked strictly in accordance with the requirements of laws and regulations for navigation safety under different loading conditions and different cargo types. The results show that the ship's freeboard and stability basically meet the relevant requirements of laws and regulations. We strive to design a near-open container ship with excellent economy, humanization, safety and reliability, superior performance and beautiful appearance.

Key Words: open container ship, scheme design; profile design; general layout design

目录

第一章、绪论 1

1.1研究背景 1

1.2目的及意义（含国内外的研究现状分析） 1

1.3预期目标 2

第二章、任务书分析 3

2.1 船舶入级 3

2.2 设计船舶的特点 3

第三章、全船说明书 4

3.1用途与航区 4

3.2 船级、规则和规范 4

3.3 主要尺度 4

3.3.1 主尺度 5

3.3.2 甲板间中心高度 5

3.3.3 舷弧、梁拱 5

3.3.4 双层底高度 5

3.3.5装箱量、载重量及载货量 5

3.3.6设计航速 6

3.3.7续航力及自持力 6

3.3.8纵倾和稳性 6

3.3.9 船员定额 6

3.3.10 总布置概况 6

第四章、船舶主要要素的初步估算 8

4.1 选取主要要素时的考虑因素 8

4.2初始排水量及主要尺度确定 9

4.2.1母型船资料 9

4.2.2集装箱布置 10

4.2.3船宽B的确定 10

4.2.4船深D的确定 11

4.2.5船长L的确定 11

4.2.6强度确认 12

4.3排水量估算 12

4.3.1空船重量 12

4.3.2载重量 13

4.3.3吃水及方形系数估算 14

4.4性能校核 15

4.4.1稳性校核 15

4.4.2航速校核 16

4.4.3 小结 16

第 5 章 型线设计 17

5.1 概述 17

5.2 型线设计的步骤 17

5.2.1棱形系数和中剖面系数 17

5.2.2浮心纵向位置 18

5.2.3.横剖面面积曲线形状 19

5.2.4.横剖面面积曲线的修改 20

5.3设计水线及横剖线形状特征和参数的选择 20

5.3.1.水线面系数 21

5.3.2.设计水线的首端形状和半进流角 21

5.3.3设计水线的平行中段长度 22

5.3.4.尾部横剖线和水线的形状 23

5.4型线绘制 23

5.4.1 画格子线 23

5.4.2绘制侧面图的首、尾轮廓线 23

5.4.3 绘制半宽水线图 24

5.4.4 绘制横剖线图 24

5.4.5 绘制纵剖线图 24

5.4.6 型线补全 24

5.4.7 制定型值表、注字、标尺寸 24

5.5静水力计算以及绘制静水力图、邦荣曲线 25

5.5.2 邦戎曲线的绘制 26

5.5.3小结 26

第六章、总布置设计 27

6.1 概述 27

6.1.1 总布置设计的具体工作 27

6.1.2 总布置设计的原则 27

6.1.3 总布置设计的方法 28

6.1.4船体结构 28

6.2部分舱室划分 30

6.3甲板与平台 30

6.4双层底 31

6.5锚泊设备及系泊设备 31

6.6 舵设备 32

6.7消防设备 32

6.8 救生设备 33

6.9 航行及信号设备 33

6.10 小结 34

第 7 章 舱容及浮态调整 35

7.1 舱容要素 35

7.1.1典型液体舱舱容要素计算 35

7.2浮态调整 38

7.2.1压载到港状态 39

7.2.2压载出港状态 40

7.2.3满载出港状态 41

7.2.4满载到港状态 42

7.3各载况下船舶初稳性计算 43

7.4 大倾角稳性 44

7.4.1 横摇角 44

7.4.2进水角和极限静倾角 44

7.4.3静稳性和动稳性计算 45

第 8 章 螺旋桨计算书 50

8.1 螺旋桨设计 50

8.1.1 螺旋桨形式的确定 50

8.1.3 螺旋桨的初步设计 51

8.1.4 螺旋桨终结设计 52

9舾装数计算 58

9.1计算 58

第 10 章 干舷 60

10.1 计算说明 60

10.2 计算要素 60

10.2.1.船长 60

10.2.2 中点 60

10.2.3 计算型深 D1 60

10.3 最小干舷 60

10.3.1 基本干舷 60

10.3.2 方形系数对干舷的修正 60

10.3.3 上层建筑和凸形甲板对干舷的修正 61

10.3.4 干舷甲板凹槽修正 61

10.3.5 非标准舷弧对干舷的修正 61

10.3.6 最小干舷计算 62

10.4 干舷校核 62

11吨位丈量 64

11.1总吨位净吨位 64

参考文献 65

致谢 66

第一章、绪论

1.1研究背景

根据所查阅文献，总结得出现阶段集装箱船运输具有很大的市场，成为必不可少的交通运输工具之一，备受世人瞩目，因此对于新船的设计建造也需要做到紧跟市场变化，迎合市场需求。

 随着国际海事组织一系列新公约陆续生效，特别是关于能效指数要求的全面生效，对传统集装箱船的设计理念产生了冲击，未来集装箱船的发展呈现出尺度增长放缓、服务航速降低、船体型线以及布置的改变的发展趋势。首先由于航线竞争非常激烈，船舶太大也会使风险过于集中船舶尺度增长会变缓慢，而且船越大造价越高，船东前期投入越多，影响资金流通，而且船越大风险越集中，因此船舶尺度增长趋于缓慢，这是对现有市场的适应。

其次随着原油价格不断攀升燃油消耗使得航运企业的成本升高，而且高速型船舶难以满足国际海事组织关于能耗方面的要求，因此新船也更倾向于低速低油耗船型更低碳减排。再者集装箱船属于布置型船舶船体空间属于很宝贵的资源，因此型线方面可以做出改变，传统集装箱船采用瘦削型船体，可以改用丰满型船体。丰满型船舶可以改善船舶整体的受力情况，减少总纵强度方面的矛盾，还可以减少不必要的结构减少空船质量，并且增加的平行中体长度还有利于增加货物的装载量，优化建造过程。

1.2目的及意义（含国内外的研究现状分析）

 集装箱运输以其高效、便捷、安全等特点,赢得了运输市场,成为现代交通运输工具的重要组成部分,越来越受到世人的瞩目。集装箱运输是运输领域内的一次革^[1]命,它的出现大大提高了货运质量,减少了运输环节和运输时间,降低了货运成本,有力的促进了经济和贸易的发展。随着对外开放的不断深入和产业结构的大力调整,我国国际集装箱运输业呈现出快速发展的态势,这为我国开展国内水路集装箱运输带来了难得的发展机遇。到目前为止,我国港口己建成几百个专用集装箱泊位,其装卸设备和技术先进,工艺自动化程度不断提高,2004年吞吐量突破了6000万TEU,并将持续高速增长,随着船舶的大型化以及现代物流业的发展,集装箱港口将进一步向深水化、大型化、信息化、多功能化的方向发展,并已初步形成全球集装箱运输中心。

沿海港口是"一带一路"海陆双向通道的交汇点,航运网络则是港口融入海上丝绸之路的载体,其空间联系及一体化水平是港口整体竞争力的重要指标。利用复杂网络模型对2005年与2015年航运网络联系进行定量刻画和空间分析,探讨近10年来中国集装箱港口航运网络的空间联系和区域差异,结果表明:(1)中国集装箱港口航运网络具有较高的集聚系数与较小的平均路径长度,整体服从小世界模型。各港口间的网络可达性与中转衔接功能差异性较小,各地的区域性枢纽港较为稳定。(2)基于社会网络分析呈现的最强联系航运网络看,三个相对独立的区域性网络演变为全国性的轴—辐空间网络,航运网络的一体化程度显著提升。(3)从区域差异来看,四大区域港口间的联系强度增强,台湾地区各港口的最强联系区域由珠三角变为长三角,其网络可达性及中转衔接功能有所提升,并形成以高雄港为区域性枢纽的区域性网络。整个台湾地区港口与大陆其他区域的联系强度上升79.46%,而香港港虽保持了与深圳港的最强联系,但与大陆港口的整体联系强度却下降了22.99%,从全国性枢纽港弱化为珠三角区域性枢纽港。而且敞口集装箱船相对于非敞口集装箱船来说，有建造成本低 、装载灵活方便 、码头停靠时间短等优点，因此敞口集装箱船在国内以及国际市场更加广大，对于敞口集装箱船的研究以及优化也需要做到与时俱进。

1.3预期目标

随着国际海事组织一系列新公约陆续生效，特别是关于能效指数要求的全面生效，对传统集装箱船的设计理念产生了冲击，未来集装箱船的发展呈现出尺度增长放缓、服务航速降低、船体型线以及布置的改变的发展趋势。由于航线竞争非常激烈，船舶太大也会使风险过于集中船舶尺度增长会变缓慢，随着原油价格不断攀升燃油消耗使得航运企业的成本升高，新船也更倾向于低速低油耗船型，而且集装箱船属于布置型船舶船体空间属于很宝贵的资源，丰满型船舶可以改善船舶整体的受力情况，减少总纵强度方面的矛盾，还可以减少不必要的结构减少空船重量。

第二章、任务书分析

2.1 船舶入级

本船入级社为 “中国船级社”，按照“CCS”有关的规定设计而成。

2.2 设计船舶的特点

（1）船型、航行区域以及船舶用途：设计船舶是钢质、单甲板、艉机型沿海敞口集装箱船，在国内沿海航区进行集装箱运输工作。

（2）载箱量： 264 TEU。

（3）设计船舶的航速、续航力以及自持力：在静深水条件下航速为8 kn,续航力为1400 n mile，自持力为14 天。

（4）主机、辅机及燃料：主辅机采用国内生产主机型号为8300DZC的船用柴油机，有百分之十的功率储备，使用的燃油为船用燃油。

第三章、全船说明书

3.1用途与航区

1. 本船为国内沿海航行的79.98m敞口集装箱船，装载的装有普通货物的集装箱。本船的设计航区为沿海航区，无冰区加强。
2. 本船为钢质船舶设有单甲板以及双底、双壳船首设有球鼻首，船尾有钢板焊接尾柱，中段设有两个货舱，尾部是由两台船用柴油机驱动的双机、双桨、双舵的尾机型尾。且尾部上甲板以设有两层甲板室，船首设有首升高甲板，升高甲板上有甲板室。

3.2 船级、规则和规范

本船结构、舾装、设备、轮机、电气所有装备的选取以及安置全部符合ZC审核与检验 。

本船的船体、机械、设备的设计和制造主要是基于下述规则、规范，包括任何在建造合同签订生效日强制执行的修改通报/通函对国内沿海航行货船的要求进行.

3.3 主要尺度

3.3.1 主尺度

总 船 长 79.98 m

设计水线长 78.20 m

垂 线 间 长 76.80 m

型 宽 17.80 m

型 深 7.80 m

设 计 吃 水 5.30 m

3.3.2 甲板间高度

上甲板-起居甲板 2.55 m

上甲板-首升高甲板 0.90 m

首升高甲板-驾驶甲板 2.40 m

驾驶甲板-罗经甲板 2.40

起居甲板-顶篷甲板 2.40 m

m

3.3.3梁拱高度及舷弧

梁拱高度：

主船体梁拱高度 0.15 m

上层建筑梁拱高度 0.15 m

上甲板舷弧高度：

首舷弧高度 0.30 m

尾舷弧高度 0.20 m

3.3.4装箱量、载重量

本船的集装箱装载量为264 TEU。

设计船在海水密度1.025t/m³情况下设计吃水为5.3m，该船载重量大约为6114.5 吨。

3.3.5双层底高度

双层底高度： 1.00 m

3.3.6续航力和自持力

平静的深水条件下该船的航速为8节,续航力为1400 n mile，自持力为14 天。

3.3.7设计航速

在吃水为5.30m的情况，本船设计航速约为8.0kn。

本船的设计状态：

主机运行功率为最大持续功率^[2]

船体光滑清洁且没有污底

航行在风力小于等于蒲氏风级3级，浪高小于等于2级的平静的开阔的深海中。

3.3.8纵倾稳性

本船在要求的各种载况下的纵倾性、完整稳性还有分舱稳性及破损稳性全都满足“法规” 对于国内沿海航区敞口集装箱船的稳性要求。

3.3.9 全员定额

全船船员总共为12人。

3.3.10 总布置概况

本船全船区域总共设置了6道水密横舱壁，分别位于FR2肋位、FR7肋位、FR20肋位、FR79/81肋位、FR129肋位、FR133肋位；本船的双层底长度自FR129肋位延伸至FR20肋位，双层底、水密舱壁、甲板及平台把全船区域划分成下列空间及舱室。

— 船尾区域

主甲板下，船尾～FR7肋位布置舵机舱、左右尾压载水舱、柴油舱、左右冷却水舱等。主甲板上船尾～FR2肋位为系泊区域，主要用于导缆孔、带缆桩等系泊设备的布置，FR2肋位～FR18肋位有两层甲板室布置供船员起居用的舱室、卫生间活动场所等生活舱室。

机舱位于FR7肋位～FR20肋位，舱内按规范布置推进装置、油舱柜等船舶装置。

— 船舯区域

FR20肋位～FR24肋位舷侧设有左右淡水舱；FR20肋位～FR35肋位两舷设有左右空舱，FR35肋位～FR50肋位两舷也设有左右空舱，FR50～FR79左右两舷设为空舱；FR20～R79双层底区域分设两个低压载水舱；

FR79～FR104、FR104～FR117、FR117～FR129两舷分别设左右空舱，FR79～FR104、FR104～FR129分别设压载水舱， FR81～FR129设为货舱。

— 船首区域

船舶首部：FR129肋位～船首，首升高甲板上面设了2层甲板室，主要用于设置工作和生活舱室，前系有锚泊设备和系泊设备。甲板下面设有应急泵舱，应急泵舱前面设有首压载水舱及首空舱。

第四章、船舶主要要素的初步估算

4.1 选取主要要素时的考虑因素

在确定船体主要要素之前， 必须要考虑基本要素对船舶性能的影响， 根据设计船的特点分清主次来考虑各个参数的选取。本船为西江干线多用途船，主要用途是装载集装箱，兼装散货，诸如煤碳、水泥等货物，在选取主尺度时应先从布置地位型船舶的设计角度出发，在满足布置地位的基本要求下，尽可能多的装载散货并提高船舶性能,同时浮力以及稳性的要求也要满足。本船在设计中，重点是解决主要矛盾，从全局的角度来进行设计，综合多方面来选取主尺度。船舶的排水量、主要尺度以及船型系数统称为船舶的主要要素，它们是描述船舶几何

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