摘 要

本文主要阐述了在武汉至上海洋山港航行的配置双燃料的600TEU江海直达船的总体设计。本船采用LNG双燃料发动机，以安全性、经济性和环保性为主要设计评估要求，是具有特别参考价值的船。设计之初我通过对武汉至上海洋山港的航道条件和港口设施的调查，确定本设计船的航区用途和限制条件等。在对任务书分析后，初步确定了主尺度并校核相关性能。利用Sarc软件建立本设计船的模型，在此基础上完成了本设计船的型线设计、总布置设计和螺旋桨设计。最后根据规范要求完成本设计船的快速性、完整稳性、干舷性能等校核，并进行吨位计算。最终得到一个满足各项性能要求，集安全、经济、环保于一体的江海直达集装箱船。

船舶主要参数：船舶总长：135.902m；垂线间长：132m；设计水线长：135.902m；型宽：23m；型深：8.1m；设计吃水：4.5m；结构吃水6m；方形系数：0.767；载箱量：630TEU。

关键词：武汉港 洋山港 长江 江海直达集装箱船 总体设计

Abstract

It mainly elaborates the overall design of 600TEU Sea-river-through Container ship with dual fuel in Wuhan to Shanghai Yangshan Port in this paper. LNG dual fuel engine is used in this ship, with safety, economy and environmental protection as the main design evaluation requirements, it is a special reference value of the ship. At the beginning of the design, A survey of the navigational conditions and port facilities of Wuhan to Shanghai Yangshan Port has been made to determine the navigable use and restrictions of the design vessel. After the analysis of the specification, the main dimensions are determined and the relevant ship performance is checked as well. A software named Sarc is used in this process to build the model of the designed ship .On the basis of the software, The design of the ship's line , the total layout design and propeller design are completed. Finally, the ship's rapidity, complete stability, freeboard performance and other checks are completed, according to the ship’s specification requirements. And ultimately a Sea-river-through Container ship which meets the performance requirements and security, economic, environmental protection requirements is completed.

The main parameters of the ship: overall Length of the ship: 135.902m; Length between perpendiculars: 132m; waterline Length：135.902m; type width: 23m; type deep：8.1m; design draft：4.5m; structure draft：6m; square coefficient：0.767; container capacity: 630TEU.

Keywords：Wuhan Port Yangshan Port Yangtze River Sea-river-through Container ship overall design

目录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 1

第二章 全船说明书 2

2.1 概述 2

2.1.1 用途 2

2.1.2 船型 2

2.1.3 航区 2

2.1.4 规范、规则 2

2.2 总体性能 3

2.2.1 主尺度 3

2.2.2 各层甲板间层高 3

2.2.3 定员 3

2.2.4 性能 4

2.3. 总体布置 4

2.3.1. 概述 4

2.3.2. 舱室划分 4

2.4. 船体结构 5

2.5 船体舾装 6

2.5.1 螺旋桨 6

2.5.2 舵设备 6

2.5.3 锚泊系泊设备 6

2.5.4 救生设备 7

2.5.5 消防设备 7

2.5.6 信号设备 8

2.5.7 无线电通信设备 8

2.5.8 航行设备 8

第三章 设计任务书分析 9

3.1概述 9

3.1.1 设计对象 9

3.1.2 航区及用途 9

3.1.3 规范及规则 9

3.1.4设计要求 9

3.2 对江海直达集装箱船的简要分析 10

3.2.1 研究600TEU江海直达集装箱船的意义 10

3.2.2 国内外江海直达船发展概况 10

3.2.3 我国面临的问题 10

3.2.4 江海直达集装箱船的设计特点 11

3.2.5 航线特点 11

3.3 本船设计要点 11

3.3.1 集装箱的布置 11

3.3.2 尾部型线设计 12

3.3.3 燃油舱和LNG罐的布置 12

3.4 设计步骤 12

3.5 设计中应解决的中心问题 12

3.5.1 内河航道与近海航道对船舶操纵性的要求的矛盾 12

3.5.2 如何减少本设计船的阻力 13

第四章 主尺度确定 14

4.1 主尺度的初步确定 14

4.1.1 初步确定垂线间长Lpp 14

4.1.2 初步确定船宽B 14

4.1.3 初步确定型深D 15

4.1.4 初步估算方形系数 15

4.1.5 初步估算吃水d 16

4.1.6 初步估算总结 16

4.2 主机选型 16

4.3 估算空船重量和载重量 17

4.3.1 估算空船重量LW 17

4.3.2 估算载重量DWT 18

4.4 初稳性与横摇周期校核 19

4.4.1 空船重心高度 19

4.4.2 载重量的重心高度 20

4.4.3 初稳性高 21

4.4.4 横摇周期 21

4.4.5 快速性校核 21

4.5 干舷校核 22

4.5.1 23

4.5.2 23

4.5.3 23

4.5.4 23

4.5.5 23

4.5.6 23

第五章 型线设计 25

5.1 主要型线参数选取 25

5.1.1 型线设计方法 26

5.1.2 棱形系数和中剖面系数的选择 26

5.1.3 浮心纵向位置选择 27

5.1.4 横剖面面积曲线形状的选择 28

5.1.5 设计水线及横剖线形状特征和参数的选择 29

5.2 建立模型和绘制型线图 31

5.2.1 建立母型船模型和设计船模型 31

5.2.2 设计船型线图 35

5.2.3 静水力计算、邦戎曲线、稳性横截曲线 36

第六章 阻力计算 38

6.1 阻力估算方法的确定 38

6.2 阻力估算 40

6.2.1 摩擦阻力估算 40

6.2.2 剩余阻力估算 41

6.2.3 总阻力估算 42

6.2.4 阻力计算结果 43

第七章 螺旋桨图谱设计 45

7.1 船体主要参数 45

7.2 初步估算的主机参数和齿轮箱参数 45

7.3 螺旋桨叶数的选择 46

7.4 推进因子和船身效率的确定 46

7.4.1 估算伴流分数 46

7.4.2估算推力减额分数 46

7.4.3 船身效率 46

7.5 效率和船体有效马力 47

7.6 螺旋桨初步设计 47

7.7 螺旋桨终结设计 54

7.8 空泡校核 57

第八章 舵的主要要素 59

8.1 概述 59

8.2 舵的数目、形式和剖面形状的选择 59

8.3 舵面积 59

8.4 舵高h和舵宽（平均弦长）b 60

8.5 展舷比λ 60

8.6 舵平衡比e 60

8.7 桨舵和尾型间的配合间隙 60

8.8 舵厚度比t 61

8.9 舵、桨、船配合 61

第九章 总布置设计 62

9.1. 总体布局区划 62

9.1.1. 纵向区划 62

9.1.2 横向区划 63

9.1.3 垂向区划 63

9.1.4 破损范围 64

9.2 上层建筑 64

9.2.1 层数与层高 64

9.2.2 船员卧室 64

9.2.3 餐厅厨房 65

9.2.4 卫生设备 65

9.2.5 扶梯 66

9.2.6 脱险通道 66

9.3 上层建筑划分俯视图 67

9.3.1 艏楼甲板 67

9.3.2 居住甲板 68

9.3.3 船长甲板 69

9.3.4 驾驶甲板 70

9.3.5 罗经甲板 71

9.3.6 尾楼甲板 72

9.3.7 顶棚甲板 73

9.4 舾装、设备 74

9.4.1 舷墙 74

9.4.2 栏杆 74

9.4.3 舾装数及锚泊设备 74

9.4.4 系泊设备 75

9.4.5 救生设备 75

第十章 稳性计算 77

10.1 舱容计算 77

10.2 重量及重心计算 82

10.2.1 满载出港情况下的重量和重心 82

10.2.2 空载到港情况下的重量和重心 83

10.3 各载况下的浮态及初稳性的计算 85

10.3.1 自由液面对初稳性的修正 85

10.3.2 各载况下的浮态、初稳性高计算 86

10.3.3 各载况下横摇周期、横摇角计算 86

10.4 静稳性计算 87

10.4.1 稳性横截曲线 87

10.4.2 自由液面对复原力臂曲线的影响 88

10.4.3 满载出港静稳性计算 89

10.4.4 空载到港静稳性计算 89

10.4.5 静稳性曲线和动稳性曲线绘制 90

10.5 进水角计算 92

10.6 稳性衡准数K的计算 93

10.6.1 受风面积及其形心计算 93

10.6.2 风压力臂计算 94

10.6.3 最小倾覆力臂的计算以及风浪联合作用下的最小倾覆力臂的计算 94

10.7 稳性总结 97

第十一章 干舷校核 98

11.1 98

11.1.1 98

11.1.2 98

11.1.3 98

11.1.4 98

11.1.5 98

11.1.6 99

第十二章 吨位丈量 100

12.1 总吨位GT和净吨位NT 100

第十三章 总结 102

参考文献 103

附录A:静水力计算表 104

附录B:邦戎曲线表 105

附录C:稳性横截曲线表 136

致谢 137

第一章 绪论

内河航运是一种安全、环保、可靠的运输方式，而江海直达集装箱船作为一种将货物从起运港经江河海洋水域直接运抵目的地而不用中途转船的运输方式，具有运营成本低，货物损耗少，货物周转时间短的优点，符合现代物流的发展趋势，有效地弥补了我国江海货物运输的不足。长江水系是我国通航里程最长，流域面积最大的水系，其干线沿江七省二市汇聚了我国41%以上的经济总量和约35%的外贸进出口额，全国近40%的人口和18%的国土面积，是我国人口、经济、产业的密集地带，也是对外开放、发展外向型经济的热点地区，长江水运量已占全国内河水运总量的80%，成为世界上内河运输最繁忙，运量最大的通航河流。武汉、上海作为长江流域的两大航运枢纽共同合作，武汉发挥内河航运优势，上海发挥外港优势，实现上海国际航运中心与武汉长江中游的航运物流中心的联动发展。《“十三五”长江经济带港口多式联运建设实施方案》将不断推进长江经济带港口多式联运，使得江海直达集装箱船型的需求得到增长。目前，由于南京长江大桥高度的限制，长江下游航区的集装箱船以400TEU以下为主。而2017年，上海国际航运中心洋山深水港区四期工程将基本建成。建成后的港口将全面实现“智能装卸”、“无人码头”和“零排放”。根据规划，至2020年，洋山港区集装箱年吞吐能力达1300 万TEU，上海港洋山深水港区将跻身于世界大港之列，现有的集装箱船运输能力将无法使其达到港口的最大运载能力而造成浪费，所以发展适合在武汉至上海洋山港区的运载能力更强的新船型将显得尤为重要。

本次设计旨在通过现有的母型船完成一艘可以在武汉至上海洋山港航行的配置双燃料发动机的600TEU江海直达船的总体设计，包括：主要要素及主机型号与功率；型线设计及静水力计算、绘制型线图、静水力曲线图及邦金曲线等；进行总布置设计、舱容计算(1至2个典型舱)、纵倾调整，绘制总布置图；确定舵主要要素，完成螺旋桨计算书及预报航速；按规范校核1－2个状态的稳性及浮态计算，风压计算及稳性衡准。

第二章 全船说明书

2.1 概述

2.1.1 用途

本船航线为武汉至上海洋山港，主要装运20英尺标准集装箱，运输货品以羊毛为主，平均箱重10.3t。

2.1.2 船型

本船船型为钢质、单甲板、尾机型船舶，采用双机双桨，由两台中速船用LNG双料