摘 要

本次毕业设计题目为5800 t江海直达多用途货船方案设计。江海直达多用途船型在新时代船舶运输发展的大背景下，在发挥长江的黄金水道作用，繁荣内河运输市场等方面具有现实意义。

本文详细介绍了5800 t江海直达多用途货船方案设计的全过程，设计的主要内容包括主要要素的确定、型线设计、静水力计算、主要性能（如稳性、快速性、最小干舷和吨位计算）校核、总布置设计、螺旋桨设计、舱容及稳性校核等。

设计船以装载散货为主，并兼装集装箱，因为不同货种需求各异，因此在设计时要合理选择船型、船舶主要尺度、货舱类型等，使其满足航行于不同载况、装载不同货种时的安全标准。本文按照相关法规要求进行细致全面的校核，其计算结果表明设计船严格满足相关法规的要求。以保证船舶具有良好的稳性、适当的舱容为目标，同时确保所设计的船舶能够具有良好的经济效益。

关键词：船舶设计；主尺度确定；型线设计；总布置设计；稳性校核

Abstract

The graduation design titles 5800t river-to-sea multi-purpose transportation ship design. River-sea-through multi-purpose cargo ship type has a practical significance in the development of shipping transportation in the new era and playing the role of the golden waterway of the Yangtze River to prosper the inland shipping market.

This paper describes in detail the entire process of designing a 5800t river-sea-through multi-purpose cargo ship. The main contents of the design include the determination of main elements, profile design, hydrostatic calculation, main performance (such as stability, rapidity, minimum freeboard, and tonnage calculations) check, general layout design, propeller design, cabin capacity and stability check, etc.

This ship is mainly loaded with bulk cargo and it is also equipped with containers. The entire design process aims to ensure that the ship has good stability and proper cabin capacity, and at the same time ensure that the designed ships can have good economic benefits. As a multi-purpose cargo ship, the ship has different requirements for different types of cargo. Therefore, it is necessary to reasonably select the ship type, the main scale of the ship, and the type of cargo hold so that it meets the safety standards when sailing on different loading conditions and loading different cargo types. In accordance with the requirements of relevant laws and regulations, this paper conducts careful and comprehensive verification. The calculation results show that the design ship satisfies the requirements of relevant laws and regulations.

Key Words：ship design；main scale determination；line design；general layout design；stability check

目录

第1章 绪论 1

1.1 目的及意义 1

1.1.1 设计目的及意义 1

1.1.2 国内外研究现状与前景分析 1

1.2 论文研究内容 1

1.3 研究方法及技术路线 2

1.4 任务书分析 3

1.4.1 船舶入级 3

1.4.2 设计船舶特点 3

第2章 全船说明书 4

2.1 总体性能 4

2.1.1 船型 4

2.1.2 航区、货种 4

2.1.3 规范及相关规则 4

2.1.4 主尺度要素 4

2.1.4.1 船舶主要尺度 4

2.1.4.2 各层甲板高度 5

2.1.4.3 肋距 6

2.1.4.4 双层底高度 6

2.1.4.5 船员定额 6

2.1.5 载重量 6

2.1.6 吨位丈量 6

2.1.7 船舶航速及续航力与螺旋桨 6

2.1.7.1 航速 6

2.1.7.2 螺旋桨参数 6

2.1.7.3 续航力与自持力 6

2.1.8 干舷与稳性校核 6

2.1.9 齿轮箱、主机的选取 7

2.1.9.1 主机型号选择 7

2.1.9.2 齿轮箱的选取 7

2.1.10 舱容 7

2.1.11 备品及相关属具 7

2.1.12 总布置概况 7

2.2 甲板舾装 10

2.2.1 锚设备 10

2.2.2 舵设备 10

2.2.3 救生设备 10

第3章 船舶主要要素的确定 12

3.1 初估排水量 12

3.2 主机功率的选择 13

3.3 船长L 13

3.4 船宽B 15

3.5 吃水T 16

3.6 吃水D 16

3.7 方形系数 17

3.8 误差校核 18

3.8.1 排水量校核 18

3.8.1.1 空船重量估计 18

3.8.1.2 载重量估算 18

3.8.1.3 排水量重量 19

3.8.1.4 重心与浮心平衡校核 20

3.8.2 快速性校核 20

3.8.3 稳性校核 20

3.8.3.1 重量重心计算 20

3.8.3.2 初稳性校核： 23

3.8.4 舱容校核 23

3.8.4.1 所需舱容估计 23

3.8.4.2 提供舱容估算 23

3.8.4.3 舱容校核 24

3.8.5 横摇周期校核 24

3.9 本船初定主尺度 24

表3.6 船舶主尺度要素 24

第4章 型线设计 26

4.1 型线设计概述 26

4.2 型线设计的四要素 26

4.3 型线设计基本步骤 27

4.3.1棱形系数的确定 27

4.3.2 设计水线和甲板边线 29

4.3.3 首、中、尾部的横剖面形状 29

4.3.4 中剖面处的首尾轮廓图 30

4.3.5 改造型船的横剖面面积曲线：(母型船改造法) 31

4.3.6 绘制型线图 32

4.4 静水力计算 33

4.5 静水力曲线及邦戎曲线的绘制 34

4.5.1 静水力曲线的绘制 34

4.5.2 邦戎曲线的绘制 35

4.6 静水力小结 35

第5章 总布置设计 36

5.1 总布置设计的概述 36

5.1.1 总布置设计的内容 36

5.1.2 总布置设计的基本原则 36

5.2 设计、绘制总布置图 36

5.2.1 首尾型的确定 36

5.2.2 划分水密舱壁 37

5.2.3 各舱长度确定 37

5.2.4 肋骨间距确定 37

5.2.5 双层底高度 37

5.2.6 机舱布置 37

5.2.7 货舱布置 38

5.2.8 油、水等舱的布置 38

5.2.9 压载水舱 38

5.2.10 甲板和上层建筑 38

5.3 绘制船舶平面图 39

5.3.1 锚泊及系泊设备 39

5.3.2 船员工作和生活舱室 40

5.3.3 救生设备的布置 40

第6章 螺旋桨设计及舵设计 42

6.1 船舶阻力换算 42

6.1.1 船模阻力试验母型船资料 42

6.1.2 二因次换算法 42

6.2 螺旋桨设计 44

6.2.1 螺旋桨形式的确定 44

6.2.2 相关系数的确定 44

6.2.3 螺旋桨初步设计 45

6.3 螺旋桨终结设计 46

6.4 螺旋桨空泡校核 47

6.5 舵的设计 49

6.5.1 舵面积 49

6.5.2 舵高 h 49

6.5.3 舵宽b 49

6.5.4 展弦比λ 49

6.5.5 平衡比 e 50

6.5.6 桨、舵配合 50

第7章 舱容及浮态调整 51

7.1 COMPASS计算舱容 51

7.2 典型液体舱的舱容要素计算 53

7.3 浮态调整 54

第8章 完整稳性计算 56

8.1 稳性概述 56

8.2 各载况下重量及重心计算 56

8.2.1 满载散货出港 56

8.2.2 满载散货到港 57

8.2.3 满载集装箱出港 57

8.2.4 满载集装箱到港 57

8.2.5 压载出港 58

8.2.6 压载到港 59

8.2 载况浮态及初稳性计算 59

8.2.1 自由液面对初稳性高的影响 59

8.2.2 自由液面对初稳性高的修正 60

8.2.3 载况浮态及初稳性计算 60

8.3 稳性横截曲线 61

8.4 进水角的计算 62

8.5 各载况下的动、静稳性曲线 63

8.5.1 自由液面对静稳性臂修正 64

8.5.2 各载况下的静、动稳性计算 65

8.5.3 各载况下横摇周期及横摇角计算 70

8.6 风压倾斜力臂的计算 71

8.6.1受风面积及其形心 71

8.6.2 风压倾斜力臂计算 72

8.7最小倾覆力臂的计算 73

8.8 稳性衡准数K的计算 76

8.9 完整稳性总结 76

第9章 干舷计算 78

9.1 基本干舷 78

9.2 方形系数对干舷的修正值 78

9.3 有效上层建筑和凸形甲板对干舷的修正值 78

9.4 非标准舷弧对干舷的修正 78

9.5 夏季最小干舷（Fmin）校核 79

9.6 最小船首高计算 79

第10章 吨位丈量 80

10.1 总吨位 GT 80

10.1.1 上甲板以下所有围蔽处所的型容积（V1）的计算 80

10.1.2 上甲板以上所有围蔽处所的型容积（V2）的计算 81

10.1.3 总吨位（GT）计算 81

10.2 净吨位 81

第11章 EEDI评定 82

11.1 Required EEDI计算 82

11.2 Attained EEDI计算 82

11.3 能效等级评估 82

参考文献 83

附录 84

附录A： 船体几何形体输入、邦金曲线计算 84

附录B： 静水力计算 84

附录C： 横交曲线计算 84

致谢 85

第1章 绪论

1.1 目的及意义

1.1.1 设计目的及意义

江海直达船舶定义是同一船舶将货物从起运港经过江河和海洋水域直接运抵目的地而不需中途转船的一种运输方式。这种船舶与传统船舶相比有较小的货物损耗，较短的周转时间，较低的运营成本等优点。江海直达船能够将运输网有机结合，提高营运效率，符合我国高速发展的物流需求，对我国经济发展有重大影响，是我国发展海洋经济、建设运输网络至关重要的战略方向。

1.1.2 国内外研究现状与前景分析

我国江河水系的大多数内河水域因地理条件限制，不太利于江海直达运输业的发展。但随着我国改革开放的深化，船舶运输业迎来了发展新机遇。“七五”期间我国成功完成268 TEU 江海直达集装箱船、5000 t 级江海直达运粮船等的科技攻关项目。在新时代，我国高度重视江海航运业的健康发展，强调推进江海航运一体化，联系国内国际两个市场，大力促进中国经济的转型升级。如今，国家政策、区域合作、航运环境等多方面背景的健康发展给我国江海直达运输业注入了新的活力，但仍有制约条件急需解决。如船型老化，相关规范缺乏，航道通航能力不足等。在新的形势下，我国应积极应对挑战，制定合理规范，采取有效措施，加快推进江海直达船舶更好更快发展。其具体方法有加快实施重大疏浚整治工程，加强河道采砂管理等等。

从国内外整体发展来看，江海直达船舶多数往集装箱化多用途货船方向发展，以适应货种多、货源不稳定的不定期航线。同时船舶大型化也是目前船舶发展的大方向，它具备有效降低运输成本、提高运输效率等特点，长江中下游江海直达船近年来的发展也体现了这一趋势。

1.2 论文研究内容

主要包括船型及主要要素的确定，船体型线设计，总布置设计，螺旋桨设计，舱容和浮态调整，稳性计算，吨位丈量，干舷计算，EEDI计算等内容。

1.3 研究方法及技术路线

本文在理论知识综合应用基础上，结合实际和文献资料，进行一艘多用途货船的方案设计。前期准备时要尽可能全面地搜集从而明确设计船舶的航区航线，江海直达船舶的设计特点及注意要素等等知识，以便正确进行方案设计。

参照《特定航线江海通航船舶建造规范》（2017）和《特定航线江海通航船舶法定检验暂行规则》（2017）中相关条款和标准，确定船舶主尺度要素；由母型船改造法，对船体型线进行设计；学习并利用compass软件进行静水力和邦戎曲线等计算；依据《国内航行海船法定检验技术规则》（2011）和《国内航行海船建造规范》（2015），进行总布置设计、稳性计算等。由于设计船主要装载货种为大宗散货，故按照载重型船设计思路进行，具体流程见下图1.1：

或修改总体布置

修改主尺度及系数

修改排水量

∑W_i≠Δ

满足

∑W_i=Δ

不满足

图1.1 载重型船设计流程图

1.4 任务书分析

1.4.1 船舶入级

本船5800t江海直达多用途船舶入级中国船级社，并按照“CCS”的规范和法规进行相关设计。

1.4.2 设计船舶特点

本设计课题为5800 t江海直达多用途货船方案，重点表现在江海直达和多用途两个特点上，以及具体吨数限制对货船方案设计的要求等。

该设计船舶为钢质、单甲板、双机、双桨、柴油机驱动的江海直达多用途货船，本船的载重量为5800 t，并兼装集装箱。在静深水中、风力不超过蒲氏3级时的满载试航速度不低于12 kn,续航力不小于3000 nmile。

本设计船从载重型船舶角度进行设计，特点如下，设计草图如图1.2所示：

（1）双层甲板、尾机型、设首楼和尾楼；

（2）双机、双桨、双舵，从利于该船型在江段的操纵和较浅吃水时能提高推进效率来考虑，且利于在风浪中航行并提高经济性；

（3）大货舱开口，有利于提高装卸效率；

（4）低航速，有较好的经济性；

（5）肥大型。

图1.2 草图设计

第2章 全船说明书

2.1 总体性能

2.1.1 船型

设计船为钢质、单甲板、尾机型、双桨双舵、柴油机驱动并推进螺旋桨的江海直达多用途货船。其有球鼻艏线型，也设有首楼，尾部主甲板上方依次设置五层甲板室。设计船共设置三个货舱，且货舱区域是双层底双壳结构。

2.1.2 航区、货种

设计船航区为江段及沿海航区，航线从武汉至北仑港。船舶载运散货同时兼装集装箱，如装运煤碳、煤粉、矿石等。

2.1.3 规范及相关规则

设计船的船体及设备等按照下列规范、规则和所有修改通报进行设计、建造：

《特定航线江海通航船舶建造规范》（2017）

《特定航线江海通航船舶法定检验暂行规则》（2017）

《国内航行海船法定检验技术规则》（2011）

《国内航行海船法定检验技术规则》2014修改通报

《国内航行海船建造规范》（2015）

《国内航行海船建造规范》2016修改通报

《国内航行海船建造规范》2017修改通报

《绿色船舶规范》（2012-cn）

2.1.4 主尺度要素

2.1.4.1 船舶主要尺度

表2.1 主要尺度要素表

2.1.4.2 各层甲板高度

表2.2 各甲板高度

2.1.4.3 肋距

尾～#7，#148～首时，为600 mm；#8-#147时，为670 mm。

2.1.4.4 双层底高度

双层底高=0.94m

2.1.4.5 船员定额

定额人数11人

2.1.5 载重量

设计船满载吃水时载重量为7795t，海水密度为1.025,载货量约为5785t。

2.1.6 吨位丈量

参考《国内航行海船法定检验技术规则》（2011）第二篇计算得:

总吨位GT为3878，净吨位NT为2172。

2.1.7 船舶航速及续航力与螺旋桨

2.1.7.1 航速

在风力小于莆氏风级三级海况下，当设计吃水为5.5m，同时船舶主机以85%最大持续功率工作时服务航速为12kn。

2.1.7.2 螺旋桨参数

选定螺旋桨形式为MAU型4叶，桨径4.2m，减速比10：1。

2.1.7.3 续航力与自持力

服务航速Vs=12kn时的续航力为3000n mile。

以上是毕业论文大纲或资料介绍，该课题完整毕业论文、开题报告、任务书、程序设计、图纸设计等资料请添加微信获取，微信号：bysjorg。

相关图片展示：