1. 研究目的与意义（文献综述）

在世界贸易与经济中，海上运输一直是最经济、最安全和最环保的远距离运输大宗货物的运输服务手段，承担着将近90%的世界贸易运输量。随着金融危机的爆发，世界经济贸易形势发生了重大变化，进而导致世界贸易海运量增长减缓，引发国际航运市场动荡。面对如此动荡的航运市场^[1]，船东们订造新船时最为关注的是何种船型运营风险较低而盈利能力较高。当纯粹的集装箱船、散货船走势日渐甚微，单一件运货量于市场中逐渐萎缩时，具备多种用途功能的船舶自然有竞争优势。因此能载运“不确定性”货物^[2]、扩大船舶使用范围、适应不断变化形势的多用途货船在船舶交易市场中仍能占有一席之地。多用途货船在货物适应性、港口适应性与整体经济性方面具有无可比拟的优势。

在中国“一带一路”建设的大环境下，国际海事组织制定的压载水^[3]管理公约的颁布，加上船龄老化拆解、新旧船舶的更新换代，使得全球多用途货船市场日渐回暖。当前多用途货船向小型化、大型化两端发展。中小型多用途货船对于航道要求相对较低，可以轻松地通过各类狭窄水道、桥梁、船闸；对港口的水域面积要求低，可以方便的进出各中小港口。此外，在船舶操纵性方面，中小型多用途货船相对大型船舶也更具优势。与此同时，多用途货船在整体经济性方面的优势也是非常显著的：其近海航线航程较短，对船速没有太高的要求，因此其设计航速通常不会很高，一般满足基本航行安全要求即可，而这种设计理念可为船东节省大量的燃料成本。另外，相对于散货船、集装箱船等专用船舶，多用途货船的船体结构更为合理，这有助于大大降低船舶的建造成本，减少船东的初始投资。这些因素都使得多用途货船在近海支线航线上的运费更具有竞争力。近海多用途货船的意义主要体现在以下几方面：

1. 小型多用途货船吨位小、吃水浅、航速快，机动灵活，适应了市场分工专业化越来越强的形势以及多用途货船公司经营的市场范围，为后续研究打下坚实的基础。大型现代化超灵便型^[4]多用途船满足运力要求，具有较大的集装箱接受能力和较大的舱容，能装载大宗货物和工程所需的笨重货物。

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   2. 研究的基本内容与方案

   2.1调查资料

   2.1.1航运条件

   本船航行于中国青岛以南近海各港口之间，主要航线为青岛港至宁波-舟山港。青岛港港内水域宽深，四季通航，港湾口小腹大，去年建成了世界领先的自动化集装箱码头，智能高效，大幅提升了装卸效率^[6]。宁波港^[7]是一个集内河港、河口港和海港于一体的多功能、综合性的现代化深水大港，港口深水条件、泊位规模、口岸环境、接卸能力均居前列，主要进港航道水深在22.5米以上，30万吨级巨轮可自由进出港，40万吨级以上的超级巨轮可候潮进出，是世界少有的深水良港。

   简单介绍港口码头分布、泊位、港口机械、装卸工艺、水文和货源分布等，港口装卸机械可分为起重机械、输送机械和装卸搬运机械、码头吊机械、轮胎吊机械、吊机。水文从潮汐、潮流、波浪状况三方面介绍。

   青岛港位于山东半岛东南部、黄海北部，地理坐标为东经120°19′、北纬36°05′，主要包括老港区、黄岛油港区、前湾港区、鳌山湾港区、海西湾港区。港区主要从事集装箱、煤炭、原油、铁矿、粮食等进出口货物的装卸服务和国际国内客运服务，与世界上130多个国家和地区的450多个港口有贸易往来。青岛港已建成投产96个泊位（其中万吨级以上泊位54个），建有22.0万m2、194.9万m3生产用仓库和610.8万m2堆场，拥有各型装卸机械1140台，是我国沿海主要港口之一。

   水文方面，海区潮汐属正规半日潮。外海潮波由东向西传播，高潮时间东部早于西部，潮差西部略大于东部；胶州湾的潮差由湾口向湾底逐渐增大，平均高潮位3.85米，平均低潮位1.12米，平均潮差2.77米。

   青岛近海的潮流属于正规半日潮，潮流运动形式除少数区域外，基本为往复流，薛家岛东南海域具有旋转流形式，旋转方向多为左旋。近岸潮流流速方向基本与海岸平行。最大流速出现在胶州湾口和黄岛东北水域，最大实测涨潮流速达2.76m/s和3.0m/s；湾内的前湾湾口和大港附近海域流速较小，最大涨潮流速0.55m/s，最大落潮流速0.53m/s。胶州湾外海域的涨潮流向偏东，落潮流向偏西，最大涨落潮流速发生在高低潮前1h；一般涨潮流速大于落潮流速，最大流速均小于湾内。

   青岛沿海濒临黄海，受外海波浪影响较大，沿岸以风浪为主，风浪出现频率为97%，涌浪出现频率为67%，夏季可达88%。全年波向以偏南向为主，出现频率30%；偏北向次之，为27%；夏季多偏南向浪，冬季多偏北向浪。年平均波高以东北部海域的千里岩最大，平均波高0.9m，向西南逐步减小，小麦岛为0.6m，董家口约为0.5m。海域实测的最大波高为9m（小麦岛，1985年），胶州湾内的黄岛最大波高仅为2.8m。海域受外海涌浪的影响，年平均周期较大，为3.4～4.6s，最大周期14.7s（小麦岛）。

   宁波－舟山港区域是我国港口资源最优秀和最丰富的地区，港域内近岸水深10米以上的深水岸线长约333公里，港口建设可用岸线约为223公里，其中尚未开发的深水岸线约为184公里。港口目前已建成各类泊位723个，吞吐能力超过2亿吨，经过近几年的发展，宁波－舟山港已初步形成了一干线四大基地，即集装箱远洋干线港、国内最大的矿石中转基地、国内最大的原油转运基地、国内沿海最大的液体化工储运基地和华东地区重要的煤炭运输基地。成为上海国际航运中心的重要组成部分和深水外港，是国内发展最快的综合型大港。

   宁波港由北仑港区、镇海港区、宁波港区、大榭港区、穿山港区组成，现有生产性泊位191座，其中万吨级以上深水泊位39座。最大的有25万吨级原油码头，20万吨级（可兼靠30万吨船舶）的卸矿码头，第六代国际集装箱专用泊位以及5万吨级液体化工专用泊位。宁波港主要经营进口铁矿砂、内外贸集装箱、原油成品油、液体化工产品、煤炭以及其他散杂货装卸、储存、中转业务，已与世界上100多个国家和地区的600多个港口通航。

   宁波―舟山港海域北起杭州湾东部的花鸟山岛，南至石浦的牛头山岛，南北长 220km ；大陆岸线长 1547km ，岛屿岸线长 3203km。宁波港水域历来不冻，终年通航。航道吃水限制：15米。日落后允许进港航行。

   宁波港全港现有各种生产性装卸机械843台，码头起重机最大起吊能力北仑港区为56吨，镇海港区为30吨，宁波港区为5吨。场地起重机最大起重能力为40.6吨的轮胎起重机。舟山港有机械设备271台（辆），前沿单机最大起重能力16吨。

   潮汐：宁波港潮汐属不规则半日潮。年平均最高和最低潮位分别为宁波港3.1米和1.43米，年平均潮差宁波港区1.74米。舟山港港内潮汐类型为正规半日潮和非正规半日潮两种。最高潮位5.04米，最低潮位－0.05米，平均潮差2.54米。最大潮差4.32米,最小潮差0.45米。

   潮流：甬江潮流顺河道而流，流速一般大潮涨、落流为1～2节，如遇甬江上游排洪时，落潮流最大可达2.5节。大风时潮位和流速都会有一定影响。北仑港区潮流多为往复流，已建20万吨级矿石码头设计流速为：涨潮1.50米/秒，流向298度；落潮2.0米/秒，流向114度。

   波浪：宁波、镇海港区均系内江，无浪。北仑港区四周有舟山群岛环保为天然屏障，波浪较小，无需建防波堤。港域内波浪属波高小、周期短的小尺度波浪，平均波况良好，外海海浪对港域基本无影响。

   2.1.2型船资料

   通过查阅文献和相关网站，本船设计收集的型船资料如下表所示：

   项目	8000DWT	7600t	5000t
   Loa m	118.1	108.21	100.585
   Lpp m	110.9	103.9	94.8
   B m	18.2	18.2	16.2
   D m	8.2	9	8.2
   T设计 m	6.2	5.5	6
   T 结构 m	--	7.057	6.38
   排水量 t	10642.2	--	--
   设计吃水载重量 t	8007.7	5357	4498
   结构吃水载重量 t	--	8077	5028
   船员 人	18	18	18
   主机型号	6N330-EN	--	9R32Eｘ1
   主机持续功率 kW	2574KW/620rpm	3089	3321KW/724rpm
   航速 kn	12.5	12.4	14.75
   航区	近海	近海	近海
   甲板上载箱（TEU）	338，12*7*4	132	231
   舱口内（TEU）	190,11*6*3	162	138
   单克令吊 t·m	--	--	40ｘ24ｘ2台
   边舱宽度 m	--	1.5	1.6
   双底高度 m	--	1.3	1.4

   2.1.3现行规范、规则、标准

   本船设计参考规范：船舶设计手册2013版总体分册^[8]、国内航行海船法定检验技术规则2011、国内航行海船建造规范2014综合文本^[9]。

   2.1.4型船概况

   5000DWT～8000DWT多用途船经济航速12～13kn。船舶主尺度见上表。确定船舶主要尺度和船型系数的主要因素是载重量和航速。载重量大的船尺度大，反之则小；航速高的船型细长，L/B大，反之则小；航速高的船型CB小，反之则大。这是选择船舶主尺度和船型系数遵循的规律，但这种规律对多用途货船未必完全适用。

   由于船东的需求不同，有些载重量不大的小型多用途货船要求较高航速，造成高傅汝德数和小L/B的船型。故设计船时尽可能满足船东营运要求，不必墨守成规。

   由多用途船统计资料分析，多用途船的推进系统基本为单机单浆形式，载重量小于9000t的中小型多用途船一般都采用转速在500r/min～750r/min的中速主机，螺旋桨形式为可调螺距式螺旋桨（CPP），一般连接主机的减速齿轮箱外接一个轴带发电机（PTO），轴带发电机的输出功率为400kW～600kW。船舶正常航行时，仅使用轴带发电机对全船供电，不仅可以降低发电机的日油耗，而且可以大幅降低主发电机的维护保养成本^[10]。

   多用途船船货舱区均设有双层底和双壳^[11]结构，货舱舯剖面形式大多为箱型或近似箱型，横舱壁和纵舱壁均为平面舱壁，同时设计中尽量减少装卸盲区并避免影响货物装卸的突出物。多用途船的货舱舱内即使装载集装箱也不设导轨或只设活动导轨，除非是设置集装箱专用货舱。

   采用尽量少的货舱数是现代多用途货船的设计特点之一。采用较少的货舱数可以提高装卸效率，可以装载较多的集装箱，可以减少起货设备和货舱口盖的数量，从而降低造价。同时较少货舱数可加大货舱长度及货舱口长度，有利于大件货物的装载，不利之处是在货种较多或同一航次内装卸次数频繁的情况下难于配载，当然它需要满足MSC/Circ.608对敞口型船舶的破损稳性和完整稳性的相关要求^[12]。

   本船试航速度不低于12kn；续航力2000海里，自持力10d。主机、辅机拟采用低耗油国产或引进专利国内生产柴油机，其型号与功率由设计者按设计要求自行选定。锚、系泊、舵、工作、救生、消防及航行信号等设备根据规范要求及实际需要配置。船员人数按需要及调查后自定，室内设施按舱室设备规范配置。

   3.毕业设计基本内容

   1.船舶主要要素的确定

   1.分析限制条件以及相关规定对船舶尺度的影响，结合船型尺度特征，确定符合技术性能要求、经济性较优的船舶主要要素。

   2.型线设计及静水力计算：

   1）按型船改造，图谱或自行设计等方法,进行型线设计,绘制型线图,并提交相应图纸，

   2）进行静水力计算，绘制静水力曲线图及邦荣曲线或提交计算数据。

   3.总布置设计

   完成1～2个液体舱的舱容要素计算、纵倾调整，完成设计船总布置图纸。

   4.性能校核

   1） 稳性计算：按法规要求进行4种状态的完整稳性计算

   2） 快速性计算：功率，螺旋桨计算书及预报航速

   3） 最小干舷计算

   4.拟采用的设计方法

   采用母型船改造法，参考型船，改进创新新船。调查资料中参考型船的资料显得尤为重要。型船资料包括主要要素、载重量、舱容、航速、主机参数、重量中心、总布置图、型线图、船模以及实船试验资料等等。主尺度和主要性能的近似估算方法分为两类：经验公式以及统计公式，经验公式通常是在理论分析的基础上结合实践经验总结而得。统计公式是根据实船或船模结果等资料，用统计学方法建立的数学模型，反映的是统计样本的某种规律。近似估算方法有适用范围，计算时应当注意。此外，后续设计中需要用到法规、规范，查找相关资料公式，以完成相关船舶设计工作。船舶设计是逐步近似、反复迭代完成的，如主尺度估算过程应多算几个公式，相互比较。

   5.对设计船的思考

   综合以上分析，本船设计应注意如下主要问题：

   1. 从船东营运满足经济性的角度考虑，使该船具有良好的技术性能。安全高效，集散兼顾，尺度及布置合理，努力提高综合经济效益。

   2. 在许可条件下适当增大船舶的主尺度，以获得较大的载重量，谋求高的经济效果，同时20ft标准箱也应纳入船长考虑范围内。

   3. 为了做到集散兼顾，结构上又采用货舱双壳结构，故在满足航速的条件下，应尽量取较大的船舶吃水，小的型宽，大的方型系数，达到增大排水量的目的。

   4. 根据现有法规及规范，尽量减小船舶首尾和机舱部分在全船中的占用范围，缩短上层建筑长度，以取得最大的货舱长度

   5. 在初步设计的船宽范围内，尽可能能布置下最多列数的标准集装箱，按国际标准ICC集装箱宽度（2438mm）计算，如甲板上集装箱列数要达到7列，型宽要大于17.066m,再同计算公式得到的型宽比较取大值

   6. 综合型船资料及相应规范，多用途货船应选取较大方型系数，初步定在0.78左右。

   7. 克令吊设置在舷侧时应加设防横倾装置，以保证克令吊在能在限制的横倾角内进行装卸作业。

   8. 总布置设计时参考型船设计，甲板室，首尾楼，室内设施按照舱室设备规范配置。

   9. 对于装载集装箱的多用途货船，需要按照集装箱船的稳性标准来校核船的完整稳性^[13]。

   3. 研究计划与安排

   
   

   时间	周数	内容	要求
   第1周	1.0	通过调研，收集资料，对毕业设计内容进行思考，撰写完成开题报告、布置外文资料翻译任务	提交开题报告
   第2周	1.0	确定船舶主要要素，绘制布置草图	提交尺度确定阶段报告及图纸
   第3-5周	3.0	设计与绘制型线图, 完成静力学计算、绘制静水力曲线图、邦金曲线图	提交型线阶段报告及图纸
   第6周	1.0	完成总布置设计，绘制总布置图	提交总布置设计阶段报告及图纸
   第7周	1.0	1．计算液体舱舱容要素 2．完成各种载况下船舶浮态，稳性衡准的计算
   进行中期抽查（院系组织专人检查），实行中期淘汰制（第6周-第7周）
   第8-9周	2.0	1．计算液体舱舱容要素 2．完成各种载况下船舶浮态，稳性衡准的计算	提交性能阶段计算报告、横剖面图
   第10-11周	2.0	专题内容：绘制横剖面图、结构计算书的编制
   第12-13周	2.0	翻译外文资料、编写毕业设计报告书	提交全部设计资料
   第14周-		返回修改，准备答辩
   注：外文资料翻译分散进行。

   
   

   4. 参考文献（12篇以上）

   [1] 马民,金杨波,陈汶. 3种20000t多用途重吊船船型总体设计特点分析[j]. 上海造船, 2011(1): 43-45, 58.

   [2]陈方,李忠杨. 24000dwt多用途船结构设计[j].船舶设计通讯,2011[z1]:38-43.

   [3] 苏晨,谢新连,马梦知,等.大件运输船舶发展现状与动态[j]. 船舶工程, 2012, 34(3): 1-5.

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