1．目的及意义

1、目的及意义
本设计选题研究意义：
我国国土广阔，尤其是东南部分，河流遍布。长江流域自古繁荣，依靠的就是先进的水运技术，时至今日，水运依然是沿岸货物的主要运输工具。乌江，古称黔江，发源于贵州省境内威宁县香炉山花鱼洞，是贵州省第一大河流。乌江地处四省交界，是交通要道，乌江主要位于贵州省，腹地内自然资源和矿产资源丰富，战略地位重要。近些年来随着贵州实施强省计划，加快了乌江沿岸工业园区的建设，乌江沿线经济必然快速增长而导致运输量激增，而铁路、公路等成本巨大，水运则能够满足经济性，因此成为主要运输途径。
上个世纪五十年代并没有专用散货船，煤、谷物、矿石等干散货，早先是由杂货船承运的，但海损严重，这也加速了船舶专用化的发展，在20世纪初出现了铁矿石专用运输船，直至第二次世界大战，散货船都是以矿石运输船和运煤船为主发展起来的。而二战后，水泥、化肥、木片、糖等也开始采用散装运输方式，散货船使用范围开始快速扩大。乌江物产丰富，主要以矿石煤炭为主，散货船运输最为合适。
然而乌江是典型的山区河流，干流天然落差2124米，自古以急流，狭谷，滩多著名，良好操纵性是保证船舶安全顺利运行的时候要要求。乌江渡到涪陵航段船闸分布密集，尺寸限制严格，船舶尺度受限，因此现在常年通行500t级船舶和800吨级船舶。若能在保证良好性能的基础上提高载货量，必然能加速经济发展。但是受航道宽度、水闸、隧洞、梯度等限制，不能盲目增加船舶尺度，大载重量运输船的技术突破迫在眉睫。
随着我国《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》的提出，绿色发展成为一切发展的重要前提，因此我们发展水路也要秉持这一观念，以环保为大前提，把减少能源消耗、保护流域生态作为重要指标。
本设计选题研究目的：
1.在乌江干线经典航段主尺度受限的条件下，寻找船舶载货量与主尺度限制下性能良好的平衡点。设计出适合乌江航区航行的散货船。
2.采用LNG-柴油双燃料发动机船舶，达到节能减排，践行绿色发展的伟大国策。
国内发展现状：
就国内市场现状而言，在国内，散货运输约占货运量的40%，在国民经济中占有重要地位，2015年内河散货船价指数(IBPI)平均值为964.53点，随着大型煤企活动促销，进口煤炭价格不再具有价格优势，长江下游煤炭消耗企业采购意愿增加，煤炭市场止跌回暖，运输行业也将改善。
从技术来看，上海船舶研究设计院（SDARI）与扬州中远海运重工联合设计散货船，该型船船长299.95米、型宽50米、型深25米、服务航速14.5节，能够满足最新规则规范，是全面优化升级的最新一代节能环保型大型散货船，与同类型船相比，吃水更小，型深更低，主尺度更优。若能配合以良好的CFD分析能力和合理的线型优化，该型船的日油耗将低至45.3吨，实现节能减排。
从船队结构来看，目前我国散货船吨位仍然偏小，且船舶老化比较严重，需要加快新船的建造和大型船舶的研发。目前我国发展趋势主题词为：大型化、双壳化、环保化以及自动化。
近乌江航区而言，近几年乌江船舶标准化工作提上日程，交通运输部一直致力于内河标准船型的建设工作，在多次研讨和总结经验的基础上，制定并颁布了多个标准船型主尺度规定。2012年，交通运输部颁布了《长江水系过闸运输船舶标准船型主尺度系列及有关规定》首次对乌江航道标准船型主尺度系列作出规定。
国外发展现状：
就国际市场现状分析，2018年1-11月新船订单1097艘，合计69587690载重吨，与2017年同期的新签订单1250艘，合计71952556载重吨相比，艘数和载重吨分别同比下跌12.24%和3.29%。其中散货船258艘，共计27946044载重吨。克拉克森预测2019年干散货市场需求增速为3%，高于2018年的2.7%；运力增速2.9%，高于2018年的2.8%。2019年底将有65艘VLOC营运，年运量达到1亿吨左右，相当于140艘好望角型船的运量，将使市场承压。
就国际技术分析，日本于11月份披露零排放概念船，这艘概念船以汽车运输船为模型建造。通过改造船体减少水摩擦、降低船体重量、引入用于电力推进的燃料电池并依赖其他高效推进设备，运营船舶所需的动力减少了70%。船舶动力将来自于太阳能和可再生能源产生的氢气，而非化石燃料。这些设计将使二氧化碳排放量削减100%，从而实现船舶零排放。

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2. 研究的基本内容与方案

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2、基本内容和技术方案
基本设计内容：
1.航区及用途
设计船为1000吨乌江通航隧洞货运船舶总体设计，本船应满足未来乌江新水道建成后的通航环境条件，航行于乌江干线，起于乌江渡通至涪陵，属于C级航区、J2级航段。本船主要运输煤炭，属于干散货船 。
2.规范及规则
《中国船级社内河绿色船舶规范》（2018）
《内河船舶设计手册》
《长江水系过闸运输船舶标准船型主尺度系列》
《内法规2015综合版本》

《钢质内河船舶建造规范》（2016）
3.船型、性能及总布置
1） 船型与载量
本船为钢质、双底双舷、尾机型、单甲板节能环保型干散货船。本船载货量为1000吨级。
2） 航速：本船在静深水中、风力不超过蒲氏3级时的满载试航速度为18km/h,续航力为700km。
3） 船员编制及配置：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。
4）按型船改造，图谱或自行设计等方法，进行节能线型设计。用三维建模绘制型线图，并提交相应图纸.
5）总布置设计：完成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：按法规要求进行各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）最小干舷和吨位计算
5.燃料及动力系统
LNG---柴油混合动力装置
6.其他设备
1）完成舾装数计算；锚、系泊、舵、起货、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；确定舵的尺度要素。
2）储气罐、汽化器等选型（若有）。
技术方案：
参考《长江水系过闸运输船舶标准船型主尺度系列》、《内河运输船标准船型指标体系》、《内河通航标准》（GB50139-2014）、现行《钢质内河船舶建造规范》和《内河船舶法定检验技术规则》的主尺度及其他安全技术标准的要求。结合船乌江航行的复杂环境、燃油价格、客户需求等因素是船舶模型建立必须要充分考虑的问题,我们应找到各个矛盾的平衡点，抓住主要问题，保证在满足运输要求的情况下船舶往返航次或者是特定的有一个规划期利润的最大化。
本船为1000t级散货船，由于乌江航线复杂，隧洞和水电站密集，航道对船体尺度要求高，针对于本船主要是由于船舶载重大和航道限制尺度间的问题，以及所引起的操纵性差问题。
（一）船体载重与船舶主要参数的关系。
1.由母型船拟合计算所得船长超过乌江航道限制，必须进行船长缩减。解决方案如下：
1) 船长缩减，方形系数增大，属于低速肥大型船, 黏性阻力在总阻力中比重较大, 从性能角度出发，对浮心位置进行优化，可合理前移浮心纵向位置，在保证兴波阻力不至于过大的情况下, 尽量减小尾部的形状阻力；
2) 船长的缩短也会使得舱容布置也更加紧张,，在保证一定船体重量分配平衡的基础上, 优化内壳型线；
3) 若船长缩减后仍无法满足重力浮平衡，由于船舶尺度受环境限制，诺曼修正不符合实际，则要一定程度减轻载货量。
2.主要参数几乎达到航道容纳极限由母型船估算所得船体方形系数必然超过0.8，属于肥大型船，极易导致回转性能较差和航向稳定性不达标等问题。解决方案如下：
1) 增加舵面积、增加舵的展弦比；
2) 采用襟翼舵可有效改善中低速船舶的操纵性；
3) 拟加球鼻首以加强回转性，此外球鼻首利于减小形状阻力，可以考虑使用；

4) 本船形式采用双壳体，以减小航运时的冲击损伤，更好增加刚度，补充操纵性不佳的风险。

（二）运输型船舶的绿色环保，解决方案如下：
1) 采用LNG燃料可以保证环保要求，柴油可以补充功率不足问题，我们所设计船舶应满足EEDI指数.
2) 运用先进材料即一些无污染、省资源、省能源的绿色涂料减小摩擦阻力阻力，减小能量损失，可达到环保。但应注意特殊结构的成本，使运输成本应尽量减小。

3. 参考文献
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