摘 要

近年来，国家相继出台一些针对长江内河发展的政策措施和指导意见，内河运输上升为国家战略，长江内河水运承担了沿江85%的煤炭、85%的铁矿石和中上游90%的外贸货物运输任务，在长江流域综合运输体系中发挥着重要作用，多用途货船以其优质、价廉的特点，在长江干线上发挥着重要作用。

本论文主要介绍了4000吨长江干线多用途货船方案设计，包括进行设计任务书分析、主尺度要素确定、型线设计、静水力计算、总布置设计、阻力计算、快速性计算、稳性计算、干舷校核、吨位丈量等相关计算；采用AutoCAD软件绘制总布置图和型线图，运用compass软件进行静水力、舱容要素计算。

本船在设计时注重了不同的货种，合理设计船型，对于不同货种和载况，本文严格按照法规进行稳性校核、干舷计算和浮态调整，计算结果表明，本船的干舷、稳性、浮态等均满足法规要求。因此对于本设计来说，所设计的多用途船符合国家的经济战略、政策措施、时代背景，对于促进长江经济带的发展具有重要意义。

关键词：多用途货船；长江干线；方案设计。

Abstract

Recently, the state has successively issued some policies, measures and guiding opinions for the development of the Yangtze River#39;s inland rivers. Inland river transportation is rising to National Strategy. Inland waterway transportation along the Yangtze River undertakes 85% of coal, 85% of iron ore and 90% of foreign trade cargo transportation in the middle and upper reaches of the river. It plays an important role in the comprehensive transportation system of the Yangtze River. Multipurpose cargo ships play an important role in the Yangtze River trunk line due to their high quality and low price.

This paper mainly introduces the design of the 4000-ton multipurpose cargo ship on the Yangtze River trunk line, including the analysis of the design task book, the determination of the principal dimensions of ship, the design of the molded line plan, the hydrostatic calculation, the general arrangement, the resistance calculation, the rapidity calculation, the stability calculation, the freeboard check, the tonnage measurement and other related calculations. AutoCAD software is used to draw the general layout and profile diagram, and compass software is used to calculate the hydrostatic and tank capacity factors.

The ship was designed with different cargo types in mind, and the ship type was designed reasonably. For different cargo types and loading conditions, the stability check, freeboard calculation and floating state adjustment were carried out in strict accordance with the regulations. The calculation results show that the freeboard, stability and floating state of the ship all meet the requirements of the regulations. Therefore, for this design, the multi-purpose ship designed conforms to the national economic strategy, policies and measures, and the background of the times, and is of great significance for promoting the development of the Yangtze River economic belt.

Key word: multipurpose cargo ship; Yangtze River trunk line; Scheme design.

目录

第1章 绪论 1

1.1发展现状 1

1.2目的及意义 1

1.3论文研究内容 2

1.4研究方法和技术路线 2

第2章 设计任务书分析 4

2.1设计思想 4

2.2设计船舶特点 4

2.3限制条件 4

2.3.1长度和宽度方向 4

2.3.2高度方向 5

2.3.3吃水方向 7

第3章 全船说明书 9

3.1用途与航区 9

3.2船型 9

3.3规范、规则 9

3.4船舶主要尺度 9

3.5甲板间高 9

3.6稳性及干舷 9

3.7船员定额 10

3.8载货量及集装箱布置 10

3.9吨位 10

3.10动力装置 10

3.10.1主机 10

3.10.2齿轮箱 10

3.10.3螺旋桨 11

3.10.4舵设备 11

3.11航速与续航力 11

3.12总布置概况 11

3.12.1水密舱壁与双层底 11

3.12.2主甲板下舱室布置 11

3.12.3上层建筑布置 11

3.13主要舾装设备 12

3.13.1锚泊设备 12

3.13.2救生设备 12

3.13.3消防设备 12

3.13.4信号设备 12

3.13.5航行设备 13

3.13.6舷墙栏杆 13

第4章 船舶主要要素确定 14

4.1选取主要要素时需要考虑的因素 14

4.2船长L的确定 15

4.3船宽B的确定 16

4.4吃水T的确定 17

4.5型深D的确定 18

4.6方形系数的确定 18

4.7排水量的确定 19

4.8浮性校核 19

4.8.1空船重量LW的确定 19

4.8.2载重量DW的确定 20

4.8.3浮性校核 21

4.9稳性校核 21

4.10舱容校核 22

4.10.1货舱所需容积计算 22

4.10.2货舱提供容积计算 23

4.11快速性校核 23

4.12主要要素小结 24

第5章 型线设计 25

5.1型线设计方法 25

5.2主要型线要素的选择 25

5.2.1棱形系数和中剖面系数 25

5.2.2浮心纵向位置 26

5.3(1-)法生成横剖面面积曲线 27

5.3.1母型船横剖面面积曲线的生成 27

5.3.2设计船横剖面面积曲线的生成 29

5.4型线的生成 33

5.5静水力曲线和邦金曲线 36

5.5.1生成横剖面 36

5.5.2生成纵剖线 36

5.5.3生成甲板 36

5.5.4邦金曲线 37

5.5.5静水力曲线 39

5.6小结 40

第6章 总布置设计 41

6.1概述 41

6.2总体规划 41

6.3总布置基本要素确定 41

6.3.1肋骨间距 41

6.3.2水密舱壁 41

6.3.3双层底 42

6.3.4甲板与平台 42

6.3.5机舱部位和长度 42

6.4主船体舱的划分 43

6.4.1尾尖舱 43

6.4.2首尖舱 43

6.4.3货舱 43

6.4.4燃油、滑油舱 43

6.4.5压载水舱 43

6.5上层建筑和舱室的布置 44

6.5.1船员舱室高度、宽度 44

6.5.2船员舱室 44

6.6锚泊设备 44

6.7消防设备 45

6.8信号设备 46

6.8.1号灯 46

6.8.2号旗 46

6.8.3声响信号设备 46

6.9航行设备 46

6.10救生设备 47

6.10.1 救生衣、个人救生浮具的配备 47

6.10.2救生圈、气胀式救生环的配备 47

6.11舷墙栏杆 47

第7章螺旋桨计算书 48

7.1螺旋桨设计综述 48

7.2螺旋桨形式的确定 48

7.3船舶阻力的确定 48

7.3.1船舶摩擦阻力的确定 48

7.3.2船舶剩余阻力的计算 49

7.4有效功率曲线 50

7.5螺旋桨初步设计 51

7.6螺旋桨终结设计 53

7.7空泡校核 54

第8章舱容及浮态调整 57

8.1舱容要素曲线 57

8.1.1燃油舱 57

8.1.2 压载水舱 59

8.2浮态调整 60

8.2.1 压载到港状态 61

第9章 完整稳性 64

9.1浮态计算 64

9.1.1空船重心计算 64

9.1.2压载水重心计算 64

9.1.3满载出港（集装箱） 64

9.1.4满载出港（散货） 65

9.1.5满载到港（集装箱） 65

9.1.6满载到港（散货） 66

9.1.7压载出港 66

9.1.8压载到港 67

9.2自由液面对初稳性修正 67

9.3计及自由液面下的初稳性及浮态 68

9.4横摇角计算 69

9.5稳性横截曲线 70

9.6静稳性曲线和动稳性曲线的绘制 70

9.6.1自由液面对静稳性臂的修正 70

9.6.2静稳性臂和动稳性臂计算 73

9.7进水角和极限静倾角 78

9.7.1进水角 78

9.7.2极限静倾角 79

9.8稳性曲线绘制 80

9.9风压倾斜力臂 83

9.9.1受风面积及其重心距基线距离 83

9.9.2风压倾侧力臂 85

9.10不计横摇最小倾覆力臂 87

9.11水流倾侧力臂 89

9.12全速回航稳性 90

9.13稳性衡准 91

9.14稳性衡准小结 92

第10章 干舷计算 94

10.1主要要素变化 94

10.2最小干舷 94

10.2.1最小干舷计算 94

10.2.2基本干舷 95

10.2.3型深对干舷的修正 95

10.2.4舷弧对干舷的修正 95

10.2.5舱口围板高度和舱室门槛高度对干舷的修正 96

10.2.6干舷甲板局部下沉或凹槽对干舷的修正 96

10.2.7最小干舷计算 96

10.3干舷校核 96

第11章 吨位 97

11.1总吨位计算 97

11.2量吨甲板以下所有围蔽处所的型容积 97

11.2.1主体部分容积 97

11.2.2附加部分容积 98

11.3量吨甲板以上所有围蔽处所的型容积 98

11.4量吨甲板以上应计入的固定载货开敞处所的容积 98

11.3.2舱口围板的型容积 98

11.3.3集装箱高出舱口围板的容积 98

11.5总吨位 99

11.6净吨位 99

第12章 舵设计 100

12.1舵设备 100

12.2转角比beta;/alpha; 100

12.3平衡系数K 100

12.4剖面型式及型厚比 100

12.5子舵（襟翼）面积比/A 100

12.6舵面积系数mu; 100

12.7展弦比lambda; 100

12.8舵设备小结 100

结论 102

参考文献 103

附录A 邦金曲线 104

附录B 邦金曲线数据 105

附录C 静水力曲线 109

附录D静水力曲线数据 110

致谢 111

第1章 绪论

内河运输对于沿线的城市的发展具有很重要的意义，例如国外的莱茵河等内河，促进了其沿线城市的发展，对于国内的内河运输，不得不提的就是长江干线的运输，长江是世界第三长河，亚洲第一长河，被誉为“母亲河”，其干线沿江七省二市，横贯东西，形成了长江经济带，直接影响我国的GDP。长江在内河的航运占有重要地位，其水运量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，设计长江干线多用途货船具有很好的经济效益和符合时代要求。

1.1发展现状

根据长江航运的相关统计，长江干线的内河货物运输量近几年发展迅猛，随着科技不断进步和互联网技术的不断发展，货物运输的信息化水平明显提高；随着襟翼舵、导流管等技术的应用，船舶的货物运输能力不断增强，例如集装箱船，从之前的几十个TEU发展到目前可以装载成百个TEU，内河船舶正朝着大型化发展。随着长江沿线城市武汉、重庆、上海等城市的快速发展，内河货物运输扮演越来越重要的作用，为长江航运注入了鲜活的动力。总的来说，长江内河货物运输经过较长时期发展，已经取得了很多的进步，目前正在朝着标准化、大型化、专业化、运输方式多样化的方向发展。

1.2目的及意义

多用途船装载的货物种类多，对货物品种适应性强，能够装载散货和集装箱两种类型的货物，营运经济型好，在长江干线运输中已经慢慢受到船东的重视，并且多用途货船运输货物的速度并不比散货船和集装箱运输货物的速度慢，即使面对散货船与集装箱船二者的双重压力下，依然能够“抢夺”到货源，活跃在长江干线运输中。

从船型发展上来看，船型标准化是未来发展方向之一，随着科技的不断进步和航道的不断建设，长江沿线的城市抓住机遇，利用长江经济带，大力发展经济，增加对经济规模的追求；这将促使运输需求量不断增加，给予多用途船更多的市场，因此对于本设计来说，所设计的多用途船符合国家的经济战略、政策措施、时代背景，对于促进长江经济带的发展具有重要意义。

目前航行与武汉重庆航段的船舶存在急流，且通过三峡，三峡和葛洲坝将对通航船舶的尺寸有限制，并且航行于长江干线上的船舶存在干舷不足的问题，这将直接影响船舶的储备浮力和甲板上浪，本设计船舶的载货量为4000t，在运输航段中较为常见，本船将严格按照规范进行设计，为其它通航三峡的船舶提供参考，并严格计算干舷，为规范长江干线船舶的干舷做出榜样。

1.3论文研究内容

本船主要航行在长江干线，以装运集装箱为主并兼装铁矿石、煤炭等散货，载货量为4000t，按照规范进行主尺度主要要素的确定并进行舱容、初稳性等性能的初步校核；按照水下部分采取参考母型船、水上部分自行设计的方法型线设计，并输入到compass中进行静水力和邦金曲线计算，并在compass中建模进行压载水舱、燃油舱等1-2个典型液体舱的的舱容要素计算；根据规范要求计算船舶所需的压载水，及各项重量的重心位置，进行各载况下的浮态调整；根据母型船和规范要求进行总布置设计并进行总布置图纸的绘制，确定各舱室的位置，并对锚泊、救生、舵、消防、号灯号旗等设备进行配备；最后进行性能校核，其中包括稳性计算、快速性计算和最小干舷和吨位计算；

1.4研究方法和技术路线

根据平时所学课程，并结合实际，完成多用途船的设计。在前期主要是进行资料的收集，充分了解多用途船的船型特点和设计船的航行区间。

确定主尺度时，在参照规范和运用所学知识的同时，参照《长江水系过闸运输船舶标准船型主尺度系列》，通过母型船改造法和自行设计法进行型线设计，在compass中进行建模，绘制静水力曲线图和邦金曲线图，参照母型船和相关的规范要求进行总布置设计和稳性计算等，参照《中华人民共和国船舶最低安全配员规则》进行人员定额，其中用到的相应规范包括：《钢质内河船舶建造规范》（2016）（以下简称“内河规范”）、《内河船舶法定检验技术规则》（2011）（以下简称“内河法规”）、《内河船舶法定检验技术规则》（2015年、2016年、2018年修改通报）、《内河船舶设计手册》（1995）。

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