摘 要

本文按照任务书的要求设计海安港至海口港30车/420客客滚船，通过查阅相关资料文献确定航区和使用功能的需要，阐述了海安港至海口港客滚船设计的步骤和方法。

本文主要内容包括了主尺度确定、主机选型、型线设计、三维建模、静水力计算、总布置设计、螺旋桨设计、稳性校核以及吨位丈量、最小干舷计算。

本文所设计的船舶为布置地位型船，在设计过程中以布置地位为主要考虑要素，同时考虑了快速性，稳性，安全性等。

关键词：客滚船；布置地位；型线图；母型船改造

Abstract

In this paper, the 30-car / 420-passenger roller ship from haian port to haikou port is designed according to the requirements of the letter of assignment. By consulting relevant materials and literature to determine the navigation area and the needs of using functions, the steps and methods for the design of passenger roller ship from haian port to haikou port are elaborated.

The main contents of this paper include determination of main dimension, selection of main engine, design of profile, 3d modeling, hydrostatic calculation, general layout design, propeller design, stability check, tonnage measurement and calculation of minimum freeboard.

The ship designed in this paper is a ship of position arrangement. In the design process, the position arrangement is taken as the main factor, and the rapidity, stability and safety are considered.

Key words: Ro/ro passenger ship; Decorate position；Lines plan; The mother ship transformation

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景与意义 1

1.2 本文主要研究内容 1

1.3 国内外研究现状 1

第2章 主尺度确立 3

2.1 长度 3

2.1.1 车辆甲板 3

2.1.2 旅客甲板 3

2.2 型宽 5

2.3 吃水 5

2.4 主机选型 6

2.5 型深 6

2.6 方形系数 7

2.7 主尺度比值 7

2.8 浮性校核 7

2.9 稳性校核 9

2.10 快速性校核 9

2.11 横摇周期校核 9

第3章 型线设计 10

3.1 母型船横剖面面积曲线 10

3.1.1 母型船横剖面面积曲线特征分析 10

3.1.2 菱形系数C_P和中剖面系数C_M的选择。 10

3.1.3 浮心纵向位置的选择 11

3.1.4 横剖面面积曲线形状的选择 11

3.1.5 水线面系数选择 12

3.2 设计船舶型线绘制 12

3.2.1 设计船舶C_P和X_B选取 12

3.2.2 型值的改造 13

3.2.3 甲板线的改造 15

3.3 静水力计算 15

3.4 邦戎曲线 16

第4章 总布置设计 17

4.1 主体内船舱的纵向划分 17

4.1.1 水密舱壁的数目 17

4.1.2 艏尖舱长度 17

4.1.3 尾尖舱 17

4.1.4 机舱 17

4.2 竖向划分 18

4.2.1 甲板层数 18

4.3 主船体划分 18

4.4 上层建筑的划分 18

4.4.1 上层建筑的形式 18

4.4.2 上层建筑的尺度 19

4.5 舱室及交通路线的布置 19

4.6 消防、救生和信号设备 20

4.6.1 救生设备 20

4.6.2 消防 21

4.6.3 信号装置 21

4.7 舱容计算 21

4.7.1 燃料舱的计算 21

4.7.2 调节水舱的计算 22

4.8 锚泊和系泊设备的布置 23

4.8.1 系泊设备 23

第5章 螺旋桨的设计 24

5.1 艾亚法计算船舶有效功率 24

5.2 初步设计 25

5.2.1 螺旋桨最大直径的选取 25

5.2.2 伴流分数和推力减额分数 25

5.2.3 初步设计 25

5.3 终结设计 28

5.4 空泡校核 29

5.5 螺旋桨计算总结 31

5.6 舵的设计 31

5.6.1 舵的类型的选择 31

5.6.2 舵面积和几何形状的选择 31

第6章 浮态调整和完整稳性 33

6.1 浮态调整 33

6.2 自由液面修正 35

6.3 各种载况下的浮态及初稳性计算 37

6.4 进水角计算 38

6.5 稳性衡准 41

6.5.1 风压力臂的计算 41

6.5.2 船舶在全速回转时的稳性校核 42

6.5.3 旅客集中一舷时稳性计算 43

6.5.4 横摇加速度校核 43

6.5.5 稳性总结 44

第7章 吨位丈量和干舷计算 45

7.1 总吨位计算 45

7.1.1 V₁的计算 45

7.1.2 V₂的计算 46

7.1.3 V的计算 46

7.2 净吨位的计算 46

7.3 干舷的计算 46

7.3.1 标准干舷 46

7.3.2 L小于100m的干舷修正 47

7.3.3 方形系数对干舷的修正 47

7.3.4 型深对干舷的修正 47

7.3.5 上层建筑对干舷修正值 47

7.3.6 舷弧对干舷的修正值 47

7.3.7 最小干舷计算 48

第8章 总结 49

参考文献 50

致谢 52

绪论

研究背景与意义

琼州海峡连通海南、广东两省，对于海南省和大陆的交流有举足轻重的作用。琼州海峡轮渡能够连接大陆与海南省，不仅能进行物资的运输，还能输送人员。它作为知名国际旅游岛，与大陆的运输就更加需要高效经济的方式。

海安港和海口港之间航线贯通琼州海峡。琼州海峡南北约12到20海里，平均水深44米，因此以客滚船为主要运输工具。位于北岸的海安港与南岸的海口的秀英港和新海港相对应，都为汽车轮渡码头。航线距离24海里，客滚船运输航线一天最多150个航班，最大运输能力为车辆2.2万辆次，11万人次。目前，两岸船运公司拥有的都是4500 ～ 12 000 吨级的普通客滚船。

客滚船的定义为指具有滚装处所的客船，主要可用于装运汽车、游客等。它性能优越，具备宽型汽车甲板，便携通道和完善的公共服务系统，能够满足海南与大陆间的运输要求，但航线繁忙，运输效率低，因此需要设计一条具有优良性能的客滚船。

本文主要研究内容

本文要求设计的船是海安港至海口港30车/420客的客滚船。

第二章主要包括对设计船舶进行布置地位草图绘制，根据草图初步拟定主尺度，在此过程中，要针对客滚船的航区和用途，码头条件，进行一定的限制条件，然后进行重量浮力校核、快速性校核、初稳性校核，使其符合要求。

第三、四章为型线设计和静水力计算，先对母型船的型线和相关参数进行分析，然后对母型船的型线进行改造，绘制型线图，根据型线图进行建模并进行静水力计算，绘制静水力曲线图。

第五至第八章为总布置设计以及总布置图的绘制，并对舱容要素，各种载况下的浮态、稳性衡准等进行计算。完成螺旋桨设计，确定舵的尺度要素，对最小干舷和吨位进行计算。

国内外研究现状

现国内对客滚船研究有，蒋永艳^[1]根据01-04年间新投入运营的9艘船舶的设计特点以及实际使用情况，总结了往返于海南岛和雷州半岛的客滚船的设计特点。张晓君^[2]介绍了40车/650客的封闭式客滚船，并对其稳性、快速性等做了介绍。上海船舶设计研究院的赵耀中^[3]介绍了航行于海口-海安线客滚船的主要参数和布置特点，并对稳性计算中遇到的问题提出了改进措施。张敏健^[4]介绍了客滚船的设计理念和方法，包括线型设计、总布置设计等，并对客滚船的设计做了总结。许畅仁^[5]介绍了目前琼州海峡客滚船船员配置情况，并介绍了轮班制度。颜一书^[6]介绍了客滚船人车分流的方式，提出了如何在保证安全性上最大限度提高船舶经济性。王亚新等^[7]介绍了琼州海峡客滚船停泊码头，航线等信息，以及运输的现状。李源^[8]分析了世界上经典的客滚船船型，介绍了国外客滚船的运输主要集中的地区。而且国外的客滚船大都很注重船舶的舒适性和娱乐性，大多配备有餐厅、酒吧、休闲室等设施，且对船舶的环保要求极高，如Viking XPRS号客滚船，它配备的清洁系统，使主机NOx排放能够降低至最少，并确保不向外排放废水。黄剑^[9]介绍了客滚船舶的如何做好防台工作，能更好的布置客滚船舶。苏波等^[10]等的双向船舶对客滚船的设计提供了新的思路，改善了逃生问题，且提高了船舶营运效率，避免了以往的掉头的缺点。冷艳礼^[11]通过国际豪华客滚船介绍了其快速性、稳定性、豪华型等特点，并介绍了建造关键技术公关情况。周玮^[12]从主尺度及参数、总布置、型线设计、稳性研究等方面介绍了“生生 2”客滚船的设计，阐述了设计中的问题以及解决方法。

Plessas等^[13]出于航运业对推进动力和转向装置是否足够，以保持未来船舶在不利条件下的机动性的担心，探索了客滚船和集装箱船巨大设计空间的一个重要的部分，目的是批判性地评估相关EEDI法规的合理性。他通过开发一个参数化的多目标优化程序来实现，该程序能够识别具有足够功率的设计，同时将EEDI框架作为约束，确保在恶劣天气条件下安全运行。使其设计在经济、效率、船舶安全和环境之间呈现出合理的、合理的平衡。 Kavli等^[14]利用CAD和CFD工具设计一种环保的客滚船舶。他们开发了一种新型的客滚船舶设计。该设计采用了一种新的绿色发电厂配置，向大气排放更少的温室气体。Ahola等^[15]讨论了人们在客船环境下如何感知安全。目前在客船的安全设计中越来越多地考虑到要将有关人类行为的知识包括在内。在设计研究中，人们对环境的感知方式和环境的各种特征已经进行了相当广泛的研究，但是对于影响人们感知的具体问题却鲜有研究。本文在真实环境中进行用户研究后，确定了五个安全感知主题。结果表明，乘客通过客船结构、救生设备、沟通、情感等感知安全。结果与SOLAS规则进行了比较

主尺度确立

长度

船舶长度根据车辆甲板长度和旅客甲板长度而定。

车辆甲板

本船设置双通道

式中——车辆长度，设计状态下装运载重卡车30辆，每辆汽车（含车辆自重）重量5t,车辆长度取9米；

——载车行数，依据布置草图布置，初步定为7行；

——汽车之间的纵向间隙，这里取0.3m;

——首尾预留长度，一般取2~6m，此处取6m。

L_OA=7×9 (7-1)×0.3 6=70.8

所以车辆甲板长度70.8m 。

车辆甲板布置图为：

图 .1车辆甲板布置

旅客甲板

乘客甲板的主尺度应取决于该甲板的布置，因此通过布置草图，初步确定坐席、厨房餐厅、厕所、接待室、医务室等布置方位以及大小，相对应取甲板长度和宽度。

1．坐席

本船共420名乘客，相对应设置416个坐席和四间单人客房，满足乘客需求，并相对应设置接待室，以便应对近年来乘客对船舶舒适性能和船上办公会客等的要求。其中接待室面积为4m×6m。

2．厨房

本船舶共有36名船员，420名乘客，因船舶大小所限，只设置一个餐厅，不另外设置船员餐厅。根据《船舶设计实用手册（总体分册）》^[18]规定，对于船员餐厅，每人不小于1㎡，应满足36名船员同时就餐，因此最少36个座位。同时，相对而坐的不小于0.6m，同方向坐的不小于0.4m，每人占用餐桌长度不应小于0.5m。本船属于第三类客船，因此每批进餐人数占总客数20％，即为应满足84名乘客同时就餐，且平均每乘客应占甲板面积0.8㎡，也就是67.2平方米，因此餐厅面积为70平方米较为合适，厨房的布置情况如布置草图所示，面积为70平方米，安排84个座位，餐厅餐桌采用《船舶设计实用手册（总体分册）》^[18]所示餐桌，无包房，8人桌长度采用长2米，宽0.6米桌子，座位宽度取0.45米。4人桌采用长度为1米，宽度与8人桌相同。共84个座位。满足就餐需要。

图 .2厨房布置图

3. 医务处所

根据《船舶设计实用手册（总体分册）》^[18]规定，第三类客船应设医务室，应设置一张病床，且医务室门宽不小于0.8米，病床尺寸不小于2×0.8米。因此医务室大小设置为5.4m×2.36m。

图 .3诊疗室布置图

4．卫生间

对于厕所的设置，《船舶设计实用手册（总体分册）》^[18]中规定应避免厕所异味渗入邻近居住舱室、公共处所、医务室。应设置11个大便器。考虑到生活实际，本船旅客甲板共设置14个大便器。

5. 公共盥洗室

根据《船舶设计实用手册（总体分册）》^[18]规定，如果不超过100人，应该每20人设置一个热水龙头、一个冷水龙头，每超过40人应加设冷热水龙头各一个。由于冷热水龙头可由一个既能冷水又能热水的水龙头替换，又因为本船共420名乘客，因此应该设置16个水龙头。

6. 公共浴室

由于航线较短，因此按最低标准设置男女浴室各3间。

对于布置地位型船舶，在满足船长尺度限制的情况下，应从布置地位和快速性两个方面考虑。

考虑船长尺度限制，由蒋永艳^[1]的文章可知琼州海峡用于客滚船靠泊的三个码头，对船舶长度有一定限制。三个码头均限制船长不超过100m。

从快速性考虑，在一定的排水量和航速下，当船长增加，剩余助力减小，摩擦阻力增大。总阻力一般会随着船长增大而下降。

从经济性的角度考虑，各主尺度中船长的增加对空船重量的影响最大。船长增加会对阻力性能有利，能够节省燃油。但船长增加所带来的不利影响较大。

通过母型船的车辆甲板长度与总长比例为0.95，以及乘客甲板与总长比例0.989，车辆甲板长度70.80m。乘客甲板的长度为71.30m，可确定本船的船长为74.61m。

车辆甲板与垂线间长比例为1.037，乘客甲板与垂线间长比例为1.081，可确定设计甲板垂线间长为68.27m。

型宽

根据乘客甲板的布置草图可确定乘客甲板的宽度为15.2米，车辆甲板的布置草图可知其甲板为16.7米，其中车道宽度取2.5m，车道之间距离为0.3m，车位与舷侧间距离取3m，最终确定型宽为16.7m。

因船宽对空船重量的影响程度小于船长，因此基本从降低价格方面考虑，在同样满足浮力和布置地位的前提下，以减少L、增加B有利。但B过大会造成快速性的损失。此外B太大还可能使初稳性高增加，导致横摇加剧，特别是吃水受限制时，B/d过大也是这样。因此选择B时应与L和d的选择结合起来考虑。

吃水

吃水由所经营的航线和停靠港口水深条件所定。海口港分为三个港区，其中秀英港主要以客运、集装箱等运输为主。因此该船停靠在秀英港。秀英港符合该船停泊条件的泊位水深最低为6米，秀英港南北港区均可掉头，北面港池水深10米，南面港池水深3.5-8米。徐闻港区符合停泊条件的码头水深为4米。根据型船初步确定该船吃水3.4米。

主机选型

运用海军系数法计算主机功率

母型船排水量为3087吨，航速为14节，主机功率为1324kw，

经计算海军系数为439.39；

设计船舶排水量为2450，航速为 14，所以求得主机功率为1135kw；

所以选取瓦锡兰有限公司的WARTSILA6L20。

其参数如下

表格 ‑1主机参数

型深

客滚船型深取值需要满足机舱高度和码头条件。其主机高度取1.972m，考虑机舱裕度取1米。即机舱高度取2.972m。

海口秀英港码头采用阶梯式码头，该种码头前沿为直壁式，分为高、中、低3个泊位，一般0.8-1.0m为一个阶梯，船舶纵向停靠码头，当不同潮汐高度时船舶可以停靠在不同高度的码头上，海口港潮汐属不正规日潮，平均高潮高2.2m，平均低潮高0.9m，最高潮位3.4m，最低潮位-0.09m。海安港平均高潮位1.77m，平均低潮位0.55m，平均潮位0.82m，最低潮位-0.09m。最终型深取5.4m。

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：