摘 要

本文介绍了海安-海口港38车/480客客滚船的方案设计过程，主要内容为设计任务书分析、船舶主尺度设计、船体型线设计及静水力计算、总布置设计、舱容计算及浮态调整、稳性校核、螺旋桨和舵的设计、干舷计算、吨位计算等内容。

本文共分为十章，系统的阐述了海安-海口港38车/480客客滚船的方案设计过程。本次设计根据任务书要求，从安全可靠，经济合理的角度设计目标船舶，根据母型船进行设计的同时也考虑到新的要求从而做出新的改进，使得本船具有良好的经济性。

设计船舶的主要参数为：总长，水线长，垂线间长，型宽，型深，设计吃水,船舶满载排水量，浮心纵向位置（舯后），方形系数，菱形系数，能达到的最大航速为15.44kn/h。

关键词：海口—海安航线，客滚船，方案设计

Abstract

This paper introduces the design process of the 38-car / 480-passenger roller ship in Haian-Haikou port. The main contents include design specification analysis, ship main dimension design, ship shape line design and hydrostatic calculation, general layout design, tank capacity calculation and floating state adjustment, stability check, propeller and rudder design, freeboard calculation, tonnage calculation and so on.

This paper is divided into nine chapters, the systematic description of the Haian-Haikou port 38 car /480 passenger roller ship design process. According to the requirements of the specification, the design of the target ship is designed from the perspective of safety, reliability, economy and rationality. The design of the mother ship also takes into account the new requirements to make new improvements, so that the ship has good economy.

The main design parameters of the ship are: overall length, length of waterline, length between perpendicular lines, width of form, depth of form, design draft, full load displacement of the ship, longitudinal position of center of buoyancy, square coefficient, diamond coefficient, maximum speed of 15.44kn/h.

Key word: Haian-Haikou port, roller ship, design process

目录

目录

第一章 绪论 1

1.1 设计背景及目的 1

1.2 设计任务书分析 1

1.2.1 船市前景分析 1

1.2.2 航线条件分析 2

第二章 船体说明书 4

2.1 航区及用途 4

2.2 规范及规则 4

2.4 主尺度及船型系数 4

2.4.1 主尺度 4

2.4.2 尺度比 4

2.4.3 船型系数 5

2.5 主要性能 5

2.5.1 装载性能 5

2.5.2 航速、续航力以及自持力 5

2.5.3 稳性 5

2.5.4 浮态 5

2.5.5 干舷 5

2.6 主机 5

2.7 螺旋桨（MAU型） 6

2.8 船员配置 6

第三章 主尺度确定 7

3.1 主要设计思想 7

3.2 船长的确定 7

3.2.1 车辆甲板的船长 7

3.2.2 全长及垂线间长估算 9

3.2.3 旅客甲板舱室长度 9

3.2.4 水线长度 10

3.3 型宽的确定 10

3.3.1 车辆甲板宽度 10

3.3.2旅客甲板宽度 10

3.3.2 水线面宽度 11

3.4 吃水的确定 11

3.4.1 限制条件 11

3.4.2 经验公式法估算吃水 11

3.3 吃水的确定 11

3.5 型深的确定 12

3.5.1码头概况 12

3.5.2 型深确定概述 12

3.5.3 机舱高度 12

3.5.4 压载舱及燃油舱等工作舱室高度 12

3.5.5 车辆舱高度 12

3.6 方形系数的确定 12

3.6.1 Fn的计算 12

3.6.2 亚历山大公式估算C_B 13

3.7 排水量的确定 13

3.8 快速性估算 13

3.8.1 估算所需功率 13

3.8.2 主机选型 13

3.8.3 快速性校核 14

3.9 重量校核 14

3.9.1 空船重量 14

3.9.2 载重量 15

3.10 浮力校核 17

3.11 初稳性估算 18

3.12 横摇周期估算 19

3.13 主尺度确定小结 19

第四章 型线设计 20

4.1 主要设计思想 20

4.2 母型船型线分析 20

4.2.1 船型系数分析 20

4.2.2 横剖面面积曲线以及浮心纵向位置分析 22

4.3 新船型线的生成 24

4.3.1 母型船以及新船尺度对照表 24

4.3.2 水下部分型线改造方法 24

4.3.3 新船水下型线设计过程 25

4.3.4 水上部分型线设计方法 26

4.3.5 型线展示 27

4.4 新船型线三维建模 28

4.5 新船静水力计算分析 29

4.6 邦金曲线图 30

第五章 总布置设计 31

5.1 主要设计思想 31

5.2 舱底布置 31

5.2.1 肋骨间距 31

5.2.2 水密舱壁及舱底布置 31

5.2.3 双层底 32

5.2.4 楼梯及逃生通道 32

5.2.5 舱底总布置图绘制 33

5.3 车辆甲板 33

5.3.1 车位布置 33

5.3.2 锚链舱 33

5.3.3 通道 33

5.3.4 机舱棚 33

5.3.4 车辆舱总布置图绘制 34

5.4 上层建筑 34

5.4.1 旅客甲板 34

5.4.2 驾驶甲板 38

5.5 锚泊及系泊设备 39

5.5.1 舾装数的计算 39

5.5.2 根据舾装数选取锚泊及系泊设备 39

5.6 消防设备 39

5.7 救生设备 40

5.8 全船侧面总布置图的绘制 40

第六章 舱容计算与舱容要素曲线绘制 41

第七章 浮态调整 45

7.1 空船重量计算 45

7.2 满载出港情况的重量及重心计算 45

7.3 满载到港情况的重量及重心计算 45

7.4 空载出港情况的重量及重心计算 46

7.5 空载到港情况的重量及重心计算 47

7.6 满客无货出港情况的重量及重心计算 47

7.7 满客无货到港情况的重量及重心计算 48

第八章 稳性计算 49

8.1 主要内容 49

8.2 自由液面修正 49

8.2.1 满载出港情况 49

8.2.2 满载到港情况 49

8.2.3 空载出港情况 49

8.2.4 空载到港情况 50

8.2.5 满客无货出港情况 50

8.2.6 满客无货到港情况 50

8.3 各种载况下的浮态及初稳性计算 50

8.4 进水角计算 51

8.5 各种载况下静稳性力臂和动稳性力臂计算 52

8.5.1 满载出港 52

8.5.2 满载到港 52

8.5.3 空载出港 53

8.5.4 空载到港 53

8.5.5 满客无货出港 53

8.5.6 满客无货到港 54

8.5.7 稳性曲线的绘制 54

8.6 受风面积、面积矩计算 56

8.7 风压力臂的计算 57

8.8 稳性衡准数计算 58

8.9 横摇加速度 58

8.10 稳性校核表 58

第九章 螺旋桨及舵的设计 59

9.1 主要设计思想 59

9.2 基本设计参数的选取 59

9.2.1 螺旋桨的数目 59

9.2.2 螺旋桨的叶数 59

9.2.3 设计图谱的选择 60

9.3 运用爱尔法计算有效功率曲线 60

9.3.1 爱尔法标准船型相应参数 60

9.3.2 实船修正 60

9.3.3 实际设计船的有效功率 61

9.4 初步设计确定最佳转速的计算 62

9.4.1 估算半流分数 62

9.4.2 估算推力减额分数 62

9.4.3 初步设计最佳转速计算表 62

9.4 螺旋桨的终结设计 65

9.4.1 齿轮箱选择 65

9.4.2 终结设计计算 66

9.5 空泡校核 69

9.6 舵的设计 71

9.6.1 舵面积比 71

9.6.2 舵的展弦比 71

第十章 干舷计算 73

10.1 基本干舷计算 73

10.2 干舷修正 73

10.3 干舷核算 73

第十一章 吨位丈量 74

11.1 总吨位的计算 74

11.2 净吨位的计算 74

第十二章 结论 75

参考文献 75

第一章 绪论

1.1 设计背景及目的

在中国经济不断蓬勃发展的今天，大陆与海南岛之间的贸易与人员来往愈加频繁。博鳌论坛的举行，海南经济特区的繁荣，海南在近年来取得斐然的发展绩效。进一步推进大陆与海南的经济合作贸易，不仅需要从政策上做出改变，还需要优化贸易的运输手段。大陆与海南的经济贸易运输主要经过琼州海峡而进行海上运送，主要航线为海安港至海口港航线。虽说这条航线上的贸易来往已经相对成熟，但是想要进一步推动经济贸易，满足更大的贸易量需求，设计并生产新的运输船舶便成为推动大繁荣大发展的必要举措。

本次设计的船舶为客滚船，客滚船既能装运货物又能运送旅客，在琼州海峡货物运输中起着中流砥柱的作用，客滚船的特点是装卸效率高，船舶周转快以及水陆直达联运方便，目前大陆与海南岛之间的互动日益频繁，设计并生产效率较高的客滚船作为经济贸易的运输载体，是十分合理与有效的方案。

客滚船的设计以及建造技术源自欧洲，早在1958年，美国就建造出世界上第一艘滚装船，“彗星”号。而后，大部分客滚船的市场被欧美国家垄断，直到20世纪初期，中国的客滚船设计研发才刚刚开始，直至2010年，中国陆续建成“渤海翡珠”轮、“万通海”轮、“龙兴岛”轮三艘客滚船。2012年1月12日，中国建成23000总吨级大型客滚船“青山岛”轮。2012年6月18日，中国建成“渤海晶珠”轮，总吨位为3.5万吨。 2012年8月9日，中国规模最大、远航能力最强的客滚船“渤海翠珠”在山东烟台港首航，总吨位为3.6万吨。时至今日，中国船舶工业虽然正在飞速发展，然而与欧美各个国家的差距仍然存在。

目前，国际船舶市场较为低迷，全球客滚船销量走低，然而我国的沿海航运以及内河航运仍存在极大的发展空间，这正是我国发展自身船舶实力的一个大好机会，本次客滚船设计旨在满足运输要求以及船舶规范，在合理的范围内做适当的改进以及创新，设计出安全效率两开花的客滚船。

1.2 设计任务书分析

1.2.1 船市前景分析

客滚船是连接岛屿与大陆间的人车两用运输船舶，主要用于装运卡车、小汽车、集装箱拖车、游客以及提供船上游客住宿和娱乐服务。客滚船在经济发达地区的内海、海湾、海峡和沿海岛屿间的短途水运中具有竞争优势。但客滚船运输也易受到货物滚装船、集装箱班轮运输和空中航线运输等诸多替代因素的影响。近年来，随着经济的发展和社会的进步，人们对客滚船安全性、稳定性、快速性，以及装载车辆大型化、舒适性与豪华型提出了更高的要求。对我国而言，目前我国的客滚船运输形成了以渤海湾为中心的渤海湾客滚运输市场，以琼州海峡为中心的南海客滚运输市场，以杭州湾为中心的东海客滚运输市场，以及以长江为中心的川江客滚运输市场。

对我国而言，随着经济的不断发展和人民生活水平的提高，我国国内客滚船市场也迎来了较好的发展机遇。一方面，亚洲区域旅游日益活跃，将进一步推动亚洲区域内客货运业务再上新台阶。另一方面，我国主要岛屿间客运及旅游需求也将实现稳步增长，由此推动国内客滚运输需求的进一步增长。除此之外，未来台湾海峡等客滚运输市场也将具有较好发展前景。另外，海口-西沙旅游需求有望缓慢增长。与此同时，我国内河旅游需求的看涨，也将推动客滚运输市场需求的增长。

就本次毕业设计题目而言，海口港至海安港途经琼州海峡的航线联系了海南与内陆，随着中国经济的逐步增长，海南成立自贸区，大陆与海南的货物联系以及人员流动也必将更为频繁，因此，虽说如今船市低迷，但是考虑当今世界大势，结合航线的具体实际后，我们可以看出海口港至海安港的客滚运输船还是有一定的市场需求度的。

1.2.2 航线条件分析

本船主要航行于广东海安港至海口港航线，故而我们设计船舶时需要考虑的是两个港口对船舶主尺度的要求以及航线的一些自然情况，我们展开下述讨论

（1）海安港概况

海安港岸线长1400m，总面积达80万m2，现一期建有年通过能力75万辆的滚装船专用码头泊位7个、危险品专用码头泊位2个、2000吨级年通过能力50万吨的综合性件杂货码头泊位1个及一系列的配套设施，港池面积约20万m2，港池水深达-5m，航道宽180m。

海安港的自然条件如下：常风向东及东北偏东，最大风速34m/s，每年6-11月份为台风季节，最大风速43m/s,潮汐属于不规则半日潮，潮位3.06m,最低潮位0.55m，平均潮流流向为东至西向，流速0.5-0.7m/s。

（2）海口港概况

海口港又名秀英港，秀英作业区共拥有11个生产泊位，其中可停靠3000吨级货轮泊位有1个、可停靠5000吨级货轮泊位有3个、可停靠25000吨级货轮泊位有3个。泊位最大吃水-10.2米，岸线总长约1800多米，可提供15艘大小船同时靠泊进行装卸作业及供电给水和邮轮靠泊服务。

海口港的自然条件如下：风：海口港强风向为东北偏东、东南和北方向，最大风速超过40米/秒，全年以东北风频率最高（16%），东北偏东（11%）和东南偏南风（10%）次之，东风（8%）最弱。每年6—11月为台风期。潮汐：潮汐属不规则日潮混合潮型，一个月内日潮天数为 15—18天，其他时间为正规半日潮，且潮汐不等现象显著。潮位情况为平均高潮 2.04米，最高高潮4.25米；平均低潮0.90米，最低低潮-0.25米。风暴潮最高潮位4.26米，最低潮位-0.25米。海流情况为琼州海峡的海流以潮流为主，且有明显的往复流特征。涨潮流以东流为主，落潮流以西流为主。在东北季风期，海口湾东半部存在一个反时针的回流，回流的存在有利于泥沙在湾顶和东侧海滩的沉积。海口湾湾口流速较大，约 1.1米/秒，湾顶附近流速较小，仅为0.11—0.25米/秒，湾的西部流速约 0.5—1.0米/秒，流向为东北到西南。波浪以风浪为主，常、强浪向为东北偏北，频率39.16%，其次为北和东北，频率分别为12.12%和12.55%。全年中出现大于1.2m波高共33次，频率为2.3%，出现大于1.5波浪共9次，频率为0.63%，观测年中出现最大波高H1/10=2.0米，T=5.0秒，波向N数1次，频率为0.07%，波浪平均周期，绝大多数在5.0秒以下，3—4秒频率占88%，5—6秒年内出现6次，频率为0.42%。

（3）海安港至海口港航线

海口港至海安港走的是琼州海峡航线，位于广东省雷州半岛和海南岛之间，西接北部湾，东连南海北部，呈东西向延伸，长约80公里，宽20～40公里，最窄处18公里，面积0.24万平方公里，平均水深44米，最大深度114米。海峡全部位于大陆架上，海底地形周高中低，为—北东—南西向狭长矩形盆地，中央水深80～100米，东、西两口地势平坦，水深较浅。海峡区海流较强，夏季西南季风盛行，海流自西向东流动，流速大，其他季节均由东向西流动，流速小。琼州海峡航线并未途经桥梁，所以对所设计船舶的上层建筑高度只需满足稳性耐波性等要求即可。

（4）小结

综上所述，结合毕业设计题目的要求，我们可以初步确定，船舶的吃水应不大于5m，其余主尺度无特殊要求，本船按近海航区的要求设计。稳性按无限航区校核。满载试航速度不小于14kn，续航力大于等于60kn。

第二章 船体说明书

2.1 航区及用途

本船主要航行于广东海安港至海口港航线，航行时间不大于4小时,可装载38量25t卡车以及460名乘客,不适合载运危险品及装载危险品的机动车辆运输。

2.2 规范及规则

本船设计满足规范如下：

1.中华人民共和国海事局《国内航行海船法定检验技术规则(2011)》

2.中国船级社《钢质海船入级与建造规范（2012）》

3.中国船级社《货物系固手册编制指南（2014）》

2.3船型

本船为钢质单甲板全电焊结构，采用双艉优良节能船型。甲板从低至高分为车辆甲板，旅客甲板，驾驶甲板。旅客甲板设两个客舱及四个客房，驾驶甲板设船员舱室及驾驶室。机舱布置于舱底甲板上，机舱和尾尖舱采用单底结构，其余部分采用双层底。

2.4 主尺度及船型系数

2.4.1 主尺度

总长，

水线长

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