摘 要

本文主要介绍了111.8m沿海敞口集装箱船的总体设计和阻力、稳性、总吨、静水力、干舷等内容的相关计算。本次设计在充分考虑航线特点、船东需求以及系列船型特点的基础上确定了船舶的主要尺度和要素，并完成了型线设计与总布置设计。本次设计的型线图与总布置图借助CAD绘制，稳性、静水力等借助compass软件计算校核。

本船为沿海敞口集装箱船舶，其定位在于服务内贸集装箱运输，航行情况可以概括为短程多靠港的航行，这使得敞口集装箱船的优势得以体现，在船舶设计过程中，由于集装箱船的特殊性，需要格外注意的便是稳性，稳性是否合格也是集装箱船能否发挥设计能力的关键因素。本文按照法规对不同载况进行了稳性校核以及干舷的计算，结果表明，本船满足法规要求。

关键字：敞口集装箱船；总体设计；性能计算；沿海航区

Abstract

This paper mainly introduces the general design of 111.8m Open-Top container ship and the calculation of resistance, stability, total tonnage, hydrostatic force and freeboard.The main dimensions and elements of the ship are determined on the basis of taking full account of the characteristics of the route, the needs of the ship owner and the characteristics of the series of ship types. The design of the ship's profile and general layout has been completed.The designing of the profile and general layout drawings with the aid of CAD drawing, stability, Hydrostatic Calculation and verification with the help of Compass.

This vessel is an Open-Top container ship.The positioning is to serve domestic container transportation. The navigation constitution can be summarized as short-range, multi-port voyage, which reflects the advantages of Open-Top container ships. In the process of ship design, due to the particularity of container ships, stability should be paid special attention to. Whether the stability is qualified or not is also the key factor for container ships to exert their design ability. In this paper, the stability checking and the calculation of freeboard under different loading conditions are carried out according to the regulations. The results show that the ship meets the requirements of the regulations.

Key words: Open-Top Container Ship；general design；Performance calculation；coastal navigation area

目录

第一章 绪论 1

1.1课题背景 1

1.2研究方法 2

第二章 111.8m沿海敞口集装箱船船体说明书 3

2.1船型、航区及用途 3

2.2载箱量、载重量及载货量 3

2.3船级 3

2.4主要要素及性能 3

2.4.1设计船舶的主尺度及船型系数 3

2.4.2设计航速、续航力及自持力 4

2.4.3船员定额 4

2.4.4稳性及干舷 4

2.4.5液舱容积 4

2.5总布置 4

2.6船体结构 4

2.7舾装设备 5

2.7.1锚泊设备 5

2.7.2系泊设备 5

2.7.3舵设备 5

2.7.4救生设备 6

2.7.5航行及信号设备 6

2.7.6集装箱系固设备 7

2.8动力装置 7

2.8.1 主机 7

2.8.2齿轮箱 7

2.8.3推进器 7

第三章 船舶主要要素的确定 8

3.1设计要求 8

3.2母型船资料 8

3.3主尺度初步估算 8

3.3.1垂线间长L_PP 8

3.3.2船宽B 10

3.3.3型深D 10

3.3.4方形系数CB 10

3.3.5吃水d 10

3.3.6主机选择 11

3.4主尺度的优化 11

3.5空船重量及载重量估算 12

3.5.1空船重量LW估算 12

3.5.2载重量DW估算 12

锅炉水重量W_bw： 13

3.6主要性能估算 13

3.6.1浮性校核 13

3.6.2快速性校核 13

3.6.3初稳性校核 14

3.6.4横摇周期估算 14

第四章 型线设计 15

4.1型线设计概述 15

4.2母型船型线分析 15

4.3主要型线要素的确定 16

4.4型线绘制 17

4.4.1母型船型线改造 17

4.4.2作图步骤 17

4.5主要参数 19

第五章 静水力计算 20

第六章 总布置设计和舱容计算 22

6.1总布置设计 22

6.1.1概述 22

6.1.2主体舱室划分 22

6.1.3上层建筑 23

6.2舱容计算 23

第七章 螺旋桨设计 26

7.1螺旋桨设计概述 26

7.2船舶阻力估算 26

7.3螺旋桨设计 29

7.3.1主机参数 29

7.3.2已知条件 29

7.3.3螺旋桨设计 30

7.3.4空泡校核 31

第八章 干舷校核 34

8.1基本干舷 34

8.2干舷修正 34

8.2.1方形系数对干舷的修正 34

8.2.2上层建筑和凸形甲板对干舷的修正 34

8.2.3非标准舷弧对干舷的修正 35

8.2.4甲板线位置对干舷的修正 35

8.3夏季干舷 35

8.4最小船首高度 36

第九章 吨位与舾装数计算 37

9.1吨位计算 37

9.1.1概述 37

9.1.2总吨位计算 37

9.1.3净吨位计算 38

9.2 舾装数计算 38

第十章 完整稳性计算 39

10.1概述 39

10.2计算过程 40

结论 47

参考文献： 48

附录A邦戎曲线 50

附录B静水力曲线 51

附录C 静水力计算结果 52

致谢 60

第一章 绪论

1.1课题背景

自2008年的金融危机爆发以来，国际集装箱航运业出现了冗长的大萧条，由于世界经济发展速度的放缓及集装箱航运公司运输能力增速不减，使得集装箱航运市场的供需关系变得十分的紧张，这也导致世界上的大型航运公司纷纷成立联盟来提高其竞争力。2015年以后，虽然世界经济的回暖使得国际集装箱航运市场走出严冬，但2018年美国与其他国家发生的贸易摩擦又使得全球经济的发展形势变得扑朔迷离，国际集装箱航运市场是否能够继续恢复也不容乐观。

与世界经济发展的不确定性相反，我国的经济发展形势较为确定，在国家的正确领导与政策支持的持续作用下，在中国人民不断奋斗下，我国经济始终稳中向好，我国航运公司将发展的着眼点转向国内的航运市场是十分自然的。

目前我国外贸货物的集装箱化率已经达到90%左右，而同期我国内贸货物运输的集装箱化率仅为30%左右，仍然处于较低的水平。就以2018年上半年的统计数据为例，我国港口完成了货物吞吐量64.2亿吨，其中的内贸货物吞吐量43.7亿吨，占比达到了68%；而同期的内贸集装箱吞吐量却仅占集装箱吞吐总量的27%。由此便可以体现出我国内贸货物的集装箱化运输还有着很大的发展空间。随着供给侧改革的进行与产业结构的不断升级，使得内贸商品的附加值不断提高，我国的内贸集装箱运输出现了喜人的发展势头，内贸商品的集装箱运输增长幅度远远超过同期外贸商品集装箱运输的增长，国内各航运企业纷纷开始投入运力来开辟沿海内贸集装箱运输的运输航线，沿海各大港口也开始重视内贸集装箱的转运效率，积极的投入资金建设用于内贸集装箱运输的专用码头和装卸设备，国内供货商也逐渐加深了对沿海集装箱运输优势的了解，陆路运转为水路运的适箱货数量越来越大，政府也开始重视内贸集装箱运输标准的制定与政策的支持。国内集装箱运输的商品已经从过去单一的货源结构逐步发展为现在的以钢材、化工品、建筑材料、粮食谷物、纸浆等低附加值重货为主，以日用品、家用电器、汽车、特殊材料、食品、反季节蔬果、白糖、橡胶等有较高运输要求的高附加值货物为辅的多样化货源结构。

现代运输标准化发展的必然趋势便是实现杂货散件的集装箱化运输，普通的杂货散件的运输方式存在着运输及装卸效率较低，货运程序比较繁琐，货差状况严重等一系列的缺点，而采用集装箱运输则可以克服这些缺陷，以节约物流过程中货物的损耗，加速商品的运输，实现低耗，快速，高效率的货物运输过程。集装箱运输主要依靠集装箱船与集装箱码头作为载体与节点，集装箱船舶的普及与升级对内贸集装箱运输是十分关键的。如今我国的集装箱船的设计与制造已经变得十分成熟，其中部分技术水平更是领先国际。集装箱船在运输中有很多优势，例如集装箱船的非生产性时间高，装卸所需的时间短，可以大大提高船舶航行效率，降低装载运输成本，并且机械化程度高，船员的操作也较为方便，装卸效率和劳动生产率比起一般的散货船舶要高。

这次毕业设计设计的敞口集装箱船便是为了适用于内贸集装箱运输的需要。该敞口集装箱船舶属于中小型集装箱船，设计航区为沿海航区。该船的主尺度较小，尤其是吃水较小可以使得该船受到的航区水域与码头泊位水深的限制较小。并且采用了敞口形式，省略了开启和关闭舱口盖的工作，可以大大缩短停港时间，降低港口费用，对于内贸这种短途多靠港的航行模式十分有利。而且敞口集装箱船与非敞口集装箱船相比对于甲板和舱口盖的强度要求较低，也使得其生产成本较低，在内贸集装箱运输领域具有较好的经济性。

1.2研究方法

此次毕业设计主要以以往所学的专业知识为基础，在《法规》与《规范》的指导下，完成一艘敞口集装箱船舶的总体设计。

本船为布置地位型船舶，其主要设计矛盾便是如何合理的布置设计要求数量的集装箱，因此在确定船舶主尺度的时候要从布置的角度考虑，但对于集装箱船舶也有一定的载重量要求，本次设计的技术路线见图1.1：

图1.1设计路线框图

第二章 111.8m沿海敞口集装箱船船体说明书

2.1船型、航区及用途

该设计船舶采用了单层的甲板；船体为全钢质双底壳；设置有SV型的球首；船舶的3个敞口集装箱货舱设置在船体中部（平行中体及延伸部分）；该船的动力设备为两台柴油机，螺旋桨为定螺距的mau型四叶桨。本船在船尾的上甲板上设置了船员甲板、船长甲板、顶棚甲板三层上层建筑，首部上有艏楼并设立了驾驶甲板、罗经甲板两层上层建筑。

本船为沿海航行的国内船舶，主要用于载运普通货物类集装箱的111.8m敞口集装箱船。由于航区条件，本船无需在吃水附近进行冰区加强。

2.2载箱量、载重量及载货量

设计装箱量：382 TEU（包含40TEU冷藏箱）。

本船的排水量约为8061.78 t，相应载重量约为5843.66t，相应载货吨5730t（海水密度1.025t/m³，在设计吃水（4.75 m）时）。

2.3船级

本船的船体、设备、机械的设计和选择主要是基于下述的法规、规则、规范：

“规范”：中国船级社（CCS）颁发的《国内航行海船建造规范》（2015）及其现行修改通报、《钢质海船入级规范》（2018）及其现行修改通报。

“法规”：中华人民共和国海事局（CHINA MSA）颁发的《国内航行海船法定检验技术规则》（2014）及其现行修改通报、中华人民共和国海事局（CHINA MSA）颁发的《敞口集装箱船检验暂行规则》（2008）。

2.4主要要素及性能

2.4.1设计船舶的主尺度及船型系数

总 长： 111.8 m 方 形 系 数： 0.842

垂 线 间 长： 108.2 m 水线面系数： 0.9452

水 线 长： 109.2 m 舯横剖面系数：0.9556

型 宽： 18 m 棱 形 系 数： 0.8803

型 深： 8 m 浮 心 距 中： 0.244 m

设 计 吃 水： 4.75 m 排 水 量： 8061.78 t

梁 拱： 0.15 m 尾 舷 弧： 0.2 m

站 距： 5.41 m 艏 舷 弧： 0.3 m

2.4.2设计航速、续航力及自持力

在设计吃水（4.75m）的静深水条件下且保证船体光洁无污底时的设计航速为8.5 kn,续航力为1400 n mile，自持力14 天。

2.4.3船员定额

船 长：1人 轮机长：1人

大 副：1人 大管轮：1人

二 副：1人 三 副：1人

船 员：8人

合 计：14人

2.4.4稳性及干舷

本船在设计吃水4.75 m（即夏季载重水线）时的干舷为3350 mm，实际船首高度为5605 mm，满足“法规”对沿海航区敞口集装箱船最小干舷和最小船艏高度的要求。

本船在各种装载情况下的纵倾和完整稳性以及水密分舱的数量均满足“法规” 对沿海航区敞口集装箱船的要求。

2.4.5液舱容积

根据COMPASS-RULES（Ver.2010）的计算结果，冷却水舱的总容积为23.44m³，本船的压载水舱总容积为2126.38m³，柴油舱总容积为140.28m³，淡水舱总容积为51.97m³。

2.5总布置

全船共布置了8道水密横舱壁，分别位于FR2、FR6、FR19、FR72、FR116、FR162、FR168、FR172肋位；双层底自FR172肋位一直延伸至FR6肋位处，它们与甲板、平台把全船分隔成各个舱室空间。

2.6船体结构

设计依据：

本船的船体结构以及材料、结构的形式、构件的尺寸、骨材的间距、连接方式以及焊接的规格等均应由“规范”提出的要求进行设计。

结构型式：

本船在主船体、上层建筑以及甲板室均采用钢质全焊接的结构结构形式。载货区域为了满足设计需求设置了双层底。船体结构采用了混合骨架式以最好的达成强度需求，即载货区域采用纵骨架式，其他区域为横骨架式。

肋骨间距以及双层底的高度：

尾～FR68， FR72～首  600 mm

FR68～FR72 500 mm

双层底高度 1000 mm

2.7舾装设备

本船的舾装数约为1095，按照“规范”的要求（第2篇第3章第2节）进行锚泊及系泊设备的选择与配备。

2.7.1锚泊设备

首锚选用单个质量为3300 kg的斯贝克锚2口。锚链选择17节链径为Φ46mm，总长度为495m的CCSAM3级有档电焊首锚链。锚机选用1台液压组合式起锚机，其锚链直径应适配锚链，为Φ46mm；额定的起锚速率应取得一个合适值：≥9 m/min；电机功率取为30 kW。而且锚机基座处的甲板应给予特别的结构加强以保证。

2.7.2系泊设备

设置有破断负荷为650kN，长200m的拖索1根。设置Φ40×8股丙纶长丝系船索4根，每根长度180 m。 系泊属具（包括导缆孔、带缆桩、羊角单滚轮导缆器）的选择与装配采用国家有关标准进行指导。羊角单滚轮导缆器、系泊绞车带缆桩等下方的甲板均应采取局部的结构加强以保证系泊时的结构安全性。

2.7.3舵设备

应满足“规范”要求选择、确定舵叶的结构和尺寸。舵叶的内部设置了具有加强作用的水平和垂直隔板，需要注意的是在保证舵叶强度的同时，应在隔板上开有排水孔以保证良好的内部泄水。舵叶的顶板和底板上设制两个不锈钢的注入和放水旋塞以人工进行排水操作。为方便舵叶吊装，舵叶上还应加装有穿绳起吊孔。舵叶内部涂焦油环氧漆以防锈防污。

舵叶的具体属性如下：

舵 面 积A（㎡） 6.12

平 衡 比β 0.235

展 舷 比λ 2.118

舵杆参数：

本船舵杆为结构锻钢件，其具体样式按照船东需求以及按“规范”要求设计，舵杆与舵叶之间采用了水平法兰连接的形式。舵杆上端则采用双键与舵柄进行连接。

舵柄处的舵杆直径取为200 mm；下舵承处的舵杆直径取为300 mm；

舵机参数：

本船装备了摆缸式液压舵机，其公称扭矩为75 kN·m，其转舵角度为±35°，完成转舵所需的时间为28s；电机功率为5.5 kW。

舵机操纵系统设置在驾驶室内，在特殊情况时亦可在舵机舱内机旁应急操舵。

2.7.4救生设备

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：