（船舶与海洋工程专业论文）浅吃水大型矿砂船方案论证.pdf

大连理工大学专业学位硕士学位论文 摘要 随着世界经济的稳步回升，世界造船市场迎来了繁荣期。特别是散货航运市场异常 兴旺，各类散货船均有稳定增长需求。就矿砂航运市场而言，主要矿物出口国有澳大利 亚、巴西、印度、南非及加拿大，主要矿物进口国集中在欧洲和亚洲。 目前我国钢产量已达到世界第一，预计在2 0 0 8 年将超过2 5 亿吨，铁矿石需要大量 进口，这些进口的铁矿石中主要来源于巴西、澳大利亚、印度与南非，特别是巴西主要 由大型专用矿砂船运输。当前开发大型矿砂船已经成为船舶工业的当务之急，它不仅能 提升我国造船能力、拉动内需、保障我国战略物资运输安全，也是扩大大型矿砂船出口 的重要举措。 首先论文介绍矿石装货港口及卸货港口的具体信息，对包括船长、船宽、型深、吃 水及载重量在内的主要参数进行方案论证。对于浅吃水尤为关键，关系到船舶对港口及 航道的适用性；船长、船宽及型深，关系到船舶的空船重量及载重量。对船舶进行了总 体设计，包括货舱、机舱、艏尖舱及艉尖舱。 其次对该船型阻力及自航因子进行估算。确定最适宜的航速，并确定主机型号与功 率。 接着进行了结构设计，确定货舱双层底的高度及结构型式，绘制舯横剖面图。进而 确定船舶的空船重量。 进行了舾装设计，对舾装数进行计算，确定舾装设备。针对矿砂装卸货港口的系泊 要求，进行该型船的系泊设计和救生系统的设计。 进行了轮机设计，对设备进行估算并进行研究，确定相关设备及系统的参数。对动 力系统、消防系统及船舶系统进行设计，选择最佳的方案。对机舱风道进行研究，确定 风道的型式。 进行了电装设计，对电力负荷进行估算，进而选择合适的柴油发电机组。对起动方 式进行研究，确定最佳的方案。 通过浅吃水大型矿砂船的方案论证，为渤海船舶重工有限责任公司积累技术储备， 为新船型开发打下基础。 关键词：大型矿砂船；浅吃水；方案设计 浅吃水大型矿砂船方案论证 t h ep r o je c td e m o n s t r a t eo fl o wd r a f tl a r g eo r ec a r t i e r a b s t r a c t t h es h i p b u i l d i n gm a r k e ti sm e e t i n gw i t hp r o s p e r i t ya l o n gw i t ht h ed e v e l o p e m e n to f g l o b a le c o n o m i cs t e a d i l y t h eb u l kc a r g os h i pm a r k e td o e sa b n o r m i t yf l o u r i s h ，a l ls o r t so f b u l kc a r r i e rr e q u i r e m e n ti n c r e a s e t h em a i no r ee x p o r tc o u n t r yi sa u s t r a l i a n ，b r a z i l ，i n d i a ， s o u t ha f r i c aa n dc a n a d a t h em a i no r ei m p o r tc o u n t r yi sf r o ma s i aa n de u r o p e a n a tp r e s e n tt h es t e e lo u t p u ti st h ef i r s ta n di tw i l le x c e s s2 5h u n d r e dm i l l i o n s t h ei r o n o r en e e d sl a r g e l yi m p o r t t h ei m p o r to r em a i n l yc o m e sf r o mb r a z i l ，a u s t r a l i a n ，i n d i aa n d s o u t ha f r i c aa n di ti sp r i n c i p a l l yt r a n s p o r t e dt h o u g ht h el a r g eo r ec a r r i e rf o rb r a z i l a tp r e s e n t t h ed e s i g no fl a r g eo r ec a r d e rh a st u r n e di n t os h i p p i n gi n d u s t r y su r g e n ta f f a i r s i tw i l ln o t o n l ya d v a n c en a t i o n a ls h i p b u i l d i n ga b i l i t y ，l u gi n n e rn e e da n dg u a r a n t e et r a n s p o r t a t i o ns a f e t y o fn a t i o n a ls t r a t e g i c a lm a t e r i a l ，b u ta l s ob em o m e n t o u sa c tf o re n l a r g i n gl a r g eo r ec a r r i e r s i m p o r t f i r s t l yt h ei n f o r m a t i o no f o r ep o r ti sc o l l e c t e d ；t h ep a r a m e t e r si n c l u d i n gl e n n h ，b r e a d t h ， d e p t h ，d r a na n dd e a d w e i g h ta r ed e m o n s t r a t e d i ti st h ek e yf o rt h el o wd r a f tt ob er e l a t e dt o t h es h i pa p p l i c a b i l i t yf o rp o r ta n ds e ar o u t e i ti st h ek e yf o rl e n g t h ，b r e a d t h ，d e p t ht ob e r e l a t e dt ot h es h i pl i g h t w e i g h ta n dd e a d w e i g h t t h eg e n e r a ld e s i g ni sc a r r i e do u ti n c l u d i n g c a r g oh o l d ，e n g i n er o o m ，a f t p e r kt a n ka n df o r p e r kt a n k s e c o n d l yt h er e s i s t a n c ea n ds e l f - s h i pf a c t o ri se s t i m a t e d ；t h es p e e di sm a d ec e r t a i n ；t h e m a i ne n g i n ea n dp o w e ri ss e l e c t e d t h i r d l yt h es t r u c t u r ed e s i g ni sc a r r i e do u t t h em i d s h i ps t r u c t u r ep l a ni sd e s i g n e d t h e d o u b l eb o t t o mh e i g h ta n ds t r u c t u r et y p ei sc o n s i d e r e d i ti sp o s s i b l et om a k ec e r t a i nt h e l i g h t w e i g h t f o u r t h l yt h eo u t f i t t i n gd e s i g ni sc a r r i e do u t t h ee q u i p m e n tn u m b e r i sc a l c u l a t e da n dt h e o u t f i t t i n ge q u i p m e n ti sc o n s i d e r e d t h em o o r i n ga r r a n g e m e n ti sc a r r i e do u ta c c o r d i n gt ot h e p o r t t h el i f e s a v i n gs y s t e mi sc a r r i e do u t f i f t h l yt h em a c h i n e r yd e s i g ni sc a r r i e do u t t h ee q u i p m e n ti se s t i m a t e da n dr e s e a r c h e d t h e p a r a m e t e ro fr e l a t e ds y s t e ma n de q u i p m e n t i sa s c e r t a i n e d t h ep o w e r ，l i f e s a v i n ga n ds h i p s y s t e m sa r ed e s i g n e d t h u st h eo p t i m a lp r o j e c ti ss e l e c t e d t h ee rw i n dt n m ki ss t u d i e da n d t h em o d e li sc o n f i r m e d f i n a l l vt h ee l e c t r i cd e s i g ni sc a r r i e do u t t h ee l e c t r i cl o a dc a l c u l a t i o ni se s t i m a t e d a n d r e s e a r c h e d n m st h ed i e s e le n g i n eg e n e r a t o ri ss e l e c t e d t h es t a r tm o d ei s r e s e a r c h e d ；t h e o p t i m a ls e l e c t i o n i sc a r r i e do u t s ot h em a i na i mi st h ep r o j e c td e m o n s t r a t e so f l o wd r a f tl a r g eo r ec a r r i e r ，i tw i l lg l v et h e t e c 】痂c a lr 印矗o r yf o rb o h a is h i p b u i l d i n gh e a v yi n d u s t r yc o ，l t da n d s e tu pt h ef 删a t i o n f o rt h es h i p sd e v e l o p m e n t k e yw o r d s ：l a r g eo r e c a r r i e r ；l o wd r a f t ；p r o j e c td e s i g n i i l 大连理工大学学位论文独创性声明 作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究 工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外， 本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请 学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献 均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文题目：域鱼壑查型堑垒垒一望垫堡 作者签名： 杰生墓 日期：塑呈年旦月三旦日 大连理r 大学硕士研究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间 论文工作的知识产权属于大连理工大学，允许论文被查阅和借阅。学校有 权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 作者签名： 导师签名： 日期：垫星年j l 月4 日 乱日期：型年旦月革日 大连理工大学专业学位硕士学位论文 己i 吉 1 日 国内外研究概况及发展趋势：世界上矿砂船制造厂主要集中在中、日、韩三国。共 同面对生效和即将生效的规范规则，应该说起点是一样的。但日韩的开发能力强于我国， 如果在近期内不能开发出符合i m o 新规定及船东要求的船型，将会被日韩抛在后面。 因此应知难而上，发展壮大自己。在国内市场方面，渤海船舶重工有限责任公司已领先 一步开发出第一种签约的双壳散货船。但应居安思危，因为国内其他几家大船厂也有很 强的开发能力。只有抢先一步开发出更多的优秀船型，才能进一步开拓壮大我们的市场， 拿到更多的订单。从长远来看，应立足于国内市场，抢占国际市场。 目前，矿砂船最小的载重量为5 7 0 0 0 d w t ；最大的为3 6 5 0 0 0d w t ；大多数为1 2 0 0 0 d w t - - 1 5 0 0 0 0 d w t 左右。全球市场上对矿砂船的需求在增加，而且矿砂船也在向大型化 和环保化发展。 研究内容：对浅吃水大型矿砂船的主尺度( 包括船长，船宽，型深，吃水) 进行方 案论证，搜集矿石装货港口及卸货港口的信息，确定出最佳的方案。对该船阻力及自航 因子进行估算。针对该型船的市场需求，确定最适宜的航速，并确定主机型号与功率。 针对矿砂装卸港口的系泊要求，进行该型船的系泊设计；对货舱的分舱进行研究，找出 最佳的方案；对轮机设备、系统进行优化设计；对电力负荷进行估算，选择合适的柴油 发电机组。 理论意义：通过大型浅吃水矿砂船的方案论证，为渤海船舶重工有限责任公司做技 术储备，为新船型开发打下基础，为新船型的储备增添新的力量。浅吃水矿砂船具有良 好的适用性，航线选择灵活，可供装载及卸货的港口增加。 应用价值：庞大的矿砂进出口贸易，为大型矿砂船的开发制造提供了广阔的前景。 从船舶市场角度看，正在营运的国际矿砂船大部分需要进行更换。浅吃水的开发，增加 了船舶建造的范围，也将带来良好的经济效益。通过大型浅吃水矿砂船的方案论证，进 一步了解船型开发的过程，为其他船型开发打下基础。也使自己在船型开发得到锻炼和 提高。 浅吃水大型矿砂船方案论证 1概述 1 1 散货船分类 散货船：散装运输谷物、煤、矿砂、盐、水泥等大宗干散货物的船舶，都可以称为 干散货船，或简称散货船。因为干散货船的货种单一，不需要包装成捆、成包、成箱的 装载运输，不怕挤压，便于装卸，所以都是单甲板船。总载重量在5 0 0 0 0 t 以上的，一般 不装起货设备。由于谷物、煤和矿砂等的积载因数( 每吨货物所占的体积) 相差很大， 所要求的货舱容积的大小、船体的结构、布置和设备等许多方面都有所不同。因此，一 般习惯上仅把装载粮食、煤等货物积载因数相近的船舶，称为散装货船，而装载积载因 数较小的矿砂等货物的船舶，称为矿砂船。用于粮食、煤、矿砂等大宗散货的船通常分 为如下几个级别。 ( 1 ) 载重量d w t 为2 0 0 0 0 t - - - ，3 5 0 0 0 t ，称为小灵便型散货船。可驶人美国五大湖泊的 最大船型。最大船长不超过2 2 2 5 m ，最大船宽小于2 3 1 m ，最大吃水要小于7 9 2 5 米。 ( 2 ) 载重量d w t 为3 5 0 0 0 t , - 一5 0 0 0 0 t ，称为大灵便型散货船。吃水较浅，世界上各港 口基本都可以停靠。 ( 3 ) 载重量d w t 为6 0 0 0 0 t - 8 0 0 0 0 t ，通常称为巴拿马型。这是一种巴拿马运河所容 许通过的最大船型。船长要小于2 4 5 m ，船宽不大于3 2 2 m ，最大的容许吃水为1 2 0 4 m 。 ( 4 ) 载重量d w t 为1 0 0 0 0 0 t 1 8 0 0 0 0 t ，称为好望角型散货船。是通过好望角连接大 西洋和太平洋的典型船型，主要承担海上长航线的煤炭和铁矿石运输任务。 ( 5 ) 载重量d w t 为2 0 0 0 0 0 t 以上，称为超大型散货船。 用于运输矿砂的船，载重量越大，运输成本越低。由于矿砂积载因数( 每吨货所占 容积) 小，荷载过于集中，货舱容积有余，船体结构上做成抬高的双层底，货舱呈狭窄 斗形，船体结构较强。 目前，矿砂船最小的总载重量为5 7 0 0 0 t ；最大的为3 6 5 0 0 0 t ；大多数为1 2 0 0 0 t , 1 5 0 0 0 0 t 左右。由于船型高大，在高潮时岸上的起货设备的高度往往不够高。因此，这 种矿砂船在装卸货的同时，利用压载水的多少来调节船舶吃水高低。 1 2 矿砂船的市场需求 1 2 1 矿砂船的国内市场需求 在今后较长的时期内，四大因素将对我国矿砂船的市场需求产生巨大的影响1 】： 大连理工大学专业学位硕士学位论文 ( 1 ) 国际海运价格高涨，且看涨预期可能持续较长时间 近年铁矿石海运费用逐年上涨，成为钢铁企业生产成本增加的主要压力，2 0 0 5 年巴 西一中国航线铁矿石运费约1 8 至4 2 美元吨，2 0 0 6 年约2 0 至3 7 美元吨，2 0 0 7 年 年已达3 3 至5 7 美元吨。国内各大钢企进口铁矿石的比例和数量逐年增高，制约钢铁 产业的发展。 在过去的一年时间内，国际海运价格暴涨一倍以上，在2 0 0 7 年4 月间“波罗的海 指数”一度逼近1 0 0 0 0 点大关，而在2 0 0 6 年初的该指数仅仅在3 0 0 0 点左右。其中从巴 西和澳大利亚来往中国的海运价格涨幅更甚。 2 0 0 7 年以来铁矿石海运费大幅上涨对国内钢厂的负面影响，已超过了2 0 0 7 年长协 矿价格9 5 的上涨幅度。2 0 0 7 年一季度全国7 8 家大中型钢铁企业由于海运费的上涨， 有关成本比2 0 0 6 年同期上升3 2 6 8 。中国对进口铁矿石依存度有越来越高之势，由此 令海运费价格居高不下，截至目前，2 0 0 7 年巴西至中国平均铁矿石海运费达到4 1 8 9 美 元屯，比2 0 0 6 年均价上涨5 1 6 2 。一季度中国进口铁矿石平均到岸价格为7 0 6 7 美元 吨，同比上涨1 3 ，铁矿石海运费已远高于铁矿石成本价。 ( 2 ) 钢铁企业出于成本压力、多元化动力开始涉足海运 目前，世界铁矿石海运量中9 0 以上集中在中国、欧盟、日本和韩国。从2 0 0 3 年 起中国超过欧盟成为世界最大的铁矿石进口国，2 0 0 5 年全球铁矿石海运增量的9 1 来 自中国。据中国海关总署统计的数据显示，2 0 0 6 年，中国铁矿石进口总量为3 2 6 亿吨， 2 0 0 7 年，中国铁矿石进口总量预计达到3 5 5 亿吨，其中5 5 将依赖于进口。 2 0 0 6 年以来，我国钢铁企业在铁矿石海运的价格上涨的压力以及多元化扩张的动力 下，纷纷涉足海运船舶业。例如，宝钢斥资2 0 亿元人民币投资中国最大的船舶总装厂 上海外高桥造船公司；国内最大的民营钢铁企业“建龙钢铁 ，也在去年底正式收购舟 山最大的造船企业浙江扬帆船舶集团有限公司，并计划逐步扩建；而首钢集团也与铁矿 石卖家巴西淡水河谷达成协议，组建自己的铁矿石远洋运输船队。 河北唐钢集团拟建造2 至3 艘3 0 万吨大型铁矿砂船，以便投入巴西线承运矿石。 唐钢集团作为河北最大的钢铁企业，借鉴世界钢铁巨头新日铁、浦项、阿塞洛、宝钢在 海运方面的成功经验，发挥拥有曹妃甸深海港口优势，决定投资建造3 0 万吨大型矿石 船，以减轻海运费用上涨带来的矿石成本，保障铁矿石战略安全。 ( 3 ) 国货国运政策有利于民族海运业的做强做大 我国虽然是航运大国，但不是航运强国。中国已有海洋运输船舶2 1 万艘，8 6 0 0 多 万载重吨，航迹遍及世界各地，有9 0 的进出口贸易通过海洋运输实现，中国造船业年 产量达8 5 5 万吨，居世界第三，中国已为世界11 8 个国家和地区建造船舶2 0 0 0 多万载 浅吃水大型矿砂船方案论证 重吨，出口船舶占造船总量的7 0 以上，这一系列的数据表明，中国已经成为名副其实 的航运大国。到2 0 0 6 年，中国运输船舶总运力已超过1 亿载重吨，居世界前列。中国 外贸货物运输的9 3 靠海运完成，9 9 的铁矿石的进口靠水路完成。由于船型不适合铁 矿石运输，导致钢铁原料的运输只能依靠租用外轮完成。 虽然近年中国铁矿石需求的增长促进了国际海运市场的成长，但中国却不是国际海 运市场的主导者，世界船运市场一直由日本、欧洲、韩国等发达国家的船运公司所控制。 从目前中国钢铁企业签订的长期运输合同( c o a 合同) 来看，大部分的c o a 合同都交 给了日本、欧洲、韩国等发达国家的船运公司，使大量c o a 合同外流。 为了控制运输成本，实现货、运双方共赢，多数钢铁生产企业与航运公司签订了 c o a 合同。与航运公司签订长期合同无疑是规避风险的一项良策。但发展壮大自有船 队，才能根本摆脱受制于人的窘境。因为由于海运市场波动频繁，c o a 合同运费受签 订当时市场行情的影响很大，租船时机难于把握。如果在租船市场运费率较高时签订 c o a 合同，当市场运费下滑时，势必也会使承租人蒙受损失。同时由于钢铁企业又不 擅长航运，对市场前景难于准确预测，如果一次性投入大量的资金用于造船或购船，又 将面对巨大的风险。 从b d i 指数( 国际波罗的海综合运费指数) 的持续走强为航运领域吸引来大批资金， 在钢铁、石油等行业纷纷涉足航运业的同时，航运领域的大整合也已拉开帷幕。航运央 企都掌握在国资委手中，以强强联合、以强并弱、同类合并、纵向集结等四种模式展开 整合，必将有利于塑造世界级的中国航运企业。 国货非国运的核心问题还是运价问题，在服务条件差不多的情况下，租借外轮往往 要比租借国轮减少成本。矿业公司对租船合同的决定权，成为钢铁企业受制于人的另一 种畸形表现，钢铁企业付钱、矿山公司订船的畸形模式也成为海运费价格畸高的主要原 因。 ( 4 ) 国内矿砂船承运能力与服务水平与国际同行存在较大的差距 从巴西和西澳进口铁矿石的航线上，国内承运的最大船型在1 6 万吨左右，有的船 东甚至只能用7 万吨的巴拿马船型承运，相较于巴西淡水河谷公司( c v r d ) 3 8 8 万吨的 外国矿砂船，绝对不是经济型船型。显然即使在服务条件差不多的情况下，租借外轮往 往要比租借国轮减少成本。与此同时，我国国轮运输公司的服务水平也急待提高。例如 有的国轮运输公司运价经常变动，导致货主无所适从；有的甩货从来不与货主打招呼， 等等服务陋习都急需改善。 - 4 - 大连理工大学专业学位硕士学位论文 综合以上分析，未来我国大吨位矿砂船的市场需求将持续高涨，相关造船企业可以 针对国内用户的需求特征生产针对性的产品，通过产品的有效供给来抢占最大的市场份 额。 1 2 2 矿砂船的国际市场需求 散货船市场更大型船舶也表现明显，市场对于2 0 万吨以上矿砂船显示出了极大的需 求。川崎汽船一季度向名村船厂订购了2 艘2 5 万载重吨的大型矿砂船，同时，还向南通中 远川崎订购了1 艘3 0 万载重吨的矿砂船，这也使川崎手持订单中3 0 万载重吨大型矿砂船 达到4 艘。不只是川崎对这种船型表现出了巨大的兴趣，日本邮船和日本钢铁航运公司手 持订单中都有这种船。大型矿砂船市场活跃的主要原因是由于中国对铁矿石的巨大需求， 同时最近印度宣布对铁矿石出口加收每吨6 6 6 美元的出口税，加大了中国进口铁矿石成 本，这将促使中国从别的渠道( 如巴西) 进口铁矿石，导致运输距离的增加，从另一方面也 促进了大型矿砂船的市场需求。 ( 1 ) c e n t r e x 与中国签订2 0 0 万吨年铁矿石合约 澳大利亚南部c e n t r e x 金属公司与中国签订了销售协议，w i l g e r u p 生产的2 0 0 万吨 年铁矿石都将供应2 家中国钢厂。w i l g e r u p 矿山将在2 0 0 8 年初生产。作为协议的一部 分，包头钢铁厂投资4 3 8 万澳元，收购了c e n t r e x 的1 0 股份；沈阳东方钢铁厂也投资 3 0 0 万澳元收购了7 8 股份。供应协议期限为5 年，铁矿石价格基于赤铁矿基准价格。 w i l g e r u p 位于e y r ep e n i n s u l a ，探明储量为7 9 0 万吨5 9 8 铁矿石。c e n t r e x 在e y r e p e n i n s u l a 的潜在铁矿石资源量为1 0 亿吨。 ( 2 ) 中远投资建造4 艘超大型矿砂船 2 0 0 6 年8 月，南通中远川崎船舶工程有限公司与中远香港航运公司签订2 + 2 艘3 0 万吨超大型矿砂船( v l o c ) 建造合同。该合同填补了中国船厂承造超大型矿砂船的空 白。据悉，v l o c 是南通中远川崎独立设计的新船型，总长3 2 7i l l ，型宽5 5m ，型深2 9 m ，设计吃水2 1r n ，航速1 4 51 m ，入级日本海事协会( n k ) 。该船共有6 个货舱，每 个货舱只有1 个舱口盖，采用整体右移的开闭方法，安装精度非常高。此外，许多新规 范还将在该船上应用。这批v l o c 是中远集团为从澳大利亚运输进口铁矿石而量身订造 的，首制船将于2 0 0 8 年开工。 ( 3 ) 巴西c v r d 的s a ol u i s 球团厂恢复生产 在全球球团矿需求旺盛之机，巴西c v r d 的s & a t i l d e ；ol u i s 球团厂在近6 个月的停 产后，于2 0 0 7 年7 月1 6 日重新恢复生产，其年产能为6 0 0 万吨。该厂为使用卡拉加斯 ( 4 ) f e r r e x p o 与福建三钢签订球团矿供应合同 浅吃水大型矿砂船方案论证 乌克兰f e r r e x p oa g 与中国钢铁厂福建三钢签订3 年期球团矿供应合同。这也是 f e r r e x p o 进入亚洲市场策略的一部分。f e r r e x p o 从2 0 0 3 年开始向中国出口球团矿，2 0 0 4 年在中国销售额占总量的1 ，在2 0 0 5 年增长至1 2 。f e r r e x p o 目前年生产球团矿8 0 0 万吨，9 0 的产量出口。 ( 5 ) c v r d 计划 c v r d 计划已经启动“中国号船队”计划，将与中方企业共同合资建造新船进行铁 矿石的长距离运输，从而在海运市场上更好利用双方港口资源，并降低海运运费，c v r d 与主要矿石生产商联合组建船队，可以加速中国钢铁企业向矿石开采业的渗透，以此来 稳定供货源，提高铁矿石谈判的话语权。 ( 6 ) 商船三井 商船三井日前宣布，为满足对铁矿石运输的需要，公司计划建造5 3 艘矿砂船，交付 期在2 0 1 4 年以前。这5 3 艘矿砂船包括4 艘3 0 万吨级矿砂船、2 艘2 5 万吨级矿砂船、7 艘2 3 万吨级矿砂船、1 艘2 0 万吨级矿砂船、2 7 艘1 7 万吨级矿砂船、1 0 艘1 1 万吨级矿 砂船和2 艘8 万吨级矿砂船。 ( 7 ) 本格森 本格森公司与我公司在2 0 0 7 年4 月3 0 日签订4 艘3 8 8 万吨的超大型矿砂船f v l o c ) 建造合同。该船是目前中国最大船舶建造史上最大的船舶，也是世界最大的散装运输船。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 2 装货港口及卸货港口 2 1装货港口 2 1 1 巴西港口 表2 1 1巴西港口信息 t a b 2 1 1i n f o r m a t i o no fb r a z i lp o r t 一7 浅吃水大型矿砂船方案论证 2 1 2 南非港口 表2 1 7 2 南非港口信息 t a b 2 i 2i n f o r m a t i o no fs o u t ha f r i c ap o r t d e t a i l s n a l l l eo fp o r t s a l d a n h ab a y n a m co fb e r t h s a l d a n h ab e r t h m a x l o a d i n gr a t e ( m t h o u r ) 8 0 0 0 1 0 0 0 0 a v e r a g el o a d i n gr a t e ( m t h o u r ) 4 5 0 0 - 6 0 0 0 f 饧e t h e rv e s s e lw h o s ed r a f to v e r2 2 mh a st o w a i tt i d e ? m a xd r a ro f2 0 5w i t hh a r b o u rm a s t e r s d i s c r e t i o n2 1 5m 一8 一 大连理工大学专业学位硕士学位论文 2 1 3 澳大利亚港口 ( 1 ) 埃斯珀兰斯港口 澳大利亚西南、印度洋大澳大利亚湾沿岸的港口。采用东8 区标准时。最大吃水 1 0 6 0 m 。水的载重密度为1 0 2 6 。潮差0 4 m 。盛行西风。强制引航。通讯联系用无线电 甚高频6 、1 2 、1 6 频道。通常仅在白天入港。一天2 4 小时工作。港口服务设施有：修 船、加燃料、小艇、医疗、牵引、淡水、给养、遣返，无干船坞、排污设施。港口有两 个泊位：n o 1 长，长2 4 4 m ，深1 0 6 m ；n o 2 ，长2 1 3 m ，深1 0 6 m 。岸上有两条装运散 装货的输送带，一条在n o 1 泊位，装运谷物和盐，另一条在两个泊位中间，俩个泊位 都能用，装运镍精矿等矿石。各种货物的装运速度为：盐每小时8 5 0 t ，谷物每小时5 0 0 t ， 镍精矿、精铜矿、菱镁矿每小时2 0 0 t ，磷酸盐和硫磺矿每个班2 5 3 0 t 。油轮停靠n o 2 泊位，有卸油管道连接贮油罐。 ( 2 ) 杰拉尔顿港口 位于该国西南海岸，临南印度洋钱皮昂湾。南距弗里曼特港2 1i nm i l e ，北距丹皮尔 港6 4 7 nm i l e ，距龙目海峡1 2 3 7 nm i l e ，巽他海峡1 4 9 0 nm i l e 。港区西部莫雷角北侧伸展 有防波堤，先北伸后东转，最后折北称西防波堤，与其相当的入口东有短东防波堤围成， 入口宽1 8 0 m ，深水1 0 m 。港内有西部渔港和东部商港之分，以一东北伸突堤为界。商 港区有5 个泊位，其中4 个顺岸，东起1 3 号泊位各长1 6 7 m ，水深9 4 9 7 5 m ，1 号 泊位用于装卸杂货，码头上有容量1 0 0 0 t 库房，2 、3 号泊位用于装卸油、散装和散粮， 码头上有两台装卸机，其卸货能力各为每小时4 0 0 t ；4 号泊位长1 8 1 m ，水深9 4 m ，用 于装卸杂货和矿砂，矿砂装船机的效率每小时可达1 0 0 0 t ，5 号泊位在突堤东侧，长2 1 3 m ， 水深9 4 m ，用于装卸杂货和集装箱，码头上有2 6 8 0 t 岸吊。港口年吞吐量达1 5 0 万吨 以上，是内陆默奇森地区金矿和科拉诺卡地区铁矿石的出口港及生活用品的进口港。 ( 3 ) 扬皮桑德港口 澳大利亚西北印度洋沿岸的港口。最大吃水：库兰岛1 5 8 5 m ；科克图岛1 3 4 1 m ， 水的载重密度为1 0 2 5 。潮高1 0 6 7 m 以下。11 月到翌年3 月是雨季，盛行西风，旱季常 遇强东南风。不强制引航。通讯联系用无线电甚高频1 6 频道，呼叫“k o o l a ni s i a n d ”。 船舶在港内不得倾倒垃圾和排放污水。工作时间6 ：0 0 一2 0 ：o o 。港口服务设施有：小 艇、医疗、牵引、淡水、给养、遣返、无修船、加燃料、干船坞、排污设施。该港是个 优良的避风深水港，仅输出铁矿石，两个泊位在两个岛山：库兰岛泊位长1 7 0 7 m ，低潮 水深1 4 8 m ，潮差可达1 0 6 7 m ，可停靠1 3 万吨、宽4 1 m 的矿石船，装载速度为每小时 3 0 0 0 t ；科克图岛泊位低潮时水深1 1 8 m ，潮差可达1 0 6 7 m ，可停靠6 5 万吨的矿石船， 转载速度每小时1 8 0 0 t 。 浅吃水大型矿砂船方案论证 ( 4 ) 丹皮尔港口 澳大利亚矿石输出港。位于西澳大利亚州西北海岸，临南印度洋。东北至黑德兰港 1 3 3 nm i l e ，至达尔文港9 9 7 n m i l e ，北至龙目海峡7 0 6 nm i l e ，西南至弗里曼特尔8 3 7 nm i l e ， 港区在罗伯恩镇之西北突出的岬角西岸凹部，座南朝北，岸外西北有许多小岛，如马鲁 斯岛，西利威斯岛等可阻挡西风。港内有4 座栈桥码头由岸壁或小岛北伸，小岛与陆岸 海堤连接。4 座码头中2 座石矿石输出泊位，东泊位长2 6 9 m ，前沿水深1 7 7 m ，可靠泊 1 4 万t 级船只，码头上装船机的效率。每小时装6 0 0 0 长t ；西泊位长3 4 1 m ，沿边水深 1 8 6 m ，可靠泊2 0 万吨级矿石船，每小时装船效率为7 5 0 0 长t 。此外，东矿石码头东边 还有一杂货泊位，可靠泊吃水7 7 m 的船只；西矿石码头西边有一盐码头，前沿水深 1 2 5 m ，为矿山生活服务。该港吞吐量约4 0 0 0 万吨，是澳大利亚主要铁矿石输出港之一， 约占澳铁矿石出口的二分之一。 2 2卸货港口 2 2 1 中国港口 表2 2 1 中国港口信息 t a b 2 2 1i n f o r m a t i o no fc h i n ap o r t 大连理工大学专业学位硕士学位论文 2 2 2 新型港口( 曹妃甸港) 表2 2 2 新型港口( 曹妃甸港) 信息 t a b 2 2 2i n f o r m a t i o no f n e w p o r t ：( c a o b e i d i a np o r t ) 浅吃水大型矿砂船方案论证 3 主尺度及参数的确定 3 1概述 本船设计为在世界范围内营运的适合散装矿石的船舶【2 】。 本船设计为双机、柴油机驱动、双壳、无限航区远洋矿砂船。 该船设计建造为具有单连续甲板、带首楼、倾斜首柱、有球鼻首、方尾、敞水型尾 柱和二个半平衡悬挂舵。所有居室包括驾驶甲板和推进机械应布置在尾部。双层底应从 首尖舱舱壁延伸到尾尖舱舱壁。 带方尾和甲板的的尾部布置有船员居室、桥楼、舵机舱、淡水舱、蒸馏水舱、尾尖 舱、尾管冷却水舱、应急消防泵间和缆绳间等。 机舱布置主要推进设备，有足够数量的平台布置辅机、机控室、工作间和仓库等。 燃油、柴油和滑油的日用、沉淀、储存舱布置在适当的位置。机舱内的燃油舱( 包括柴 油舱) 在舷侧处设置隔舱。双层底包括主滑油循环舱、滑油泻放舱、燃油泻放舱、舱底 水舱和其它必要的舱。 货舱区域由两道纵舱壁分成中部货舱和边舱，纵舱壁的长度应超出整个货舱区的长 度。货舱区域有7 个货舱。边舱为压载舱。货舱间设有带顶墩和底墩的垂向槽形水密横 舱壁，顶墩和底墩用作空舱。n o 1 货舱前舱壁和机舱的前舱壁为平板式结构。底墩从双 层底的空舱进入。底墩应提供于7 号货舱的后舱壁处。货舱区域内的双层底内为空舱。 双层底从机舱前壁至l 号货舱前壁。在机舱区的双层底有一短管遂。 作为空舱的艏尖舱、锚链舱、水手长仓库和油漆间等应布置在首部。 3 2 主尺度及参数的确定 船舶的主尺度与船型参数对船舶的总体性能、价格、适用条件及市场的前景有至关 重要的影响，并起到决定性的作用。通常，船舶的主尺度与船型参数都是在国内外相关 资料的基础上，考虑到相关的因素，最终确定合适的主尺度方案。 对于本船的主尺度，综合港矿砂船输出港口及国内输入港口的使用条件及相关信 息，拟定垂线间长为3 2 01 t i ；考虑吃水的限制条件，拟定设计吃水与结构吃水分别为1 8 r n 、1 9 5m ，上述吃水国内诸多港口有较好的适用性，可以较大的提高卸货效率。国际 上主要的矿砂输出地，都要通过马六甲海峡，上述吃水能在任何时间通过。拟定型深2 6 5 大连理工大学专业学位硕士学位论文 根据载重线公约1 9 8 8 年议定书2 0 0 3 年修正案【3 1 ，矿砂船应满足相关要求。对于矿 砂船干舷较容易满足要求，但是首部储备浮力要求比较苛刻，满足要求比较困难。对于 拟定的浅吃水矿砂船，计算如下： 表3 2 干舷计算表 t a b 3 2f r e e b o r dc a l c u l a t i o nt a b l e ( 1 )主要尺度 船长 龙骨板上缘的最小型深8 5 处水线总长的9 6 ；该水线从首柱前缘至舵杆中心线长度，取大值。 总长l,a 3 3 3m 垂线间长l p p 3 2 0m 船长 l3 2 0m 型宽 b 7 0 n l 型 深 d2 6 5m 甲板边板厚度t o 0 0 3 5m 计算型深d s 2 6 5 3 5m 设计吃水d 1 9 5 m 计算吃水d l 2 2 5 2 5m 型排水量( d 1 ) v 4 2 1 3 0 7 6 m 3 鱼 查垄丕墼 堡旦( 望里1 2q ：墨三主q ( 2 ) 夏季最小干舷计算 f = f 0 + f l + f 2 + f 3 + f 4 + f 5 基本干舷f o 查b 型船的表列干舷f o b 查a 型船的表列干舷 f o a 基本干舷( 此船满足b - 6 0 的条件) 船长对干舷的修正f l 船长 1 0 0 m ，f l = o 方形系数对干舷的修正f 2 c b o 6 8 ， f 2 = ( r o + r 1 ) x ( c b + o 6 8 ) 1 3 6 1 】 型深对干舷的修正f 3 4 8 4 4 3 3 3 1 3 9 3 6 2 m m m m i n m 0i r l i n 4 4 8 6 1 m i l l 一1 3 浅吃水大型矿砂船方案论证 续上表 l 0 6 8 ，f 3 = ( d i l 1 5 ) xr 1 3 0 0 4 2 i i i i t i 上层建筑对千舷的修正f 4 本船首楼高度h2 8m 首楼有效长度e1 6 7 5m 干舷减除百分数( 查表) p 2 6 2 本船为b 型船舶，首楼有效长度小于o 0 7 l ， 上述百分数还应减去以下数值1 2 6 l 1 2 2 m ，1 ：4 - 一1 0 7 0 m m1 0 7 0 m m 至三q ：q z 垦：里三里兰! ：里丝：! 堡：三!里里 舷弧对干舷的修正f 5 i 后半体舷弧不足 表后半体舷弧不足或多余数w u ( ) 计算 位置 实际舷弧高标准舷弧高 差 数 乘数乘积 尾垂线1 4 2 82 91 6 6 7- 1 4 8 8 6 711 4 8 8 6 7 距尾垂线l 65 11 2 9 5- 1 2 4 433 7 3 2 距尾垂线l 3 03 2 6 6 7- 3 2 6 6 739 8 0 船中0 001 0 后半体舷弧不足s a 7 7 5 0 8 前半体舷弧不足 i 位置 船中 距首垂线们 距首垂线l 6 首垂线 本船首楼高度 首楼标准高度 表前半体舷弧不足或多余数w u ( ) 计算 实际舷弧高标准舷弧高差数乘数 o00 l 06 5 3 3 3- 6 5 3 3 33 72 5 9 0- 2 5 8 33 1 5 1 75 8 3 3 3 34 3 1 6 3 31 前半体舷弧不足s f h f 2 8 h o2 3 乘积 o 1 9 6 0 7 7 4 9 - 4 3 1 6 3 3 1 7 5 3 1 7 m m 1 4 一 大连理工大学专业学位硕士学位论文 续上表 干舷 夏季干舷 热带干舷 冬季干舷 夏季淡水干舷 f s f t = f s - ( t 4 8 f w = f s + d 4 8 7 0 3 5 6 6 2 8 7 5 7 4 4 1 2 5 m m m m n h n 夏季载重线海水排水量 a 8 5 7 0 5 9t 夏季载重线海水浸水吨数t p c 6 7 0 1t c m 夏季淡水干舷f f= f s 1 0 ( 4 0 * t p c )6 7 1 5 2 5 m l t l 热带淡水干舷 夏季载重线海水排水量857059t 夏季载重线海水浸水吨数t p c 6 7 01t e m 热带淡水干舷 f f= f t - 1 0 * a ( 4 0 * t p c ) 6 3 0 8 9 9m m ( 4 ) 最小船首高度计算 最小船首高度按1 9 8 8 l l 议定书附则b 修正案第3 9 条的公式计算 h = 6 0 7 5 ( l 1 0 0 ) - 1 8 7 5 ( l 1 0 0 ) 2 + 2 0 0 ( l 1 0 0 ) 2 0 8 + 0 6 0 9 c b 1 6 0 3 c 。r 0 0 1 2 9 ( l d 1 ) 】 前体的水线面面积系数 c w f 0 9 0 6 6 一1 5 浅吃水大型矿砂船方案论证 续上表 按1 9 8 8 l l 议定书附则b 修正案第3 9 条规定第3 9 条规定：在首垂线向后0 1 5 l 范围内