340TEU三峡新通道集装箱船方案设计.docx

350TEU三峡新通道集装箱船方案设计学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，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。本学位论文属于1、保密囗，在年解密后适用本授权书2、不保密囗。（请在以上相应方框内打“”）作者签名：年月日导师签名：年月日摘要本次毕业设计所选择的题目是350TEU三峡航运新通道集装箱船设计方案，主要是根据优良的母型船来进行改造，结合在学校中学习到的知识，灵活地将其运用到实际的设计过程中,完成新船的船体部分设计工作。全文共分为7个部分来进行阐述，主要内容包括：船舶主尺度确定及优化、船体型线设计、船体总布置设计、快速性预报、稳性校核、干舷计算、吨位丈量七部分。船舶主要要素的确定是通过优秀母型船换算得到。船体型线设计是通过 “1-Cp”法和迁移法对母型船进行型线改造，做到三向光顺、协调、一致，并对母型船艏艉部进行自行设计。总布置设计是以经济效益为要点，人性化地进行布置设计。稳性校核：浮态核算与调整，是使船舶在各种载况下航行时都能有良好浮态。螺旋桨设计是求得最佳的螺旋桨要素并使其满足各项要求。船舶的完整稳性是保证船舶在各种恶劣海况下航行而不致船舶倾覆。干舷计算是保证船舶有足够的干舷，吨位计算的结果将作为船舶经济性估算依据。关键词：三峡新通道；集装箱船；350TEU；设计方案AbstractThetopicofmygraduationdesignis350TEUcontainershipdesignofthenewchanneloftheThreeGorges. TheshipismainlyreformedbasedonthesuperiorparentshipswiththeknowledgeIhavelearnedinuniversity, whichrequiresmetoapplyittothepracticalprocesstocompletethedesignwork.Thereis7partstobeelaborated, themaincontentsinclude: determinationandoptimizationofthemaindimensionsoftheship, shiplinesdesign, generalarrangementdesign, propellerdesign, calculationofstability, calculationoffreeboardandtonnagemeasurement.Themainelementsoftheshiparemainlyconsideredfromexcellentparentship. Theshiplinesarereformedfromsuperiorparentshipwith“1-Cp” methodandmigrationmethodtomakethreedimensionssmooth, harmoniousandconsistent. Generalarrangementdesignistomeettherequirementsofbothcontainersandpeopleontheship. Stabilitycheckistoaccountandadjustthefloatingstateandmakesurethattheshiphasagoodfloatingstateundervariousloadingconditions. Propellerdesignistoobtainthebestelementsofthepropellerandmakeitmeettherequirements. Intactstabilityofshipensuresthattheshipisabletosailwithconditionwithoutshipcapsized. Thefreeboardcalculationsistoensurethattheshiphassufficientfreeboard. Theresultsoftonnagecalculationisthebasisofeconomicestimation.KeyWords:NewchanneloftheThreeGorges; Containership; 350TEU; Design96第1章绪论1.1课题研究背景长江是连接中国内陆和沿海地区的重要交通纽带，对中国的发展起着十分重要的作用。三峡工程提高了长江的通航能力，但是三峡船闸通过能力的不足已日益成为长江航运发展的阻碍12。尽快建设长江三峡水利枢纽船舶过坝新通道已成为亟待解决的课题345。本课题针对规划中的三峡新通道，着手研究能适应新通道的标准化集装箱船型，提高船舶营运效率，降低运输成本，提升内河航运竞争力。1.2国内外发展现状目前长江干线主力船型为散货船、液货船、集装箱船、商品车船。随着经济结构的转型，可预期集装箱船会有较大发展。从目前市场需求来看，集装箱船的大型化已经成为长江航运的主潮流678。在全球范围内，由于世界经济的复苏，新船的成交量和手持订单量逐渐增加，而小箱位的内河集装箱船已逐渐暴露出老龄化严重，运能不足的问题。1.3目的和意义通过对国内外内河集装箱船发展现状的分析，长江航运集装箱船的发展趋势主要体现在大型化和标准化等方面。标准化船型设计能加快船舶技术的进步，改善航运结构，保护长江水域及周边环境，保障水上交通安全910。本课题主要研究350TEU箱量级三峡航运新通道集装箱船并进行方案设计。1.4课题研究内容本次选题主要利用优良的母型船进行合理的改造完成新船的设计工作，设计内容包括船型和主要要素的确定及优化，船体型线设计，总布置设计，螺旋桨设计，液体舱容要素和典型载况下的稳性计算，吨位丈量，舾装数计算，干舷计算。1.5综述随着长江集装箱船大型化进程的加快，选题350TEU三峡航运新通道集装箱船方案设计这个题目既符合时势，又贯穿了我四年来所学的全部知识，让我得到最好的锻炼，对我将来的研究生学习产生极大的帮助。第2章任务书分析2.1船舶入级本船入级中国船级社，按“CCS”有关规范和法规入级、设计。2.2设计船舶的特点本设计船为350TEU箱量级三峡航运新通道集装箱船，本船为钢质、大舱口、首楼和尾上层建筑、倾斜首、双底、双桨、双舵、艉机型、双柴油机驱动的集装箱船。航区为长江干线重庆以下航区。本船以装运固体散货为主，兼装包装的杂货，诸如小麦、大豆、羊毛等货物。布置地位型船舶对布置的要求是确定船舶主尺度时考虑的主要因素，集装箱船是布置地位型船，主尺度选取的主要依据是排箱方式。本船设计航速为18km/h，续航力约为2700km，自持力为8d。设备配备及成员编制按相关规范、规则及要求选定。2.3设计方法本船设计主要采用母型船改造的设计方法，根据优良母型船进行合理、科学的逐步近似设计。抓住主要问题、核心问题，确定正确设计思想，分析并解决设计船的技术与经济矛盾11。本船按布置型船舶设计，其设计流程图如后页框图2.1所示：图2.1布置地位型船舶设计流程图2.4一些主要的设计思想(1)通过布置需求、限制条件及相关规定等初步选取主尺度，在满足限制条件及相关规定的前提下，应尽量布置更多的集装箱，以提高经济效益。(2)采用尾机型，利于主船体内压载水舱的布置，减少主机的传动损耗。(3)总布置设计过程中以满足生活基本要求为前提，尽量保证集装箱的装载，以保证经济效益。(4)为降低空载重心，增加空载吃水，设有底边压载水舱，以便重心过低时调高重心。(5)在设计中应使设计船达到设计任务书中规定航速要求的同时，力求所选择的主机功率最小，降低机电设备费用。在选定主机功率的情况下，应力求达到较高的航速，缩短航行周期，增加航行次数，从而获取更多的经济效益。第3章全船设计概述3.1船型及基本情况本设计船为350TEU箱量级三峡航运新通道集装箱船，本船为钢质、大舱口、首楼和尾上层建筑、倾斜首、双底、双桨、双舵、艉机型、双柴油机驱动的集装箱船。首部三层甲板室，货舱区域为双舷侧结构。3.2设计依据的规范和规则本船的船体设计和建造参照以下规范:中国船级社（CCS）钢质内河船舶建造规范（2016）12中华人民共和国海事局（CHINAMSA）船舶与海上设施法定检验规则（内河船舶法定检验技术规则）（2011）133.3载箱量及航速本船的设计载箱量为340TEU，货舱区排箱为1355，尾部为153。在静水中、风力不超过蒲氏3级的满载试航速度为18km/h，续航力约为2700km，自持力为8d。3.4主要要素总长：107.64m方形系数：0.887设计水线长：105.031m棱形系数：0.898垂线间长：103m中横剖面系数：0.987型宽：16.2m水线面系数：0.950型深：5.4m主机型号：TBD234V16设计吃水：4.6m主机转速：1500r/min设计排水量：6860.1t主机额定功率：510kW浮心纵向位置：-0.406m主机台数：2梁拱：0.384m 齿轮箱型号：GWC30.32首舷弧：0.2m齿轮箱减速比：6尾舷弧：0.37m船员定额：10人3.5甲板间高主甲板至艏楼甲板：2.20m；艏楼甲板至居住甲板：2.20m；居住甲板至驾驶甲板：2.20m；驾驶甲板至顶棚甲板：2.20m。3.6稳性及干舷本船干舷和稳性均符合船舶与海上设施法定检验规则（内河船舶法定检验技术规则）（2011）（以下简称法规）的要求。本船在设计吃水4.6m时的干舷为800mm。3.7船员定额根据内河船轮机部和客运部最低安全配员表14计算船员配额如下：3.7.1甲板部本船功率在441千瓦以上未满1500千瓦，连续航行时间超过16小时，综合考虑设船长、大副、二副各1人，值班水手2人，共5人。3.7.2轮机部本船功率在441千瓦以上未满1500千瓦，连续航行时间超过16小时，综合考虑设轮机长1人，轮机员2人，值班机工2人，共5人。全部船员共计10人。3.8排水量及吨位3.8.1排水量本船在满载设计吃水时，排水量为6860.1t，载箱量为340TEU，综合调研情况平均箱重为16t，载货量为5440t。3.8.2吨位吨位根据法规第3篇第2章要求计算。总吨位GT =2788净吨位NT =18123.9总布置概况全船共设8道水密横舱壁，分别位于#-0.5、#4、#15、#20、#66、#112、#157、#161肋位。依次设置尾尖舱、舵机舱、机舱、燃油舱（左右）、滑油舱、空舱、第六侧压载水舱（左右）、第二货舱、第五侧压载水舱（左右）、第四底压载水舱（左右）、第四侧压载水舱（左右）、第三底压载水舱（左右）、第一货舱、第三侧压载水舱（左右）、第二底压载水舱（左右）、第二侧压载水舱（左右）、第一底压载水舱（左右）、第一侧压载水舱（左右）、艏压载水舱（左右）、艏泵舱、锚链舱、艏尖舱。首升高甲板以上设三层甲板室，各层甲板之间设有梯道。(1)主甲板下尾#-0.5：尾尖舱#-0.5#4：舵机舱#4#15：机舱#15#18：燃油舱（左右）、滑油舱#18#20：空舱#20#83.5：第二货舱#20#43：第六侧压载水舱（左右）#43#66：第五侧压载水舱（左右）、第四底压载水舱（左右）#66#89：第四侧压载水舱（左右）、第三底压载水舱（左右）#89#112：第三侧压载水舱（左右）、第二底压载水舱（左右）#112#135：第二侧压载水舱（左右）、第一底压载水舱（左右）#135#157：第一侧压载水舱（左右）#83.5#157：第一货舱#157#161：艏压载水舱（左右）#161#165：艏泵舱#165#167：锚链舱#165艏：艏尖舱(2)首部上层建筑及甲板室主甲板：#157#163，设有厨房、餐厅、储物间和净水房，其中储物间设有淡水柜，净水房设有净水器；#165#169，设有油漆间和木工间。艏楼甲板：#157#163，设有轮机长室、2间双人间、浴室和卫生间。居住甲板：# 157#163，设有船长室、2间双人间、浴室和卫生间。驾驶甲板：#157#160，设有海图室、储物间；#160#165，设有驾驶室。顶棚甲板：设雷达桅一根。(3)尾部上层建筑#4#8：二氧化碳间（左）、储物间（右）#8#12：应急消防泵舱（左）、蓄电池间（右）#12#16：电工间（左）、卫生间和浴室（右）#16#20：机修间（左）、值班室（右）3.10肋距全船肋距均为600mm。3.11主要设备及其参数3.11.1主机主机型号：TBD234V16额定功率：510kW额定转速：1500r/min重量：2745kg长宽高：2525mm1200mm1230mm燃油耗油率：g1 =196g/kWh数目：2台3.11.2减速齿轮箱齿轮箱型号：GWC30.32减速比：6传递能力：0.5-1.39kW/r/min质量：1465kg3.11.3螺旋桨桨径：2.288m盘面比：0.425螺距比：0.608桨型：MAU叶片数：4材料：镍锰青铜旋向：右旋转速：250r/min3.12主要舾装设备3.12.1锚泊设备本船舾装数为2638，按中国船级社钢质内河船舶建造规范（2016）（以下简称规范）第1篇第3章第4节的要求配备锚泊设备。(1)锚：首锚采用斯贝克锚2口，每口锚重1550kg。尾部有系泊钢索。(2)锚链：CCSAM2级有档电焊首锚链，链径34mm，总长度为385m。3.12.2系泊设备本船舾装数为2638，按规范第1篇第3章第4节的要求配备系泊设备。系船索4根，最小破断力229KN。3.12.3舵设备本船采用矩形双支承襟翼舵。舵参数如下：舵面积系数：2%舵面积：9.476m2展舷比：1.8平衡系数：0.26展长：2.92m舷长：1.62m3.12.4消防设备消防设备按法规的要求配备。本船配有水灭火系统及固定CO2灭火系统各1套。3.12.4.1水灭火系统(1)消防泵和消防总管的布置2台独立驱动(2)消火栓的数量和位置参照母型船的防火控制图本船设20个消火栓(3)消防水带和消防水枪5根消防水带和5支消防水枪3.12.4.2固定式气体灭火系统(1)灭火器全船配有手提灭火器12个，手提泡沫枪1个，气体灭火器3具，消防水桶12只。(2)消防员装备配备消防员装备2套3.12.5救生设备消防设备按法规的要求配备。3.12.5.1救生艇、筏和救助艇的配备在艏楼甲板左右舷各配备1艘救生筏。3.12.5.2个人救生设备的配备本船配备26个救生圈，其中4个为带自亮灯救生圈，2个为带自亮灯和烟雾信号救生圈，并布置在驾驶室附近，上层建筑每层每舷布置2个救生圈，其中1个为带救生浮索的救生圈。配备10件救生衣，10件救生服，且每件救生服上均配备救生衣灯。3.12.5.3其他救生设备的配备本船需配备手提式救生抛绳器4具；备12枚认可的火箭降落伞火焰信号存放于驾驶室附近；一套应急报警系统。3.12.6无线电通信设备本船为大于1000GT的货船，应配备2台代号为VHF频率为156174MHZ工作类型为F3E的甚高频无线电话，1台对外扩音装置，和1台航行信号安全接收装置。3.12.7航行设备本船按照法规第5篇第6章相关规定来配置：1个磁罗经，1个雷达，1个探测仪，2个探照灯，1个舵角指示器，1个主机或螺旋桨转速指示器，1个探测手锤，1台A级船载自动识别系统。3.12.8信号设备本船按照法规第5篇第7章相关规定来配置。3.12.8.1号灯根据表7.2.2.1进行配备，1个白桅灯，1个红舷灯，1个绿舷灯，1个白光尾灯，1个白环照灯，2个红环照灯，1个绿环照灯，1个红闪光灯，1个绿闪光灯，1个白闪光灯。配备两盏白环照灯作前、后锚灯，前锚灯高于后锚灯。3.12.8.2号型和号旗按照表7.2.1配备型号：2个号型。按照表7.2.2配备号旗：1面本国国旗2号，1面本国国旗3号，1面红旗，一面手旗。3.12.8.3声响信号器具根据表7.4.2.1配备声响信号：1具大型号笛，1具号钟，1具号锣。第4章主要要素估算及优化4.1排箱本船是布置地位船，通过布置草图确定主尺度。布置草图如图4.1，排箱方式为：货舱部分1355，尾部153，共340TEU，集装箱型号为1CC，尺寸为6.058m2.591m2.438m。图4.1 布置草图4.2初步选取主尺度通过布置需求、限制条件及相关规定等初步选取主尺度。4.2.1布置需求货舱区集装箱有13行，货舱长度应大于6.213=80.6m，考虑到集装箱之间的间隙，货舱长度应大于81m；集装箱所需货舱开口宽度为B1=12.5m，根据规范开口宽度应小于0.8B，计算得船宽应大于15.625m。4.2.2限制条件4.2.2.1船型主尺度系列三峡航运新通道集装箱船型主尺度系列如表4.1，本船为三峡新通道350TEU载箱量级集装箱船，参照图中载箱量级为300TEU的主尺度。总长Loa应在105-110m范围内；型宽B应在16.2m左右，可下浮2%；吃水d应在4.3-5.5m范围。表4.1三峡航运新通道集装箱船型主尺度系列船型载箱量（TEU）总长Loa（m）船宽Boa（m）设计吃水（m）集装箱船15075-8813.82.2-3.520085-88152.8-3.525085-8816.32.8-4.3300105-11016.34.3-5.5（续表4.1）550110-13519.25.5650110-135225.5750110-135255.54.2.2.2航道、过闸及过桥限制长江航道、船闸、桥梁现状如表4.2、表4.3、表4.4。表4.2长江干线航道规划表（2020年）长江干线航道规划表（2020年）河段里程(km)最小维护标准尺度(水深航宽弯曲半径)水富重庆4022.750560重庆城陵矶10663.51501000城陵矶武汉227.53.71501000武汉安庆402.54.52001000安庆南京3066.02001050南京太仓28910.55001050太仓长江口14512.55001050表4.3 船闸船闸集泊长度（m）集泊宽度（m）槛上最小水深（m）葛洲坝一号船闸26632.85葛洲坝二号船闸26632.85三峡大坝永久船闸26632.85.0（当坝前水位不低于144m时）葛洲坝三号船闸11817.23.5三峡大坝升船机11017.23.5表4.4长江干线桥梁桥名通航净高（m）桥名通航净高（m）桥名通航净高（m）江阴长江大桥50巴东长江公路大桥18苏通长江大桥62润扬长江大桥50巫山长江公路大桥18长江南京段过江通道18 （续表4.4）南京长江二桥24云阳长江公路大桥18鄂东长江公路大桥24南京长江三桥32万州长江公路大桥24武汉阳逻长江大桥24南京长江大桥24忠县长江大桥18武汉天兴洲长江大桥24芜湖长江大桥24丰都长江大桥24荆岳长江公路大桥18铜陵长江公路大桥24涪陵长江大桥24宜昌铁路大桥18安庆长江大桥24长寿长江铁路大桥18奉节长江公路大桥18九江长江大桥24重庆地维长江大桥19忠县石柱长江大桥18黄石长江公路大桥24重庆大佛寺长江大桥18万州长江公路二桥18鄂黄长江公路大桥24重庆长江公路大桥18万州长江铁路大桥18武汉长江公路二桥22重庆鹅公岩长江大桥18重庆石板坡长江大桥18 武汉长江大桥18重庆李家沱长江大桥18重庆菜园坝长江大桥18 武汉白沙洲大桥18重庆白沙沱长江大桥19.1重庆王家沱大桥18武汉军山长江大桥18重庆马桑溪长江大桥18涪陵石板沟长江大桥18荆州长江公路大桥18江津长江公路大桥18涪陵李渡长江公路桥18枝城长江大桥18泸州长江公路大桥10江津观音岩长江大桥18（续表4.4）宜昌长江公路大桥18泸州隆纳长江大桥18泸州长江公路三桥18宜昌夷陵长江大桥18泸州长江铁路大桥18江安长江公路大桥18葛洲坝三江公路大桥18杨中长江大桥10宜宾长江公路大桥18西陵长江大桥20扬中长江二桥18本船航线是重庆到上海，只需考虑该航线的航道和桥梁，其中包括三峡大坝和葛洲坝。航道限制：根据表4.2，重庆以下航区船宽应小于150/2=75m；设计船20年以后才能用上，可能水深会变大，所以只在经济性计算时才进行变吃水计算，即吃水按丰水期4.5m、枯水期4m计算。船闸限制：根据表4.3，新航道的船闸、升船机尺度会比现在更大，兼顾现况和未来，船长小于110m即可，船宽小于17.2m即可；升船机吃水不超过3.5m，船闸内吃水不超过5m，兼顾现况和未来，吃水小于5m即可。桥梁限制：根据表4.4，重庆以下航区考虑到过桥限制，船高不超过18m。4.2.2.3相关规定本船航线途经A、B级航区，根据规范中对于A、B级航区主尺度比的规定，L/D应不大于25，B/D应不大于4.0。根据规范，双层底高度h=27+47B1=0.6145m，且不小于0.7m，不大于1.5m。4.2.3主尺度估算4.2.3.1船长货舱长度为81m，艏尖舱长度为0.05Lpp，尾尖舱长度为0.04Lpp，机舱长度为1.835+5=6.835m，上层建筑长度为7m，根据方程Lpp=Lc+La+Lf+Lm+L0计算得Lpp=103.775m。综合以上考虑，初取Lpp=105m，Loa=110m。舱室初步划分如下：货舱81m，艏尖舱5m，艉尖舱5m，机舱7m，上层建筑7m。4.2.3.2船宽船宽应大于15.625m，且应在16.2m左右，可下浮2%，综合以上考虑，初取B=16.2m。4.2.3.3吃水吃水应在4.3-5.5m范围内，且应小于5m，综合以上考虑，初取吃水d=4.5m。4.2.3.4型深型深应大于4.2m，综合干舷考虑，初取型深D=5.5m。4.2.3.5方形系数本船航速v=18km/h，Fn=VgL=0.156，根据亚历山大公式Cb=C-1.68Fn，其中C取1.08，估算得Cb=0.818，实取Cb=0.82。4.3初步选取主机4.3.1二因次换算阻力根据傅汝德相似换算得母型船航速，根据母型船阻力实验结果插值得相应速度下的剩余阻力系数Cr，如表4.3、表4.4。根据傅汝德相似，设计船Cr与母型船Cr相等，通过二因次换算法可计算出设计船的总阻力Rt和有效功率Pe，如表4.5。表4.3母型船阻力试验结果表4.4 线型插值计算Cr母型船Cr线性插值航速151615.90687183Cr0.0009880.0011010.001090477表4.5二因次换算法v15Lwl108.247S2323.639Re539241918（续表4.5）Cf0.00165Cr0.00109Rf59.6888Rr31.673Rt91.362Pe537.4244.3.2选取主机根据有效功率与主机功率的关系可算得主机功率，如表4.6。由于本船是双机双桨船，所以按照总功率的一般选取主机，主机参数如表4.7。表4.6计算主机功率选取主机功率船身效率H1.09927相对旋转效率R1.029敞水效率00.5轴系传送效率S0.98主机功率P969.620选取主机功率P1000表4.7 选取主机的参数机型主机型号主机转速主机功率单位油耗外形尺寸（mm）高速机TBD234V1221005002031835*910*11304.4重力和浮力的平衡4.4.1估算空船重量空船重量LW包括钢料重量Wh，舾装重量Wo和机电重量Wm。其中Wh和Wo用立方模数法根据母型船换算，Wm根据主机功率估算，其中CM取6，如表4.8。表4.8 空船重量估算母型船设计船LBD9234LBD9413.25Wh852.83Wh869.385Wo154.84Wo157.845P1000CM6Wm221.238空船重量LW=Wh+Wo+Wm=1248.469t4.4.2估算载重量载重量DW包括载货量Wc，燃油储备量Wf，滑油储备量Wl，人员、行李、食品、淡水、备用品、锅炉水重量。其中，平均箱重根据市场调查情况取16t；根据中华人民共和国船舶最低安全配员规则中相关规定，安排甲板部船长、大副、二副各1人，水手2人，轮机部轮机长1人，轮机员2人，机工2人，一共10名船员；重庆到上海航线里程共2436km，因此续航力取2700km；航行时间为2700/18=150h，上海装卸效率为1000t/h，重庆装卸效率为400t/h，三峡大坝和葛洲坝待闸时间各为6h，即自持力为（150+34016/1000+34016/400+28）/24=7.71d，考虑一定的裕度，自持力取8d；一切燃油耗油率g0取主机耗油率的1.2倍，风浪影响系数k取1.2，滑油量取燃油量的3%；备用品取空船重量LW的1%；在淡水储备量考虑适当裕度后，炉水重量可不计。具体计算表见表4.9。表4.9载重量计算表集装箱总数Nt340主机耗油率（kg/kW/h）0.203平均箱重Wo16一切燃油装置耗油率g00.2436载货量Wc(t)5440主机常用额定功率P11000船员数10航行时间t（h）150续航力（km）2700风浪影响系数k1.2自持力（d）7.71燃油储备量WF43.848自持力实取8润滑油储备量WL1.315人员（65kg/人）0.65在淡水储备量考虑适当裕度后，炉水重量可不计行李（50kg/人）0.5食品（3.5kg/人/d）0.28合计DW5505.078淡水（75kg/人/d）6备用品取0.01LW12.484排水量裕度W取3%LW=37.454t。4.4.3调整主尺度平衡重力和浮力总重量W=LW+DW+W，排水量=kLppBdCb，其中附体体积系数k取1.008，误差为（W-）/100%。主尺度调整前误差计算如表4.10。表4.10 主尺度调整前重力与浮力主尺度调整前Lpp105LBD比值0.981B16.2Wh869.385d4.5Wo157.846D5.5Wm221.238CB0.82LW1248.469W37.454DW5505.078船体总重量W6791排水量6365.958（续表4.10）误差6.677%分析表4.11误差太大原因，考虑到Cb是有亚历山大公式估算而得，极其粗略，而L、B、d受限较大，主要考虑增大Cb辅以减小D，用诺曼系数法调整重力与浮力平衡，调整后的主尺度见表4.11。表4.11调整后的主尺度主尺度调整后Lpp105LBD比值1.018B16.2Wh837.771d4.5Wo152.106D5.3Wm221.238CB0.87LW1211.115W36.333DW5504.704船体总重量W6752排水量6754.126误差-0.029%增大Cb会使船水下部分变肥，由于本船是低速船，所以适当牺牲快速性而提高经济性是合理的；减小D之后还有800mm的干舷，根据法规查得基本干舷为726mm，暂不考虑修正值，干舷依然足够，虽然会损失总纵强度，但是能提高回转性，本船是内河船，对回转性要求较高，所以合理。4.5估算重心高度空船重量的各部分重量重心高度根据型深比用母型船换算，见表4.12，集装箱重心高度按布置情况（双层底高度为900mm）计算，人员、行李、食品、备用品重心高度按甲板上1m计算，燃油、滑油、淡水重心高度按型深的3/5计算，最后将各部分重心高度按重量加权计算得整船的重心高度，具体见表4.13。表4.12 换算重心高度母型船重心设计船重心型深6型深5.3船体3.792船体3.350舾装7.115舾装6.285轮机3.12轮机2.756电器5.5电器4.858储备4.8储备4.24表4.13 估算重心高度重量Z船体837.7713.350（续表4.13）舾装152.1066.285轮机194.3512.756电器26.8874.858储备60.5564.24货舱区集装箱54107.378尾部集装箱307.891人员0.656.3行李0.56.3食品0.286.3备用品12.1116.3燃油43.8483.18滑油1.3153.18淡水63.18总重6776.375Z6.6534.6初稳性校核水线面系数Cw=（1+2Cb）/3。型线较为U型横剖面，a1=Cw/（Cw+Cb）；水线较为丰满，a2=（Cw（0.17Cw+0.13）2）/Cb；GM=a1d+a2B2/d-Z。计算见表4.14。表4.14初稳性计算CW0.913a10.512a20.084GM0.6184.7横摇周期校核根据法规，B/d=3.6222.5，f=1+0.07（B/d-2.5）=1.0786，T=0.58f（B2+4Z2）/GM=16.747。4.8经济性校核4.8.1年收益年收益分丰水期和枯水期计算，年营运率为310d/y，按枯水期1/4、丰水期3/4计算。枯水期吃水为4m，可算出对应的排水量以及载箱量。枯水期会在途经港口武汉卸货以此，比丰水期多停留一次，航行时间为7d，到港停留时间为6d，因此丰水期跑完全程时间为13d，枯水期为19d，由此可算出丰水期全年可航行18次，枯水期可航行4次。根据载箱量和载货量可算出轻箱和重箱的数目，重箱取25t，1300元，轻箱取2t，300元，即可算出年收益，具体见表4.15。表4.15年收益计算枯水期吃水4排水量6003.668卸货量750.458卸货箱数46.903设计卸货TEU47设计卸货量752设计排水量6002.126营运率310枯水期(d)77.5丰水期(d)232.5航行时间7到港停留时间6枯水期跑全程的时间19丰水期跑全程的时间13枯水期航行次数4.079丰水期航行次数17.885设计枯水期航行次数4设计丰水期航行次数18载箱量TEU293载箱量TEU340载货量3750.4载货量4352重箱（25t)138重箱(25t)160轻箱(2t)155轻箱(2t)180重箱运价（1300元）179400重箱运价（1300元）208000轻箱运价（300元）46500轻箱运价（300元）54000总运价（W）22.59总运价（W）26.2年收益（万元）561.964.8.2年成本年成本包括船舶造价，燃油滑油费用，折旧费，修理费，物料费，保险费，港口使用费，事业规费，税金，贷款，船员工资。其中船舶造价为1.2LW，具体费用如表4.16。表4.16 年成本续航力（km)2700船舶造价（W）1453.338枯水期功率924.482枯水期燃油量40.536丰水期燃油量43.848年燃油量951.410燃油单价6000燃油费用570.846滑油燃油比例0.03润滑油费用17.125残值72.667折旧69.033保险费14.533修理费物料费72.667事业规费224.784港口使用费25.288贷款256.052税金30.908船员工资100年成本1381.2384.8.3RFRRFR指不亏不盈时，价格=年成本/年运货量。即RFR=1381.238/93337.6=147.983万元/吨。4.9绿色性校核根据EEDI评估指南15计算AttainedEEDI并与RLV、0.85RLV、0.7RLV进行比较可校核绿色船舶级别。其中计算功率为主机功率的0.75倍，SFC为燃油消耗率，CY为燃油CO2转换系数，由于本船未使用气体燃料，故SFCg和CQ为0，载运能力为载货量的0.7倍，Vref为75%功率下的航速，Pae为辅机计算功率取主机计算功率的5%。计算结果见表4.17。表4.17EEDI额定功率500主机台数柴油2计算功率375SFC203SFCg0CY3.206CQ0载运能力0.73808Vref8.831Pae50SFCae203EEDI15.482a2940b=DWT5440c0.5914RLV18.160.85RLV15.4350.7RLV12.7120.85RLVEEDIRLV，属于绿色船舶级。4.10主尺度优化利用C+编程计算，以主尺度为变量，以浮态、稳性、横摇周期、经济性、绿色性等指标加权后为函数，给定变量（即主尺度）范围，通过最优化计算确定最优的主尺度，结果见表4.18。考虑到工艺性，船长选取为整数，见表4.19。C+程序见附录。表4.18优化结果L108MP16909.514B16.2MP26847.175d4.6P1020（续表4.18）D5.4J0.792CB0.89GM0.465Lpp103.194T19.19Wh892.972EEDI14.261Wo161.913RLV18.014Wm186.2RFR112.528LW1332.531FCR3.7125DW5514.643PGTX1272.843表4.19主尺度最终修改值L108B16.2d4.6D5.4CB0.89Lpp1036885.898LW1368.864DW5504.701W6873.565P1020相应的，新选用的主机参数如表4.20。表4.20新主机参数机型主机型号主机转速主机功率单位油耗外形尺寸（mm）高速机TBD234V1615005101962525*1200*1230第5章型线设计5.1概述型线设计是总体设计的一项重要内容，船舶主尺度和船型参数对船舶性能影响很大，但这些参数主要是确定船舶形状，而船舶型线却与船舶浮态、快速性、稳性、内部结构布置、以及施工工艺、美观等方面息息相关。相同的主尺度，不同的线型，有时候性能相差会很大。型线设计必须考虑到下属四个方面：(1)要保证良好的航行性能一般来说，船舶型线在满足有足够的浮力之外，还要从快速性、耐波性、稳性等方来考虑船体水下部分的型线，同时水上部分的外形和尺寸要与水下部分型线在几何空间上合理搭配。(2)满足总布置要求总布置设计所需的甲板面积、船舱尺寸、机舱和机械设备的布置以及浮态调整等对型线设计都提出了要求，在满足总布置要求的前提下，例如布置上的经济、合理、实用、安全等方面，接着再来考虑调整线型来提升性能。(3)考虑船体外形的工艺性以及美观性在型线设计中，船体外形尽量避免复杂的船体形状，不然不仅增加了建造难度，同时难以保证施工质量。在设计型线时还要考虑型线与上层建筑之间的相互协调性，外观要充分体现船舶的特性。(4)外观造型水线以上的首尾轮廓线、甲板边线应考虑美观和造型方面的要求。5.2绘制母型船型线图本船型线设计整体上采用母型船改造法，局部进行自行设计，所以首先根据母型船型值表绘制出母型船的型线图，如图5.1。图5.1母型船型线图5.3改造母型船型线5.3.1主尺度不同由于设计船与母型船主尺度不同，应按尺度比（表5.1）将母型船型线进行放缩，结果如图5.2。表5.1尺度比母型船设计船比值L71L1031.450B12.4B16.21.306d2.6d4.61.769图5.2放缩后的型线图5.3.2Cp不同由于设计船与母型船Cp不同，因此采用“1-Cp”法改造型线。5.3.2.1生成横剖面面积曲线首先将横剖线图中各站在设计水线下的形状建成面域并测出面积。将各站面积除以平行中体横剖面面积即无因次化，以站号为横坐标，无因次化后的横剖面面积为纵坐标，绘制出横剖面面积曲线。表5.2生成横剖面面积曲线坐标站号横剖面面积无因次化XY坐标01984788.5080.0530537.9430,537.943110234295.590.2775002773.831500,2773.831225109322.880.68010006805.4531000,6805.453332292029.230.87515008752.2031500,8752.203435186125.380.95320009536.5982000,9536.598536570698.130.99125009911.8632500,9911.863636872961.480.99930009993.7863000,9993.786736895885.6813500100003500,10000836895885.6814000100004000,10000936895885.6814500100004500,100001036895885.6815000100005000,100001136895885.6815500100005500,100001236895885.6816000100006000,100001336616211.610.99265009924.1996500,9924.1991436162451.450.98070009801.2157000,9801.2151535096128.320.95175009512.2067500,9512.2061632663981.370.88580008853.0148000,8853.014（续表5.2）1727390256.480.74285007423.6618500,