摘 要

本文介绍了9000t三峡航运新通道多用途船的方案设计过程，主要内容包括：设计背景及国内外研究现状的调查，确定船舶主要要素，设计船体型线，总布置方案设计，螺旋桨设计，计算静水力，调整船舶浮态，稳性计算，干舷校核，吨位丈量，模型试验研究等内容。该设计船的主要要素的确定主要是综合考量各种限制条件及布置需求等，通过优良母型船换算得来；船体型线设计部分，静水力和稳性计算由三维建模软件进行绘制和计算。

全文共分为10大章节，对9000t长江航运新通道多用途船的方案设计与模型试验分析过程进行了全面的阐述。本设计根据设计任务书要求，针对船型特点，结合航区限制条件及相关规定的要求，采用合理的技术措施，有效解决设计船存在的主要矛盾，保证本船设计的技术性和经济性相协调。设计过程中根据科研项目进展情况穿插模型试验的研究，可以解决理论分析难以解决的问题。

关键词：三峡新通道；多用途船；方案设计。

Abstract

This paper introduces the design process of 9000t multi-purpose ship in the new channel of Three Gorges Shipping. The main contents include: design background and investigation of research status at home and abroad, determination of ship main dimensions, hull profile design, general layout design, propeller design, hydrostatic calculation, floating adjustment and stability check, gangway check, tonnage measurement, model test analysis and so on. The determination of ship#39;s main elements and layout requirements are converted by excellent mother ship. Hull profile design, Hydrostatic Calculation and stability calculation are drawn and calculated by three-dimensional modeling software.

The full text is divided into 10 chapters. The scheme design and model test analysis process of 9000t multi-purpose ship in the new channel of Yangtze River shipping are comprehensively described. According to the requirements of the design task book, according to the characteristics of the ship type, combined with the restrictions of the navigation area and the requirements of relevant regulations, this design adopts reasonable technical measures to effectively solve the main contradictions existing in the design ship and ensure the coordination of the technical and economic aspects of the ship#39;s design. In the design process, the research of interpolation model test according to the progress of scientific research projects can solve the problem that theoretical analysis is difficult to solve.

Key words: Three Gorges New Passage; Multipurpose Vessel; Scheme Design.

目录

第一章 绪论 1

1.1设计背景 1

1.2设计目的及意义 1

1.3设计任务书分析 2

第二章 船体说明书 3

2.1航区及用途 3

2.2设计依据的规范及规则 3

2.3船型及性能 3

2.4主要要素 3

2.5螺旋桨（MAU型） 4

2.6船员配置 4

2.7总体布置 4

2.7.1主体下舱室布置 4

2.7.2主甲板及升高甲板舱室布置 4

2.7.3甲板室布置 4

2.7.4顶棚甲板布置 5

2.7.5舾装设备 5

第三章 确定船舶主要要素 6

3.1主要设计思想 6

3.2限制条件 6

3.2.1船型主尺度系列 6

3.2.2航道、过闸和过桥限制 7

3.2.3相关规定 9

3.3粗估排水量 10

3.4主尺度估算 10

3.4.1布置需求 10

3.4.1船长 11

3.4.2船宽 12

3.4.3吃水 12

3.4.4型深 12

3.4.5方形系数 12

3.4.6初步选取主机 12

3.5重力和浮力平衡 13

3.5.1估算空船重量 13

3.5.2估算载重量 13

3.5.3调整主尺度平衡重力和浮力 13

3.6估算重心高度 14

3.7初稳性校核 15

3.8干舷校核 15

3.9快速性校核 15

3.10舱容校核 17

3.10.1货舱所需的容积 17

3.10.2提供的货舱容积 17

3.11经济性校核 18

3.12绿色性校核 19

3.13主要要素设计总结 20

第四章 型线设计 21

4.1概述 21

4.2主要型线要素的选择 21

4.2.1横剖面面积曲线 21

4.2.2侧面轮廓线 22

4.3型线设计 23

4.3.1横剖面面积曲线的绘制 26

4.3.2横剖线图的绘制 27

4.3.3水线图的绘制 27

4.3.4纵剖线图的绘制 27

第五章 总布置设计 29

5.1概述 29

5.2总体布局的区划 29

5.2.1纵向区划 29

5.2.2横向布局区划 30

5.2.3垂向布局划分 30

5.3舱室划分 30

5.3.1船首舱室划分 30

5.3.2船中舱室划分 30

5.3.3船尾舱室划分 31

5.3.4液舱布置 31

5.4上层建筑及相关舱室的布置 32

5.4.1人员配备 32

5.4.2上层建筑总体布置 32

5.4.3居住舱室布置 32

5.4.4公共舱室布置 32

5.4.5工作舱室布置 32

5.5主要舾装设备布置 33

5.5.1舵设备与布置 33

5.5.2锚泊及系泊设备 33

5.5.3信号设备 34

5.5.4消防设备 34

5.5.5救生设备 34

第六章 快速性计算 35

6.1主要设计思想 35

6.2基本设计参数的选取 35

6.3已知条件 35

6.3.1船型参数 35

6.3.2主机参数 35

6.3.3推进因子 35

6.3.4有效功率曲线 36

6.4初步设计 38

6.5终结设计 41

6.6空泡校核 44

第七章 稳性计算 47

7.1主要内容 47

7.2典型液舱舱容要素 47

7.3浮态调整 49

7.3.1典型载况重量重心估算 49

7.3.2初稳性计算 52

7.4大倾角稳性 54

7.4.1稳性插值曲线 54

7.4.2横摇角 55

7.4.3静稳性及动稳性计算 56

7.4.4稳性曲线 56

7.4.5各倾侧力臂计算 59

7.4.6稳性衡准 62

7.4.6稳性校核计算 62

第八章 干舷计算 64

8.1最小干舷计算 64

8.1.2基本干舷F₀ 64

8.1.3型深对干舷的修正f₁ 64

8.1.4舷弧对干舷的修正f₂ 64

8.1.5舱口围板高度和舱室门槛高度对干舷的修正f₃ 65

8.1.6干舷衡准 65

第九章 吨位丈量 66

9.1总吨位 66

9.1.1主甲板以下所有围蔽处所的型容积 66

9.1.2主甲板以上所有围蔽处所的型容积 66

9.1.3主甲板以上应计入的固定载客的开敞处所的容积 66

9.1.4主甲板以上应计入的固定载货的开敞处所的容积 67

9.1.5总吨位计算 67

9.2净吨位 67

第十章 结论 68

参考文献 69

附录一 70

A.1前言 71

A.2试验内容 71

A.3模型尺度 72

A.4试验结果 72

致谢 75

第一章 绪论

1.1设计背景

长江是连接中国西部内陆腹地与沿海地区的重要交通纽带，对促进流域经济和社会的发展起着极为重要的作用^[1]。长江上游通航条件的改善很大程度上得益于三峡工程的建设与发展，但随着长江两岸经济的发展，三峡船闸通过能力的不足已日渐显著，若不采取改进措施，必将对长江上游地区航运发展造成阻碍，对长江上游地区航运产业发展布局，综合运输格局、以及区域经济发展将带来不利影响。为响应国家政策，建设长江黄金水道，推动长江经济带发展，建设三峡新通道、解决三峡过坝船舶拥堵问题，已成为当下需要解决的首要问题。

建设新航道，使航运业更加适应当今船舶大型化的趋势，最理想的解决方案就是改善船闸尺度条件，而确定船闸尺度的首要因素是船型。推动合理的船型的研究和设计工作，可以降低船舶能耗，间接节约资源，减少船舶运营中产生的成本费用，同时，使船舶及航运产业对环境更加友好，有利于航运业向“绿色、节能、高效”方向发展。多用途船以其可装载多种货物种类，且装卸货物方便，能灵活分舱，并且能适应多种航线等优势，备受国内外以运营散杂货为主的船东青睐^[2]。

当前航运市场形势不稳定，充满变数，船东们最钟意的船型特点是：成本低、风险小、收益多。而多用途船运载功能比较多，能运载杂货、散货、集装箱等各种货物，扩大船舶可以营运的范围，适应不断变化的形势，促使航运市场对多用途船型的需求量越来越大^[3]。因此，在当前这种世界经济不断趋于全球化和一体化的形势下，多用途船的这些优势使其成为船东们最为关注的焦点船型之一。在建设三峡新通道的关键时期，推动长江三峡航运通航的船型越来越趋向标准化，大型化，将有利于提高船舶的运输效率^[4]，使三峡航运业更加具有竞争力。

1.2设计目的及意义

本课题针对规划中的三峡航运新通道，着手研究主要航行于长江干线重庆以下航线，并能适应规划中的三峡航运新通道的多用途船型，其主要针对多用途船舶进行方案设计，并开展模型试验研究分析，设计出营运效率高，运输成本低，风险低，安全性高，能适应各种运输条件的内河船舶，带动内河航运经济蓬勃发展，提高航运事业竞争力，促进长江三峡航运可持续发展^[5]。

1.3设计任务书分析

本设计船为钢质、货舱大开口，首上层建筑、双层底结构、双机双桨、尾机型，设计载货量9000t，适航于三峡航运新通道的多用途船，航区为长江干线重庆以下，属A级航区、J2级航段。本船主装集装箱，兼装散货，主要运载货物为煤。

本船设计拟采用母型船改造的方法 ^[10]。通过航区限制条件、相关法规，以及设计船用途和布置需求等初步选取主尺度，同时保证设计的技术和经济性相协调。设计过程中根据科研项目进展情况穿插模型试验的研究，可以解决理论分析难以解决的问题，模型试验具有突出作用，且提高设计成果的准确度。

第二章 船体说明书

2.1航区及用途

本船主要航行于长江干线重庆以下航域，属A级航区、J2级航段，并适合于规划中的三峡新通道的多用途船型。

2.2设计依据的规范及规则

本船按CCS有关规范设计和建造，相关的规范和规则主要有：

中国船级社《2016钢质内河船舶建造规范》（1）；

中国船级社《2013内河绿色船舶规范》；

中国船级社《2012内河船舶能效设计指数（EEDI）评估指南》；

《中华人民共和国船舶最低安全配员规则》（2004）；

《内河船舶法定检验技术规则》（2015）。

2.3船型及性能

1）船型及载货量：船为钢质、单甲板、双机、双桨、柴油机驱动的多用途船，设计载货量9000t。载箱量510TEU，采用1CC型集装箱，平均箱重18t/箱。

2）航速：本船最大航速可达20.2km/h,续航力为3000km，自持力为7d。

2.4主要要素

总长LOA	126.68m	方形系数Cb	0.88
垂线间长Lpp	122m	棱形系数Cp	0.88
满载水线长Lwl	126.68m	中横剖面系数Cm	0.998
型宽B	19.2m	水线面系数Cwp	0.93
设计吃水T	5.5m	主机型号	6ATL25
型深D	8.5m	主机转速	750r/min
最小干舷F	3.015m	主机额定功率	960kw
设计排水量Delta;	11405t	主机台数	2
浮心纵向位置	0.124m	齿轮箱型号	GWC42.45
肋距	0.61m	齿轮箱减速比	4：1
梁拱	0.325m	船员定额	14
首舷弧Ys	1.2m	尾舷弧Yw	0.65m

2.5螺旋桨（MAU型）

螺旋桨直径D	3m
叶数	4
盘面比	0.42
螺距比P/D	0.65
敞水效率eta;0	0.55

2.6船员配置

本船根据《2004中华人民共和国船舶最低安全配员规则》相关要求，配置人员安排为：船长1人，轮机长1人，大副、二副、三副各1人，大管轮、二管轮、三管轮各1人，水手机工各3人。共14人。

2.7总体布置

2.7.1主体下舱室布置

#3以后：舵机舱，下方布置艉尖舱；

#3—#25：机舱；

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