摘 要

江海直达船型是一种新船型，相比传统船型，具有运营成本低，货物损耗少，货物周转时间短的特点。随着“645”工程的实施，长江的运力得到开发，江海直达船型的优点也体现出来。本文对20000吨江海直达散货船进行了总体设计，介绍了其型线设计、总布置设计、船舶性能及舱容计算，静水力曲线的绘制、纵倾的调整、功率及螺旋桨计算书的完成、稳性及浮态计算校核、风压计算及稳性衡准等设计内容。该设计船舶属于载重型船舶，本设计工作以总体布置、型线设计以及稳性计算为重点，确保设计船舶的安全性及合理性。

主要尺度：总长153.17米，垂线间长147米，型宽24.5米，型深9.65米，吃水7.8米排水量△=24797.82立方米，浮心纵向位置1.123米（舯前）方形系数=0.88，菱形系数=0.889，中横剖面系数=0.99，能达到的最大航速为20.92km/h。

关键词：江海直达散货船 总体设计 性能校核

Abstract

River-sea ship is a new type of ship, which haslow operating costs, less cargo loss, short delivery time of the goods compared to traditional ship type. With the "645" project implementation, the Yangtze River's capacity to be developed,river-sea ship's advantages are also reflected. In this paper, the overall design of 20000 tons of river-sea bulk carriers is introduced. The design includes the lines plan, the General arrangement plan, the ship performance and the capacity calculation, the hydrostatic curve, the adjustment of the trim, the completion of the power and propeller calculation , Stability and floating calculation, wind pressure calculation and stability requirement. The design of the ship is a heavy-duty ship.The design focus on the lines plan, the General arrangement plan and, to ensure the design of the ship's safety and reasonability.

Principal dimensions：the overall length is 153.27 meters;length between perpendiculars is 147 meters;the breadth molded is 24.5 meters; the depth molded is 9.65 meters;the draught is 7.8 meters;the displacement is 24797.82 cubic metres;the longitudinal center on buoyancy is 1.123 meters;the block coefficient is 0.88;the prismatic coefficient is 0.889;the midship area coefficient is 0.99;the maximum speed is 20.92 km/h.

Key words: river-sea bulk carrier, overall design,performance calculation

目录

第1章 绪论 1

1.1目的及意义（含国内外的研究现状分析） 1

1.2市场分析 1

1.3具体分析 2

1.4设计船型特点及主要矛盾 2

1.5 采取的相关技术措施 2

第2章 船体说明书 4

2.1 概述 4

2.1.1用途 4

2.1.2船型 4

2.1.3航区 4

2.1.4规范、规则 4

2.2 总体性能 4

2.2.1主尺度 4

2.2.2各层甲板间层高（以甲板中心线处为准） 5

2.2.3定员 5

2.2.4性能 5

2.3 总体布置 5

2.3.1总体布置 5

2.3.2舱室划分 6

2.4 船体舾装 6

2.4.1螺旋桨 6

2.4.2舵设备 6

2.4.3锚泊和系泊设备 6

2.4.4救生设备 7

第3章 主尺度确定及优化 8

3．1主尺度确定 9

3.1.2船宽 10

3.1.3吃水 10

3.1.4型深 11

3.1.5方形系数 11

3.1.6根据海军系数法确定主机功率 12

3.2性能校核 12

3.2.1空船重量估算 12

3.2.3舱容校核 14

3.2.4稳性校核 15

3.2.5快速性校核 16

3.2.6干舷校核 16

3.2.7经济性 17

3.3主尺度优化 19

第4章 型线设计 26

4.1 在型线设计时必须考虑以下三方面： 26

4.2 型线设计的步骤： 26

4.3 主要型线要素的选择 26

4.4 首部轮廓 27

4.5 尾部轮廓 28

4.6 船底 29

4.7 型线图绘制步骤：（型船改造法） 29

4.7静水力计算 31

第5章 总布置设计 33

5.1 概述 33

5.1.1 总布置设计的基本原则 33

5.1.2 总布置设计的主要工作 33

5.1.3 总布置图构成和表达方法 33

5.2总体布局的区划 34

5.2.1水密舱壁和肋骨间距 34

5.2.2平台和甲板 34

5.2.3双层底 34

5.2.4主船体舱内划分 35

5.2.5液舱 35

5.2.6上层建筑的舱室和通道布置 36

5.3锚泊和系泊设备 39

5.3.1 舾装数计算 39

5.3.2 锚泊及系泊设备配置 39

5.4 救生设备 40

5.5 消防设备 40

5.6 信号设备 40

5.7 舵设备 40

第6章 螺旋桨设计 43

6.1 概述 43

6.1.1 螺旋桨的数目 43

6.1.2 螺旋桨的叶数 43

6.1.3 设计图谱的选择 44

6.1.4 已知条件 44

6.2 爱尔法计算有效功率曲线 45

6.3 MAU图谱设计 47

6.3.1 初步设计 47

6.3.2 终结设计 50

6.4 空泡校核 52

第7章 稳性计算书 55

7.1 概述 55

7.2 舱容要素曲线 55

7.3 浮态调整 57

7.4 初稳性计算 59

7.4.1 静水力曲线 59

7.4.2 各载况初稳性计算 59

7.5 大倾角稳性 60

7.5.1 稳性插值曲线 60

7.5.2 横摇角计算 61

7.5.3 进水角 62

7.6稳性计算 64

7.6.1 自由液面横倾力矩 64

7.6.2稳性臂计算 64

7.7 稳性曲线 65

7.8 最小倾覆力臂 68

7.9 风压倾侧力臂 68

7.10 稳性校核 69

第8章 吨位丈量估算书 71

8.1 概述 71

8.2 主要参数 71

8.3 总吨位 71

8.3.1 主甲板以下所有围蔽处所的型容积 71

8.3.2 主甲板以上所有围蔽处所的型容积 72

8.3.5 总吨位计算 72

8.4 净吨位 73

第9章 干舷计算书 74

9.1 概述 74

9.2 主要参数 74

9.3 干舷计算 74

9.3.1 基本干舷 74

9.3.2 方形系数修正 74

9.3.3有效上层建筑和凸形甲板对干舷的修正 74

9.3.4非标准舷弧对干线的修正 75

9.3.5甲板线位置对于干线的修正 75

9.3.6夏季最小干舷 75

9.3.7 干舷衡准 75

第10章 舾装数计算书 76

第11章 EEDI计算 77

11.1 定义 77

11.2 船舶设计能效要求 77

11.3 Attained EEDI计算 77

11.4 结论 78

1. 绪论

1.1目的及意义（含国内外的研究现状分析）

长江经济带是中国承上启下、承东启西的核心经济带。长江经济带覆盖上海、江苏、浙江、安徽、湖北、江西、湖北、湖南、重庆、四川、云南、贵州11个省市，面积约205万平方公里，人口和生产总值超过全国的40%。长江年货运量达到10亿吨以上，世界第一，是名副其实的黄金水道。然而,随着航运业的发展,特别是上下游航道条件的改善,长江中游航道的梗阻问题越来越令人堪忧。长江本身作为亚洲第一长河，它的运力还有很大的提升空间。而随着国内市场经济的不断发展，沿海、沿江各大港口和主要城市与经济特区之间的合作不断加强，进而产生庞大的物流量，对船舶运输任务提吃了更高的要求。2014年，湖北提出了航道整治的“645”工程，计划实施长江干流武汉至安庆6米，宜昌至武汉4.5米水深航道整治工程。而随着水深的增加，航道的运载能力也在不断提升。这是发展新船型的一个大好时机。江海直达是指用同一船舶将货物从起运港经过江河和海洋水域直接运抵目的地而不需中途转船的一种运输方式，具有运营成本低，货物损耗少，货物周转时间短的特点，符合现代物流的发展趋势，可以有效地弥补我国江海货物运输的不足。因此，江海直达船具有较好的应用前景。

国外江海直达货船发展现状：在上世纪60年代，美国采用利用载驳货船组织江海联运。载驳货船，又称子母船，是利用母船上的升降设备实现驳船的载入与载出，通过子母船的配合从而实现货物运输，之后这种运输方式先后在前苏联及欧洲各国流行开来。目前，美国采用有捣载的中转联运方式进行江海货物运输，并建立了现代化的捣载运输系统，配备高效率的装卸设备，在经济效益上，取得了良好的成功。

国内江海直达货船发展现状：“七五”期间我国开始了对江海直达运输船舶的研发工作，成功完成了268TEU江海直达集装箱船、5000吨级江海直达运粮船等的科技攻关项目。2016年，武汉理工船舶股份公司研发的中国首艘千箱级江海直达集装箱船设计方案日前已通过设计考评,首艘示范船最快今年开始打造,明年可下水试航。

1.2市场分析

据统计，我国铁矿石进口量近15年来占全世界铁矿石进口量的比重逐年提高，2015年已占全球铁矿石进口量的65.1%，是世界铁矿石的最主要进口国。 进口铁矿石是长江沿线的各大钢铁厂的重要矿石来源。但是，向南京上游方向的钢铁厂运输铁矿石往往要经过两次转运，三次转运甚至多次转运，大大提高了物流成本，而本船可以在铁矿石到达沿海港口后直接将铁矿石转运至南京上游各港口而无需多次转运，减小了物流成本，从而提高了经济效益。此外，本船还可装运粮食等其他货物由长江中下游至上海。

1.3具体分析

1）航区及用途：考虑到本船吨位较大，“645”工程完工后武汉至宜昌段水深仍然无法满足要求，故本船主要航行于武汉新港为起点的各港至沿海港口间，航行于近海航区和A级、B级航区。以装运散货（矿石、煤炭、粮食等）货物为主。

2）航速：江海直达船是低速运输船型其佛氏数在0.175~0.215之间，航速一般为8.5~13.8kn国内500~1 000吨级的江海船航速为8．5~lOkn；1 000~5 000吨级航速为9．5~12．Okn；5 000吨级以上为12．0~13．8kn。本船取12kn即22.224km/h。鉴于本船需航行于武汉新港至长江口（约1100km）及沿海各港口之间，考虑到船舶往返及中途停靠，续航力应不小于2500km。

3）船型与载量：本船为钢质、单甲板节能环保型江海直达货运船舶（通过尾气处理来减少有害气体排放），载货量为 20000t级。

4）船员编制及配置：根据《中华人民共和国船舶最低安全配员规则》甲板部：船长，大副，二副，三副各一人，水手三人；轮机部：轮机长，大管轮，二管轮，三管轮各一人，值班机工三人，总计14人。

5）主机：考虑到节能减排的需求，本船采用柴油主机，并采用尾气处理等方式减少尾气中氮化物（NOx）和硫化物（SOx）等的排放量。