摘 要

本次毕业设计所选择的题目是《550TEU三峡航运新通道通航集装箱船方案设计》，主要是根据母型船来进行改造，结合在专业课上学习到的知识，灵活地将其运用到实际的设计过程中，完成一条在三峡航运新通道通航的550TEU集装箱船的方案设计。

全文共分为10个部分来进行阐述，主要内容包括：绪论、任务书分析、全船设计概述、船舶主尺度确定、船体型线设计、船体总布置设计、螺旋桨设计、稳性计算（分为浮态核算与调整以及完整稳性）、干舷计算、吨位丈量等。船舶主要要素是通过优秀母型船换算得到，兼顾考虑经济性稳性、和绿色船舶EEDI指标。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。总布置设计是以满足舱容和稳性要求为要点，人性化地进行布置设计。螺旋桨设计是求得最佳的螺旋桨要素以及其对应的可达航速。浮态核算与调整，是确保船舶在各种载况下航行时都能有良好浮态；船舶的完整稳性是保证船舶在各种恶劣海况下航行时不致倾覆。干舷计算是保证船舶有足够的干舷以实现航行时的安全性。吨位计算结果将作为船舶载货量和经济性的估算依据。

关键词：集装箱船；方案设计；型线设计；总布置设计；稳性校核。

Abstract

The graduation design topic is lt;550TEU The Project Design of Navigation Container Ship in The Three Gorges Shipping New Channelgt;. The design is mainly transformed based on the mother vessels, combining the knowledge we have learned on specialized courses and flexibly applied to the actual design process.

The full text is divided into 10 parts, containing introduction, mission statement analysis, an overview of the layout design of the whole ship, the determining of the main scale of the ship, design of hull lines, hull layout design, the propeller design, stability calculation (divided into two parts, one is the float state of structure calculation and adjustment, another is intact stability), calculation of freeboard, tonnage calculation etc. The main factor of the ship is obtained by excellent mother vessels conversion, at the same time, taking economic stability and green ship EEDI indicators into consideration. The hull line design is carried out based on the mother vessels line reconstruction, using ‘1-Cp’ method and migration method, achieving 3D Fairing, coordinated, consistent. Meeting the capacity and stability requirements are the mainly points of the layout design which is user-friendly designed. The propeller design is calculating optimal screw elements and their corresponding available speed. The float state of structure calculation and adjustment are to ensure that the ship sailing under various load conditions and can have a good state. Intact stability is to guarantee the ship will not overthrow when meeting various bad sea conditions. Freeboard calculation is to guarantee enough dry sides of the ship in order to realize the navigation safety. Tonnage calculation results will serve as a ship's cargo capacity and economical estimation basis.

Keywords: Container ship; The project design; Hull lines design; The layout design; Stability checking.

目 录

第 1 章 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 国内外发展现状 1

1.3 目的和意义 1

1.4 课题研究内容 2

1.5 综述 2

第 2 章 任务书分析 3

2.1 市场分析 3

2.2 船舶入级 3

2.3 航区及用途 3

2.4 设计船舶的特点 3

2.5 设计方法 3

2.5.1设计思想 4

2.5.2 设计流程图 4

第 3 章 全船设计概述 5

3.1 船型及基本情况 5

3.2 设计依据的规范和规则 5

3.3 载箱量及航速 5

3.4 主要要素 5

3.5 甲板间高 5

3.6 稳性及干舷 6

3.7 船员定额 6

3.8 载重量 6

3.9 总布置概况 6

3.10 船体结构 7

3.11 主要设备及其参数 7

3.11.1 主机 8

3.11.2 减速齿轮箱 8

3.11.3 螺旋桨 8

3.12 主要舾装设备 8

3.12.1 锚泊设备 8

3.12.2 系泊设备 9

3.12.3 舵设备 9

3.12.4 消防设备 9

3.12.5 救生设备 10

3.12.6 无线电通信设备 11

3.12.7 航行设备 11

3.12.8 信号设备 11

第 4 章 船舶主要要素的初步估算 12

4.1主尺度确定流程 12

4.2 排箱 12

4.3.初步选取主尺度 13

4.3.1 船长L的确定 13

4.3.2 船宽B的确定 14

4.3.3 吃水T的确定 14

4.3.4 型深D的确定 15

4.3.5 方形系数Cb的确定 15

4.3.6 小结 15

4.4.初步选取主机 16

4.4.1母型船换算法计算主机功率 16

4.4.2选取主机 17

4.5 重力与浮力的平衡 17

4.5.1空船重量的估算 17

4.5.2载重量DW的估算 17

4.5.3 重力与浮力的平衡校核 18

4.6 性能的校核 19

4.6.1估算重心高度 19

4.6.2 初稳性校核 20

4.6.3 横摇周期校核 20

4.6.4 最小干舷校核 20

4.7 经济性校核 20

4.7.1年收益 20

4.7.2 年营运成本 21

4.7.3最小货运费率RFR计算 22

4.8 绿色性校核 22

4.8.1 船舶设计能效要求 22

4.8.2 Required EEDI计算 22

4.8.3 Attained EEDI计算 23

4.9 主尺度优化设计 23

4.10 主要要素总表 24

第5章 型线设计及静水力计算 26

5.1 设计概述 26

5.2 设计方法 26

5.3 主要型线要素的选择 27

5.3.1中剖面系数Cm和棱形系数Cp 27

5.3.2浮心纵向位置Xb 27

5.3.3 平行中体长度和位置、最大剖面位置 28

5.3.4 横剖面面积面积曲线的形状 29

5.4 绘制母型船型线图 29

5.5 改造母型船型线 29

5.5.1主尺度不同 29

5.5.2 (1-Cp)法生成横剖面面积曲线 30

5.5.3 型线的生成 35

5.5.4局部型线设计 37

5.5.5 三向光顺 38

5.6 静水力曲线 39

第6章 总布置设计 41

6.1总布置概述 41

6.2总体布局划分 41

6.2.1基本参数的确定 41

6.2.2布局划分 42

6.3.舱室及设备 42

6.3.1船首舱室划分 42

6.3.2船首设备布置 45

6.3.3船中舱室划分 46

6.3.4船尾舱室划分 48

6.3.5水密舱壁设置 50

6.4 舵设备 50

第7章 螺旋桨设计 51

7.1 主要设计思想 51

7.2 基本设计参数的选取 51

7.2.1 螺旋桨的数目 51

7.2.2 螺旋桨的叶数 51

7.2.3 设计图谱的选择 51

7.3、已知条件 52

7.3.1 船型参数 52

7.3.2 主机参数 52

7.3.3 推进因子 52

7.3.4 有效功率曲线 53

7.4.MAU图谱设计 54

7.4.1初步设计 54

7.4.2 终结设计 57

7.4.3 空泡校核 60

第8章 稳性计算 63

8.1 主要内容 63

8.2 舱容要素曲线 63

8.2.1规则液体舱的计算 63

8.2.2 不规则液体舱的计算 66

8.3 浮态核算和调整 68

8.3.1 船舶典型载况 68

8.3.2 典型载况重量重心计算 68

8.3.3 初稳性计算 71

8.4 大倾角稳性 73

8.4.1 稳性插值曲线 73

8.4.2 横摇角 73

8.4.3 进水角和极限静倾角 74

8.4.4 静稳性计算 76

8.4.5 动稳性计算 79

8.4.6 稳性曲线 81

8.4.7 各静倾力臂计算 81

8.4.8 稳性衡准 86

第9章 干舷计算书 90

9.1 计算说明 90

9.2 主要数据 90

9.3 干舷计算 90

9.3.1 干舷核定 90

9.3.2 最小干舷 91

9.3.3 基本干舷 91

9.3.4 型深对干舷的修正 91

9.3.5 舷弧对干舷的修正 91

9.3.6 舱口围板高度和舱室门槛高度对干舷的修正 92

第10章 吨位丈量 93

10.1 概述 93

10.2 计算 93

10.3 总吨位计算 95

10.4 净吨位 95

第11章 结论 96

11.1 结论 96

11.2 设计中的不足 97

参考文献 99

附录1 主尺度优化程序 100

附录2 静水力曲线图 107

附录3 邦金曲线图 108

致谢 109

第 1 章 绪论

1.1 课题研究背景

近年来，随着上游西部地区经济迅猛发展，三峡航道承接东中部产业的转移量逐日增多，过闸货物量也相应增加，三峡船闸已经提前达到设计通航能力，逐渐成为长江黄金水道的“关口”，限制着长江经济带的进一步建设。因而相关企业和部门及行业专家建议，宜尽快开辟三峡枢纽水运新通道，从根本上提高三峡大坝的通过能力，走出目前长江航道所面临的拥堵困境，从而提升长江黄金水道的经济效应。

根据三峡船闸过闸船型现状，结合对未来航运发展趋势分析和三峡过坝货运量及货种的预测，认为新通道设计代表船型应以集装箱船和散货船为主，同时兼顾客船和液货船。本篇着重研究550TEU三峡航运新通道通航集装箱船，通过对其进行详细的方案设计，探寻适合于三峡航运新通道通航的集装箱船的普遍特征要求，为日后运行于三峡航运新通道的集装箱船的顺利通航奠定基础。

1.2 国内外发展现状

从70年代开始,一部分地区的内河采用了集装箱船运输方式。目前,在国外内河水运发达地区，如北美密西西比河和以莱茵河为主干的西欧航道网等都采用了集装箱船运输方式。与此同时，国内集装箱船运输业也迅猛发展，以长江流域和珠江三角洲为依托，集装箱船在水运行业扮演着越来越重要的角色。

为了开发和提高西欧河流的集装箱船航运功能，除河流的中下游外，河道都进行了渠化。在德国境内内河的渠化工程主要采取低坝多级建设方案，还修造了较多的人工通航运河。这些人工通航运河与众多自然河流相通，构成多方向连接的“格网状”内河航道网络系统，从而建立欧洲统一航行标准的内河航道网，在更大程度上带动整个欧洲的水运发展。这对于我国长江三峡航运新通道的建立有着一定的借鉴意义，例如可以使三峡航运新通道与长江上游航道、下游航道以及更多的直流航道相连接，使之成为“网状结构”，发挥更大的经济带动效益。

1.3 目的和意义

为了即将开辟的三峡航运新通道和长江干流能够发挥更大的作用，在更大程度上满足与日俱增的船舶货运量和通行量，进一步带动整个长江流域的经济发展。我们将提前为三峡新航道运行的相关船舶进行研究，做出方案设计。根据对国内外运输船舶的趋势分析，以及对国内长江经济带的发展研究，不难预测在未来大吨位的集装箱船将在最大程度上满足长江经济带的货物运输要求，同时带来更多的经济效益。本篇将着重于550TEU三峡航运新通道通航集装箱船的方案设计的研究。

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550TEU集装箱船的设计工作，设计内容包括船型和主要要素的确定，船体型线设计，总布置设计，螺旋桨设计，浮态核算与调整以及完整稳性，干舷计算、吨位丈量等内容。

1.5 综述

随着长江流域货运量的逐渐增大，小型集装箱船老龄化的加重，以及三峡航运新通道的设计开发所带来的大型集装箱船运行状况的优化，选题《550TEU三峡航运新通道通航集装箱船方案设计》既符合时势，有着自己的市场需求，又能使我自身受到锻炼，在一定程度上对我将来在船厂的工作有着莫大的帮助。