论文总字数：49841字

摘 要

毕业设计内容为770TEU集装箱船方案设计。设计过程综合考虑了船舶自身性能和安全性并且兼顾经济方面的考虑，遵循《国内航行海船建造规范》（2014）和《船舶与海上设施法定检验规则》（国内航行海船法定检验技术规则）(2011)。

毕业设计内容主要包括以下几个部分: 确定船舶主尺度；设计与绘制型线图，完成型线设计；完成总布置设计，绘制总布置图；计算液体舱舱容要素，完成各种载况下船舶浮态，稳性衡准的计算。

关键词：主尺度；型线设计；总布置设计；结构计算

Abstract

The graduation project is designed for the 770TEU container ship. The design process comprehensively considers the ship's own performance and safety, as well as economic considerations.

The graduation project mainly includes the following parts: Determine the main dimensions of the ship. Design and draw a line drawing, complete static calculations, complete the lines and frames design. Complete the general arrangement design. Calculate the contents of liquid tanks and complete the calculation of the ship's floating state and stability criteria under various loading conditions. Calculate the contents of liquid tanks and complete the calculation of the ship's floating state and stability criteria under various loading conditions. Structural calculation.

Key Words：the main dimensions of the ship；lines and frames design；general arrangement design；Structural calculation

目录

第1章 绪论 1

1.1 中小型集装箱船设计的目的及意义 1

1.2 本设计的的主要内容 1

1.3 本设计的主要方法 1

第2章 任务书分析 3

2.1 船舶尺度及型线特点 3

2.1.1. 船舶尺度特点 3

2.1.2. 型线特点 3

2. 2 技术性能 3

2.2.1. 稳性要求 3

2.2.2. 快速性要求 3

2.2.3. 操纵性要求 3

2. 3 布置方面与结构方面 3

2.3.1. 布置特点 3

2.3.2. 结构特点 4

2.4设计应解决的主要问题 4

第3章 船体说明书 5

3.1总体 5

3.1.1 用途及航区 5

3.1.2 船型 5

3.1.3 船级、规范及规则 5

3.1.4 主要尺度 5

3.1.5 舱容 6

3.1.6 干舷 6

3.1.7 载重量及载货量 6

3.1.8 航速、续航力及自持力 6

3.1.9 纵倾和稳性 6

3.1.10 船员定额 7

3.1.11 总布置概况 7

3.2 船体结构 7

3.2.1 设计依据. 7

3.2.2 骨材间距 7

3.3 舾装 7

3.3.1 舵设备 7

3.3.2 锚泊和系泊设备 8

3.3.3 救生艇 8

第4章 主尺度确定 9

4.1. 主尺度确定分析 9

4.1.1 总体布置构想 9

4.1.2 总体设计中心问题 9

4.1.3 主尺度确定步骤 10

4.2. 集装箱的布置 10

4.2.1 甲板和舱内集装箱数确定 10

4.2.2 集装箱行数、列数和层数的确定 11

4.3. 主尺度的确定 11

4.3.1  型宽的确定 11

4.3.2 型深的确定 13

4.3.3 船长的确定 14

4.3.4吃水的确定 16

4.3.5方形系数的确定 16

4.4 浮性方程校核 17

4.4.1 主机功率估算 17

4.4.2空船重量估算 17

4.4.3  载重量估算 18

4.4.4  浮性方程校核 19

4.5 船舶性能校核 20

4.5.1初稳性高GM校核 20

4.5.2 快速性校核 21

4.6 小结 22

第5章 型线设计 23

5.1概述 23

5.1.1 型线设计原则 23

5.1.2型线设计步骤 23

5.2 菱形系数Cp的选取 24

5.3浮心纵向位置选取 24

5.3.1最佳浮心位置 24

5.3.2重心纵向位置估算 24

5.4横剖面面积曲线改造 25

5.4.1菱形系数C_p改造 25

5.4.2浮心纵向位置改造 26

5.5 设计船型线绘制 26

5.5.1 设计水线以下横剖线绘制 26

5.5.2侧面轮廓线绘制 27

5.5.3半宽水线图轮廓线绘制 28

5.5.4 横剖线绘制 28

5.5.5 半宽水线图和纵剖线图绘制 29

5.5.6 型线光顺 29

第6章 静水力计算 30

6.1 静水力计算软件 30

6.2 静水力计算结果 30

第7章 总布置设计 33

7.1总布置设计的内容和原则 33

7.1.1总布置设计的内容 33

7.1.2总布置设计的原则 33

7.2主体区域的划分 33

7.2.1主体水密舱壁布置 33

7.2.2 主体纵向划分 34

7.2.3主体垂向划分 34

7.3上层建筑 34

7.3.1舱室布置 35

7.4舾装设备布置 35

7.4.1锚、系泊设备 35

7.4.2救生设备 36

第8章 完整稳性 37

8.1说明 37

8.1.1计算规范 37

8.1.2概述 37

8.2各载况重量重心计算 37

8.2.1满载集装箱出港 37

8.2.2满载集装箱到港 37

8.2.3压载出港 37

8.2.4压载到港 37

8.3自由液面修正 39

8.3.1舱柜尺寸 40

8.3.2 初稳性修正 40

8.3.3大倾角自由液面修正 40

8.4浮态、初稳性、横摇周期、横摇角计算 42

8.5稳性横截曲线和进水角曲线 43

8.6 静稳性力臂计算 44

8.7受风面积及形心计算 47

8.8 最小倾覆力矩 49

8.9 风压力臂计算 51

8.10 稳性总结 52

第9章 货舱结构段计算 53

9.1主要设计计算要素 53

9.2 货舱区域内双层底 54

9.2.1 箱形中桁材 54

9.2.2 旁桁材 54

9.2.3实肋板 55

9.2.4船底纵骨 56

9.2.5 内底纵骨 57

9.2.6 内底板 57

9.2.7船底板 57

9.3 货舱区域双舷侧骨架 57

9.3.1 最小厚度： 57

9.3.2 舷侧纵骨 58

9.3.3 舭列板 59

9.3.4 舷侧外板0 59

9.3.5 舷顶列板 60

9.4 主甲板及甲板骨架 60

9.4.1 计算压头 60

9.4.2 甲板横梁 61

9.4.3 甲板强横梁 61

9.4.4 甲板纵桁 62

9.5 甲板 62

9.5.1 强力甲板 62

9.5.2 甲板边板 62

9.6 舱口和舱口围板 62

第1章 绪论

1.1 中小型集装箱船设计的目的及意义

本设计为近海770TEU集装箱船，兼顾考虑件杂货运输，其载箱量属于小型集装箱船。

近些年来，我国经济发展迅速，因此对航运业提出了更高的要求。而使用集装箱船进行规模化运输，拥有货运量大和经济效益高等特点^[1]，世界海运贸易量超过100亿吨，占全球贸易总额的80%以上^[2],所以集装箱船的市场应用是非常广阔的。然而人们的目光通常都集中在大型集装箱船上，殊不知中小型集装箱船同样具有很大的发展前景。

首先从运力考虑，船舶制造出的数量大于所需要的数量。这种供大于求的运力过剩情况必然会给集装箱运输行业带来很大影响^[3]。因为大型集装箱船的航线较少，为了保持市场份额只能进行价格战，进一步导致从事集装箱运输行业的风险变大，利润减少。不同与大型集装箱船的市场饱和，中小型集装箱船舶的运力却满足不了人们对于其的需求。市场的需求是多样化的，因为港口及航道水运条件等因素的限制，大型集装箱船有很多难以抵达的地方。因此，这些支线的运输必须靠着中小型集装箱船才能满足，中小型集装箱船的市场前景是广阔的。

相比于大型集装箱船舶，中小型集装箱船舶在港口间更易实现点对点直接运输，减少中间的转运环节，使航线的选取大大灵活。若是选取得当，大型集装箱船舶的经济优势甚至也荡然无存。更是避免了支线-干线-支线这种路线，缓解了大型港口作为中转站的吞吐压力，解决了因流向集中而带来的陆路运输压力。其次，中小型集装箱船的使用灵活。相比于大型集装箱船舶，中小型集装箱船舶的货物组织更为容易，大型集装箱船舶的满载率通常要低于中小型集装箱船舶。中小型集装箱船虽然运输成本高, 但是因为便于组织货物这一特点，还是有很大的前景。

市场前景的未来可期，无法替代的优势特点，可以预计中小型集装箱船舶的需求量必定会提高。

1.2 本设计的的主要内容

寻找船舶的数据资料，探索本船的主尺度数据。使用母型船改造法画出需要的型线图。并对于对于静水力的计算，完成相应的图纸绘制。完成总布置图的布置并且调整船舶的纵倾。进行相应的稳性计算。

1.3 本设计的主要方法

主尺度的确定：首先收集母型船背景资料，分析中小型集装箱船船型特点。集装箱船为布置地位型船，需要先确定舱内和甲板上集装箱布置数量，绘制布置草图，根据布置情况来确定主要尺度。

设计与绘制型线图, 完成静力学计算、绘制静水力曲线图、邦金曲线图：使用母型船改造法，绘制母型船的横剖面面积曲线，再由母型船的横剖面面积曲线绘制设计设计船的横剖面面积曲线，平行中体部分则基本相同。接着绘制型线图，完成静水力计算和邦金曲线图。

总布置设计：按照《国内航行海船建造规范》(2014)《船舶与海上设施法定检验规则》 (2011)相关的规范规则法规进行设计，同时参考母型船的资料。首先是确定肋骨间距和各舱室功能的作用以及甲板平台功能的划分，完成1～2个液体舱的舱容要素计算。然后根据布置地位等因素设置上层建筑。分析四种典型载况浮态，调整总布置或型线至浮态满足要求。完成设计船总布置图纸。

第2章 任务书分析

2.1 船舶尺度及型线特点

2.1.1. 船舶尺度特点

根据集装箱船型资料，对载箱量500TEU到1000TEU的船舶进行船型参数统计，垂线间长在107.48米到148米之间，船宽在16.8米到25米之间，型深在8.05米到13.9米之间，设计吃水在6.1米到8.2米之间。L/B在5.28到6.92之间，B/D在1.80到2.39之间，D/d在1.24到1.74之间。

2.1.2. 型线特点

因为L/B在6左右，首部可以安装大小和位置适当的球鼻艏，在一定速度范围内，发生有利干扰，降低兴波阻力^[4]。尾部则使用球尾，伴流分布均匀, 船身效率好, 改善尾部振动, 提高总推进效率。首部尾部都可以设置较大外飘，防止上浪。

2. 2 技术性能

2.2.1. 稳性要求

能否有足够的稳性是安全性能的关键，集装箱船的重心很高。一般降低重心高度的方法是加足够的压载水，可能会在首尾尖舱，双层底以及其他部分布置压载水舱。在装卸舱内集装箱时，5°是船舶倾斜的最大值。为了让这个倾斜减小，一般会用边压载水舱进行调整。

2.2.2. 快速性要求

根据型船资料分析，载箱量500TEU到1000TEU的集装箱船服务航速最低13节，最高17.8节。Fr数在0.17到0.27之间，属于中低速船舶。任务书要求试航速度13节以上，根据统计数据应该不难实现。

2.2.3. 操纵性要求

宁波港、上海港航道条件好，助航设施齐全，操纵性要求不难实现。因为本船为布置地位船舶，操纵性不是最主要考虑因素，不过可以从尾部形状进行改善。

2. 3 布置方面与结构方面

2.3.1. 布置特点

根据型船统计资料，载箱量在500TEU到1000TEU之间的船舶甲板上箱数占总箱数的比值在0.413到0.668之间。本船初步设计舱内布置一共4层，每层12行集装箱和7列集装箱。甲板上布置三层集装箱，每层14行集装箱和9列集装箱。0.603是非舱内集装数占总集装箱数的比值。设有三个货仓，每个可装4行1AA箱或者2行1CC箱。设有首楼和尾楼，尾楼甲板以上设有五层甲板室。

根据型船资料应是尾机型船^[5]，视线盲区比较大，尾楼上层建筑高度要考虑视野。机舱的体积也应该合理设计，因为大的面积有利于维护，但发生火灾的概率也相应增大^[6]，应设计合理的消防装置和通道

2.3.2. 结构特点

该集装箱船外形狭长，上甲板平直。因为对于集装箱船来说，纵向以及抗扭的强度是非常重要的^[7]所以本船采用开口双壳体结构，是集装箱船的一种独有的大开口的舷侧结构型式，保证了船体的纵向、横向及抗扭的强度，还增加了剖面抗弯的刚度^[8]；它提高了船舶的防撞抗沉的能力，而且舷侧双层壳内还可利用来作各种用途，如压载水舱等^[9]。

2.4设计应解决的主要问题

经过调研，任务书要求试航速度不低于13kn，根据型船资料的统计数据应该不难达到。而宁波港上海港的助航设施齐全，航道宽阔，泊位吨数长度均满足本船要求，所以操纵性也不是中心问题。而对于集装箱船来说，稳性不容易满足，而初稳性又是衡量稳性的重要因素。因此，要从几个方面来改善初稳性高：

1. 提高横稳心高度KM：主要是采用V型剖面，增大水线面系数。
2. 降低重心高度KM：重心高度的降低应包括空船重心、集装箱重心及压载水重心的降低。上甲板及抗扭箱部位采用高强度钢，紧凑布置，缩短上层建筑，尽可能地降低轴中心线高度及选用既实用而又轻巧的甲板机械，这些都是降低空船重心的有效措施。

第3章 船体说明书

3.1总体

3.1.1 用途及航区

本船为770TEU船，航行范围为我国的近海航区，主要装载集装箱，亦兼装

件杂货。

3.1.2 船型

本船为为钢质、单甲板、尾机型、单桨、单舵，由柴油机驱动的集装箱船，具有球

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