论文总字数：57246字

摘 要

本文主要介绍3000t西江干线多用途货船的方案设计，进行了主尺度确定、型线设计、总布置设计等方面的工作，并对船舶的稳性、快速性、舱容等航海性能进行校核。通过CAD软件设计并绘制了设计船的主要图纸，如型线图、总布置图、静水力曲线图、邦金曲线等，并运用compass软件进行了静水力计算，根据计算结果对船舶性能进行了校核。

设计船为内河多用途货船，在设计过程中针对运载的不同货物所需的条件进行了充分的考虑，合理地设计了船舶主尺度、首尾形状、设计吃水和货舱类型以满足不同类型货物的要求；针对不同货物、不同载况下的船舶航行的安全性问题，本文严格按规范和法规的要求，对每种载况进行了稳性校核和干舷计算，计算结果表明，本船的稳性、干舷等要素均能够满足规范和法规的要求。

关键词：方案设计；内河船舶；航海性能；多用途船；西江干线

Abstract

This paper mainly introduces the scheme design of the 3000t multi-purpose cargo ship on Xijiang main line, including the determination of main dimensions, the design of lines, the design of general layout, etc., and the verification of the ship's navigation performance such as stability, rapidity and tank capacity. Through CAD software, the main drawings of the design ship are designed and drawn, such as profile, general layout, static hydraulic curve, Bangjin curve, etc., and the static hydraulic calculation is carried out with compass software, and the ship performance is checked according to the calculation results.

The design ship is a river multi-purpose cargo ship. In the design process, the conditions required for carrying different cargoes are fully considered. The main dimensions, head and tail shapes, design draughts and cargo tank types of the ship are reasonably designed to meet the requirements of different types of cargoes. In view of the safety problems of ship navigation under different cargoes and different loading conditions, this paper strictly follows the requirements of the codes and regulations The results show that the ship's stability, freeboard and other factors can meet the requirements of the code and regulations.

Key Words：Scheme design; inland ships; navigation performance; multi-purpose ships; Xijiang main line

目录

目录

第1章 绪论 6

1.1 研究背景 6

1.2 航道现状 6

1.3 目的和意义 6

1.4 研究内容 7

1.5 研究途径及流程 7

第2章 设计任务书 9

2.1 船舶入级 9

2.2 设计船舶的特点 9

第3章 主尺度确定 10

3.1 选取主要要素时的考虑因素 10

3.2 初始排水量及主尺度确定 11

3.2.1 船长L的确定 13

3.2.2 型宽B的确定 13

3.2.3 型深D的确定 13

3.2.4 吃水T的确定 14

3.2.5 排水量及方形系数估算 15

3.3 浮性的校核 15

3.3.1 空船重量 15

3.3.2 载重量DW的计算 16

3.4 稳性的初步校核 17

3.4.1 船舶重心计算 18

3.4.2 初稳性校核 19

3.5 快速性校核 19

3.6 主要要素小结 19

第4章 型线设计 21

4.1 概述 21

4.2 船体型线的要素 21

4.3 型线设计的方法及原则 22

4.4 型线设计的步骤 22

4.4.1 确定棱形系数及浮心纵向位置 22

4.4.2设计水线和甲板边线 25

4.4.3 横剖面形状 25

4.4.4中剖面首尾轮廓线 25

4.4.5 改造型船横剖面面积曲线 26

4.4.6 绘制型线图 27

4.5 静水力曲线及邦戎曲线的绘制 28

4.6.1 静水力曲线的绘制 28

4.6.2邦戎曲线的绘制 29

4.7 小结 29

第 5 章 总布置设计 31

5.1 概述 31

5.1.1 总布置设计的具体工作 31

5.1.2 总布置设计的原则 31

5.1.3 总布置设计的方法 32

5.2 部分舱室容积 32

5.2.1 货舱容积Vc 32

5.2.2 压载水舱容积Vb 32

5.2.3 油水舱容积 33

5.3 船舱的划分 33

5.3.1 肋骨间距 33

5.3.2 水密舱壁 33

5.3.3机舱部位与长度 33

5.3.4 甲板与平台 34

5.3.5 双层底 34

5.3.6 艉尖舱 34

5.3.7 艏尖舱 34

5.3.8 货舱 34

5.4 上层建筑的划分 34

5.5 锚泊设备 35

5.6 消防设备 35

5.7 救生设备 35

5.7.1 救生衣、个人救生浮具的配备 35

5.7.2救生圈、气胀式救生环的配备 36

5.8无线电通信设备 36

5.9航行设备 36

5.10 信号设备 36

5.10.1 号灯 36

5.10.2 号旗 37

5.10.3声响信号设备 37

5.12舱室设备 37

5.13小结 37

第6章 舱容及浮态调整 38

6.1舱容要素 38

6.1.1 舱容要素的计算 38

6.1.2 典型液体舱舱容要素计算 40

6.2浮态调整 40

第7章 螺旋桨计算书 43

7.1 船舶阻力换算 43

7.2螺旋桨设计 44

7.2.1螺旋桨形式的确定 44

7.2.2已知条件 45

7.2.3螺旋桨的初步设计 45

7.2.4 螺旋桨终结设计 47

7.2.5 空泡校核 49

第8章 完整稳性 52

8.1 重量重心计算 52

8.1.1 空船重心计算 52

8.2自由液面对初稳性修正 55

8.3 计及自由液面影响下的初稳性及浮态 56

8.4横摇角计算 59

9.5 大倾角稳性 60

9.5.1 稳性横截曲线的绘制 60

8.6静稳性曲线和动稳性曲线的绘制 61

8.6.1 自由液面对静稳性臂的修正 61

8.6.2静稳性臂和动稳性臂计算 63

8.7进水角和极限静倾角计算 68

8.7.1进水角 68

8.7.2极限静倾角 69

8.8稳性曲线绘制 70

8.9风压倾斜力臂 73

8.9.1受风面积及其重心距基线距离 73

8.9.2风压倾侧力臂 78

8.10水流倾侧力臂 81

8.11全速回航稳性 83

8.12稳性衡准 86

8.13稳性衡准小结 87

第9章 干舷 90

9.1 计算说明 90

9.2计算要素 90

9.2.1.船长 90

9.2.2中点 90

9.2.3计算型深D1 90

9.3最小干舷 90

9.3.1基本干舷 90

9.3.2型深对干舷的修正 91

9.3.3舷弧对干舷的修正 91

9.3.4舱口围板高度和舱室门槛高度对干舷的修正 92

9.3.5最小干舷计算 92

9.4干舷校核 92

第 10 章 全船说明书 94

10.1 用途与航区 94

10.2 船型 94

10.3 规范 94

10.3 主要尺度 94

10.4 甲板间高 94

10.5稳性及干舷 95

10.6 船员定额 95

10.7 载重量及吨位 95

10.7.1 载重量 95

10.8 动力装置 96

10.8.1 主机 96

10.8.2 齿轮箱 96

10.8.3 螺旋桨 96

10.9 航速、续航力及自持力 96

10.10总布置概况 97

10.10.1 主甲板下 97

10.11 主要舾装设备 97

10.11.1 锚泊设备 97

10.11.2 系泊设备 98

10.11.3 救生设备 98

10.11.4 消防设备 98

10.11.5 信号设备 98

10.11.6舷墙、栏杆 99

10.11.7无线电通信设备 99

结论 100

附录 A 邦戎曲线图 103

附录 B 静水力曲线图 105

附录 C 静水力计算结果 107

附录 D 稳性插值计算数据 114

第1章 绪论

1.1 研究背景

西江干线是沟通香港、澳门、两广和云贵的水上运输大动脉，是我国内河水运规划“两横一纵两网”主骨架中的一横，西起南宁，东至广州，上通云贵，下出南海，全长851公里，是珠江航运的重要干线，也是我国仅次于长江的第二条黄金水道，是我国西南水运出海大通道重要组成部分，是目前广西最繁忙的航道，广西内河运量的90%需经过此段，货运量占珠江干线运输量的70%，其重要地位可见一斑。

为充分发挥内河水运优势，全面提升西江黄金水道通航能力，加快西江干流沿江产业聚集，逐步形成西江经济带，实现区域经济协调发展，在国家的大力支持下，在交通运输部“三主一支持”交通发展长远规划指导下，通过不断建设和发展，广西内河水运基本形成了以“一干三通道”为主骨架的发展格局。同时，随着经济全球化和区域经济一体化向纵深发展、国家西部大开发战略的深入实施、中国——东盟自由贸易区的加快建设、泛珠三角和泛北部湾经济区合作的进一步推进，以及中央出台一系列扩内需、保增长的政策措施，西江干线沿江经济迎来了千载难逢的发展机遇。

1.2 航道现状

西江干线目前航道大部分处于天然状态，船舶老旧、吨位小，行速缓慢、专业运输企业运力不足，通讯设备和运输管理手段落后；经营管理不统一，航道——港口——航运分家管理，各成一系统；缺乏货物运输调度，装卸运输不协调等问题依然十分突出。为了能够充分发挥西江航道的天然优势和战略优势，除了人为进行调控之外，最重要的就是需要设计出更优秀的船型，来适应西江航道的条件和经济发展的需求。

1.3 目的和意义

随着沿江物流需求快速增长，西江干线沿江区域物流发展也呈现出新特点。研究西江干线沿江区域物流对西江航道建设的需求有助于推进沿江地区现代物流的发展，为西江干线沿江工业经济带的快速发展提供高效、通畅的运输网络支撑。有助于明确西江航道建设的必要性，并根据沿江地区现代物流发展的需要，有针对性地进行西江航道建设的战略部署。并对加快西江干线建设，发挥西江干线的纽带作用，加快推进中国一东盟自由贸易区建设、大湄公河区域合作、中越两国“两廊一圈”合作以及泛北部湾经济合作，泛珠三角区域合作不断深化，对把广西区建设成国际区域经济合作新高地、中国沿海经济发展新一极，加快建设富裕文明和谐新广西具有十分重要的战略意义。

1.4 研究内容

论文研究内容主要包括，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，舱容和浮态调整，稳性计算，干舷计算等内容。

1.5 研究途径及流程

本文主要以平时课堂所学专业知识为基础，结合实际，完成一艘多用途货船的方案设计。在前期准备中，通过各种渠道完成资料的收集，明确设计船舶的航线航区，以及多用途船舶设计的注意事项。

根据2011年交通部《西江航运干线过闸船舶标准船型主尺度系列》要求及相关专业知识确定船舶主尺度；通过母型船改造，进行型线设计；利用compass软件进行静水力和邦戎曲线的计算；参照《内河船舶法定检验技术规则》（2019）和《钢质内河船舶建造规范》（2016），借助《船舶设计实用手 册》进行总布置设计、稳性计算等。

船舶设计是一个由粗到细、逐步近似、反复迭代的过程，当各章节出现矛盾时，以解决主要矛盾为主，协调次要矛盾为辅，设计流程如图1.1，图1.2所示。

图1.1 布置地位型船设计流程图 图1.2 载重型船设计流程图

第2章 设计任务书

2.1 船舶入级

本船入级中国船级社，按“CCS”有关规范和法规设计。

2.2 设计船舶的特点

本设计船为西江干线多用途货船。本船为钢质、单甲板、双机、双桨、柴油机驱动的西江干线多用途货船，本船载货量不少于3000t。本船在静深水中、风力不超过蒲氏3级时的满载试航速度不低于15km/h,续航力不小于1500kn.

考虑到近年来散货运载价格低廉，且西江航线上集装箱船舶缺乏，因此考虑设计船以装集装箱为主，兼装散货。

本设计船特点如下（如图2.1和图2.2所示）：

（1）采用尾机型，利于货舱的布置，减少主机的传动损耗。

（2）采用双尾线型，有利于提高推进效率，而总阻力增加不大。

（3）充分利用西江干线航道的水深条件，尽可能增大螺旋桨直径，提高推进效率。

（4）船舶采用双舷直壁货舱型式，有利于集装箱的摆放。

图2.1 设计船草图（侧视图）

图2.2 设计船草图（俯视图）

第3章 主尺度确定

3.1 选取主要要素时的考虑因素

船舶主要要素是描述船舶几何形状的一些最基本的特征性数据，这些要素对船舶的主要技术性能诸如快速性、稳性、适航性、容量、总布置以及船舶的经济性等都有重大的影响，对船舶质量的好坏有决定性的作用，因此，恰当地确定这些要素，是船舶总体设计中的一项最基本、最重要的工作。

本船为3000 t西江干线多用途货船，主要航行于西江干线，以装运集装箱为主，并兼装砂石等散货，属于典型的布置地位型船，此类船舶主尺度确定的一般思路是：首先根据总布置要求初步拟定船长、型宽及型深的最小值，然后根据尺度比的适宜值对船长、型宽、型深做适当调整，计算重量，选择吃水，计算方形系数，调整有关数值，使尺度绝对值、尺度比及方形系数协调，然后进行性能校核。如不满足要求，还需调整主尺度，如满足要求即可结束并进行经济性分析。具体流程如下图所示：

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