摘 要

本次毕业设计所选题目是《10000t三峡航运新通道通航多用途船方案设计及模型试验分析》，根据大学四年所学专业知识，主要运用母型船改造法进行设计。多用途船通俗的说是指运载功能多样化的船舶，只要能装运的货物达到两类及两类以上的船舶，都叫做多用途船，多用途具有很多独特的特点，比如资源适应性强、运输灵活等，它的这些特点使其已发展成为一种重要的运输船型。本论文将分为10个章节来进行阐述，主要板块包括：初估以及敲定最后的船舶主尺度、船体型线设计、总布置设计、快速性预报、稳性校核、干弦计算、吨位丈量7大部分。

本次设计的最大特点在于这个题目既符合时势，又因为此次设计任务所需的专业知识贯穿我大学四年来所学的专业课，这对我来说是一个很大的挑战，同时也让我对所学知识有了更深的理解。

关键词：三峡新航道；多用途船；三维建模

Abstract

This graduation project is entitled 'Design and Model Test Analysis of Navigable Multipurpose Vessel for 10000t New Channel of Three Gorges Shipping', mainly based on the excellent mother ship. Multipurpose ship is a kind of ship with various carrying functions. Any ship that can carry more than two kinds of cargo can be called a multipurpose ship. Multipurpose ship has the characteristics of strong adaptability of resources and flexible transportation, and has developed into an important type of transport ship. This paper will be divided into seven parts to elaborate, the main contents include: determination of ship main dimensions, hull profile design, general layout design, fast prediction, stability check, dry chord calculation, tonnage measurement 7 parts.

The greatest feature of this design is that this topic is not only in line with the current situation, but also because its required professional knowledge runs through the four years of professional courses in the University and needs to be able to apply textbook knowledge to the actual design, so that I get the best exercise, and have a deeper understanding of the knowledge learned.

Key Words：Three Gorges new waterway；concurrent container；three-dimensional modeling

绪论

1.1 目的及意义

长江干流自西而东横贯中国中部，长江干线是我国重要的东西轴线，可开发性很广，在区域发展总体格局中具有重要的地位。目前长江干线最常见的船型为液货船、集装箱船、散货船、商品车船，也是主要的船型。随着经济结构的转型，可预期兼装集装箱的多用途船会有较大发展，从现在市面上的需求量来看，集装箱船的大型化以及兼装集装箱的多用途船将成为长江航运的主潮流。

本课题就是在这样的背景下进行10000t三峡航运新通道通航多用途船的研究并进行方案设计以及模型试验分析。

1.2 国内外研究现状分析

当今，不断出现的专门用来运输货物的船舶，已经可以运输多种大类货物。多用途船是一种能运载多种货物、使得船舶使用范围大大扩大且能适应不同变化形势的船型。因此，如果说船东在选择船型的时候考虑到世界经济贸易形势的严峻，多半船东第一选择会是多用途船。不论是在航运市场顺畅的时节还是世界经济形势严峻期间，多用途船都能给船东带去较高的收益。

1.3 拟采用的技术方案及措施

本船设计主要采用母型船改造法进行设计，通过对优良母型船进行合理、科学的分析，然后结合设计船的具体需求逐步近似设计，按”ccs”有关规范设计和建造，开发主要航行于长江干线重庆以下航线，并适合于最近几年规划中的三峡航运新通道的多用途船型，并参与模型试验及数据分析。

任务书分析

2.1 船舶入级

本船入级中国船级社，因此整个设计流程均按“CCS”有关规范来进行，也按照相应的规定进行分析并完成新船的设计。

2.2 设计船舶的特点

本次设计船为10000t三峡航运新通道通航多用途船，虽然说是多用途船，但本次设计也将船兼装集装箱来考虑和设计。本船为钢制船，采用艏楼方案，在船首部分设有首楼上层建筑，尾楼也设有上层建筑，本船货舱开口为大舱口，船首为直立型船首，采用双层底，配备双桨和双舵，并且由双柴油机驱动。

本船设计航速为18km/h，续航力为3000km，船舶的各项配备均按相关规范、法规要求进行设计。

2.3 设计方法

本船设计主要采用母型船改造的设计方法，多用途船属载重地位型船，但因为本船设计之初就把其设定为兼装集装箱的多用途船，而集装箱船属布置地位型船，因此在考虑船舶主尺度限制条件的时候，可以从集装箱的布置方式入手，作为参考条件。设计大概分为以下几大部分：

一、船舶主尺度的初估：由型船资料算出载重量系数然后初估出排水量，由于本船是多用途船且组装集装箱，所以首先通过绘制总布置草图，确定载箱数然后确定货舱长度，再根据各个规范的公式，结合航道以及船闸等各种客观因素对船长船宽吃水等的限制大概估算艏、尾尖舱长度和机舱长度，上层建筑长度等，最后得到初估的船舶主尺度。

二、主机选取：本次设计主要采用海军系数法和型船估算法初选主机。

三、校核部分：前期主尺度确定部分进行重量校核和舱容校核，后期进行稳性快速性性能校核等。

四、型线设计时注意以下几个方面：第一，确保船舶在浮力、稳性、抗沉性、快速性和操作性等方面良好；第二，进行总布置设计的时候应考虑型线设计；第三，在满足船东以及相关规范要求之外，尽可能的提高船舶的工艺性；第四，应尽可能的保证型线设计看上去美观，因为型线设计的结果是以型线图来表达船体外形的几何形状。

五、总布置设计，根据船东要求和相关规范及法规要求，设计出各方面都良好的船舶并画出总布置图。

我希望通过这次的毕业设计，让我对多船舶的设计和运用上能有比较整体的认识，根据母型船的资料和毕业设计任务书，对新船的结构规范进行设计，同时希望能在建模阶段能很好的掌握三维软件的使用。

全船设计概述

3.1 船型及基本情况

本设计船为10000t三峡航运新通道通航多用途船，本船为兼装集装箱、艏楼驾驶方案、尾机型、直立型船首、船底设为双层底、采用双桨，双舵并且为双机驱动、首部设有三层上层建筑、货舱开口为大开口且为双舷侧结构的钢制内河船，属A级航区，J2级航段。

3.2 设计依据的规范和规则

本船船体设计和建造所参照规范如下：

中国船级社（CCS）《钢制内河船舶建造规范》（2016）

中华人民共和国海事局（CHINA MSA）《船舶与海上设施法定检验规则》（内河船法定检验技术规则）（2011）

3.3 排箱方式及航速

本船为多用途船，兼装集装箱，所以进行设计的时候应考虑排箱方式，本船排箱量为585TEU，货舱区分三种不同的列，具体排箱为货舱区12*7*6 1*6*6 1*4*6=564TEU，尾部设有1*7*3=21TEU，共585TEU，集装箱型号为1CC，尺寸为6.058m*2.591m*2.438m。续航力为3000km，试航速度取18km/h。

3.4 主要要素

表3.1 船舶主要要素

3.5 甲板高

除了主甲板至艏楼甲板高2.6m以外，其他三层上层建筑之间高度均为2.2m。

3.6 稳性及干弦

本船干弦和稳性均满足船舶设计相关规范和法规的要求，详细校核过程见后面章节，本船在5.5吃水时的干弦为3.115m。

3.7 船员定额

根据法规中对1600总吨及以上或1500千瓦及以上的内河船的相关要求计算船员，本船一共配备14个船员，具体配额如下：

表3.2 船员配额

3.8 总布置概述

根据规范，全船应设有7道水密横舱壁，分别位于#2.5、#10、/33、#53、#103、#153、#207肋位。

全船舱室具体布置如下：

主甲板下：

#-4~#1：尾尖舱

#1~#10：舵机舱

#10~#33：机舱

#33~#35：滑油舱

#35~#40：燃油舱

#40~#42：空舱

#42~#105：第一货舱

#42~#67：第一底压载水舱（左右）、第一边压载水舱（左右）

#67~#92：第二底压载水舱（左右）、第二边压载水舱（左右）

#92~#117：第三底压载水舱（左右）、第三边压载水舱（左右）

#117~#142：第四底压载水舱（左右）、第四边压载水舱（左右）

#142~#167：第五底压载水舱（左右）、第五边压载水舱（左右）

#167~#192：第六底压载水舱（左右）、第六边压载水舱（左右）

#105~#192：第二货舱

#192~#194：空舱

#194~#200：艏压载水舱（左右）

#200~#207：艏泵舱

#207~船首：艏尖舱

3.9 主要设备及其参数

3.9.1 主机

表3.3 主机参数

主机一共配备两台。

3.9.2 齿轮箱螺旋桨

表3.4 齿轮箱螺旋桨参数

3.10 主要舾装设备

3.10.1 锚泊系泊设备

按规范相关要求，锚泊系泊设备由计算得到的舾装数查表进行配备。通过计算，本船的舾装数为5024.87，查看对应的锚泊设备表，本船配备两口首锚，选用斯贝克锚，每口锚重3050kg。选用的锚链为CCSAM2级有档电焊首锚链，其链径Phi;46mm，总长度为385m。

根据规范要求，还需要配备4条系船索，系船索最小破断力为131kN。

3.10.2 舵设备

本船采用矩形双支承襟翼舵，襟翼舵对提高舵效有较好效果，同时可弥补舵面积稍小的不足；本船所选舵展弦比为1.12，舵面积为14.3，舵面积系数为4%。

3.10.3 救生设备

根据法规的要求，本船应在艏楼甲板左舷配备一艘救生艇，在右舷也应配备一艘救生艇。

3.10.4 无线电通信设备

表3.5 通信设备

3.10.5 信号设备

（1）配备号灯

表3.6 号灯配备

（2） 号型和号旗

表3.7 号型和号旗

（3） 声响信号器具

表3.8 声响信号

（4）航行设备

表3.9 航行配备

主要要素估算

4.1 初估排水量

由于本设计船载货量为10000t，于是初估载重量DW=10100t，由系列型船资料得到型船载重量和载重量系数关系如图4.1

图4.1 载重量与载重量系数关系

由图可知，载重量系数集中于0.75~0.85，设计船折中初取eta;_DW=0.8

计算得△=12625t

4.2 排箱

本设计船为多用途船，会考虑装载集装箱的情况，货舱部分分两种排箱方式，货舱后部分排箱为7列12行6层，靠近船首部分设6列1行6层和4列1行6层的集装箱。具体排箱方式如下图：

图4.2 排箱方式草图

4.3 主尺度初估

在有型船资料的情况下，船舶主尺度的确定可根据型船资料以及布置需求来确定，考虑到本设计船航线为长江新航道，在确定主尺度的时候还应考虑航道限制条件。

4.3.1 船长初估

4.3.1.1 根据型船资料统计载重量和船长关系

由型船资料得到载重量和船长关系如图4.3

图 4.3 载重量与船长关系

当DW=10100t时总长约为135.5m.

4.3.1.2布置要求

考虑到货舱区纵向方向上布置有14行集装箱，货舱开口应能容纳14行集装箱，因此货舱长度应大于6.2*14=86.8m，加上排箱时集装箱之间的间隙，货舱长度应不小于88m，本船取88m，再加上首尾尖舱的长度，Lm参考母型船初取17.4m，根据方程Lpp=Lc La Lf Lm 计算得Lpp=121.15m，即Lppgt;121.15m。

4.3.1.3 限制条件

4.3.1.4 船型主尺度

三峡航运新通道对集装箱主尺度有一定要求，航行于三峡新航运通道的集装箱船型主尺度系列如下图：

图4.4 三峡新通道集装箱船型主尺度

本船为10000t三峡航运新通道通航多用途船，兼装集装箱，可参照图中载箱量级为650TEU的主尺度，总长Loa应在110-135m范围内。

4.3.1.5 航行现状

长江航道、船闸、桥梁现状如表4.1、表4.2、表4.3。