300TEU三峡航运新通道集装箱船型方案设计毕业论文
2021-06-07 11:06
摘 要
本次毕业设计所选择的题目是《300TEU级三峡新通道集装箱船方案设计》，主要是根据优良的母型船来进行改造，结合在学校中学习到的知识，灵活地将其运用到实际的设计过程中,完成新船的总体方案设计工作。
全文主要内容包括：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、浮态核算及浮态调整、完整稳性计算、干舷计算、吨位丈量等。船舶主要要素的确定是通过优秀母型船换算得到。船体型线设计是通过“1-Cp”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集装箱的布置要求为要点，人性化地进行布置设计。浮态核算与调整，是使船舶在各种载况下航行时都能有良好浮态。螺旋桨设计是求得最佳的螺旋桨要素并使其满足各项要求。船舶的完整稳性是保证船舶在各种恶劣海况下航行而不致船舶倾覆。干舷计算是保证船舶有足够的干舷，吨位计算的结果将作为船舶经济性估算依据。
关键词：三峡新通道；集装箱；方案设计；型线设计；总布置设计；螺旋桨设计；稳性校核
Abstract
The graduation design topic is "TEU New Three Gorges waterway container ship program design", mainly according to the excellent to the mother ship to be transformed and combined in school to learn knowledge and flexibly apply it to the actual design process, complete the new ship hull design.
The main contents of this thesis include: ship main dimension determination, hull lines design, hull layout design, design of propeller, floating state accounting and afloat condition adjustment, intact stability calculation, freeboard calculation, tonnage measurement. The determination of the main elements of the ship is obtained by conversion of the excellent mother ship. Ship line design is through the "1-Cp" method for the transformation of the type of ship, so that the three to smooth, coordinated and consistent. General layout design is to meet the requirements of the layout of the container as the main point of human nature to carry out the layout design. Floating state calculation and adjustment is to enable the ship to sail in a variety of conditions can have a good floating state. Propeller design is to obtain the best propeller elements and to meet the requirements of the. Complete the ship's stability is to ensure that the ship without capsizing of ships in a variety of harsh sea conditions. Freeboard calculation is guaranteed to ship enough freeboard, tonnage calculation results will serve as the basis for estimation of marine economy.
Key words: the new channel of the Three Gorges; container; scheme design; line design; general layout design; propeller design; stability check.
目 录
第一章 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 1
1.5 综述 2
第 二 章 任务书分析 3
2.1 船舶入级 3
2.2 航区及用途 3
2.3 船型、性能及总布置： 3
2.4 主机、辅机及燃料 3
2.5 设备 3
2.6 技术方案 3
2.7 主要设计思想 3
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 载重量及航速 5
3.4 主要要素 5
3.5 甲板间高 5
3.6 稳性及干舷 5
3.7 船员定额 6
3.7.1 甲板部 6
3.7.2 轮机部 6
3.8 载重量及吨位 6
3.8.1 载重量 6
3.8.2 吨位 6
3.9 总布置概况 6
3.10 船体型式 7
3.10.1 设计要求 7
3.10.2 骨材间距 7
3.11 主要设备及其参数 7
3.11.1 主机 7
3.11.2 减速齿轮箱 7
3.11.3 螺旋桨 7
3.12 主要舾装设备 8
3.12.1 锚泊系泊设备 8
3.12.3 舵设备 8
3.12.4 消防设备 8
3.12.5 救生设备 8
3.12.7 航行设备 8
3.12.8 信号设备 9
第四章 船舶主要要素的初步估算 10
4.1 主尺度确定 10
4.2 船长L的确定 10
4.3 船宽B的确定 11
4.4 吃水T的确定 11
4.5 型深D的确定 11
4.6 方形系数Cb的确定 12
4.7 限制条件 12
4.8 小结 16
4.9 排水量的估算 16
4.10 性能的校核 18
4.11 经济性的计算 21
4.11.2 年营运次数 21
4.11.3 年营运成本，收益 21
4.12 绿色性校核 22
4.13 主尺度优化设计 23
第五章 型线设计 25
5.1 型线设计思想及方法 25
5.1.1 型线设计思想 25
5.1.2 型线设绘方法 26
5.2 主要型线要素的选择 27
5.2.1 棱形系数Cp和中剖面系数Cm的选择 27
5.2.2 浮心纵向位置Xb 27
5.3 横剖面面积曲线形状的选择 29
5.3.1平行中体长度和位置、最大横剖面位置 29
5.3.2 横剖面面积曲线的形状 29
5.4 设计水线 29
5.4.1 水线面系数Cw 29
5.4.2设计水线的首端形状和半进流角（ie） 30
5.4.3设计水线尾段的形状 30
5.5 横剖线形状 30
5.5.1 首部横剖线形状 30
5.5.2尾部横剖线形状 31
5.5.3 中剖面形状 31
5.6 侧面轮廓线和甲板线 31
5.6.1 首轮廓线 31
5.6.2 尾端和尾框轮廓 31
5.6.3 舵设计 33
5.6.4 龙骨线 33
5.6.5 甲板线 33
5.7 横剖面面积曲线的改造 33
5.7.1 母型船型线及横剖面曲线的绘画 33
5.7.2新船横剖面面积曲线的生成 35
5.7.3修改Cp 35
5.7.4 通过迁移法修改浮心纵向位置Xb 36
5.8绘制新船型线 37
5.9 stab计算及分析 39
第六章 总布置设计 40
6.1 概述 40
6.2 总布置图构成和表达方法 40
6.3 总体规划 41
6.4 总体布局区划 41
6.4.1 基本要素确定 41
6.4.2 主船体舱内的划分 42
6.4.3液舱 42
6.4.4 上层建筑的舱室和通道布置 44
6.4.5 锚泊和系泊设备的布置 50
6.4.6 救生设备 53
6.4.7 消防设备 54
6.4.8 信号设备 54
6.4.9 舵设备 56
第七章 螺旋桨设计 57
7.1 主要设计思想 57
7.2 基本设计参数的选取 57
7.2.1 螺旋桨的数 目 57
7.2.2 螺旋桨的叶数 58
7.2.3 设计图谱的选择 58
7.3 已知条件 58
7.3.1 船型参数 58
7.3.2 主机参数 58
7.3.3 推进因子 59
7.3.4 有效功率曲线 59
7.4 MAU图谱设计 61
7.4.1 初步设计 61
7.4.2 终结设计 65
7.4.3 空泡校核 67
第八章 稳性计算 70
8.1 主要内容 70
8.2 舱容要素曲线 70
8.2.1 规则液体舱的计算 70
8.2.2 不规则液体舱的计算 73
8.3 浮态调整 75
8.3.1 船舶典型载况 76
8.3.2 典型载况重量重心计算 76
8.3.3 初稳性计算 78
8.4 大倾角稳性 80
8.4.1 稳性插值曲线 80
8.4.2 横摇角 81
8.4.3 进水角和极限静倾角 82
8.4.4 静稳性计算 85
8.4.5 动稳性计算 89
8.4.6 稳性曲线 90
8.4.7 各静倾力臂计算 91
8.4.8 稳性衡准 96
第九章 干舷计算书 99
9.1 计算说明 99
9.2 主要数据 99
9.3 干舷计算 99
9.3.1 干舷核定 99
9.3.2 最小干舷 99
9.3.3 基本干舷 100
9.3.4 型深对干舷的修正 100
9.3.5 舷弧对干舷的修正 100
9.3.6 舱口围板高度和舱室门槛高度对干舷的修正 101
第十章 吨位丈量 102
10.1 总吨位 102
10.1.1 船舶的总吨位 102
10.1.2 不计入总吨位的处所 102
10.2 净吨位 103
10.2.1 船舶的净吨位 103
结论 104
参考文献 105
附录A 优化编程 106
致谢 113
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
内河航运是我国综合运输体系和水资源综合利用的重要组成部分，与公路，铁路，航空相比具有很多的优势，运输成本较低、能源等资源消耗少、环境影响小、土地占用少的优势，对促进内地经济发展、推动社会进步发挥了重要作用。随着社会的发展，内河航运作为一种可持续发展的低碳运输方式，必将迎来新一轮的发展机遇。
1.2 国内外发展现状
长江是目前世界上货运量最大的通航河流，2015年长江干线货物通过量21.8亿吨。与2010年的15.02亿相比，5年增长超过45%。十二五期间，长江航运系统大力推进航道整治建设、运力结构调整、港口转型升级和科技创新，长江干线航道通过能力提升近50%。通过船型标准化建设，长江水系淘汰了一大批老旧落后运输船舶，运力结构大幅优化，船舶单位能耗下降20%，企业运管成本有效降低。但到2011年，三峡船闸通过能力已经趋向饱和，制约着航运量的提升，为充分发挥长江黄金水道的作用，国务院发改委要求加紧启动三峡新航道建设，随着三峡新航道的开辟，长江航运量必将再度提高。
1.3 目的和意义
集装箱化是现代运输业发展的必然趋势，普通散件杂货运输存在装卸及运输效率低，时间长，货差情况严重，货运程序繁琐等一系列困难，而集装箱运输可以克服这些困难。可以加速商品流通，节约物流过程中的消耗，实现快速，低耗，高效率的完成货物的运输。我国船舶行业发展迅速，集装箱船制造已经已经变得十分成熟，有些部分更是达到国际先进水平。集装箱船在运输中有很多优势，例如集装箱船非生产性时间高，装卸时间短，可以大大提高船舶航行效率，降低运输成本。集装箱船机械化程度高，装卸效率和劳动生产率比起一般的船舶要高，而且装载量大，营运效率比一般船舶高。设计出性能良好的集装箱船对提高长江航运能力有很大的意义。作为即将走向社会工作岗位的大学生，我们要学会把所学的知识运用到实际设计工作中去，毕业设计就是一次很好的锻炼我们的机会。我们要把握好这次机会，增强自己分析问题，解决问题的能力，为以后的工作积累更多的经验。
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新船的设计工作，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，舱容和各种载况下的稳性计算，吨位丈量，舾装数计算，干舷计算等内容。
1.5 综述
随着长江上运输量的逐渐增大，小型集装箱船运量越发显得不足，选题《300TEU级三峡新通道集装箱船方案设计》这个题目既符合当下的形势，又能锻炼自己，使自己在今后的工作中积累经验。
第 二 章 任务书分析
2.1 船舶入级
本船按”ccs”有关规范入级、设计和建造。
2.2 航区及用途
本船主要航行于长江干线重庆以下航段，并适合于规划中的三峡新通道的集装箱船型。
航区为A,B级航区，J2级航段。
2.3 船型、性能及总布置：
1） 船型、载货量与积载因数
