海安港至海口港36车/450客客滚船方案设计开题报告

 2020-02-20 09:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

1、目的及意义(含国内外的研究现状分析)

目的及意义:

琼州海峡位于我国大陆最南端,横亘于海南岛与雷州半岛之间,阻隔了两地的陆上通道。自海南岛最北部的海口市秀英港至广东省徐闻县海安码头的航线即海口一海安航线,直线距离约28km,是连通海南岛与大陆的重要水路通道,绝大部分进出岛的物资、人员均取道该航线。

自国家将海南列为国际旅游岛之后,大陆和海南岛之间的货运日趋旺盛,尤其在旺季,进出岛的车辆络绎不绝,如果遇到恶劣天气停航,滞留的车辆甚至会排成十多公里的长龙。另外,随着人民生活水平的不断提高,家用轿车的拥有量增长迅猛,去海南岛自驾游成为越来越多民众的选择。原营运于该航线的客滚船约40艘,船舶尺度、配备设备参差不齐。其中旧船、小船占一半以上(因船龄和使用上的不方便将会在近几年逐步淘汰),一次能载运30辆标车以上的客滚船约15艘,船舶总运量和市场的此消彼长使得运力明显不足川。日益增长的市场需求迫切呼唤全新的船型。

本船(海安港至海口港36车/450客客滚船)正是在这样的背景下应运而生。

现状分析:

(客滚船,又称开上开下船。是一种用牵引车牵引载有箱货或其他件货的半挂车或轮式托盘直接进出货舱装卸的运输船舶。

客滚船所载的货物通过自身的动力进出货仓,并可同时载运旅客。多用于内河轮渡,中近程海运。)

从国内外的客滚船发展来看,国外的起步要比我国早很多,1958年美国建造出世界上第一艘滚装船,“彗星”号。

到了20世纪末,欧洲滚装船约占全世界滚装船运输总量的一半。

而近年来,随着中国的日渐强大,人民私家车持有量持续增加,中国对客滚船的需求越来越大,并不断有国产的大型客滚船出现。

2010年,中国陆续建成“渤海翡珠”轮、“万通海”轮、“龙兴岛”轮三艘客滚船。

2012年1月12日,中国建成23000总吨级大型客滚船“青山岛”轮。

2012年6月18日,中国建成“渤海晶珠”轮,总吨位为3.5万吨。

2012年8月9日,中国规模最大、远航能力最强的客滚船“渤海翠珠”在山东烟台港首航。总吨位为3.6万吨。

近年来,随着社会发展,人们对于交通工具安全、环保的要求越来越高,这对客滚船的发展也产生了一系列影响。为满足市场的需求,客滚船已向着更安全、更环保、更舒适、更快速、装载能力更强的方向不断发展。

而从船舶订单量上来看,完工量方面,据IHS-Seaweb统计的数据,2016年,全球客滚船总计完工并交付了74艘、33.7万GT,同比分别增长17.5%和23.8%;2017年相比2016年略有上升,同比增幅分别为2.7%和12.1%。而根据IHS-Seaweb2018年8月8日的手持订单数据来看,2018年可能会出现井喷,理论上全年将有119艘、15.3万DWT、66.8万GT客滚船交付,以DWT计达到历史第二高度,以GT计则位列历史第三,仅次于2001年(101.8万GT)和2002年(72.1万GT)两个高峰年。不过值得一提的是,2018年的数据因有数十艘客滚船还未录入具体参数,故2018年的GT总量其实应该更高。此外,2019年的交付量目前看来也将有66艘、57.5万GT。当然,这些只是理论上的交付量,未考虑延期、撤单等情况。

根据我的观点,这一现象是因为客滚船既能载客又能装运汽车、卡车、拖车,甚至是火车,还可以为乘客提供住宿和娱乐服务,运营范围主要包括内海、海湾、岛屿和大陆之间,所以在最近几年它迅速成为国际客运市场的“后起之秀”。

据业内人员分析,在接下来的几年里,客滚船的订单量将成井喷式爆涨。

而从目前客滚船的建造国家来看,日本、意大利和中国位列前三。据IHS-Seaweb统计,包括手持订单在内,日本总计建造客滚船743艘、101.9万DWT、304.4万GT,占全球市场份额的比例分别为22%、21.9%和15.8%;排名第二的意大利总计建造178艘、63.7万DWT、273.2万GT,占比分别为5.3%、13.7%、14.2%,主要以建造大型客滚船为主;中国的情况与意大利差不多,目前总计建造170艘、54.1万DWT、223.9万GT,占比分别为5%、11.7%和11.6%。

值得一提的是,据IHS-Seaweb统计,目前我国所建客滚船的平均船龄仅5.8年(包括手持订单),而日本和意大利则分别是28.1年和24.5年,其他国家最少的也是13.8年。这表明,中国近几年在客滚船建造市场中处于领先地位。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容:

1. 进行毕业设计调查,完成调查报告。

2. 确定设计船主要要素及主机型号与功率。

3. 进行型线设计及静水力计算、绘制型线图、静水力曲线图及邦金曲线等。

4. 进行总布置设计、舱容计算(1至2个典型舱)、纵倾调整,绘制总布置图。

5. 确定舵主要要素,完成螺旋桨计算书及预报航速。

6. 按规范校核6个状态的稳性及浮态计算,风压计算及稳性衡准。

7. 编写设计报告书。按照有关写作规范含摘要、目录、计算书、说明书、参考 文献等,报告书字数不少于10000汉字。

8.设计图纸:折合不少于5张2#图纸设绘工作量。

技术方案:

1. 进行毕业设计调查,完成调查报告。

调查采用资料查阅、上网查询、实地考查、个别访谈等方式。做好笔记,虚心求教,遵守调查单位的制度和纪律,注意安全。

调查内容:

1)航道、船闸及港口情况,水深、流速、常见风向和风级,港口码头泊位数量,尺度、装卸效率。

2)现有同类船舶的主要技术经济参数和设备。

(1)航区、船级、续航力,使用单位、建造时间,成本构成、运营参数和指标,使用年限、投资回收期等。

(2)船舶主要要素,载客(货)量、燃油、淡水,压载量等。

(3)船舶重量重心,主机型号,台数,额定功率,转速,外形尺寸,重量;桨形式及要素,航速,减速箱型号及减速比,辅机型号台数,额定功率,电压电源。

(4)船舶形式,各种甲板机械及布置情况,船员定额及编制,铺位。外形特点。

2. 确定设计船主要要素及主机型号与功率。

先根据母型船方法,结合已有的母型船资料,结合新船的的额外要求,分析新船与母型船在各主要性能的差异,之后根据主尺度确定的基本原理,分析确定新船的主尺度范围。(由于客滚船是布置地位型船,所以首先考虑布置地位来确定主尺度)

进行重量校核,对初步确定的主尺度进行初步修正,直至满足新船的要求。

进行快速性校核,舱容校核,稳性校核等等性能校核,对主尺度进行进一步修正。

最后加入自身对新船的思考,对主尺度进行最后的修正。

主机功率则通过经验公式(海军系数法)或者参照船模试验资料来估算,主机功率确定之后,根据功率选取合适的主机型号。

3. 进行型线设计及静水力计算、绘制型线图、静水力曲线图及邦金曲线等。

型线设计通常从确定横剖面面积曲线入手。棱形系数Cp和中横剖面系数Cm的确定根据CB和快速性考虑确定,XB的选择主要从快速性上有利的最佳浮心位置和与总布置所确定的重心纵向位置相配合来考虑。初始得到的横剖面面积曲线(母型船),需要按设计要求改变CP,Xb时,可以将原各站横剖面面积通过沿纵向移动一个距离来实现修改得到新的横剖面面积曲线,也能得到设计水线的形状特征。本船采用母型改造法:选择与新船船型特征相近的系列船型,直接应用系列船型的型线资料,查得设计水线以下及部分设计水线以上的船体型值,需要时作局部修改。主要有:a主尺度改造(线性变换)b横剖面面积曲线的改造c横剖线形状的修改(抛物线法移动水线)d母型改造法型值的产生。

把型线图上各站号处的横剖面都进行积分计算,得出各横剖面在不同吃水下的面积,然后在每个站号处以吃水为纵坐标,横剖面面积为横坐标,画出其相应的曲线,得到邦戎曲线图。

型线设计注意事项:

1)保证船舶具有良好的航海性能。

2)满足总布置和使用的要求。

3)考虑船体结构的合理性和施工维修的方便。

4)外观造型

型线图绘制:

1)选取比例和布图型式

2)作格子线

3)绘制各型线

4)检验型线

5)注解和尺寸标注

静水力计算:

在船舶性能计算中,经常需要计算横剖面和水线面的面积、排水体积以及这些面积与体积的几何形心。为了计算船舶稳性,还需要计算水线面面积的惯性矩等。这些计算习惯上称为船体计算,是船舶设计中的基础工作之一。在理论上这些计算都可以用定积分直接解决问题,但由于船体型线比较复杂,因此一般都是根据型线图(或型值表)用数值积分法来进行计算的。在船体计算中,最常用的数值积分法有梯形法、辛浦生法和乞贝雪夫法三种

船舶静水力曲线计算的主要内容为船舶排水量和浮心位置计算。船舶排水量和浮心位置,通常是指船舶在正浮状态下的排水体积和体积形心的位置。这些计算是根据型线图及型值表进行的。其基本方法是:计算船舶排水体积是用若干个与任意一个剖面平面(通常为中横剖面平面或中纵剖面平面)平行的平面,将船舶水下体积分割成若干个薄层微体积,算出这些薄层微体积,并求其总和,即为船舶的排水体积。计算排水体积的形心坐标的方法是,算出上述各薄层微体积对某一个坐标平面的惯性矩,并求出这些惯性矩的总和,然后将该总和除以排水体积,即为该排水体积下的形心距该坐标平面的距离,亦即浮心位置坐标

4. 进行总布置设计、舱容计算(1至2个典型舱)、纵倾调整,绘制总布置图。

总布置设计的具体工作包括以下内容:

1. 区划船舶主体和设置上层建筑;调整船舶的浮态,妥善合理安排船的各部分重量沿船长方向的分布,并且注意控制重量的垂向分布,协调稳性和摇摆性能对重心高度的不同要求。

2. 调整船舶的浮态,妥善合理的安排船的各部分重量沿船长方向的分布,并且注意重量的垂向分布,协调稳性和摇摆性能对中心高度的不同要求。

3. 布置船舶舱室和设备,包括各类居住和工作舱室的内部布置,以及舱内和露天甲板上各种设备的布置。

4. 规划各部位得通道和出入梯口。

5. 确定舵主要要素,完成螺旋桨计算书及预报航速。

螺旋桨计算书:

1)螺旋桨要素计算

2)空泡检验

3)螺旋桨强度检验

4)敞水曲线确定

5)系柱推力和推力曲线确定

6)航行特性曲线计算

7)螺旋桨质量估算

8)螺旋桨主要要素确定

9)螺旋桨几何要素计算

舵计算:

1) 参照母型船的舵面积比μ,根据操纵性和航向稳定性要求,确定新船的舵面积范围。之后根据船舶尾部线形等因素,确定舵面积。

2) 进行舵力和舵机功率的计算,根据计算结果选取合适的舵机,之后结合我国钢质海船入级与建造规范的规定,即可确定舵主要零件的尺寸,并进行舵的结构设计。

6. 按规范校核6个状态的稳性及浮态计算,风压计算及稳性衡准。

浮性满足浮力重力平衡方程式,稳性的衡准包括以下两个方面:气象衡准(复原力矩与倾侧力矩之比大于1);稳性曲线的特征值(根据规范,校核复原力臂最大值对应角,横倾角等于或大于30处的复原力臂最大值和经自由液面修正后的初稳性高等)

7. 编写设计报告书。按照有关写作规范含摘要、目录、计算书、说明书、参考文献等,报告书字数不少于10000汉字。

8.设计图纸:折合不少于5张2#图纸设绘工作量。

按本题要求,通过总体设计方案构思及相应的计算绘图工作,利用所学的基础理论以及基本技能,学会综合分析问题、解决问题,培养专业技术工作的初步能力。


3. 研究计划与安排

周数

内容

要求

1

调研报告和开题报告

通过调研,收集资料,对毕业设计内容进行思考,撰写完成开题报告、布置外文资料翻译任务,提交开题报告。

2-3

确定主尺度,绘制草图

分析优化论证、确定船舶主要要素,绘制布置草图,提交尺度确定阶段报告及图纸。

4-6

型线设计

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,提交型线阶段报告及图纸。

7-8

完成总布置设计,绘制总布置图。

提交总布置设计阶段报告及图纸。

9-11

船体性能校核,舱容校核等等

(1)计算液体舱舱容要素(2)完成各种载况下船舶浮态,稳性衡准的计算(3)完成快速性预报(4)确定舵的尺度要素(5)完成最小干舷计算和吨位计算(6)完成舾装数计算及其他设备配置提交性能阶段计算报告。

12-13

翻译外文资料、编写毕业设计报告,提交全部设计资料

14

返回修改,准备答辩。


4. 参考文献(12篇以上)

[1].cai jingwei.panoramic scanning of global ro-ro passenger ship market [j].中国船检,2018, (7):108-109.

[2].papanikolaou ,a.amp;e. boulougourisamp; a. sklavenitis;the sinking of the ro-ro passenger ferry ss heraklion[j].international shipbuilding progress,2014,61(1/2):81-102

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