620TEU集装箱船方案设计开题报告

全文总字数：7200字

1. 研究目的与意义（文献综述）

1、中小型集装箱船设计的目的及意义

随着我国沿海经济的不断发展，许多采用散货运输的货物也以集装箱装运形式进行海上运输，适箱的货物也从以前的单一货源，逐步发展到目前以粮食、化工品、建筑材料、纸浆、钢材、煤炭等低值重货为主，其他货种为辅的货源结构。因此便需要大量的集装箱船来实现海上运输。

在国内集装箱船型出现之前，国内集装箱海运普遍以二手国际集装箱船降速航行为主，但经过近十几年的发展，常规国际航行船舶油耗偏高、航速较快，特别是内贸重载货物与外贸轻载货物的不同，造成国际航行集装箱船转国内航行时载重量不足，从而导致单箱经济性较差。并且国际航行集装箱船并不能适应国内航线的营运特点，

2. 研究的基本内容与方案

2.调查资料概述

2.1航运条件

本船舶设计立足于满足国内航运需求，即必须适航于我国沿海航区以及各主要港口，符合航道及沿线主要港口码头、泊位、港口机械、装卸工艺、装卸效率、桥梁、水文、货源分布、流量以及流向现状分析等特点，提高国内航线运营经济性。

由于本设计船舶为620TEU中小型集装箱船，其设计航道为：“渤海湾-长三角-珠三角”三地主要港口码头进行内贸转运，因此其沿海航行航道为主要航道，停靠码头为主要港口码头，无影响其航行的桥梁等建筑；货源分布、流量以及流向等对适航于沿海、用于国内沿海主要港口之间转运的小型集装箱无显著影响。

对于港口机械装卸设备，国内沿海主要港口自北向南有渤海湾区(大连港、天津港、青岛港)、长三角区（上海港、宁波港、舟山港）、珠三角区（深圳港、广州港）等，其早已实现码头装卸机械化，甚至大部分港口比如青岛港、洋山深水港等已实现全自动化集装箱码头。因此，从提高船舶载货量及经济效益的角度，设计船舶无需配备机械装卸设备。

各港口码头水文状况分析，渤海湾大连港、青岛港等可能会出现结冰现象一般为一月初至三月初，约为60天，结冰厚度为5至20毫米，对船舶航行靠泊无影响；长江三角区、珠三角区无结冰现象。而从影响船舶通行的设计最低通航水位角度出发，各港口航道底一般为淤泥，设计水深大于10米，航道宽度、长度无影响，一般吃水在10米左右的船舶可随时进出。

2.2. 设计规范、规则、标准

本船船体、机器和设备按照下列规范、规则对国内近海航行集装箱货船的要求进行设计、建造，如下：

规范：中国船级社(CCS)《国内航行海船建造规范》(2014)；

规则：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》（国内航行海船法定检验技术规则）(2011)。

标准：《金属船体制图标准》、《船舶舾装设备》。

本船船体结构、舾装设备、轮机电气及所有装置的设计和建造由ZC检验。

2.3 型船资料

通过上网搜寻型船船型资料，进行汇总，典型型船船型资料如下表所示：

2.4 型船概况

按设计要求，本船为一艘全焊接钢质、单甲板、尾机型、单主机、单桨、一层连续干舷甲板、球艏、球艉的集装箱船。

2.4.1技术性能

设计船主要考虑的技术性能有快速性、稳性以及操纵性。

按要求本船设计，船舶试航速度不低于13.5kn； 续航力4500海里，自持力18d，快速性作为设计要求之一，由于在我国国内沿海地区航行，因此，在满足快速性的同时作为营运船舶必须优先考虑其经济性。

傅汝德数作为快速性的衡量标准之一，根据母型船统计分析620TEU中小型集装箱船Fn一般在0.2-0.25之间。

集装箱船由于重心很高，为解决稳性问题，在满足快速性，不对耐波性、航向稳定性有显著影响的同时，适当增加船宽，也可以设双层底舱和边舱用作压载水舱，满载情况下可以用压载水来降低重心高度。此外，有可以增加首尾尖舱用作压载水舱，用来平衡装卸集装箱时的倾斜。集装箱船在装卸舱内集装箱时横倾不能超过5度，以免集装箱被导轨卡住。

由于设计船舶适航于国内沿海地区，经常出入沿海各港口码头，操纵性要求很高。因此在操纵性上，在避免出现对航向稳定性或回转性产生极端不利的情况下，可适当通过减小L/B，提高回转性。在主尺度和船型确定的情况下，也可以合理的使用配置舵和呆木、尾鳍等附体来保证设计船的操纵性能。

2.4.2船舶尺度及型线特点

1.船舶尺度特点

船舶尺度及型线设计是多参数、多目标、多约束的求解和优化的复杂过程。本船在确定主尺度时根据400TEU-800TEU中小型集装箱船统计回归以及母型船确定目标船的排水量，然后根据船舶与航线配合的合理性、经济性、载重量最大化的实际需求，以船舶总布置要求为主要因素，快速性、港口和码头限制等要求为辅助考虑因素来选取目标船的船长、船宽、吃水以及各个船型参数。

考虑设计船舶在国内沿海航行，可适当降低快速性，提高稳性以及操纵性。综合统计分析来看，620TEU集装箱船主尺度船长在120m左右、垂线间长在110m左右、船宽在22m左右、型深在10m左右，设计吃水在8m左右，方形系数偏大在0.76左右。

通过母型船主尺度统计以及设计分析，620TEU集装箱船的船体尺度比长宽比在5.3-6.5之间偏小，宽度吃水比在2.7-3.4之间偏大，型深吃水比在1.3-1.6之间，长深比在10.4-12.8之间。

2.型线特点

由于设计船傅汝德数Fr约在0.2-0.25之间，较同吨位散货船高，因此，方形系数较散货船小；但由于国内沿海航行，航速较国际集装箱船小，因此方形系数较集装箱船大。

按设计要求，本船为球艏、球艉的集装箱船。为增加甲板面积增加载箱数，一般在首尾加大外飘，即全宽尾船，首部设计为球鼻首，主要是针对低速肥大型船球鼻首可减小破波阻力，而尾部的球尾侧主要是使尾部伴流均匀可降低螺旋桨的激振力，对改善船舶振动有利。

2.4.3布置方面与结构

1.布置特点

在船体布置方面，本船遵循集装箱船“布局紧凑、方便装卸”的特点。设首楼及尾楼尾楼甲板以上5层起居甲板室，所有上层建筑包括驾驶室和机舱设于艉部。本船由水密舱壁分隔成货舱、 机舱、艏艉尖舱，设双层底舱和边舱用作压载水舱。货舱段设三个货舱，考虑兼装件杂货，舱底只设固定底锥。

根据对母船型舱内集装箱比统计分析，中小型船在0.3-05之间偏大，可取0.4左右。集装箱舱内布置（取折减系数为0.91）：（4*6*4）*3*0.91=262，舱外358，此时，舱内外集装箱比为0.42。

2.结构特点

而对于结构设计，按照规范进行结构设计，通过纵骨架式和横骨架式相结合的合理结构框架与骨材布置，货舱区域采用纵骨架式，双舷侧、双层底结构。由于本船为大开口舱布置，边舱内部可设有局部平台，形成抗扭的箱型结构，提高船舶的纵向强度和扭转强度。

2.4.4动力装置

动力装置，由于设计要求船舶为单浆、单舵型，因此船舶动力装置，即主推进装置、舵机以及发电机组等辅机拟采用低耗油国产或引进专利国内生产柴油机，其型号与功率根据快速性等要求选定。

动力装置布置在机舱内，机舱分为底层和中层。主推进装置布置在底层，在机舱两侧左右舷各布置一具斜梯，先到中层，再到平台甲板，中层布置舵机以及各种辅机装置。

3.毕业设计基本内容

本船为一艘全焊接钢质、单甲板、尾机型、单主机、单桨、一层连续干舷甲板、球艏、球艉的620TEU中小型集装箱船。

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》（国内航行海船法定检验技术规则）(2011）设计建造，由ZC检验。

平均箱重为（15t），试航速度不低于13.5kn； 续航力4500海里，自持力18d，锚、系泊、舵、工作、救生、消防及航行信号等设备根据规范要求及实际需要配置。船员人数按需要及调查后自定，室内设施按舱室设备规范配置。

4.主要任务及要求

本毕业设计是针对620TEU集装箱进行方案设计，主要设计任务如下：

(1) 进行毕业设计调查，完成开题报告。

(2) 论证、分析，确定主要要素。

(3) 型线设计及静水力计算：

按型船改造，图谱或自行设计等方法,进行型线设计,绘制型线图,并提交相应图纸，

进行静水力计算，绘制静水力曲线图及邦金曲线或提交计算数据。

1. 总布置设计：完成1～2个液体舱的舱容要素计算、纵倾调整，完成设计船总布置图纸。

2. 性能校核

   稳性计算：按法规要求进行4种状态的完整稳性计算

3. 其他设备

   完成舾装数计算；锚、系泊、舵、起货、救生、消防及航行信号等设备根据规范要求及实际需要配置；确定舵的尺度要素。

1. 编写货舱段结构计算书，绘制典型中横剖面图。

   (8) 编写设计报告，字数要求不低于1万字；所涉及参考文献不低于15篇，其中外文文献不少于3篇。

   (9) 设计图纸：折合不少于5张2#图纸设绘工作量。

   (10) 外文阅读与翻译

   阅读有关文献（至少2篇）。

   翻译与设计任务有关的文章，其中英译汉字符达2-3万,汉译英字符达5千。

5.拟采用的设计方法

5.1主要要素的确定

首先调研、搜寻母型船资料，分析中小型集装箱船船型、主尺度以及船型系数特点。其次，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，综合考虑合理性、经济性、载重量最大化的实际需求以及航道、港口和码头等限制条件来确定主要尺度。

5.2型线图绘制以及静水力计算

型线图设绘采用母型船改造法，利用与设计船相近的优秀母型船的型线资料，应用适当的修改方法，将其改造成符合设计要求的新船型线。

5.3总布置设计

初步设计阶段总布置设计工作一般分以下两步进行。

第一,根据新船的使用特点和技术任务书的要求,在调查研究和分析母型船资料的基础上,先拟定一个能反映总布置大体轮廓和布局的草图。在总布置草图中,主体部分只需划出各种不同用途船舱的位置;对上层建筑则根据舱室面积、驾驶视野、通道和梯道以及设备等的布置要求，确定其外形尺寸。然后，再根据总布置草图对船的某些典型载况的浮态与稳性等性能进行校核,并根据核算结果对布置作适当的调整;经过一个多次反复、逐步接近的过程,得出基本符合要求的总布置方案。

第二,经过上述草图设计和核算分析,解决了总体布局以后,参照有关规范和标准进行各.种设备和舾装的选型。最后,根据型线图的型值,具体详细地布置各类舱室和设备,绘出正式的总布置图。.

5.4性能校核

性能校核主要是对设计船的完整稳性进行稳性衡准计算，对其横稳性从静稳性、动稳性两个角度，初稳性、大倾角稳性两个方面，通过静水力计算数据等，计算初稳性高，绘制静稳性曲线、动稳型曲线，根据法规进行校核。

5.5货舱段结构计算书

本船为大开口舱布置，除按规范要求进行结构设计外，通过纵骨架式和横骨架式相结合的合理结构框架与骨材布置，绘制典型横剖面图，按规范要求进行货舱段结构设计。

6. 对设计船的思考

设计船适航于国内沿海航区，必须具备较好的稳性和操纵性，快速性较国际集装箱船可适当降低，因此，设计过程中，可以通过主尺度合理确定，比如适当减小船长、增加船宽等，初步处理好稳性和操纵性与快速性之间的关系。在具体设计过程中，可通过在双层底舱和边舱设置压载水舱提高稳性，通过合理配置舵和呆木、尾鳍以及侧推器等附体来保证设计船的操纵性能。

由于设计船为大开口船舶，其结构强度可通过在双侧侧壁设计平台增加抗扭箱，提高船舶抗总扭矩强度，同时，在总布置设计中，合理布置船体载重，尤其集装箱的合理布置，从而减小总纵弯曲力。

3. 研究计划与安排

7.进度安排

第1周：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。

第2周：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. 参考文献（12篇以上）

参考文献：

1. 中小型集装箱船发展趋势分析_真虹

2. 现代船舶设计与制造智能化研究与探索_邓剑锋

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