摘 要

本船为103m江海直达散货船，属于载重型船舶。江海直达船要同时兼顾江海两种航行环境，既要考虑到江段的吃水限制，还要兼顾海区航行的耐波性。船舶在设计时，分别对两种不同的航行环境进行分析比对，找到最佳设计方案，平衡江海两种航行条件之间的矛盾。为了符合海区航行的强度要求，本船采用双壳设计；为了满足内河操纵性要求，选用双机双桨，同时采用较小的长宽比，增加船舶回转性。本船整体采用宽浅吃水设计，尽可能的提高其经济性。在初步完成船舶的设计后，利用compass软件对其进行各种校核，以满足法规要求。本船设计目标是通过各种统筹规划，均衡协调，设计出一艘安全可靠，经济性良好的江海直达船。

关键词：江海直达船；吃水限制；平衡；安全

Abstract

This ship is 103m sea - river bulk freighter, belonging to load vessels. The sea-river ship should take into account both the two navigational environments of the sea and the river. Not only to consider the limit of draft, but also the seakeeping of sailing in the sea. During the design, compared with two different navigation environments, and find the best design, which can balance the contradiction between the sea and the river, two kinds of navigation conditions. In order to match the strength requirements of sea navigation, the ship will be double shell; In order to match the river operating requirements, there will be two propellers on the ship. At the same time, use a smaller aspect ratio, which can increase the ship's maneuvering quality. The whole of the ship is small draft and a wide hull, as far as possible to improve its economy. After the initial design of the ship, the use of compass software to carry out various checks to meet regulatory requirements. This time, the goal is to design a safe and reliable, good economy sea-river direct ship by a variety of overall planning.

Key words: Sea-river direct ship；Draft restrictions；Balance；Safety

目录

第1章 绪论 1

1.1 背景 1

1.2 江海直达船特点 1

1.3 任务书分析 2

1.4 法规及规则 2

1.5 设计主要难点 2

1.6 本船设计思想 2

第2章 全船说明书 3

2.1 船型、航区及用途 3

2.2 载货量及积载因数 3

2.3 船级、规范、规则 3

2.4 主尺度及性能 3

2.4.1 主要尺度及船型系数 3

2.4.2 航速及续航力 3

2.4.3 船员定额 4

2.4.4 干舷 4

2.5 推进装置 4

2.6 备品和属具 5

2.7 总布置 5

2.7.1 总布置概况 5

2.7.2 甲板间高 5

2.8 船体结构 5

2.9 舾装设备 5

2.9.1 锚泊设备 5

2.9.2 救生设备 6

按法规第五篇4.2.2.2要求，货船应为每个船员配备一件救生衣。本船船员配备12人，故配置12件救生衣。 6

2.10 其他 6

第3章 船舶主尺度 7

3.1 设计思路 7

3.2 母型船资料 7

3.3 初步确定主尺度 8

3.3.1 载重量系数 8

3.3.2 船长Lpp 8

3.3.3 船宽B 9

3.3.4 吃水T 9

3.3.5 型深D 9

3.3.6 方形系数C_b 9

3.3.7 水线面系数 9

3.4 浮性校核 9

3.4.1 排水量估算 9

3.4.2 主机功率估算 9

3.4.3 重量计算 10

3.4.3.1 母型船空船重量： 10

3.4.3.2 设计船空船重量 10

3.4.4 浮性校核： 11

3.5 舱容校核 11

3.5.1 油、水重量 11

3.5.2 载货量计算 12

3.5.3 所需舱容 12

3.5.4 可提供舱容 12

3.5.5 舱容校核 13

3.6 稳性校核 13

3.7 横摇周期 14

3.8 快速性校核 15

3.9 主尺度确定 15

第4章 型线设计 15

4.1 型线设计构思 16

4.2 设计方法与步骤 16

4.3 主要型线要素 16

4.3.1 棱形系数C_p与中剖面系数C_m 16

4.3.2 浮心纵向位置X_b 17

4.3.3 首尾形状 18

4.4 型线绘制 18

4.4.1 型线改造 18

4.4.2 CAD绘图 20

第5章 静水力计算 21

5.1 compass建模 22

5.2 邦金曲线计算 22

5.3 静水力计算 22

第6章 总布置设计 23

6.1 概述 24

6.2 任务内容 24

6.3 总体规划 24

6.4 上层建筑 25

6.5 双层底 25

6.6 舱室及交通路线布置 25

6.7 船舶设备的布置 25

6.7.1 舾装数的计算 25

6.7.1.1 锚泊设备 26

6.7.1.2 系泊设备 26

6.7.2 起货设备 26

6.7.3 信号设备 26

6.7.4 救生设备 27

6.7.4.1 救生艇，救生筏的配备 27

6.7.4.2 个人救生设备 27

第7章 舱容计算 27

7.1 compass舱室建模 28

7.2 舱容计算 28

7.3 舱容要素曲线 29

第8章 稳性计算 29

8.1 空船重心估算 30

8.2 四种典型载况的计算 30

8.3 初稳性计算 34

8.4 大倾角稳性 36

8.4.1 稳性横截曲线 37

8.4.2 进水角曲线 37

8.4.3 初始横摇角 37

8.4.4 稳性横截曲线 38

8.4.5 稳性力臂曲线 39

8.4.6 风倾力臂 44

8.4.6.1 满实面积 44

8.4.6.2 非满实面积 46

8.4.6.3 受风面积 46

8.4.6.4 风压力臂 47

8.4.7 稳性衡准数K 47

第9章 干舷计算 48

9.1 总述 49

9.2 船舶基本数据 49

9.3 基本干舷F₀ 49

9.3.1 干舷修正 49

9.3.2 夏季最小干舷计算 50

第10章 吨位计算 50

10.1 概述 51

10.2 船舶主要尺度 51

10.3 总吨位 51

10.4 净吨位 51

第11章 螺旋桨计算 52

11.1 概述 53

11.2 螺旋桨类型 53

11.3 螺旋桨数目 53

11.4 螺旋桨桨叶数 53

11.5 螺旋桨设计 53

11.5.1 船体主要参数 53

11.5.2 艾尔法计算有效功率 53

11.5.3 初步设计 55

11.5.4 选定主机和齿轮箱 57

11.5.5 终结设计 57

11.5.6 空泡校核 59

11.5.7 螺旋桨确定 61

第12章 舵系计算 61

12.1 舵的数目和类型 62

12.2 基本参数 62

12.2.1 舵面积 62

12.2.2 舵高 62

12.2.3 舵宽 62

12.2.4 展弦比 62

结束语 62

致谢 63

参考文献 64

附录 65

附录A ：邦金曲线数据 65

附录B ：静水力计算表 69

附录C：横交曲线 70

绪论

背景

我国江河众多，且具有300多万平方公里的海域面积，水运潜力十分巨大。在我国的众多河流之中，长江、黄河、淮河、黑龙江、海河、珠江、辽河、钱塘江、澜沧江等十多条河流都直通海域，而且它们流域面积辐射国土面积巨大，这为我国进行江海直达运输奠定了基础条件。

我国目前大多数进口矿物，是采用远洋海轮将铁矿等货物先从澳大利亚，南非，巴西等地运输到北仑港，然后用万吨级货轮运送到南京，镇江等地，再用内河船运输到企业所在的码头，这种运输被叫作“三程运输”。从理论上说，如果采用江海直达运输，可以充分的调用河流的载运能力，避免货物在河口港中的转倒载，从而省去了中转过程中浪费的人力，物力和财力，因此发展江海直达运输，其好处不言而喻。

20世纪60年代起，欧洲“远洋——沿海——内河”直达运输进步神速，其中基尔运河、莱茵河 、伏尔加河等主要河流上，江海直达运输发展的如火如荼。其中，苏联在60年代，大力发展江海直达运输，构建了以伏尔加河为主的内河航道网，为直达运输奠定了坚实的基础，初步实现了五海通航，为其国内港口与国外港口之间货物的直达运输提供了良好的基础条件。据统计，在1976年至1980年这段时间内，其国内外航线江海直达运量已然超过了一亿吨。德国的江海直达船航线, 不但能直达中欧和北欧，而且还延伸到非洲。仅R M S公司就有250艘江海直达船。荷兰等莱茵河沿岸的多个国家都拥有数量可观的江海直达船。欧洲江海直达运输的成功，已经为我国开拓出了一条可行的优秀方向，提供了宝贵经验。

目前来说，我国各个水系可供江海直达运输的货源十分充沛，仅仅长江中下游每年的煤矿，铁矿等散货可供江海直达运输的就有40多万吨，但目前我国江海直达运输尚不成熟，江海直达船更是基本难觅其影，一旦江海直达运输发展成熟，长江流域航运能力将上升到一个新的台阶。因此，本次设计的5000吨级的江汉直达船有较好的实用价值。