摘 要

本次设计的题目是《6500t江海直达多用途货船方案设计》。设计基于优秀母型船资料，同时严格按照我国江海直达船的建造规范和法规等文件。完成了船舶主尺度确定、船舶型线改造、总布置设计、螺旋桨设计、完整稳性计算、干舷计算、吨位丈量、舵的设计和能效指数计算等设计内容。在设计过程中，应用了COMPASS进行实船的建模及各种计算，注意了江海直达船和海船的相关规范和法规的使用，对船舶的各种典型载况下的稳性进行详细校核，最终得到合理的方案设计。

关键词：江海直达；COMPASS；方案设计；

Abstract

The title of this design is "6500t Sea-River-through multipurpose cargo ship design". The design is based on excellent mother ship data, and strictly according to the construction codes and regulations of Sea-River-through ship in China. It has completed the design of ship main scale, ship type line transformation, general layout design, propeller design, complete stability calculation, freeboard calculation, tonnage measurement, rudder design and energy efficiency index calculation. In the process of design, COMPASS is used to model the real ship and all kinds of calculation. It pays attention to the relevant regulations and regulations of the direct and marine ships of the river and sea, checks the stability of the ship under the typical conditions, and finally gets the reasonable design.

Key Words: Sea-River Ship；COMPASS；Scheme design

目 录

第1章 绪论 1

1.1 目的及意义 1

1.1.1 设计目的及意义 1

1.1.2 国内外研究现状 1

1.2 设计的基本内容 1

1.3 设计的目标 2

1.4 航线调研 2

1.5 码头简介 3

1.5.1 武汉阳逻港码头 3

1.5.2 舟山北仑港码头 3

1.6 航运条件 3

1.7 设计思想 4

1.7.1 此类船舶的特点 4

1.7.2 江海船与海船的比较分析 4

1.7.3 江海直达船舶的优点 5

1.7.4 本船的一些设计思想 5

1.8 优秀母型船 6

第2章 全船说明书 7

2.1 总体性能 7

2.1.1 船型 7

2.1.2 航区及用途 7

2.1.3 船级、规范、规则 7

2.1.4 主尺度及要素 7

2.1.5 载重量及吨位 9

2.1.6 航速、螺旋桨及续航力 9

2.1.7 干舷及稳性 10

2.1.8 主机与齿轮箱 10

2.1.9 总布置概况 11

2.2 甲板舾装部分 13

2.2.1 锚设备 13

2.2.2 舵 13

2.2.3 救生设备 14

2.2.4 走道及栏杆 14

第3章 主尺度确定 15

3.1 概述 15

3.2 主尺度确定的方法和步骤 15

3.3 排水量估算 15

3.4 主机选择 16

3.4.1 海军系数法初步确定船舶主机功率 16

3.4.2 主机选型 16

3.5 主尺度选择 17

3.5.1 船长的选择 17

3.5.2 型宽的选择 21

3.5.3 方形系数的选择 23

3.5.4 吃水的选择 24

3.5.5 型深的选择 24

3.6重力与浮力校核 26

3.6.1 空船重量估算 26

3.6.2 载货量计算 27

3.6.3 满载状况重量 28

3.6.4 重力与浮力校核 28

3.7 舱容校核 29

3.7.1 货舱所需舱容计算 29

3.7.2 新船舱容估算 29

3.7.3 舱容校核 29

3.8 性能校核 29

3.8.1 快速性校核 30

3.8.2 初稳性校核 30

3.8.3 横摇周期计算 33

第4章 型线设计 35

4.1 概述 35

4.2 型线设计方法及原则 35

4.3 型线设计步骤 36

4.3.1 确定棱形系数及浮心纵向位置 36

4.3.2 中剖面首尾轮廓线 37

4.3.3 改造型船横剖面面积曲线 38

4.3.4 绘制型线图 39

4.4 静水力计算 40

4.5 静水力曲线及邦戎曲线的绘制 40

4.6 小结 43

第5章 总布置设计 44

5.1 总布置概述及原则 44

5.2 船舶主体布置 44

5.2.1 水密舱壁确定 44

5.2.2 压载水舱确定 44

5.2.3 燃油、淡水舱确定 45

5.2.4 双层底 45

5.2.5 货舱 45

5.2.6 通道的布置 45

5.3 舾装设备的计算与选取 46

5.3.1 舾装数计算 46

5.3.2 救生设备的配备 47

5.3.3 航行设备 48

5.3.4 信号设备的配备 48

第6章 螺旋桨和舵的设计及EEDI计算 50

6.1 船舶阻力换算 50

6.2 螺旋桨设计 52

6.2.1 螺旋桨形式的确定 52

6.2.2 船体与螺旋桨相关系数确定 53

6.2.3 螺旋桨的初步设计 53

6.2.4 螺旋桨终结设计 54

6.2.5 空泡校核 56

6.3舵的设计 58

6.3.1 舵面积A_R 58

6.3.2 舵高 59

6.3.3 舵的平均弦长 59

6.3.4 展弦比λ 59

6.3.5 舵平衡比e 59

6.3.6 桨舵与船尾型线的间隙 59

6.4 EEDI的计算 60

6.4.1 舶设计能效要求 60

6.4.2 Required EEDI计算 60

6.4.3 Attained EED计算 60

6.4.4 能效等级评估 60

第7章 舱容和浮态调整 62

7.1 淡水舱舱容要素 62

7.2 燃油舱舱容要素计算 63

7.3 滑油舱舱容要素 64

7.4 浮态调整 65

第8章 稳性计算 69

8.1 装载情况的重量及重心计算 69

8.1.1 满载散货出港 69

8.1.2 满载散货到港 70

8.1.3 满载集装箱出港 70

8.1.4 满载集装箱到港 70

8.1.5 压载出港 71

8.1.6 压载到港 72

8.2 载况浮态及初稳性计算 73

8.2.1 六种载况下自由液面对初稳性高的修正 73

8.2.2六种载况浮态及初稳性计算 74

8.3 静动稳性计算 75

8.3.1 稳性横截曲线 75

8.3.2 进水角的计算 75

8.3.3 自由液面对静稳性臂的修正 76

8.3.4 满载散货出港时的静动稳性力臂计算 78

8.3.5 满载散货到港时的静动稳性臂计算 79

8.3.6 满载集装箱出港时的静动稳性臂计算 79

8.3.7 满载集装箱到港时的静动稳性臂计算 80

8.3.8 压载出港时的静动稳性臂计算 80

8.3.9 压载到港时的静动稳性臂计算 81

8.4 稳性衡准数K的计算 82

8.4.1 最小倾覆力臂的计算 82

8.4.2 风压力臂的计算 85

8.4.3 稳性衡准数的计算 87

8.5 完整稳性总结 87

第9章 干舷计算 90

9.1 基本干舷 90

9.2 方形系数对干舷的修正值f₂ 90

9.3 型深对干舷的修正值f₃ 90

9.5 上层建筑和凸形甲板对干舷的修正值f₄ 90

9.6 舷弧对干舷的修正值f₅ 91

9.7 夏季最小干舷（F_min）计算 91

9.8 最小船首高计算 91

第10章 吨位丈量 93

10.1 总吨位 GT 93

10.1.1 上甲板以下所以围蔽处所的型容积（V₁）的计算 93

10.1.2 上甲板以上所以围蔽处所的型容积（V₂）的计算 93

10.1.3 总吨位（GT）计算 94

10.2 净吨位 NT 94

参考文献 95

附件A 静水力图 96

附件B 邦荣曲线图 96

致 谢 97

第1章 绪论

1.1 目的及意义

1.1.1 设计目的及意义

最近几年来，我国经济总体向好向快发展，航运业也逐步复苏，沿海沿江地区货物流通量日趋庞大。2017年长江干线货物通过量达25亿吨，同比增长8.2 %以上，稳居世界内河首位，同时三峡船闸通过量、货船平均吨位也再创历史新高，这些数据都在表明长江已成为名副其实的黄金水道。对于解决繁重的长江货物运输问题，发展江海直达多用途船就成为了最好的解决方法。

1.1.2 国内外研究现状

在国外，最早提出江海直达这一概念是在70年代，苏联在原有技术基础上，对原有船型进行了改进，建造了多艘2000吨级“雅库茨克”系列干货船，用于完成运输集装箱、散货、杂货等任务，获得了较大的经济效益。之后，其又通过购进其他系列船舶，并通过改造使之能适应江海直达的运输要求，将江海直达运输船型完善成了独立的新船型。80年代，西欧各国的江海直达运输也逐步发展起来，在欧洲的各条运河上都有江海两用船舶航行。

我国的江海直达研究开始于上世纪90年代，在2017年，第一艘江海直达船正式开建，并于今年4月份顺利完成首航。在政策法规方面，已研究制定了《特定航线江海通航船舶建造规范》，同时编制了《特定航线江海通航船舶法定检验暂行规则》。

1.2 设计的基本内容

设计船为用于运输散货兼运集装箱的6500t江海直达多用途货船，航区为沿海航区，航线为武汉至北仑港，设计将满足《特定航线江海通航船舶法定检验暂行规则》（2017）、《特定航线江海通航船舶建造规范》（2017）、《国内航行海船法定检验技术规则》（2011）和《国内航行海船建造规范》（2015）及相关修改通报的多用途货船设计要求及检验规则。

1.3 设计的目标

完成的主要任务及要求：

（1）进行毕业设计调查，完成开题报告；

（2）型线设计及静水力计算；

（3）总布置设计；

（4）性能校核；

（5）舾装数计算；

（6）根据规范计算设计船EEDI,评价船舶能耗等级；

（7）编写设计报告。

1.4 航线调研

图1.1 设计航线

本船航区为沿海航区，航线为武汉阳逻港码头—宁波北仑港码头。 

1.5 码头简介

1.5.1 武汉阳逻港码头

武汉国际集装箱转运有限公司（WIT）系长江中上游首家由外商控股的中外合资港口企业， 位处武汉阳逻港（国家一类开放口岸），现拥有两个5000吨级集装箱专用泊位，是长江中上游第一个按国际标准设计的专业化集装箱码头。码头前沿江宽1600米，岸线平顺，地质结构稳定，不淤不滞，水深常年保持在7米以上。由于高标准的设计，码头平台在百年一遇洪水期仍高出水面1米，因而码头不会受长江枯水、洪水季节影响，常年可停泊5000吨级船舶和宽身浅底的万吨级船舶，能适应长江集装箱船舶大型化的发展趋势，是长江中游最佳的深水良港。

1.5.2 舟山北仑港码头

北仑港位于浙东甬江口东南、金塘水道南侧，是一个水深流顺风浪小、不冻不淤陆域大的天然深水良港，拥有可同时转运三艘2万、3万、5万吨级的矿石码头一座，拥有2.5万吨级装船码头二座，装卸效率为2100t/h。由于北仑出口码头是按沿海船舶设计的，所以其泊位、水深、装卸设备均可满足江海直达船装货要求。

1.6 航运条件

本设计船主要航行区域为内河，主要限制条件为航道水深及桥梁净空高，具体航运条件如下：

本设计船的航线为武汉阳逻港至宁波北仑港，在航道水深方面的限制问题主要集中在在武汉至南京这一航段，南京以下航段通行状况极佳。表1.1为武汉至南京航段各月份的水深限制。

表1.1 武汉～南京航段分月水深及相应船舶吃水

当航行在航线中的内河航道时，江海直达多用途货舱通过桥梁时需要考虑上层建筑及集装箱布置的高度。航线中经过的南京长江大桥与上海长江大桥的桥梁净空高度见表2.2。对于一般万吨以下的多用途货船高度一般小于24米，小于南京长江大桥及上海长江大桥的桥梁净空高度，因此不考虑桥梁高度对多用途货船设计的限制。

表1.2 航线上的桥梁高度

1.7 设计思想

1.7.1 此类船舶的特点

（1）航区包括内河及沿海，属于宽浅吃水船，主要航段为内河航段，在主尺度确定时，受航道水深及回转直径限制。

（2）作为多用途货船，主要以装干散货为主，但兼装集装箱。在主尺度确定及总布置时，受集装箱布置的影响。同样在稳性校核时，需校核两种运输状况时的稳性。

（3）货舱与货舱口的布置：对于装载散货，为便于装卸，舱口在能满足强度要求的前提下应尽可能大。对于装载集装箱，货舱与货舱口的布置应满足集装箱整数行列的放置。

1.7.2 江海船与海船的比较分析

以千吨级江海船与千吨级常规类型海船作比较，主要分析比较结果如下：

（1）江海船选取主尺度时受航道水深、宽度及码头长度的限制，一般选取较短的船长以满足排水量的要求。

（2）江海船的方形系数较大，一般为0.8附近，L/B较小，B/T较大，在同样的吃水条件下与海船相比有更大的载重量，经济效益更高。

（3）由于受航道的限制，江海船为了在江段航行时有较好的操纵性，其舵面积系数的选取较同吨级的海船更大。

以上三个比较结果仅是典型的结论，仅具有一般意义。对于特殊船型由于其航线不同、用途不同相应也有不同的情况，在这里不做详细分析。

其他方面的比较分析：

（1）海船通常为单机单桨，而江海船为了获得更好的操纵性及受航道水深的限制，一般为双机双桨。

（2）我国某些类型江海船已采用适宜的齿轮箱速比以达到加大螺旋桨直径、获得更高的推进效率的目的。同时尾部亦加装节能装置，以达到改善船体尾部流场同时回收尾部流场能量的目的。

1.7.3 江海直达船舶的优点

江海直达船舶作为长江上近几年新出现的一种船型，它与原有船型相比具有以下优点：

（1）在货物货物运转方面，其减少了中途不必要的中转环节，货物损失小，运输成本低；

（2）缩短了货物运输的周期。

1.7.4 本船的一些设计思想

在明确了设计要求的前提下，充分考虑江海直达船的船型特点及运输特点。把本船为限制吃水的载重型船舶这一点作为着重点。先确定本船的船型，之后根据优秀母型船资料确定载重量系数，进而确定其排水量，然后确定其主要尺度，并进行稳性、舱容等性能的校核，通过校核后便得到了满足要求的设计方案，在此基础上对设计方案进行不断地优化，从而得到此次任务要求的最优设计方案。

1.8 优秀母型船

本船为江海直达系列，设计吃水时的航速为12kn，搜集到与本船尺寸相近、吨位相近、性能相近的优秀船型资料如下：

表1.3 优秀船型参数

第2章 全船说明书

2.1 总体性能

2.1.1 船型

本船为混合骨架式、尾机型、双机、双桨、双舵、单层甲板的江海直达多用途货船。尾部采用方尾，首部采用球鼻艏。船首设置首楼，尾部设置五层甲板。在船中部依次设置三个货舱，货舱区域内舱壁皆设置为水密舱壁，同时两舷设置舷侧1.2m，内部采用双层底设计。

2.1.2 航区及用途

本船航区为近海航区，航线从武汉阳逻港至宁波北仑港。以载运散货为主，同时考虑兼装集装箱。

2.1.3 船级、规范、规则

本船船体、舾装设备、机器和所有装置入CCS检验。

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