摘 要

目前国内外集装箱船大多开始向高速、多用途、大规模化研究。从上海港的数据来看，目前该港集装箱的年吞吐量是全球最大的港口之一。国内在集装箱的制造、集装箱相关装卸机械，以及集装箱船的建造和出口国外，到大型集装箱码头的建造，我国集装箱船只在远洋海域建立了队伍，以及集装箱重要枢纽港在各个国家的建造，说明我国集装箱方面的运输系统目前处于踏进世界先进地位。

本文介绍的装载计算软件是基于Visual Studio程序语言和Microsoft Access系统的数据收集库，本文将以11000TEU船作为实例模拟研究。主要完成的内容有：集装箱船资料管理，集装箱信息进行汇总，通过表格呈示与输出，完整稳性相关计算与衡准、呈示与打印，以及在总纵强度方面的相关计算。并且提供了866TEU（20T） 2TEU（11T）出港（结构吃水）工况下的实例计算。

关键词：集装箱船；稳性；强度；装载计算软件

Abstract

At present, most container ships at home and abroad have begun to study high-speed, multi-purpose and large-scale. According to the Shanghai port, the annual throughput of its containers is now one of the largest in the world. In domestic container manufacturing, container loading and unloading machinery, as well as the construction of a container ship and exported abroad, to the construction of large container terminal, container ships on the ocean waters in our country to establish the team, as well as the construction of the container hub port in various countries, show in container transportation system in our country at present in a step into the world's advanced position.

The loading calculation software introduced in this paper is based on the data collection library of Visual Studio program language and Microsoft Access system. Mainly complete the content include: container ship data management, the container information to carry on the summary, presentation and output through form, intact stability calculation and criterion, presentation and printing, as well as the related calculation in the longitudinal strength. An example calculation of 866TEU (20T) 2TEU (11T) port of departure (structural draft) is provided.

Key Words：Container Vessel；Stability；Strength；Loading Computer

目 录

第1章 绪论 1

1.1论文研究背景 1

1.2研究的目的与意义 2

1.3国内外研究现状 2

1.3.1国外的研究现状 2

1.3.2国内的研究现状 4

1.3.3研究目前存在的主要问题 6

1.4研究内容 6

第2章 集装箱船运输和配载 8

2.1概述 8

2.1.1集装箱的概念与分类 8

2.1.2集装箱运输 8

2.1.3集装箱标志及船舶种类 9

2.1.4集装箱箱位编号要求 9

2.2积载与装运特点 10

2.2.1充分利用船舶的装箱容量 10

2.2.2合理确定各类集装箱箱位 10

2.2.3集装箱快速装卸和装卸顺序标准 11

2.2.4 配载文件编制的标准 12

第3章 船舶性能计算 13

3.1船舶浮态数据的计算 13

3.1.1船舶重量和重心 13

3.1.2船舶排水量和浮心位置 15

3.1.3吃水差和吃水的计算方法 16

3.2船舶稳性的计算 19

3.2.1集装箱船的稳性特点 19

3.2.2初稳性高度的计算 19

3.2.3大倾角静稳性计算 20

3.2.4《法定规则》的要求 21

3.2.5IMO的要求 21

3.2.6船舶稳性的校核 22

3.3船舶强度的计算 22

3.3.1船舶剪力和弯矩的计算 22

3.3.2船舶纵向强度衡准 23

第4章 系统设计及其实现的关键技术 25

4.1系统总体设计 25

4.1.1概述 25

4.1.2软件主要的功能 26

4.1.3运行软件所需硬件与环境 26

4.1.4 开发工具所需相关应用软件 26

4.1.5程序系统的结构 27

4.1.6基本数据的处理 27

4.2完整稳性模块计算功能和原理 28

4.2.1 功能 28

4.2.2根据排水量或吃水查静水力曲线 28

4.2.3计算初稳性高度 29

4.2.4横摇周期和横摇角 29

4.2.5各种装载状态纵倾计算 30

4.2.6稳性力臂计算 30

4.2.7稳性衡准计算 30

4.2.8计算流程图 31

4.3强度模块计算功能和原理 32

4.3.1 功能 32

4.3.2空船重量及可变重量分布的计算 32

4.3.3静水弯矩和剪力的计算 32

4.3.4浮力分布 33

4.3.5 计算流程图 33

第5章1100TEU集装箱船装载 34

5.1船舶概况 34

5.1.1船舶主尺度 34

5.1.2船舶参数 34

5.1.3集装箱布置图 34

5.1.4舱容图 36

5.2详细装载工况 37

5.2.1空船工况 37

5.2.2实例计算与分析 38

第6章 结论与展望 47

参考文献 48

致谢 49

第1章 绪论

1.1论文研究背景

从1966至1983这个时间段，集装箱船舶运输的高效率和优越性逐渐被人们所认同，以海运为主体的全球海上的船舶集装箱运输方式快速发展。1970年约达到23万TEU，1983年约达到208万TEU。全球各大重要港口的集装箱总吞吐量在1980年的增长率已达到15%，19世纪90年代过后，全球海运市场已经基本上不受石油危机所带来的影响，逐渐踏出了下坡路，集装箱海运又再次走上稳定发展的道路^[1]。查看相关报告，发现各个国家在件杂货方面运输的集装箱量已超过80%。据不完全记录，到1998年全球上各类集装箱船只约达6800多艘，总载箱量已达579万TEU^[2]。集装箱海洋运输遍及全球所有的航运国家，随着集装箱船海运逐渐变为成熟阶段。全球海运集装箱化已成为各国航运重点研究的方向。

采用集装箱式运输是一种1960年出现的交通运输方式，它将货品装在矩形箱中,以矩形箱作为单位数量,来运输相关货物。集装箱可以采用陆路、水路，铁路和各种交通工具结合运输的方式。这将也是运输领域发展的方向,原因是劳动工人少,机械效率高,货物安全与完整，航运费用低,将促进组织多种交通方式的结合航运，节省包装费用等优势,它的许多优点是散、杂货运输方式无法达到的。

随着集装箱船舶大型化以及集装箱运输效率的进一步提高,同时也带来了许多安全和管理上的新问题,比如涉及集装箱船稳性以及强度等可能危害船舶航行安全以及航行性能的重大问题;集装箱船舶安全问题主要是在甲板，以及海员工作疲劳的问题等,没有按照适应集装箱海运的发展需求,无法达到集装箱航运可以科、安全和高效的标准。

配载是海运过程中非常重要的部分,配载的功能是为了在各种海洋环境下、各个港口机械装卸过程时,要考虑船稳定性、配载的相关规则,来精确集装箱在船舶上的方位,决定“装-卸”先后,提升效率。配载是运输中最关键的,确保了货品无破坏、船只正常、海员均安全。

在集装箱航运船舶在配载研究发展的进程里,起初是纯依赖人力进行手动船舶配载,但随着经济的逐渐发展。以及科学技术的研究,集装箱船舶装载量的增加,船舶配载发生了革命化的重大改进,就是通过计算机来解决集装箱船舶的配载问题,这不但有利于提出更高质量高效率的船舶配载计划,并且对提高集装箱码头的装卸集装箱的作业效率有着十分重要的意义。由此可见,对集装箱配载方法进行新的研究和尝试，并且开发更有效的集装箱船配载系统是非常有必要的,同时具有重要的现实意义和理论价值。

1.2研究的目的与意义

在集装箱航运船配载研究设计进程中,要根据港口情况、船舶型号、货源大小的实际情况,利用集装箱优越的装载性能，从而保证货物运输的质量、适度的稳性、船体强度和良好的吃水差等。这些设计方案的实现一般来说是根据相关资料、设计方案的要求以及实践的经验并且通过人工设计来完成的。但是随着集装箱船舶的大型化的迅速发展以及运输效率的显著提高，还有EDI等信息技术均在集装性运输方式运用,人力安排已经不符合发展。取而代之的必将是建立在人工智能基础和现代信息技术上的全新的智能化集装箱船舶配载系统。

这个研究的目的就是通过研究优化集装箱船舶的配载方案,为优化集装箱船舶的配载方案提供相关的理论依据,并且为建立以优化的配载方案为基础的集装箱船舶智能配载系统提供相关的算法模型。使集装箱航运船舶的配载技术能够在准确达到配载的各个最佳目标数据的基础上,根据目标数据得出集装箱航运船配载可行方法的最佳设计。

这个研究的意义在于设计出的系统可以优化集装箱船舶的配载方案并且能够有效提高集装箱船舶的配载作业效率,有助于提高甲板集装箱的整齐与安全性，为集装箱船舶运输提供有力的安全保障，能够提高船舶营运的经济效益和集装箱船舶的自动化管理水平,可以帮助智能配载系统的建立并且实现这个研究的商业价值。

1.3国内外研究现状

1.3.1国外的研究现状

集装箱船舶的配载是集装箱海上运输的的关键流程之一,配载的种类可以大概分类为第一步是有效统筹集装箱的场位，然后第二步是是确定船舶每一个箱子的具体装箱位置。虽然集装箱船舶配载的工作包括了船舶本身与场地两个部门,但是本文的研究重点还是船舶上的配载问题。八十年代,关于配载相关系统的研发是大多数现代化国家的研发机构发展的方向,除了有效的统筹场位、确保船舶船体的稳性与强度等重要因素,配载还追求一个会严重影响作业效率的指标，那就是捣箱率。

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