770TEU集装箱船方案设计开题报告

本设计为近海770TEU集装箱船，兼顾考虑件杂货运输，其载箱量属于小型集装箱船。

1、中小型集装箱船设计的目的及意义

近些年来，我国经济发展迅速，因此对航运业提出了更高的要求。而使用集装箱船进行规模化运输，拥有货运量大和经济效益高等特点，所以集装箱船的市场应用是非常广阔的。然而人们的目光通常都集中在大型集装箱船上，殊不知中小型集装箱船同样具有很大的发展前景。

首先从运力考虑，根据数据显示全球集装箱船运力的增长率要高于集装箱运力需求的增长率，并且在未来几年内很难达到平衡。这种供大于求的运力过剩情况必然会给集装箱运输行业带来很大影响。因为大型集装箱船的航线较少，为了保持市场份额只能进行价格战，进一步导致从事集装箱运输行业的风险变大，利润减少。不同与大型集装箱船的市场饱和，中小型集装箱船舶的运力却满足不了人们对于其的需求。市场的需求是多样化的，因为港口及航道水运条件等因素的限制，大型集装箱船有很多难以抵达的地方。因此，这些支线的运输必须靠着中小型集装箱船才能满足，中小型集装箱船的市场前景是广阔的。

相比于大型集装箱船舶，中小型集装箱船舶在港口间更易实现点对点直接运输，减少中间的转运环节，使航线的选取大大灵活。若是选取得当，大型集装箱船舶的经济优势甚至也荡然无存。更是避免了支线-干线-支线这种路线，缓解了大型港口作为中转站的吞吐压力，解决了因流向集中而带来的陆路运输压力。其次，中小型集装箱船的在港作业时间较短，亦减少了停留在港口的相关费用及时间，便于组织运输。相比于大型集装箱船舶，中小型集装箱船舶的货物组织更为容易，大型集装箱船舶的满载率通常要低于中小型集装箱船舶，这将会拉近中小型集装箱船舶与大型集装箱船舶的经济差距。采用中小型船舶尽管单位运输成本会增加, 但是因为便于组织货物这一特点，现在有越来越多的货主宁愿适当地增加运输费用, 来保证货物供给的要求, 即增加航运成本以换取整个产品链成本的减少, 进而使产品对市场的响应更为及时, 以取得市场的竞争优势。

广阔的市场前景，无法替代的优势特点，可以预计中小型集装箱船舶的需求量必定会提高，而设计出优良的中小型集装箱船舶将会成为重要的任务。

2.调查资料概述

2.1航运条件

1.选取航线

本次选取的航线为宁波港到上海港。东海航线春季海面风在2m/s左右，其他三季在6m/s左右，对船舶稳性有一定的影响。

2.码头概况

上海港：选择的是黄浦江下游港区。其中张华浜码头七个泊位，最小长度180米，最小水深9.5米，最小靠泊能力20000吨。需要从长江深水航道进入码头，航道分为两个部分共68海里。航道维护水深为理论最低潮面以下12.5米。黄浦江内航道水深10米以上部分占80%，全线可通水深为8米，基本满足本船舶需求。黄浦江水域水流平稳，流向与河道走向一致。总的来说，上海港码头最小长度为180米对于本船的船长（大概在107.48米到161米）限制不大，船宽（16.8米到25米）基本无限制，不过黄浦江段全线可通水深为8米而本船预计设计吃水在8米左右，应尽量在不影响其他性能的前提下控制设计吃水。

装卸设备：全港拥有生产机被数5000余台，起重机、输送机、卸船机、装卸机、升降机、起重船等各类专用机械3400余台，最大起重能力为2500吨，单船每小时平均作业量最高为300.36自然箱。港口有装卸设备，船舶无需设置装卸装置。

宁波港：万吨级以上深水泊位150个，长度水深靠泊能力均满足本船要求。港口设备和助航设施完善。无需船舶设置装卸设备。舟山港域收地形影响，岛屿间水域的潮流流速较大，流向与河道一致，可能对回转性有一定的要求。外航路与中航路水深均在9米以上宽度大多为4到5海里，满足本船需求。

2.2. 现行规范、规则、标准等

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。

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：

中国船级社(CCS)《国内航行海船建造规范》(2014)；

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)

2.3.型船资料

通过上网搜寻型船船型资料，进行汇总，典型船型资料如下表所示：

2.4 型船概况

2.4.1船舶尺度及型线特点

1.船舶尺度特点

根据集装箱船型资料，对载箱量500TEU到1000TEU的船舶进行船型参数统计，垂线间长在107.48米到148米之间，船宽在16.8米到25米之间，型深在8.05米到13.9米之间，设计吃水在6.1米到8.2米之间。L/B在5.28到6.92之间，B/D在1.80到2.39之间，D/d在1.24到1.74之间。

2.型线特点

首部可以安装大小和位置适当的球鼻艏，在一定速度范围内，发生有利干扰，降低兴波阻力。尾部则使用球尾，伴流分布均匀, 船身效率好, 改善尾部振动, 提高总推进效率。首部尾部都可以设置较大外飘，防止上浪。

2.4.2技术性能

1.稳性要求：稳性问题十分突出，由于甲板上堆装大量集装箱，引起货物重心的升高及受风面积增大。为解决此问题，通常用压载水舱来降低重心高度，一般双层底舱全部用作压载水舱，首尾尖舱、两舷边舱也用作压载水舱。在装卸舱内集装箱时，船舶横倾角不能大于5°，为了平衡装卸时的横倾，两舷边舱中的左右一对压载水舱通常各装一半压载水，用作调整横倾。

2.快速性要求：根据型船资料分析，载箱量500TEU到1000TEU的集装箱船服务航速最低13节，最高17.8节。Fr数在0.17到0.27之间，属于中低速船舶。任务书要求试航速度13节以上，根据统计数据应该不难实现。

3.操纵性要求

宁波港、上海港航道条件好，助航设施齐全，操纵性要求不难实现。因为本船为布置地位船舶，操纵性不是最主要考虑因素，不过可以从尾部形状进行改善。

2.4.3布置方面与结构方面

1.布置特点

根据型船统计资料，载箱量在500TEU到1000TEU之间的船舶甲板上箱数占总箱数的比值在0.413到0.668之间。本船初步设计舱内集装箱为12行，7列，4层。甲板上为14行，9列，3层。甲板上集装箱数占总集装箱数占比值为0.603。设有三个货仓，每个可装4行1AA箱或者2行1CC箱。设有首楼和尾楼，尾楼甲板以上设有五层甲板室。

根据型船资料应是尾机型船，视线盲区比较大，尾楼上层建筑高度要考虑视野。

2.结构特点

该集装箱船外形狭长，上甲板平直。本船采用开口双壳体结构，是集装箱船的一种独有的大开口的舷侧结构型式，保证了船体的纵向、横向及抗扭的强度，还增加了剖面抗弯的刚度；它提高了船舶的防撞抗沉的能力，而且舷侧双层壳内还可利用来作各种用途，如压载水舱等。

3.毕业设计基本内容

1.论证、分析，确定主要要素。

2.型线设计及静水力计算：

1）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，

2）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。

3.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。

4.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

5.编写货舱段结构计算书，绘制典型中横剖面图。

4.毕业设计的主要内容与拟采用的设计方法

本毕业设计是针对770TEU集装箱进行方案设计，主要设计任务与拟采用设计方法如下：

4.1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特点。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，根据布置情况来确定主要尺度。

4.2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：使用母型船改造法，绘制母型船的横剖面面积曲线，再由母型船的横剖面面积曲线绘制设计设计船的横剖面面积曲线，平行中体部分则基本相同。接着绘制型线图，完成静水力计算和邦金曲线图。

4.3总布置设计：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)相关的规范规则法规进行设计，同时参考母型船的资料。首先是确定肋骨间距和各舱室功能的作用以及甲板平台功能的划分，完成1～2个液体舱的舱容要素计算。然后根据布置地位等因素设置上层建筑。分析四种典型载况浮态，调整总布置或型线至浮态满足要求。完成设计船总布置图纸。

5. 对设计船的思考

经过调研， 任务书要求试航速度不低于13kn，根据型船资料的统计数据应该不难达到。而宁波港上海港的助航设施齐全，航道宽阔，泊位吨数长度均满足本船要求，所以操纵性也不是中心问题。而对于集装箱船来说，稳性不容易满足，而初稳性又是衡量稳性的重要因素。因此，要从几个方面来改善初稳性高。

1）提高横稳心高度KM：主要是采用V型剖面，增大水线面系数。

2）降低重心高度KM：重心高度的降低应包括空船重心、集装箱重心及压载水重心的降低。上甲板及抗扭箱部位采用高强度钢，紧凑布置，缩短上层建筑，尽可能地降低轴中心线高度及选用既实用而又轻巧的甲板机械，这些都是降低空船重心的有效措施。