集发黄海轮384TEU集装箱船的主尺度确定和总布置设计

1网络教育学院《船舶设计原理课程设计》题目：384TEU集装箱船的主尺度确定学习中心：层次：专科起点本科专业：年级：年春/秋季学号：学生：指导教师：邵昊燕完成日期：年月日春季入学则去掉“/秋”字，秋季入学则去掉“/春”字。添加内容的时候注意文字下划线要完整。阅后删除此文本框。请把你所在的学习中心名称完整填写。阅后删除此文本框将××填上具体的参数，切忌雷同。阅后删除此文本框21集装箱船概述本章需简单介绍集装箱船的相关内容，例如集装箱船的特点，集装箱船的发展历程，并要求搜集现有集装箱船主尺度资料，作为自己设计集装箱船的主尺度的参考数据。1.1集装箱船的特点集装箱船可分为全集装箱船和半集装箱船两种，它的结构和形状跟常规货船有明显不同。集装箱船装卸速度高，停港时间短，大多采用高航速，通常为每小时20—23海里。近年来为了节能，一般采用经济航速，每小时18海里左右。在沿海短途航行的集装箱船，航速每小时仅10海里左右。近年来，美国，英国，日本等国进出口的杂货约有70%--90%使用集装箱运输。首先，可以节约装卸劳动力，减少运输费用。一般货船采用单件或小型组合件形式装运，费力又费时。集装箱船采用国际统一规格的集装箱运输货物，打破了一捆、一包单件装卸的传统形式，大大减轻装卸工人劳动强度，加快了装卸速度，减少人工装卸费用。第二，利用集装箱船运输，可以减少货物的损耗和损失，保证运输质量。这是因为货物在生产工厂里就装进一只只集装箱，中途经公路、铁路、水上运输，均不开箱，可把货物直接运到用户手中。这样，可减少货物在运输途中损耗和遗失，还可节约包装费用。第三，集装箱船装卸效率高。一艘集装箱船的货物装卸速度大约是相同吨位的普通货船三倍左右，而大型高速集装箱船的装卸速度差不多是同吨位普通货船的4—5倍。这样，可减少船舶停靠码头时间，加快船舶周转，提高船舶、车辆及其它交通工具的利用率。由于集装箱船进行集装箱运输具有上述优点，所以，集装箱船和集装箱运输得到迅速发展。同时，集装箱船的出现，对港口、码头又提出了新的要求。于是，出现了传送带、货架搬运车、铲车及各种形式装卸机，还出现专门停靠集装箱船的码头。集装箱船码头又长又宽，可停靠各种类型的集装箱船，码头上还有相当宽大的堆放集装箱的场地。1.2集装箱船的发展历程按照集装箱船的发展情况可分为第一、二、三、四、五、六代集装箱船：3第一代集装箱船：出现于20世纪60年代，横穿太平洋、大西洋的17000-20000总吨集装箱船可装载700-1000TEU。第二代集装箱船：出现于20世纪70年代，40000-50000总吨集装箱船的集装箱装载数增加到1800-2000TEU，航速也由第一代的23节提高到26-27节。第三代集装箱船：出现于1973年石油危机以来，这代船的航速降低至20-22节，但由于增大了船体尺寸，提高了运输效率，致使集装箱的装载数达到了3000TEU，因此，第三代船是高效节能型船。第四代集装箱船：出现于20世纪80年代后期，集装箱船的航速进一步提高，集装箱船大型化的限度则以能通过巴拿马运河为准绳，集装箱装载总数增加到4400个。由于采用了高强度钢，船舶重量减轻了25%；大功率柴油机的研制，大大降低了燃料费，又由于船舶自动化程度的提高，减少了船员人数，集装箱船经济性进一步提高。第五代集装箱船：作为第五代集装箱船的先锋，德国船厂建造的5艘APLC-10型集装箱可装载4800TEU，这种集装箱船的船长/船宽比为7~8，使船舶的复原力增大，被称为第五代集装箱船。第六代集装箱船：1996年春季竣工的Rehina、Maersk号集装箱船，最多可装载8000TEU，该型船已建造了6艘，人们说这个级别的集装箱船拉开了第六代集装箱船的序幕。目前，上海外高桥造船厂已经成功为法国达飞轮船建造出国内最大的首制18000TEU集装箱船，弥补了国内超大型箱船的新空白。1.3现有集装箱船主尺度资料搜集（以下的内容要求学生搜集现有集装箱船的主尺度资料做成EXCEL表，及确定本次设计的集装箱船的参数。）本课程设计选择的集装箱船的参数为384TEU，运输20fts的标准箱的集装箱。42船舶主尺度确定船舶的排水量、主要尺度以及船型系数统称为船舶的主要要素，它们是描述船舶几何形状的一些最基本的特征性数据，这些要素对船舶的主要技术性能，诸如快速性、稳性、适航性、容量、总布置以及船舶的经济性等有重大的影响，对船舶质量的好坏有决定性的作用。因此，恰当地确定这些要素，是船舶总体设计中的一项最基本最重要的工作。船的设计通常是由确定这些要素开始。2.1初始排水量及主要尺度确定（参考《船舶设计原理》p153。）集装箱船属于典型的布置型船舶，所以船舶的主要尺度的论证时从总布置出发，在满足布置要求、排箱要求的前提下确定主要尺度。箱的分布情况：总箱NT=__384_表2-1舱内和甲板上装载集装箱的数量舱内行数X=12列数Y=5层数Z=3折减后实际NH=168甲板上行数X=12列数Y=6层数Z=3折减后实际ND=2162.1.1船宽B的确定集装箱船船宽的确定取决于甲板上或者=舱内装载集装箱的列数，即dr或Hr，并需考虑船舶稳性的要求，视何者为大而定。5由甲板上集装箱列数确定船宽：(1)CDDcBBrrC式中CB——集装箱宽度，通常取标准箱宽2.438m，有时还须考虑欧洲箱的宽度2.500m；Dr——甲板上集装箱的列数；cC——集装箱列与列的间隙，考虑到紧固件的操作和标准，通常为0.025m，0.038m，0.080m。由舱内集装箱列数确定船宽：(1)CHHcDBrrnGnCBK式中Hr——舱内集装箱列数；CB——集装箱宽度，通常取标准箱宽2.438m；n——货舱内甲板纵桁数；cG——货舱内集装箱列与列的间隙，其间隙为了便于安装导轨，通常为0.10m～0.210m，个别船仅为0.05m；DG——甲板纵桁的面板宽度，通常取为0.50m～0.80m；K——舱口开口系数，通常取为0.80～0.85。表2-2集装箱船船宽的确定集装箱宽度CB=2.483m甲板上集装箱的列数Dr=6m集装箱列与列的间隙cC=0.08m舱内集装箱列数Hr=5m货舱内甲板纵桁数n=m货舱内集装箱列与列的间隙cG=m甲板纵桁的面板宽度DG=m舱口开口系数K=m甲板上：(1)CDDcBBrrCm舱内：(1)CHHcDBrrnGnCBKm最终：B=15.9m62.1.2船深D的确定表2-3集装箱船型深的确定双层底高度dH=1.40m内底距最下层集装箱高度1h=m箱高度TEUH=2.591m最上层货箱顶距舱口盖下缘距离f=m围板高度cH=m拱高C=mD=dH+TEUH×Z+1h+f-(cH+C)=m最终取D=_7.60____m2.1.3船长L的确定设___3__货舱，第一货舱布置__4_行集装箱，第二货舱布置__4___行集装箱，…，第三货舱布置___4__行集装箱。在长度方向上的每两个20ft箱可以换装一个40ft，故货舱长度可按40ft箱长12.192计，但行数是上述行数的一半。按导轨的通常尺度，取货舱口端壁与货舱间距离为0.27m，取货舱间纵向间距0.55m，货箱与导轨间每面留0.02m间距。(下表为三个货舱，如果货舱数大于3，则需要续加表格。)取实际肋骨间距长度为ds=_____mm,按肋位数计算：表2-4集装箱船船长的确定舱口长度第一舱1l=(1l=(TEUL+0.02×2)×2+2×0.27+0.55=24.8424.84m第二舱2l=(TEUL+0.02×2)×3+2×0.27+2×0.55=24.8424.84m第三舱3l=(TEUL+0.02×2)×2+2×0.27+0.55=24.8424.84m计算肋位后第一舱'1l=_____（取几个肋位，填完删掉）×ds=_____m7第二舱'2l=_____（取几个肋位，填完删掉）×ds=_____m第三舱'3l=_____（取几个肋位，填完删掉）×ds=_____m货舱长度第一舱1L='1l+_____（货舱间设置吊车、通道等肋位数）×ds=_____m第二舱2L='2l+_____（货舱间设置吊车、通道等肋位数）×ds=_____m第三舱3L='3l+_____（货舱间设置吊车、通道等肋位数）×ds=_____m货舱总长度L=1L+2L+3L=_77.03____m尾尖舱aL=6.25m机舱mL=16.30m首侧推装置舱fpL=2.34m首尖舱fL=6.48m船长ppL=108.4m最终ppL=L+aL+mL+fpL+fL=108.4m（尾尖舱、机舱、首侧推装置舱、首尖舱的长度根据自己的设计取。）2.2排水量估算2.2.1空船重量(1)钢料重量hW按照下式估算：1.6590.77770.28250.04607hWLBD=_____t(2)舣装按照下式估算：1.6040.47050.01540.0912fWLBD=_____t(3)机电按照下式估算（取主机额定功率BHP=_____kW）：0.5169.14()370.31000mBHPW=_____t空船重量LW=(hW+fW+mW)×1.045=__2159___t8其中系数1.045是考虑了4.5﹪的储备重量。2.2.2载重量1.集装箱重量：每箱重量cP27.613t总箱数NT_168__集装箱总重量_4639__t2.燃油重量是按照以下公式估算的：000.001SsRWgPkv式中：主机耗油率0g=171g/kWh主机持续使用功率sP=10458kW续航力R=10000nmile风浪储备K=1.15计算得到W0=__193__t3.锅炉水重量bwWbwW=0.05×0W=__3.2__t4.滑油重量1W1W=0.05×0W=__15.3__t5.船员生活用水船员定员为20人，每人每天消耗淡水110kg，自持力60天，则船员生活用水=____=__177.6__t6.人员及行李船员每人65kg，行李60kg，则人员及行李重量=____=__2.9_t7.食品船员每人每天消耗5kg食品，自持力60天，则食品重量=____=____5.4t8.备品由于本船无限航区，且自持力为60天，所以9备品重量=0.1×LW=__80.2__t以上2～8油水等消耗品重量总计_583.1___t载重量总计5177.1____t排水量=空船重量+载重量=7336.1____t2.3吃水及方形系数估算2.3.1吃水参考母型船，根据设计船与母型的载重量和船型参数的差异，取吃水d=_5.60___m2.3.2方形系数0.787bappCLBd____式中，a为海水密度，3/kgm。2.4性能校核2.4.1稳性校核表2-5稳性校核计算表项目数值系数1A吃水d浮心高度bZ系数2A横稳心半径r重心高度系数ξ重心高度gZ初稳性高GM表中1bZAd，系数1wwbCACC，横稳心半径22BrAd，系数2211.4wbCAC，10______bgGMZrZ，gZD。水线面系数wC及重心竖向高度系数，参照母型船确定。初稳性高度按下式核算-bgGMZrZ。（如果0.3mGM，则满足规范要求，如果不满足要求，则需要调整设计的主尺度。）2.4.2航速校核主机功率BHP_2200___()kWMCR，转速N____r/min，计算航速时取功率为0.95MCR，即为____kW。。初步估算航速，用下面的经验公式计算：0.20980.1810.09110.48160.19951.765sbVLBdCBHP=____kn（如果大于设计任务书中对航速15kn的要求，则航速满足要求；如果不满足，则需要重新设计。）2.5小结以上性能校核均合格，因而主尺度拟定满足要求：垂线间长ppL=__108.4__m船宽B=___15.9_m型深D=____7.6m吃水d=__5.60__m方形系数Cb=____（以上校核如果有一项不符合要求，则要求重新调整主尺度。）