大工15春《船舶设计原理课程设计》模板及要求答案

1网络教育学院《船舶设计原理课程设计》题目：4000TEU集装箱船的主尺度确定学习中心：层次：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的大小通常是以装载20ft标准箱作为单位(TEU)的多少来表示的。集装箱船在技术上具有如下的特点：(1)追求高的载箱量，在舱内和甲板上装载尽可能多的集装箱。(2)在追求载箱量的同时，追求高的平均箱重指标或在一定平均箱里(如14t/TEU)下追求高的载箱率。(3)集装箱船的主尺度如船长、船宽和型深等主要由船舶的载箱量来决定。(4)货舱开口大，货舱和货舱口尺度规格化，货舱口宽度一般为船宽80％左右，最大有达89％、甚至更大。货舱口长度通常以能吊装40ft(或2只20ft)集装箱为好。(5)稳性问题十分突出。由于甲板上堆装大量集装箱，引起货物重心升高及受风面积增大。在装卸舱内集装箱时，船舶横倾角不能大于5°，以免集装箱被导轨卡住。（6)航速高，主机功率大。为了保证定期班轮的准点率，新建的大型集装箱船的服务航速达22kn以上，3500TEU以上的第四代集装箱船的服务航速多数达24kn以上，且其主机的储备功率也较大。新建中型集装箱船的服务航速均在18kn以上，有的还达到20kn—21kn。新建300TEU以上的小型集装箱船的服务航速也在15kn以上。因此，船舶的方形系数Cb相应较小。1.2集装箱船的发展历程第一艘集装箱船是美国于1957年用一艘货船改装而成的。它的装卸效率比常规杂货船大10倍，停港时间大为缩短，并减少了运货装卸中的货损量。从此，集装箱船得到迅速发展，到70年代已成熟定型。按照集装箱船的发展情况，可分为第一、二、三、四、五代集装箱船：第一代出现于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。第二代出现于20世纪70年代，40000-50000总吨集装箱船的集装箱装载数3增加到1800-2000TEU，航速也由第一代的23节提高到26-27节。第三代出现于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。第五代作为集装箱船的先锋，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。第六代是1996年春季竣工的RehinaMaersk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。据有关方面预测，不久的将来，可装载10000个集装箱的巨轮将会在欧洲问世。现代集装箱船正向着大型化、高速化，多用途方向发展。我国集装箱船研制虽然起步较晚，发展速度却很快。我国建造了许多集装箱船，大力发展集装箱运输，光是上海港就开辟了29条国际集装箱班轮航线，上海港集装箱月吞吐量超过一百万标准箱。上海港已经是世界上集装箱吞吐量最大的港口之一。中国上海生产的集装箱装卸机械也已经达到国际先进水平，在世界各大港口被广泛采用。近几年来，我国还出口集装箱船，在世界各地海洋上可以见到我国建造集装箱船的身影。总之，我国在包括集装箱、集装箱装卸机械、集装箱船舶的制造和出口，到大吨位集装箱码头的建造，集装箱远洋船队的建立以及国际集装箱枢纽港的建设，标志着我国的集装箱运输系统已经进入世界先进行列。1.3现有集装箱船主尺度资料搜集本课程设计选择的集装箱船的参数为4000TEU，运输20fts的标准箱的集装箱。表1集装箱船主尺度资料单位1000TEU1100TEU1180TEU1240TEU1248TEU1264TEU总长m148147.87160.5145.65168.1168.14垂线间长m140.3140.3149.6135157157型宽m23.2523.2525252626型深m12121511.51313设计吃水m7.37.38.58.199结构吃水m989.59.5续表1集装箱船主尺度资料单位1270TEU1294TEU1300TEU1400TEU1436TEU1700TEU总长m170168.5165.2175175167垂线间长m159.2157.6153165165157型宽m24.82625.627.427.428.4型深m14.213.515.21414.314.3设计吃水m9.599.29.59.59.7结构吃水m10.8651010.51110.910.665续表1集装箱船主尺度资料单位1700TEU1700TEU1702TEU1732TEU1800TEU1858TEU总长m180189179.7176.41191196.87垂线间长m167176.42167166.41179185.1型宽m27.626.527.627.428.527.8型深m15.914.215.914.31716.5设计吃水m9.599.59.59.510.5结构吃水m10.710.511111111续表1集装箱船主尺度资料单位2010TEU2400TEU2546TEU2578TEU2800TEU3500TEU总长m209.7209.7208.9211.85240.3270.7垂线间长m200200196.9199.95266255型宽m32.232.229.829.832.232.22型深m18.814.8/18.816.416.718.919.1设计吃水m9.51010.110.11111.5结构吃水m11.511.511.41212.5续表1集装箱船主尺度资料单位3534TEU4250TEU4250TEU4250TEU5668TEU5688TEU总长m231263.2260263280280垂线间长m214.2251.4246251.88265.8265.8型宽m32.232.232.2532.240.340.3型深m18.819.319.319.324.124.1设计吃水m121111111212结构吃水m912.812.612.81414续表1集装箱船主尺度资料单位4800TEU4250TEU4250TEU4250TEU3534TEU3500TEU总长m255.4263260263.2231270.7垂线间长m242251.88246251.4214.2255型宽m37.332.232.2532.232.232.22型深m19.619.319.319.319.319.1设计吃水m11111111911.5结构吃水m12.512.812.612.81212.562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=4000表2-1舱内和甲板上装载集装箱的数量舱内行数X=24列数Y=13层数Z=7折减后实际NH=1800甲板上行数X=30列数Y=15层数Z=5折减后实际ND=20002.1.1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。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；7DG——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=2.438m甲板上集装箱的列数Dr=15m集装箱列与列的间隙cC=0.038m舱内集装箱列数Hr=13m货舱内甲板纵桁数n=0m货舱内集装箱列与列的间隙cG=0.085m甲板纵桁的面板宽度DG=0m舱口开口系数K=0.89m甲板上：(1)CDDcBBrrC37.102m舱内：(1)CHHcDBrrnGnCBK32.754m最终：B=37.3m2.1.2型深D的确定表2-3集装箱船型深的确定双层底高度dH=1.88m内底距最下层集装箱高度1h=0.053m箱高度TEUH=2.591m最上层货箱顶距舱口盖下缘距离f=0.27m围板高度cH=0.76m拱高C=0.2mD=dH+TEUH×Z+1h+f-(cH+C)=19.38m最终取D=19.6m82.1.3船长L的确定设6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，第四货舱布置4行集装箱，第五货舱布置4行集装箱，第六货舱布置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。取实际肋骨间距长度为ds=710mm,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=25.56m第二舱2l=(TEUL+0.02×2)×2+2×0.27+0.55=25.56m第三舱3l=(TEUL+0.02×2)×2+2×0.27+0.55=25.56m第四舱4l=(TEUL+0.02×2)×2+2×0.27+0.55=25.56m第五舱5l=(TEUL+0.02×2)×2+2×0.27+0.55=25.56m第六舱6l=(TEUL+0.02×2)×2+2×0.27+0.55=25.56m计算肋位后第一舱'1l=36×ds=25.6m第二舱'2l==36×ds=25.6m第三舱'3l==36×ds=25.6m第四舱'4l==36×ds=25.6m第五舱'5l==36×ds=25.6m第六舱'6l==36×ds=25.6m货舱长度第一舱1L='1l+4×ds=28.4m9第二舱2L='2l+4×ds=28.4m第三舱3L='3l+6×ds=29.82m第四舱4L='3l+4×ds=28.4m第五舱5L='3l+6×ds=29.82m第六舱6L='3l+4×ds=28.4m货舱总长度L=1L+2L+3L+4L+5L+6L=173.24m尾尖舱aL=18m机舱mL=40m首侧推装置舱fpL=7m首尖舱fL=17.14m船长ppL=242m最终OAL=L+aL+mL+fpL+fL=255.4m2.2排水量估算2.2.1空船重量1．钢料重量hW按照下式估算：1.6590.77770.28250.04607h