大工19年春《船舶設(shè)計(jì)原理課程設(shè)計(jì)》模板及要求參考答案

1、大工19春船舶設(shè)計(jì)原理課程設(shè)計(jì)模板及要求參考答案立及*學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院船舶設(shè)計(jì)原理課程設(shè)計(jì)題目：200TEU集裝箱船的主尺度確定學(xué)習(xí)中心：層次:專業(yè):年級(jí):學(xué)號(hào):學(xué)生:指導(dǎo)教師:完成日期:i大工19春船舶設(shè)計(jì)原理課程設(shè)計(jì)模板及要求參考答案1集裝箱船概述集裝箱船是專門運(yùn)輸貨柜船舶，又名貨柜船，因此貨柜船也常稱名集裝箱貨船。集裝箱運(yùn)輸在航運(yùn)業(yè)出現(xiàn)于1960年代。本文對(duì)集裝箱船的裝載和破艙穩(wěn)性等總體性能進(jìn)行設(shè)計(jì)，該船為鋼質(zhì)、單甲板、單機(jī)、單槳、柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)集裝箱船，主要面向內(nèi)河貨物運(yùn)輸，通過(guò)計(jì)算以探討使集裝箱船布置更合理之方法。1.1課程設(shè)計(jì)任務(wù)書提要(1)航區(qū)：無(wú)限航區(qū)。(2)用途：運(yùn)輸20fts的標(biāo)

2、準(zhǔn)箱的集裝箱，數(shù)量為200箱。船籍：本船入CCSM級(jí)。(4)規(guī)范：國(guó)內(nèi)航行海船建造規(guī)范(2006)、鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范(2006)»(5)船型：?jiǎn)螜C(jī)、單槳、單甲板、尾機(jī)型，具有球艄和球艇線型。(6)航速：本船要求設(shè)計(jì)航速不小于18節(jié)。(7)續(xù)航力及自持力：本船續(xù)航力約為10000海里，自持力為60天。(8)船員人數(shù)：_20人。1.1 集裝箱船的特點(diǎn)1.1.1 集裝箱船的艄部線型嚴(yán)重外飄為了獲得更大的裝載空間，達(dá)到裝最多的集裝箱，集裝箱船的1T部線型一般外飄比較嚴(yán)重，并且外板與舷側(cè)肋骨夾角也比較小(遠(yuǎn)小于90度)。并且集裝箱船的航速比較高，通常是大于20kn,并且伴有較高寒冰區(qū)等級(jí)，這對(duì)

3、于船首的外板抨擊加強(qiáng)提出了非常高的要求。有寒冰區(qū)加強(qiáng)的集裝箱船，需要增加在照部的外板厚度，并且肋骨尺寸也需要有較大的增加，另外在冰區(qū)加強(qiáng)的區(qū)域內(nèi)設(shè)置了大量的防傾肘板。集裝箱船的®T樓上通常設(shè)有檔浪板或防浪罩。1.1.2 集裝箱對(duì)于貨物運(yùn)輸有著重要的作用與影響集裝箱運(yùn)輸就是指利用集裝箱運(yùn)輸貨物的方式是一種方便又靈活的運(yùn)輸措施?，F(xiàn)在已被眾多的貨主所采用，他可以在最大限度上減少運(yùn)輸過(guò)程中造成的貨損。比如可以抵御風(fēng)雨、外力等一些不可避免的因素對(duì)貨物造成的損害，一直以來(lái)集裝箱業(yè)務(wù)以其保障性高，運(yùn)輸費(fèi)用低，深受廣大貨主的鐘愛。1.1.3 集裝箱船所裝的都是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的集裝箱基于這一特點(diǎn)，使得集裝箱

4、船的結(jié)構(gòu)和一般的貨船大不相同。它采用垂向直壁式結(jié)構(gòu)，并且它的的貨艙口寬度幾乎和貨艙寬度一樣大，舷邊只留了一定寬度的甲板邊緣板。而這樣的開口明顯不利于船的抗彎能力、抗扭能力和橫向強(qiáng)度。為了彌補(bǔ)這些的不足，集裝箱船在結(jié)構(gòu)上通常采用下列加強(qiáng)措施：(1)船舷采用雙舷側(cè)且具有水密舷邊艙；(2)增加甲板板和舷側(cè)板的厚度；(3)加大兩個(gè)貨艙口之間的甲板橫梁和艙口端部的橫梁尺寸。由于貨艙的開口比較大，為了保證強(qiáng)度，必須采用相應(yīng)措施來(lái)加強(qiáng)。為了保證裝卸方便的要求，從抗扭強(qiáng)度上考慮，最方便的就是在舷側(cè)設(shè)內(nèi)縱壁和抗扭箱；從穩(wěn)性角度考慮，最方便的就是在舷側(cè)設(shè)壓載水艙。1.1.4 集裝箱船的貨艙區(qū)域舷側(cè)材料更為先進(jìn)集裝

5、箱船貨艙區(qū)域舷側(cè)都采用了更為先進(jìn)的雙層殼板，具貨艙載貨達(dá)到的有效寬度和貨艙寬度差不多。內(nèi)舷側(cè)縱壁對(duì)甲板作大開口處理造成的總縱強(qiáng)度的削弱做了有效補(bǔ)償。另外，舷邊船艙還能有效提高船體抗沉性能，并且可用作壓載水艙。舷邊船艙內(nèi)一般設(shè)置平臺(tái)甲板，對(duì)增加總縱剛度和強(qiáng)度都有幫助，同時(shí)，平臺(tái)甲板還可用作人員通道。集裝箱船舷側(cè)多采用縱骨架式，有些船舶將上層平臺(tái)甲板以下采用橫骨架式，上層平臺(tái)與甲板間采用箱形結(jié)構(gòu)作為抗扭箱，以提高船舶的抗扭強(qiáng)度和總縱強(qiáng)度。1.1.5 集裝箱船的組成構(gòu)件尺寸比較大由于集裝箱船甲板外飄、航速快，船體受到波浪的沖擊力比較大，造成的沖蕩應(yīng)力也比較大，加上總縱合成應(yīng)力也比較大，所以船體內(nèi)結(jié)構(gòu)

6、所受的彎矩值也就大，所選取的構(gòu)件尺寸也應(yīng)較大。和一般貨船比，所受應(yīng)力較大，疲勞問(wèn)題更嚴(yán)重，從而對(duì)上甲板的設(shè)計(jì)與施工，艙口圍板的設(shè)計(jì)與施工都提出了較高的要求。1.1.6 集裝箱船的結(jié)構(gòu)布置受到較大的應(yīng)力影響為了裝更加多的集裝箱，集裝箱船一般設(shè)計(jì)成狹長(zhǎng)的甲板條船舶和大的貨艙開口，大大提升了船體的水平彎曲、橫向強(qiáng)度、扭轉(zhuǎn)效應(yīng)在其總縱強(qiáng)度中所占的比例，有明顯的應(yīng)力集中在艙口角隅處。而隨著貨艙開口的寬度不斷增加，應(yīng)力集中也明顯增加，在機(jī)艙前端壁與縱橫構(gòu)件的交匯處，最大的應(yīng)力集中出現(xiàn)在這里。一般船舶的貨艙上甲板角隅所采用的是拋物線形、圓弧形、橢圓形。靠近機(jī)艙處的甲板角隅的應(yīng)力集中達(dá)到最大，若設(shè)計(jì)成為拋物線

7、形等一般形式，則需要非常大的圓弧半徑，這要求集裝箱與橫艙壁、縱艙壁的間隙變得更大，同時(shí)也會(huì)影響到能否合理布置，所以一般在角隅處采用負(fù)半徑的結(jié)構(gòu)形式。而艙口角隅的大小也將影響到構(gòu)件的布置以及集裝箱的布置。1.2 現(xiàn)有集裝箱船主尺度資料搜集表1內(nèi)河集裝箱船標(biāo)準(zhǔn)船型主尺度系列船型分級(jí)（載箱量）總長(zhǎng)LOAm船寬Bm設(shè)計(jì)吃水m參考設(shè)計(jì)載箱量TEU經(jīng)馬主機(jī)功率kW備注50626410.82.02.44555(200-230)X2在經(jīng)支主機(jī)功率卜，對(duì)應(yīng)船舶設(shè)計(jì)吃水的設(shè)計(jì)航速：>20km/h60677012.82.02.66070(300350)X2100727512.82.63.090110(330-

8、350)X2150859013.62.83.2120157(330-440)X2200-I859014.82.83.2135170(420-470)X2200-II859016.23.03.5150200(470-500)X2250-I929816.23.54.0220240(550-600)X2250-II10511016.23.54.0240260(600-660)X230010511017.23.54.0260310(630-660)X235010511019.24.14.3320360(700-730)X2本課程設(shè)計(jì)選擇的集裝箱船的參數(shù)為200TEU運(yùn)輸20fts的標(biāo)準(zhǔn)箱的集裝2船舶主

9、尺度確定船舶的排水量、船型系數(shù)以及主要尺度統(tǒng)稱為船舶的主要要素，它們是描繪船舶幾何形狀的最基本的特征性數(shù)據(jù)，這些要素制約著船舶的主要技術(shù)性能，例如快速性、適航性、穩(wěn)定性、總布置、容量以及船舶的經(jīng)濟(jì)性，決定了二級(jí)船舶質(zhì)量的好壞。因此，合適地確定這些要素，是船舶總體布局設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)最重要最基本的工作。船的設(shè)計(jì)一般是由確定這些要素開始的1。船舶主要要素：船主要尺度（船長(zhǎng)、船寬、型深、吃水）、排水量、船型系數(shù)（方形系數(shù)、棱形系數(shù)、水線面系數(shù)、中剖面系數(shù)）、船舶技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能：（快速性、穩(wěn)性、耐波形、重量、容量、強(qiáng)度、總布置、經(jīng)濟(jì)性等）、船舶初始設(shè)計(jì)階段：主尺度：船長(zhǎng)L、船寬B、型深D設(shè)計(jì)吃水T和方形系數(shù)

10、確定船舶主要要素的特點(diǎn)：1.綜合性；2.靈活性與多解性；3.過(guò)程的逐步近似。確定主要要素的一般步驟：（1）任務(wù)書、（2）調(diào)查研究、（3）確立設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想、（4）估取第一近似值、（5）性能校驗(yàn)、（6）繪圖核算、（7）主尺度選優(yōu)。確定船舶主要要素應(yīng)滿足的基本原理：滿足尺度限制的前提，以滿足性能，盡力提高使用性能和經(jīng)濟(jì)性要求。2.1 主要尺度確定集裝箱船屬于典型的布置型船舶，所以船舶的主要尺度的論證時(shí)從總布置出發(fā)，在滿足布置要求、排箱要求的前提下確定主要尺度，由于空箱的運(yùn)費(fèi)一般是重箱運(yùn)費(fèi)的一半左右，裝箱數(shù)是船東頗為關(guān)心的參數(shù)，也是集裝箱船重要的表征值之一，它是衡量該船盈利能力重要的指標(biāo)2。箱的分布情

11、況：總箱M=200表2-1艙內(nèi)和甲板上裝載集裝箱的數(shù)量艙內(nèi)行數(shù)X=10列數(shù)Y=4層數(shù)Z=2折減后實(shí)際NH=80甲板上行數(shù)X=10列數(shù)Y=4層數(shù)Z=3折減后實(shí)際ND=1202.1.1 船寬B的確定集裝箱船船寬的確定取決于甲板上或者二艙內(nèi)裝載集裝箱的列數(shù)，即Q或,并需考慮船舶穩(wěn)性的要求，視何者為大而定。由甲板上集裝箱列數(shù)確定船寬：BBerD(51)Cc式中Be集裝箱寬度，通常取標(biāo)準(zhǔn)箱寬2.438m,有時(shí)還須考慮歐洲箱寬度2.500m；rD甲板上集裝箱列數(shù)；考慮到緊固件操作和標(biāo)準(zhǔn)，通常為Be g (h n 1)G nCpKCc集裝箱列與列的間隙，0.025m,0.038m,0.080m。由艙內(nèi)集裝箱

12、列數(shù)確定船寬：B式中M艙內(nèi)集裝箱列數(shù)；Be集裝箱寬度，通常取標(biāo)準(zhǔn)箱寬2.438m；n貨艙內(nèi)甲板縱桁數(shù)；Gc貨艙內(nèi)集裝箱列與列的間隙，其間隙為了便于安裝導(dǎo)軌，通常為0.10m0.210m,個(gè)別船僅為0.05m；Gd甲板縱桁的面板寬度，通常取為0.50m0.80m；K艙口開口系數(shù)，通常取為0.800.85。表2-2集裝箱船船寬的確定集裝箱寬度Be=2.483m甲板上集裝箱的列數(shù)d=4列集裝箱列與列的間隙CcCC0.038m艙內(nèi)集裝箱列數(shù)H=4列貨艙內(nèi)甲板縱桁數(shù)n=0.43m貨艙內(nèi)集裝箱列與列的間隙Gc=0.15m甲板縱桁的面板寬度Gd=0.5m艙口開口系數(shù)K=0.80表2-3集裝箱船不同部分船寬的

13、確定甲板上：BBerd（d1）Ccm艙內(nèi)：DBerH(hn1)GcnCpBKm最終：B=13m2.1.2 船深D的確定表2-4集裝箱船型深的確定雙層底局度Hd=1.01m內(nèi)底距最下層集裝箱高度h1=0.05m箱圖度HTEU=13m最上層貨箱頂距艙口蓋卜緣距離f=0.15m圍板高度Hc=0.8m拱高C=0.324mD=Hd+HTEUxz+h1+f-(Hc+c)=6.6最終取D=6.6m2.1.3 船長(zhǎng)L的確定CT表為三個(gè)貨艙，如果貨艙數(shù)大于3,則需要續(xù)加表格。）取實(shí)際肋骨間距長(zhǎng)度為Sd=610mm,按肋位數(shù)計(jì)算：表2-5集裝箱船船長(zhǎng)的確定艙口長(zhǎng)度第一艙l1=(LTEU+0.02X2)X5+2X0

14、.27+0.55=34.19m第二艙l2=(LTEU+0.02X2)X5+2X0.27+0.55=34.19m計(jì)算肋位后第一艙'l1=41Xsd=32.59m第二艙'l2=41xsd=32.59m貨艙長(zhǎng)度第一艙'L1=l1+2Xsd=34.19m第二艙'L2=l2+2Xsd=34.19m貨艙總長(zhǎng)度L=L1+L2=68.38m尾尖艙La=3.81m機(jī)艙Lmn"m首尖艙Lf=4.572m船長(zhǎng)Lpp=88.26m最終Lpp=L+La+Lm+Lf=88.26m2.2 排水量估算2.2.1 空船重量(1)鋼料重量Wh按照下式估算：Wh0.04607L1.659B

15、0.7777D0.2825=588.03t服裝按照下式估算：Wf0.0912L1.604B0.4705D0.0154=274.74t(3)機(jī)電按照下式估算(取主機(jī)額定功率BHP=2481kVV:BHP05Wm169.14()370.3=636.71t1000空船重量LW=(Wh+Wf+Wm)X1.045=1566.97t其中系數(shù)1.045是考慮了4.5%儲(chǔ)備重量。2.2.2 載重量(1)集裝箱重量：每箱重量Pc15t總箱數(shù)Nr200集裝箱總重量3000t(2)燃油重量是按以下公式估算的：RWo0.001goPskVs式中：主機(jī)耗油率g0=171g/kWh主機(jī)持續(xù)使用功率續(xù)航力風(fēng)浪儲(chǔ)備計(jì)算得到

16、W(3)鍋爐水重量Wbw(4)滑油重量W1(5)船員生活用水PS = 10458kWR = 10000 n mileK = 1.150 = 616.8tWbw =0.05 X Wo =30.8tWi =0.05 X Wo =30.8t船員定員為20人，每人每天消耗淡水110kg,自持力60天，則船員生活用水=20*110*60/1000=132t(6)人員及行李船員每人65kg,行李60kg,則人員及行李重量=20*(65+60)/1000=2.5t(7)食品船員每人每天消耗5kg食品，自持力60天，則食品重量=20*5*60/1000=6t(8)備品2.3 吃水及方形系數(shù)估算2.3.1 吃水

17、船舶吃水一般是指船舶吃水深度，是指船舶的底部至船體與水面相連處的垂直距離，它間接反應(yīng)了船舶在行駛過(guò)程中所受的浮力(或者說(shuō)是船體及其貨物等的重量，因?yàn)檫@與船體受到的浮力相等)。因此，船體吃水深度越大，表明船船舶體載貨的能力越大。，根據(jù)設(shè)計(jì)船與母型載重量和船型參數(shù)的差異，初步取吃水d=5.5m。2.3.2 方形系數(shù)Cb0,787aLppBd式中，a為海水密度，kg/m32.4 性能校核2.4.1 穩(wěn)性校核表中ZbAid ,系數(shù)ACB2Cw,橫穩(wěn)心半徑rA2B ,系數(shù)A2Cw CbdcW11.4Cb表2-6穩(wěn)性校核計(jì)算表項(xiàng)目數(shù)值系數(shù)A10.66吃水d5.5m浮心高度Zb3.63系數(shù)A20.097橫穩(wěn)心半徑r2.98重心高度系數(shù)E1.03重心高度Zg5.665初穩(wěn)性高GM0.9451