893TEU集装箱船的主尺度确定和总布置设计解析

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本科生毕业论文（设计）
题目： 700TEU集装箱船的主尺度确定和总布置设计学习中心：
层次：专科起点本科
专业：
年级：年春/秋季学号：
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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。

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内容摘要
内容摘要是毕业论文（设计）的内容不加注释和评论的简短陈述，具有独立性和自含性。

包括课题来源，主要设计，实验方法，本人的主要成果，约含200个
关键词：写作规范；排版格式；毕业论文
目录
内容摘要 (I)
引言 (1)
1 设计任务书 (2)
1.1 设计任务书提要 (2)
1.2.1 集装箱船的特点 (2)
1.2.2 国内外集装箱船的发展历程 (3)
2 船舶主尺度确定 (4)
2.1初始排水量及主要尺度确定 (5)
2.1.1 船宽B的确定 (5)
2.1.2 船深D的确定 (6)
2.1.3船长L的确定 (6)
2.2 排水量估算 (7)
2.2.1 空船重量 (7)
2.2.2 载重量 (8)
2.3 吃水及方形系数估算 (9)
2.3.1 吃水 (9)
2.3.2 方形系数 (9)
2.4性能校核 (9)
2.5 小结 (9)
3 总布置设计 (10)
3.1 肋位划分 (10)
3.2 双层底高度和双壳宽度的确定 (10)
3.3 总布置概况 (11)
3.3.1 设计船总体概述 (11)
3.3.2 主船体部分的布置 (11)
3.4 总布置设计图绘制 (11)
参考文献 (12)
引言
近年来, 集装箱船在运输船舶中显示了迅猛的发展势头。

50 年代才出现的集装箱船, 在1994年世界上已拥540艘，有关资料表明，早在1997年，世界上集装箱船就已经约有1 万余艘,35亿载重吨，我国的集装箱航运在今后的10年里仍将有着大幅度的增加，我国沿海港口及长江沿岸港口集装箱装卸码头纷纷建立以及不断扩大，这些都显示了集装箱船有着美好的发展前景。

众所周知, 集装箱船设计的准则和其它运输船舶一样，是技术上可行、经济性最佳，而经济性最佳又是建立在技术上可行的基础上。

但随着集装箱船的发展，技术也就不断进步，如集装箱的堆放效率( 即TEU箱数/主尺度长宽深的乘积)的大幅度提高就是一例，技术上的进步必然导致经济性最佳水平的上升。

集装箱船的主尺度是根据其所载集装箱的数量与布置来确定的。

这不仅说明集装箱船是布置地位型船舶, 即其主尺度主要取决于船体内部容积以及甲板布置所需面积的要求, 同时也说明集装箱堆放效率肯定会给主尺度以及主尺度之间的关系带来影响。

本毕业设计是在783TEU母型船的基础上来进行主尺度分析的, 并以母型船资料为依托进行总布置设计。

关键词：集装箱船，主尺度，母型船
1 设计任务书
1.1 设计任务书提要
（1）航区：无限航区。

（2）用途：运输20fts的标准箱的集装箱，数量为_893_箱。

（3）船籍：本船入CCS船级。

（4）规范：《国内航行海船建造规范（2006）》、《钢质海船入级规范（2006）》（5）船型：单机、单桨、单甲板、尾机型，具有球艏和球艉线型。

（6）航速：本船要求设计航速不小于18节。

（7）续航力及自持力：本船续航力约为10000海里，自持力为60天。

（8）船员人数：_20_人。

1.2.1 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。

1.2.2 国内外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、五代集装箱船：
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。

2 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N T =_893__
表2-1 舱内和甲板上装载集装箱的数量
舱内 行数X=13 列数Y=8 层数Z=5 折减后实际N H =470 甲板上
行数X=16
列数Y=10
层数Z=3
折减后实际N D =423
2.1.1 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d r 或H r ，
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)C D D c B B r r C ≥⨯+-
式中 C B ——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 ；
D r ——甲板上集装箱的列数；
c C ——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)C H H c D
B r r n G n
C B K
⨯++++≥
式中 H r ——舱内集装箱列数；
C B ——集装箱宽度，通常取标准箱宽2.438m ； n ——货舱内甲板纵桁数；
c G ——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 ；
D G ——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 C B = 2.438 m 甲板上集装箱的列数 D r = 10 m 集装箱列与列的间隙 c C =
0.18 m 舱内集装箱列数 H r = 8 m 货舱内甲板纵桁数 n =
12 m 货舱内集装箱列与列的间隙 c G =
0.08 m 甲板纵桁的面板宽度 D G =
0.75 m 舱口开口系数
K =
0.825
m
甲板上： (1)C D D c B B r r C ≥⨯+-
m 舱内： (1)C H H c D
B r r n G n
C B K
⨯++++≥
m 最终：
B=25.3
m
2.1.2 船深D 的确定
表2-3 集装箱船型深的确定
双层底高度
d H = 1.385
m 内底距最下层集装箱高度 1h =0.015 m 箱高度
TEU H =2.896
m 最上层货箱顶距舱口盖下缘距离
f =0.083 m 围板高度 c H =3.09
m 拱高
C=0.15
m
D= d H +TEU H ×Z+1h +f -(c H +C) = 12.73 m 最终取D=__13__m 2.1.3 船长L 的确定
设__3__货舱，第一货舱布置___3__行集装箱，第二货舱布置___6__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。

取实际肋骨间距长度为d s =__700___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 =(TEU L +0.02×2)×2+2×0.27+0.55= 21
m 第二舱 2l =(TEU L +0.02×2)×3+2×0.27+2×0.55= 39.2 m 第三舱
3l =(TEU L +0.02×2)×2+2×0.27+0.55= 26.6
m 计算肋位后 第一舱 '1l =__37__×d s =__25.9___ m 第二舱 '2l =__64__×d s =__44.8___ m 第三舱 '3l =__43__×d s =__30.1___
m 货舱长度 第一舱 1L ='1l +__2__×d s =__27.3___ m 第二舱 2L ='2l +__0__×d s =__44.8___ m 第三舱 3L ='3l +__2__×d s =__24__
m 货舱总长度 L =1L +2L +3L =__107.8__
m 尾尖舱 a L =2.8 m 机舱 m L =18.2 m 首侧推 装置舱 fp L =3.6 m 首尖舱 f L =6.6 m 船长 pp L =139
m 最终 pp L =L +a L +m L +fp L +f L =139
m
2.2 排水量估算
2.2.1 空船重量 (1)钢料重量h W
按照下式估算： 1.6590.77770.28250.04607h W L B D ==___4212.846__ t
(2)舣装
按照下式估算： 1.6040.47050.01540.0912f W L B D ==_1187.718_ t
(3)机电
按照下式估算（取主机额定功率BHP =__13280___kW ）：
0.5169.14()370.31000
m BHP W =+=__987___ t 空船重量LW=(h W + f W + m W )×1.045 =__6675___t
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 c P = 15t
总箱数 N T = _893__
集装箱总重量 _13395__t
2.燃油重量是按照以下公式估算的：
000.001S s
R W g P k v = 式中：主机耗油率 0g =171 g/kWh
主机持续使用功率 s P = 10458kW
续航力 R = 10000 n mile
风浪储备 K = 1.15
计算得到 W 0 = __1143__ t
3.锅炉水重量bw W
bw W =0.05×0W =__57.15__t
4.滑油重量1W
1W =0.05×0W =__57.15__t
5.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=____132____t
6.人员及行李
船员每人65kg ，行李60kg ，则
人员及行李重量=____2.5_ t
7.食品
船员每人每天消耗5kg 食品，自持力60天，则
食品重量=__6_t
8.备品
由于本船无限航区，且自持力为60天，所以
备品重量=0.1×LW=__667.5__t
以上2～8油水等消耗品重量总计__1924.8__ t
载重量总计__13395__t
排水量=空船重量+载重量=__15320__t
2.3 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=__10__m
2.3.2 方形系数 0.787b a pp C L Bd
γ∆==__0.425__ 式中，a γ为海水密度，3/kg m 。

2.4 性能校核
主机功率 BHP =__13280__()kW MCR ，转速N =_125___r/min ，计算航速时取功率为0.95MCR ，即为__12616__kW 。

初步估算航速，用下面的经验公式计算：
0.20980.1810.09110.48160.19951.765s b V L B d C BHP ---=
=__22.3__kn
满足设计要求！
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 pp L =__149.55__m
船宽 B=__25.3__m
型深 D=__13__m
吃水 d=__10__m
方形系数 C b =__0.425__
3 总布置设计
总布置设计是船舶设计中一项非常重要的任务。

总布置的结果对船的使用效能、航行性能、安全性能以及结构工艺性能有直接的影响。

总布置是后续设计和计算（结构、稳性等）的主要依据。

因此，方案构思、排水量及主尺度确定和型线设计时候，就要对总布置有所设想，有时设置为配合有关的性能计算，事先绘制布置图草图。

总布置设计是一项涉及面广，考虑因素比较多，实践性很强的工作。

设计当中必须作调查研究，通过调查，弄清各项设备的使用特点和在布置上的要求；了解使用者的意见和要求；设计船在总布置上的特殊性以及同类型的现状和发展方向等。

在调查研究的基础上，进行全面地分析比较后，做到合理恰当地取舍，创造性地完成总布置设计。

3.1 肋位划分
由《钢质海船入级与建造规范》，肋骨位标准间距b S 按下列公式计算：5.00016.0+=pp b L S (m)，但不大于0.7，本船pp L =_139__m,故取b S =__0.7__m;
根据母型船、设计规范和《船舶设计原理》书248页，首尾尖舱内肋骨间距取__0.6__m ，中间取__0.7__m ，0肋位取在舵杆中心线处。

3.2 双层底高度和双壳宽度的确定
根据钢质海船建造规范规定，当76pp L m ≥时，应在船中部设置双层底，并延伸至防撞舱壁及尾尖舱舱壁或尽可能接近该处。

因为双层底有利于搁浅、触礁时的安全性，并且可作为淡水、燃油及压载舱之用，所以，除小型船舶因地位限制难以采用外，中型以上的干货船都设双层底。

钢质海船建造规范规定，双层底高度d h 在任何情况下不得小于700mm ，且不小于按下式计算2542300d h B d =++(mm)，对于本船B=_25.3__m ，h=__1.3525__m ，实取d h =__1.385__m 。

3.3 总布置概况
3.3.1 设计船总体概述
本船为钢制海船，双壳，有双层底，无副甲板，单机单桨。

3.3.2 主船体部分的布置
各舱室布置见总布置图。

3.4 总布置设计图绘制
（把设计船的总布置图用CAD软件绘制。

）
参考文献
[1] 张万山，王小四.空气质量的研究.环境学报，2000，34(6):13-17.
[2] 张完善.有色金属材料.第二版.大连：金属工业出版社，1998.89-90.
[3] 张完善，刘六，等.第五届科学管理国际会议论文集.北京：管理工程出版社，2001.18-19.
[4] 张完善，刘六.校园环境与学风建设.城市日报，2002年3月5日，第2版.
[5] Borko H, Bernier C L.Indexing concepts and methods.New York: Academic Pr.,1978.。