大工15春《船舶设计原理课程设计》模板及要求答案.docx
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大工15春《船舶设计原理课程设计》模板及要求答案
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《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:
奥鹏远程教育xxxx学习中心
层次:
专升本
专业:
船舶与海洋工程
年级:
2014年春季
学号:
14xxxxxxxxx0
学生:
xxxxx
指导教师:
邵昊燕
完成日期:
2015年x月x日
1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。
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
1000TEU
1100TEU
1180TEU
1240TEU
1248TEU
1264TEU
总长
m
148
147.87
160.5
145.65
168.1
168.1
垂线间长
m
140.3
140.3
149.6
135
157
157
型宽
m
23.25
23.25
25
25
26
26
型深
m
12
12
15
11.5
13
13
设计吃水
m
7.3
7.3
8.5
8.1
9
9
结构吃水
m
9
8
9.5
9.5
续表1集装箱船主尺度资料
单位
1270TEU
1294TEU
1300TEU
1400TEU
1436TEU
1700TEU
总长
m
170
168.5
165.2
175
175
167
垂线间长
m
159.2
157.6
153
165
165
157
型宽
m
24.8
26
25.6
27.4
27.4
28.4
型深
m
14.2
13.5
15.2
14
14.3
14.3
设计吃水
m
9.5
9
9.2
9.5
9.5
9.7
结构吃水
m
10.865
10
10.5
11
10.9
10.66
续表1集装箱船主尺度资料
单位
1700TEU
1700TEU
1702TEU
1732TEU
1800TEU
1858TEU
总长
m
180
189
179.7
176.41
191
196.87
垂线间长
m
167
176.42
167
166.41
179
185.1
型宽
m
27.6
26.5
27.6
27.4
28.5
27.8
型深
m
15.9
14.2
15.9
14.3
17
16.5
设计吃水
m
9.5
9
9.5
9.5
9.5
10.5
结构吃水
m
10.7
10.5
11
11
11
11
续表1集装箱船主尺度资料
单位
2010TEU
2400TEU
2546TEU
2578TEU
2800TEU
3500TEU
总长
m
209.7
209.7
208.9
211.85
240.3
270.7
垂线间长
m
200
200
196.9
199.95
266
255
型宽
m
32.2
32.2
29.8
29.8
32.2
32.22
型深
m
18.8
14.8/18.8
16.4
16.7
18.9
19.1
设计吃水
m
9.5
10
10.1
10.1
11
11.5
结构吃水
m
11.5
11.5
11.4
12
12.5
续表1集装箱船主尺度资料
单位
3534TEU
4250TEU
4250TEU
4250TEU
5668TEU
5688TEU
总长
m
231
263.2
260
263
280
280
垂线间长
m
214.2
251.4
246
251.88
265.8
265.8
型宽
m
32.2
32.2
32.25
32.2
40.3
40.3
型深
m
18.8
19.3
19.3
19.3
24.1
24.1
设计吃水
m
12
11
11
11
12
12
结构吃水
m
9
12.8
12.6
12.8
14
14
续表1集装箱船主尺度资料
单位
4800TEU
4250TEU
4250TEU
4250TEU
3534TEU
3500TEU
总长
m
255.4
263
260
263.2
231
270.7
垂线间长
m
242
251.88
246
251.4
214.2
255
型宽
m
37.3
32.2
32.25
32.2
32.2
32.22
型深
m
19.6
19.3
19.3
19.3
19.3
19.1
设计吃水
m
11
11
11
11
9
11.5
结构吃水
m
12.5
12.8
12.6
12.8
12
12.5
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=2000
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,即或,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:
式中——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;
——甲板上集装箱的列数;
——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:
式中——舱内集装箱列数;
——集装箱宽度,通常取标准箱宽2.438m;
——货舱内甲板纵桁数;
——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;
——甲板纵桁的面板宽度,通常取为0.50m~0.80m;
——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
=
2.438
m
甲板上集装箱的列数
=
15
m
集装箱列与列的间隙
=
0.038
m
舱内集装箱列数
=
13
m
货舱内甲板纵桁数
=
0
m
货舱内集装箱列与列的间隙
=
0.085
m
甲板纵桁的面板宽度
=
0
m
舱口开口系数
=
0.89
m
甲板上:
37.102m
舱内:
32.754m
最终:
B=37.
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