1、 毕业设计文献综述 船舶与海洋工程 多用途船总体设计 前 言 多用途船的总体设计主要是船型参数和主尺度的确定、总布置设计、型线设计、各项性能的计算和保证。对于多用途船的定义，广义上说 , 凡能装运两类以上货物的船舶都可称作多用途船。不过 , 一般所讲的多用途船是特指多用途干货船。干货的品种很多 , 按其对船舶性能及设备等的要求可归纳成五类 ,即件杂货、散货、集装箱、重大件货及滚装货。多用途船的目标就是高效率地载运这五类货物 2。 随着美国金融危机的爆发 ,世界经济贸易形势将发生重大变化 , 进而会导致世贸易海运量增 长减缓 , 引发国际航运市场动荡。面对充满变数的航运市场 ,船东们订造新船时最
2、为关注的是何种船型运营风险较低而盈利能力较高 9。 而多用途船就是在世界贸易形势捉摸不定、海运形势动荡多变的形势下产生的 , 是一种能载运“ 不确定性” 货物、扩大船舶使用范围、适应不断变化形势的船型。多用途船舶仍有自己独特的优势。由于它在船舶尺寸 , 适应货物的多样性 , 经营灵活性和装卸能力强等方面的特点 ,使其仍可以在全集装箱船和散杂货船舶“ 两面夹击” 之下 , 稳住自己主要的货源 , 在二者的“ 空白地带”求得生存。大型多用途船具有较大 的集装箱接受能力和较大的包装容积 , 能够装载大宗货物和工程上所需的笨重货物 , 航速也并不慢 , 特别是一些工程货物运输需求的市场 , 多用途船舶
3、市场具有无法替代的优势。因此 , 在目前这尚不明朗的世界经济贸易形势下 , 多用途船将是船东们较为理想的运营船型之一。 研制新型，先进，大吨位的 多用途船 已经是我们船舶设计人员刻不容缓的任务 3。 现状与发展 分析众多的多用途船，我们可以得出其基本特征如下。 一、船舶载重量较小 相对于散货船、油船和集装箱船三大主流船型，多用途船属于中小型船，由于货物杂、批量小，因此船 舶的载重量不会太大。现今的多用途船的载重量大多在 10000t到 30000t之间。 二、航速分布范围宽 散货船和油船等运输大宗货的船舶，航速要求较低，一般在 14 kn 15 kn 之间，集装箱船的航速较高，通常超过 20k
4、n，有的高达 25 kn。多用途船的航速范围分布较宽，低的只有 12kn，高的超过 19kn，有些搭载冷藏货的，航速可超过 21 kn。多用途船的航速分布虽宽，但速长比都处于较高区间，一般都高于 0.22 kn， 这个数字也涵盖了载重量仅为 4000t左右、航速在 13 kn 的小船，例如有一型 3500 t重吊多用途船的服务航速为 18 kn，速长比高达 0.30，主机功率为 3680kW，每载重吨为 1.05kW，可谓民用货物运输船中之最高者 2。 三、多层甲板 散货船、油船和集装箱船都是单甲板，但多用途船大多设有一层或多层二甲板。多用途船在一个航次中经常装有多种货物，外型尺寸和重量相差很
5、大，需要合适的舱位把货物分票，避免混装，确保货物安全。所以船上要设置较多分隔的货舱和多层甲板来满足这种要求。我国以前建造的多用途船除上甲板外还设置了两层固定式二甲板，将货舱分为三层，底层货舱较高，二甲板之间的货舱则较低，三层甲板 都采用液压货舱盖。这种货船受当时造船技术所限，货舱口较小，货舱内装卸盲区大，装卸货很不方便，效率很低。随着造船技术的发展，现代多用途船也发生了很大的改变。货舱大开口，装卸货无盲区；二甲板多为可折式，可随货物需要设置于予定的高度，在装散装谷物时也可当作谷物止移舱壁使用；在不需要二甲板时可以储存于船上合适的位置。可折式二甲板的设计，增加了船舶揽货的灵活性，提高了船舶营运能
6、力，被越来越多的船东采用。 四、 船型多而杂 世界各地货物输入和输出的不同决定了船东对多用途船的需求必然各有所求，某一种船型很难被其他船东完全 采纳，所以不能象三大主流船舶那样“一型多主”， 大批量建造。如有些设计院曾在短期内为 CSM、 RECKMARS 和 C-P 三家航运公司设计了三型 3万吨多用途船，第二、第三型都是在第一型的基础上对总体布置或主要尺度作了一定的修改，成为三种不同型的 3万吨多用途船。由于不同的船东有不同的需求，造成了多用途船型多而杂，近二十年来，设计院就已经设计了从 3600t到 40000t近二十种多用途船 8。 针对多用途船的这些特征，多用途船的总体设计就有了一定
7、的方向性。 一、船舶主要尺度 确定船舶主要尺度和船型系数的主要因素是 载重量和航速。载重量大的船尺度大，反之则小；航速高的船型细长， L/B 大，反之则小；航速高的 Cb小，反之则大。这是选择船舶主要尺度和系数遵循的规律，但这种规律对于多用途船就未必适用。由于船东的需求不同，有些载重量不大的小船要求较高航速，造成高速长比、小 L/B 的船型。例如有一型载重量 4000t航速为 17 kn 的船， 速长比高达0.241,而长宽比仅 5.05。这种数据的组合从设计者常规观点看是很不合理的，但从经营者的视角出发只有这种设计才能满足其营运的要求。 多用途船是一种比较特殊的运输船，由于经营者的需求 不同
8、，船型也各有差异，设计者不应从常规的设计思路去考虑问题， 而应适应经营者的要求。此外，一般多用途船经常在上甲板上搭载不能进入货舱的大型货物，从确保船舶有足够的稳性考虑，船会宽一些，这也是造成 L/B 小的原因之一。 在确定主要尺度时一项重要的工作是空船重量的估算。对于三大主流船型都可以利用经验数据或公式等比较简捷的方法进行估算。但多用途船的船型差异较大，载重量相似或船舶主尺度接近的船因为总体布置形式、舾装和动力装置布置的差异，造成了空船重量差别也较大。在设计时只能选择各方面比较相似的船型进行参考。 二、 总布置 目前，随着新船型的开发，不同型式的多用途船在不断推出。这里我们只讨论最基本的普通型
9、和重吊型两种。 普通型多用途船 这种船型的货舱不是很长，一般纵向能容纳 4 6 个 20 英尺标准箱装箱，克令吊设于两个货舱之间的船中，上甲板采用液压折叠式舱口盖，向首尾两端开启，二甲板采用液压折叠式或吊离式或两种形式兼备。燃油舱布置在 2 个货舱口之间、克令吊和货舱盖储存区下面的被两舷边舱和双层底保护的深舱内，满足了油舱保护的要求。这是一种比较典型的布置形式。这种多用途船的载重量较大，设计院设计的 28000t、 30000t和 40000t均可列为这种船型 7。 重吊型多用途船 起重设备能力大。普通型多用途船的克令吊的能力一般小于 100 t，重吊多用途船的单机起重能力可以高达数百吨，个别
10、船型已达 900t，双机联吊达 1800t。 重吊设于舷侧。靠岸装卸时吊车所需的跨距缩短，起重能力相应有所提高；船中心线上不设吊车，货舱区甲板上从首到尾、从左到右没有障碍物，货物的堆放区域有效面积增大，有利于超长大件货物的搭载。重吊设于舷侧，使前后相邻货舱的舱盖在收藏时能相互靠紧，与普通型相比货舱长度有所增加。 减少货舱数增加货舱长度。为了能在货 舱内装载长大件重货，不少重吊船在满足破舱稳性条件下，减少货舱数，增加货舱长度，某些万吨级的重吊船只设置了一个货舱，其货舱长度超过了 100m。同时，利用吊离式二甲板兼作横舱壁，需要时可将一个长舱分隔为 2个或多个货舱，以增加配载的灵活性。 设有防横倾
11、系统和容量较大的抗横倾水舱，以保证装卸作业过程中重吊能在限制的横倾角下正常工作。 三、货舱口和货舱盖 多用途船的总体布置多为尾机型，货舱设于机舱前，货舱区设有双层底和双壳结构，货舱尽量构成箱形，横舱壁和纵舱壁为垂直平面，尽量减少装卸盲 区，无影响货物装卸的突出物。用 于二甲板的支撑和货物绑扎的眼环不使用时储存在舱壁内。 但真正所谓的箱形货舱只能在舱舯部实现，首尾二端的货舱二侧内壁只能是上宽下狭的倾斜形或台阶形，这两种形式各有长短。侧斜型侧壁损失的货舱容积小，实得货舱容积较大，最适宜装散装货物。不利之处是在装箱形货和托盘货时不可利用的容积较多。 台阶形的结构与集装箱船相似，台阶的高度和长宽一般能
12、堆放一个 TEU 或FEU。这种形式实得货舱容积小于前者，适宜于装载箱形货，托盘和集装箱等外形为箱形的货物，装运集装箱时空间能得到最充分的利用。因台阶上的剩余货物难清除，不宜装散装货 物。 上述二种形式各有优劣，经营者可择优选取，但现有船舶中以采用台阶形的为多 11。 大型多用途船设双排货舱口 大型多用途船为了货物分票方便以及减少船体结构及舱盖的重量，货舱一般设计成双排货舱或双排货舱口。双排货舱是在船中心线处设一级舱壁，从上甲板到双层底把货舱分隔成左右二个货舱，上甲板上各设一个货舱口成双排货舱口。有些船的纵中舱壁向下延伸到一定高度后中止，上甲板上设双排货舱口，在货舱上部分成左右二舱，而下面则仍
13、为一个货舱。上述二种不同的布置形式取决于船东的需求。在双排货舱的布置中，中纵舱壁上设有开口以便 人员交通和铲车作业，同时可避免破舱时的船倾过大而失去稳性。我院设计的 25000t、 30000t和 40000t 均为双排货舱。 货舱盖 多用途船的上甲板货舱盖通常采用液压折叠型。 四、二甲板 二甲板是多用途船的重要的设备之一，多用途船的二甲板通常有两种形式，液压折叠式和可折除的吊离式。 8 无论未来的造船技术如何先进，多用途船的基本特征和总体设计的基本要求还是不会变的，始终都要满足适用、经济，安全、可靠，先进、美观。 总结 可以断言 , 在目前 , 集装箱船不可能将多用途船排挤市场。尽管 199
14、1年1995的新船订造量较少 , 但最近不少船公司又纷纷订造一些越来越大的多用途船 , 一方面是为了取代老龄船 , 另一方面亦有扩展这种船队之势 , 其中中波轮船公司订造 4条 , 大阪三井接到 8条 , 在南美西岸贸易中 , 多用途船更是盛行。这些新船载箱量高达 1000TEU, 在必要之时 , 它们亦可以向集装箱运输转化。在一些只是实现半集装箱化运输的航线上 ( 如南 南 , 南北贸易中 ) , 特别是一些工程货物运输需求的市场 , 多用途船舶具有无法替代的优势然而 ,不少业内人士对多用途船的前景看法不一。我认为 , 随着集装箱运输业的进一步发展 , 多用途船舶的货源会受到进一步的冲击 ,
15、 专门经营多用途船的航运公司 , 应以长远的眼光 , 合理改进船队组成 , 以抵御这种太专一的经营所可能产生的风险。 在目前这种大环境下，多用途船得到了很好的发展。但是在未来我不觉得多用途船是一种很好的选择。因为世界经济在回暖，货物运输将趋向多、大。而多用途船的载重吨都设计的比较小，不能满足未来商品经济发展的需求。未来的船型肯定是趋向于大型化的。在有就是多用途船的舱室分隔较多，舱容的利用率不高。因此未来的多用途船若要得以进一步的发展就要在设计时改善这些不足之处。 参考文献： 1 张振祥主编，多用途船的经济性及前景浅析， 1997 年 2 顾敏童主编，船舶设计原理，上海交通大学出版社， 2001
16、 年 3 蔡敬伟主编，极具经济性与发展前景的船型， 2008 4 吴仁员、谢祚水、李治彬合等编，船舶结构，国防工业出版社，第三版 5船舶设计实用手册 6 杨永祥、茆文玉、翁士纲合等编，船体制图，哈尔滨工程大学出版社， 1995 年 7船舶与海上设施法定检验规则， 1999 非国际 8 胡关德、王刚毅主编，多用途 船船型及设计简介，上海船舶研究设计院， 2008 年 9魏家福主编，航运市场的形势与我们的对策，天津远洋运输公司 , 1997 年 10 包张静主编， 2010 年的船市主色调，中国船检 ,， 2010 年 11朱美琪，潘伟文 ,李树范等主编，运输船舶设计特点，大连海运学院出版社， 1
17、992 12伊绍琳主编，船舶阻力， 国防工业出版社， 1985 13 刘玉娟主编，沿海多用途船设计，江苏船舶第 14 卷第 35 期 14 焦宇清主编， 50000DWT 半潜船总体设计综述，上海船舶研究设计院 ， 2010 15王国强 ,盛振邦主编，船舶推进，上海 :上海交通大学出版社， 1995 16DNV.Heavy Transport Stability Guidance. 17IMO SLF50/19 Annex5， Explanatory Notes to the ternational Code on Intact Stability， 2008. 18Noble Denton Report No.0007/NDI “ Guidelines for the Transportation of Cargoes on Heavy Lift Ships” 19DouglasBell, Towards Rationality in Regulations, Sea2 ways, 1996, 20ABS RULES FOR BULIDING AND CLASSING S
