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1、运输船舶设计特点,集美大学轮机工程学院,2008.9.1,2.1散货船的发展概况 2.2散货船的特点 2.3散货船的几种船型 2.4主尺度的确定 2.5 肥大型船的几种型线,第二章 散货船 bulk cargo ship,散货船 bulk cargo ship 散货船是专用以装载无包装（运送煤炭、矿砂、谷物、化肥、水泥、钢铁等散装物资）的大宗货物的船舶。 按载运货物的种类不同，又可分为粮谷船（GrainShip）、煤船（Collier）、矿砂船（OreShip）、散装水泥船(cement 、运木船等。,2.1 散货船的发展概况,早在1869年，大西洋航线上就出现了专用的尾机型运煤船。 20世纪
2、初，又出现了运输铁矿石等块状货物的散货船。但一般散货仍用普通杂货船装运。 第二次世界大战以后，世界散货的海运量增长很快，每批散货运量达几万吨、甚至几十万吨；加上在船舶装卸中普遍应用抓斗、链斗、皮带传送机、吸扬机等，因此散货船迅速发展起来。 目前全世界的散货船按总吨位计，仅次于油船。,2.1 散货船的发展概况,散货船必须系靠在岸壁才能装卸，由于受到港口航道水深和码头建筑的限制，载重量很少超过20万吨。,2.1 散货船的发展概况,特点 : 由于所运货种单一，批量大，对隔舱要求不高，所以只设单甲板。 各种散货比重相差很大，因而积载因数（一吨重货物所占的容积）不同。 为了能够满载轻货，货舱容积较大。装
3、重货时则采用隔舱装载的办法。有些船更采用大小舱相间的布置方式。因此，船体结构较强，可以适应集中载荷的需要。,2.2 散货船的特点,为提高装卸效率,货舱口很大,宽度可达船宽的70。 货舱两侧甲板下部以 4060角、双层底上部以 35角封闭，货舱的横截面呈八角形。这种结构在航行中可以限制货物表面移动，提高船舶稳性，在装卸中则可消灭死角，且可利用货物的自然流动，加快装卸进度。封闭的部分可作边压载水舱，尤其是甲板下的翼舱，对调节船舶重心高度有很大作用。,2.2 散货船的特点,船中部的一个货舱有时作为压载水舱用,以补双层底和边压载水舱的不足，以保证船舶回程空放航行中的耐波性和稳性，并防止压载航行时发生中
4、拱。 机舱通常设在船尾，使货舱有宽敞方整的空间以利装卸，空航时使螺旋桨能没入水中以提高推进效率。 有大吨位散货船航行的航线上的港口都有装卸设备, 所以4万吨以上的散货船一般没有起货设备。,2.2 散货船的特点,散货船的典型横剖面,2.2 散货船的特点,常见的散货船有: 可以通过圣劳伦斯水道进出五大湖的2万吨级、34万吨级的“灵便”型船； 68万吨级的“巴拿马运河”型船； 13万吨级和17万吨级以上必须绕行好望角及南美洲的“海角”型船。,2.3 散货船的船型,专用散货船 除普通散货船外，还有下述几种专用散货船： 运煤船。 船型最接近于普通散货船。运煤船为了防止煤发热自燃，船上设有良好的通风设备。
5、 散粮船。 散装粮食的积载因数较大，所以货舱容积比普通散货船大。为减小自由面效应（散粮在船舶航行中逐渐下沉,使货舱上部出现空档,表面的粮食会随着船舶的摇摆而滑移，从而有加大船舶倾覆力矩的现象），散粮船通常装设止移板，并储备有一部分添注粮，或在散装粮食的表面压包装粮。目前，一般都将散粮船的货舱口围壁加高，使货物沉降后的表面面积局限在货舱口范围内。,2.3 散货船的船型,矿砂船。 矿砂积载因数较小，所以货舱容积有余，荷载过于集中。为了改善船舶适航性,提高装卸效率,常将双层底抬高，沿货舱口向两侧设纵向水密隔壁，货舱呈狭窄的矿斗形。船体结构较强，内底板也较厚，可承受装卸中矿砂和抓斗对舱底的冲击和刮擦。
6、,2.3 散货船的船型,车辆散货船。 在回程有大量汽车的散货航线上可载运散货、汽车两类完全不同的货物。这种船没有边压载水舱，装有若干层悬挂式或折叠式车辆甲板，配以轻便的舱盖,用于装载汽车。装载散货时,将舱盖吊到甲板上，并将车辆甲板收起悬挂在主甲板下或折叠起来紧贴在横舱壁旁。车辆甲板一般为网格式花铁板结构，以减轻重量。 但由于装卸费用高、货损严重，后来被滚装船所代替。 近几年来又出现了一种兼有滚装船使车辆上下方便的特点、又能装散货的新船型。该种船船尾设有跳板，舱内设有汽车升降机。,2.3 散货船的船型,散装水泥船。 为了防止散装水泥飞扬、水湿结块，船中部设有集尘室或在舱盖上装有空气滤器，上甲板和
7、货舱口严格水密，有些船还采用双层船壳或在船舱内设粉密隔壁。双层底上另设倾斜的舱底，用空气滑道或漏斗配以皮带运输机或螺旋输送机在舱内沿纵向水平传送水泥，再配以螺旋式或链斗式垂直提升机构，或用高压空气泵吸扬卸货。,2.3 散货船的船型,此外，专用散货船还有运输磷矿、铁矾土、铜矿、石灰石、石膏、化肥、盐、砂糖等散装货物的专用船和运木船、集装箱-散货船等。,2.3 散货船的船型,巴拿马型散货船（Panamax bulk carrier）： 顾名思义，该型船是指在满载情况下可以通过巴拿马运河的最大型散货船，即主要满足船舶总长不超过274.32米，型宽不超过32.30米的运河通航有关规定。根据需要，调整船
8、舶的尺度、船型及结构来改变载重量，该型船载重量一般在67.5万吨之间。,2.4 散货船的几种船型简介,好望角型散货船（Capesize bulkcarrier）： 指载重量在15万吨左右（819万吨）的散货船，该船型以运输铁矿石为主，由于尺度限制不可能通过巴拿马运河和苏伊士运河，需绕行好望角和合恩角，台湾省称之为“海岬”型。由于近年苏伊士运河当局已放宽通过运河船舶的吃水限制，该型船多可满载通过该运河。,2.3 散货船的船型,灵便型散货船（Handysize bulk carrier）： 指载重量在25万吨左右的散货船，其中超过4万吨的船舶又被称为大灵便型散货船（Handymax bulk ca
9、rrier)。众所周知，干散货是海运的大宗货物，这些吨位相对较小的船舶具有较强的对航道、运河及港口的适应性，载重吨量适中，且多配有起卸货设备，营运方便灵活，因而被称之为“灵便型”。,2.4 散货船的几种船型简介,大湖型散货船（Lake bulk carrier）： 是指经由圣劳伦斯水道航行于美国、加拿大交界处五大湖区的散货船，以承运煤炭、铁矿石和粮食为主。该型船尺度上要满足圣劳伦斯水道通航要求，船舶总长不超过222.50米，型宽不超过23.16米，且桥楼任何部分不得伸出船体外，吃水不得超过各大水域最大允许吃水，桅杆顶端距水面高度不得超过35.66米，该型船一般在3万吨左右，大多配有起卸货设备。
10、,2.3 散货船的船型,矿一散一油船（OBO） Ore-Bulk-Oil的缩写。一般采用双层底、双重舷侧，中部为矿砂或散货舱，两侧翼舱被分隔成若干个可装运石油的油舱。 IMO国际海事组织发布禁令, 自2005年4月5日起逐步禁止使用单壳油轮运输原油、燃料油、重柴油或润滑油等重油，到2010年底单壳油轮C1、C2、C3型油船将全部淘汰或改装为双壳油轮 。OBO船也被淘汰和改装。,2.3 散货船的船型,自卸散货船self-loading bulk carrier 目前在自卸船上采用的卸货系统有三种； (1)链斗式自动卸货系统。它的卸货设备与链斗式挖泥船相仿。如4万吨自卸船 (2)连续传送带式自动卸
11、货系统。如7.4万吨自卸船 (3)货泵卸货系统。如7500自卸船组。,2.4 散货船主尺度的确定,散货船是一种大型低速运输船舶。一般作法是：在满足航道限制和符合经济性的前提下，合理地选择载重量和船速，进而优化出船的主尺度。 一.优化范围的确定 常规1-10万吨散货船的主尺度比大致如下范围：5.5L/B7.5；2.1B/T 3.0；0.76Cb0.85。 另外，由于航行区域的不同，对船宽通常有特定的要求：,2.4 主尺度的确定,巴拿马运河：B=32.26 m 苏伊士运河：B=22.62 m,2.4 主尺度的确定,二. 载重量系数dw 载重量系数是指船的载重量DWT占排水量的比例。 散货船的DWT
12、一般大于干货船，但小于同样尺度的油船。 一般dw=Cb+2%Cb ,若有相似母型船，可直接按型船选取dw。,2.4 主尺度的确定,三 .主机功率或船速估算 主机功率估算： （1）常用海军系数法P=2/3V3/Co （2）总阻力计算 式中：RF摩擦阻力， RAPP附体阻力， RW兴波阻力； RTR浸在水中方尾所增加的阻力， RA船模与实船相关阻力。 RB球首接近水面的阻力增额； 船舶的总阻力取决于与排水量、航速、傅汝德数Fn=V/ gL 、棱形系数以及船体线型的其它特征等多种因素。,2.4 主尺度的确定,四、空船重量估算 1钢料重量的估算 Wh：立方模数法 2舾装重量的估算 Wf：平方模数法 3
13、机电设备重量的估算 Wm：母型船比较法 五、稳性估算（P51）,2.4 主尺度的确定,近年来，散货船越来越大型化，越来越肥胖。现在的绝大多数散货船都属于肥大型船 。 一. 后体形状,2.5 肥大型船的几种型线,2.5 肥大型船的几种型线,2.5 肥大型船的几种型线,二.前体形状 球首的作用是改善首部流场，减少舭部和底部旋涡。,2.5 肥大型船的几种型线,2.5 肥大型船的几种型线,干散货自卸船新工艺及散货自卸船: 一种具有特殊货舱结构和带式卸货设备，能以连续输送方式卸货的干散货运输船舶。 1自卸系统散货自卸船通常是在舱底设置纵向输送机，舱内物料运过斗门及其它喂料方式喂入输送机并被提升到一定高度
14、经投料输送机卸至码头。现代散货自卸船的自卸系统有多种形式，各种形式主要表现在自卸系统的各主要环节上。,2.7干散货的卸船新工艺及散货自卸船,1)舱底输送 现代散货自卸船舱底物料输送普遍采用胶带输送机。它的优点是结构简单，动作可靠，生产效率高。 2) 舱内喂料 喂料形式基本上可分为两种是全自流喂料。这种方法是籍物料的重力自流至舱底输送机上。其优点是比较简单，所以为大多数自卸船所采用。其缺点是物料舱斗壁倾角要大，亦即要大于物料的自然坡角，防止喂料不畅，因而舱容损失较大。,2.7干散货的卸船新工艺及散货自卸船,3)物料提升 物料提升的方法有很多种，主要有：（1）斜带式利用胶带斜升的方式来提升物料。由
15、于皮带装料斜升其倾斜角度不能太大，一般光皮带的倾斜角为1518，花纹皮带的倾斜角对小煤粒为2835，对较大煤块2325，因而提升区要损失较大的船容。当然，这种提升方式有其不少优点，如结构简单，维修方便，动作可靠，扬尘少，振动小，效率高。所以在提升高度不大的小型自卸船上较多采用。（2）护带式在上述提升皮带上覆一条重皮带，使一直盖住物料到预定高度的卸料点再分开，亦即物料在两条输送带的夹持下进行提升。这种方式可使斜升带的倾斜角度增大到30-45，从而可降低舱容损失，但设备及维修费用增加。,2.7干散货的卸船新工艺及散货自卸船,（3）环带式用两根皮带夹持物料呈圆弧形提升到预定高度，纵向输送机将物料投入
16、环带式输送机的外圆皮带上，物料在外圆皮带与内圆皮带之间被夹持提升，最后由内圆皮带抛人甲板输送臂的喂料槽内。这种提升方式费用有所提高，但有效地减小了舱容损失，被广泛采用。,2.7干散货的卸船新工艺及散货自卸船,4）投料机构基本上有两种类型：甲板输送臂和伸缩输送机。甲板输送臂可以向左右两舷大角度回转，把物料投送到较远岸上，而且可以在一定角度（一般为20）内俯仰，所以适应性较好。缺点是造价高，且因暴露在甲板上，易蚀损，维修费用高，这种类型应用较普遍。伸缩输送机亦称梭式输送机。它固定于一定高度，可向一舷或两舷横向伸缩，伸出舷外的最大距离决定于船宽。伸缩输送机不能变幅，对水位变化比较大的码头不太适应。它的优点是结构简单，造价及维修费用低。,2.7干散货的卸船新工艺及散货自卸船,2技术经济特点 1）卸货效率高。 2）对码头建设要求低。 3）可以实现卸船作业的全自动化。 4）机动灵活。 5）建造成本较高。,2.7干散货的卸船新工艺及散货自卸船,