江海联运货船性能设计【文献综述】

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1、毕业设计文献综述船舶与海洋工程江海联运货船性能设计前言改革开放之初,长江两岸的工业随国家大势而快速发展,大量物资的进江出海,促使了诸如煤炭、矿石、水泥熟料等大宗散货的运输,江海直达货船应时而生。近年来长江流域及钱塘江流域等内河和沿海一些港口先后开发了一批吨级不同、货种不同的江海直达船,投入营运后经济效益较好。由于长江水深的制约,武汉以下航线散货船的载重量吨级多在5000—20000吨之间,船长不超过150米,横剖面多为双底双舷带底、顶边舱型式。但随着运力逐步饱和、燃油价格节节攀升,加上近期世界经济不景气,

2、本已激烈的运输行业竞争进一步加剧。对此船东们都冷静地思考对策,进而对船舶的综合经济性能提出了越来越苛刻的要求。安全、低造价、装得多、跑得快、低能耗等综合经济性优良也就成为各设计单位在新建船舶竞标中成功的重要筹码。因此,必须在船舶性能优化和结构优化上大下功夫[1]。江海直达船发展的前景江海联运可以采用江海接驳分程转运式及江海直达式两种,后者由于没有中转环节,具有较高的经济效益,虽然江海直达也可以采用江船出海,或者海轮人江来进行,但以采用江海直达船为佳。江船出海难以适应海上风浪,而海轮进江由于吃水受限制,经济

3、效益较差。目前输出、输人的货源正在迅猛增加。铁路运输紧张,公路运力有限的条件下,是发展江海联运的有利时机[2][3]。河道及海区对江海直达船的制约河道对江海直达船船型的制约在于河水的深浅限制了吃水，并影响操纵性，同时河道迁回曲折则限制了船长。在河水较浅的航道航行时将产生浅水效应,船体下沉、首倾、粘性阻力增加,而且螺旋桨的推进效率降低。在相同航速时,浅水兴波的波长及波幅均比深水时为大。浅水效应将会使舵力减小,回转阻力增大,从而使江海直达船的操纵性变坏[4]。在船型设计时要适当减小船尾侧面积,并采用襟翼舵等高

4、舵力的舵,同时适当地加大舵角和提高转舵速率[5]。性能设计时的考虑主尺度和型线通常是由诸如快速性、稳性等因素选择的,但如果在设计中能同时考虑对操纵性的影响,将会使船舶性能更加完善。对江海船来说,如何协调快速性、耐波性、操纵性之伺的矛盾就显得更重要了。本船型线丰满,回转阻尼小于同等尺度的小方形系数船。同其它浅吃水大方形系数船一样,首先需要考虑直线稳定性。船舶的快速性,是运输船舶最重要的技术指标之一。在船舶主要尺度及各项参数经多方案优化后,型线设计中最大限度提高设计船舶的各项快速性指标是型线设计的首要任务。在

5、此同时应考虑到型线设计中新的措施。使之有利于而不是不利于操纵性、耐波性等其它性能[6]。江海直达船在海区航行时,要考虑船的耐波性。影响耐波性的一方面是海况,另一方面则是船的船型,而主要是船首型线，江海直达船首部型线设计是要使得兴波阻力最小,而兴波阻力包括波型阻力和碎波阻力两部分。通过广泛应用尾流测量法和波型分析法对船舶总阻力组成的研究,碎波阻力是在自由表面一层内产生的旋涡运动而引起的动量损现船首改善了进流段的形状,可以降低碎波阻力,从而降低了船的总阻力。所以江海直达船船首的型线设计应考虑在自由表面一层内压

6、抑“项链旋涡”的形成,而不是船首及球首两个波系的有利干扰问题[7]。江海直达船要适应江区的浅水条件,国内现有这类船舶绝大多数采用双机双桨方案及与之配合的双尾鳍和双尾船型,采用双尾鳍型才是有利的，小的长宽比,大的宽深比,后体肥大型,浮心位置在肿线之后。设计时要注意防止振动,及操纵性和耐波性的恶化，去流段的轻微变动将会对粘性阻力产生显著影响,而推进效率又仅由去流段的形状所决定,因而江海直达船尾部型线的设计要很细心,并配合适当的试验[8]。对于后者，还要注意到这种低速船型有较大的尺度效应,需要根据流体力学的正确

7、分析,加以修正[9]。总结江海直达船在水运中会有巨大的发展前景,它是一种跨江、海航行的新船型,需要认真开展研究。它属于低速浅吃水肥大船型,船首要减小碎波阻力船尾要减小粘性阻力,防止振动及提高推进效率平行中体根据排水量来调节,但要注意与前部及后体的衔接整个船型要与流场很好地配合在江道航行,要考虑浅水效应在海区航行,则要根据所在海区海况满足耐波性要求。参考文献：[1]《钢质海船入级与建造规范》，中国船级社，1998年[2]顾敏童主编，《船舶设计原理》，上海交通大学出版社，2001年[3]吴仁员、谢祚水、李治彬

8、合等编，《船舶结构》，国防工业出版社，第三版[4]《船舶设计实用手册》[5]方学智,程红《论湖北省发展江海直达运输的可行性》南方水运,1989年[6]潘慧明《从江海直达运粮船看江海直达船型》1991年[7]许维德,陈丰《国内江海直达船的发展概况》船粕工程,1979年[8]许维德编《流体力学》北京国防工业出版社,1986年[9]LUDWIGARNOLD,IGORCHUESHOV,andGUNTEROCHS，Stabilityan