国内航行散货船总体设计特点

ＳＨＡＮＧＨＡＩ

ＳＨＩＰＢＵＩＬＤＩＮＧ上海造船２０１１年第２期（总第８６期）

；船舶设计与研究；

：．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．，

国内航行散货船总体设计特点

赵耀中

（上海船舶研究设计院，上海２０００３２）

摘要：近期，国内沿海散货运输市场对新型高效的国内航行散货船需求量增大。现以新开发的４５０００吨级散货船为例，介绍国内航行散货船的总体设计特点，并就如何绘制恰当的载货量曲线提出了建议。关键词：国内航行；散货船；载货量曲线中图分类号：Ｕ６７４．１３＋４

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｃｅｎｔｌｙ，ｔｈｅｒｅｉｓｆｒｏｍｄｏｍｅｓｔｉｃｃｏａｓｔａｌ

ａ

文献标识码：Ａ

ｍａｊｏｒ

文章编号：１００５—９９６２（２０１１）０２－０００１－０５

４５０００ｔｂｕｌｋｃａｒｒｉｅｒ船ａｌｌ

ｓｕｒｇｅｉｎｔｈｅｄｅｍａｎｄｆｏｒｔｈｅｎｅｗｔｙｐｅｈｉｇｈｅｔＩｉｃｉｅｎｃｙｄｏｍｅｓｔｉｃｖｏｙａｇｅｂｕｌｋｃａｒｒｉｅｒ

ｂｕｌｋ

ｃａｒｇｏｔｒａｎｓｐｏｒｔｍａｒｋｅｔ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｔａｋｅｓｔｈｅｎｅｗｌｙｄｅｖｅｌｏｐｅｄ

ｅｘａｍｐｌｅｔｏｅｌａｂｏｒａｔｅｔｈｅｇｅｎｅｒａｌｄｅｓｉｇｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｄｏｍｅｓｔｉｃｖｏｙａｇｅｂｕｌｋｃａｒｒｉｅｒｓａｎｄｆｏｒｔｈｅｄｒａｗｉｎｇｏｆｐｒｏｐｅｒｌｏａｄｉｎｇＣｌｌＩ＇Ｖ镐．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｏｍｅｓｔｉｃ

ｐｒｏｐｏｓｅｓ

ｓｏｍｅｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎ

ｖｏｙａｇｅ；ｂｕｌｋ

ｃａｒｒｉｅｒ；ｌｏａｄｉｎｇ

ｅｌｌｌ＇Ｖｅ

０引言

随着国民经济的快速发展，电力需求增长态势良

货船共同结构规范【ｌ】（以下简称“ＣＳＲ＇’）关于ＢＣ．Ｂ

要求的国际航行船舶在船体部分的区别【２吲，见表ｌ。

以４５０００吨级散货船为例，相同的主尺度，国

好，南方电煤需求不断增长，冬季运输不畅时常有燃

“煤’’之急。同时，由钢铁产业大量进口的铁矿石从沿海转运进江的运力日益吃紧。此外，由于长江南京以

际航行船舶较国内航行船舶，船体结构的用钢量将

增加１０％～１１％，空船重量将增加１１％～１２％，还要配备更多、更复杂的设备。显而易见，船舶的初

下航道维护的水深不断增加，通航能力得到大幅提

升。在原有江海直达船舶运力不足、能效不高的情况

始成本和平时的维护费用昂贵得多；其次，考虑到国际航行船舶续航力较长，所需的燃油、淡水和食品等补给较多，空船重量较大的国际航行船舶其载

货量也就愈小。换言之，若让满足国际无限航区要求的船舶营运于国内航线，经济性将大打折扣。

下，市场呼唤新型江海直达散货船的出现。

鉴于我国当前航运市场的现状以及对未来发

展的预期，研发新型高效的国内航行或兼江海直达

功能的散货船对促进国民经济的良性发展具有重要意义。

２主要尺度与型线

根据国内航线及沿海各港口、长江南京以下航道的实际情况，考虑到长江航道局对未来航道的整体规划，船舶的主尺度一般可在下列范围之内选取：

总长≤２００ｍ：船宽≤３２．２６ｍ：型深≤１６ｍ；

设计吃水（海水）≤ｌｌ

ｍ。

不同航区现行设计要求对比

国内航行和国际航行散货船由于航区不同，应满足的技术参数和设计要求存在较大的差异。一般而言，前者的要求低于后者。

对于船长１５０ｍ以上，主要载运煤、铁矿石和谷物等固体散货的散货船，国内航行船舶与满足散

作者简介：赵耀中，男，工程师。１９８１年生，２００７年上海

交通大学船舶与海洋结构物设计制造专业硕士毕业。现从事船舶总体设计工作。

收稿日期：２０ｌｏ．１２一ｌＯ

船舶主尺度应根据航道、码头等实际条件综合

考虑，择优选取【６】。型线设计按常规即可。

国内航行散货船相比于常规灵便型散货船的一个显著特点就是吃水受限。一方面，为降低船舶

万方数据

２

上海造船２０１１年第２期

的剩余阻力，通常把尾封板的下沿降低到设计水线和一定的舵面积的条件下，适当压低尾框对于低速以下；另一方面，为提高螺旋桨推进效率又不得不船完全可行。此外，为降低粘压阻力，对尾部型线选取较大的直径，这就成了尾框设计中的一对矛

进行调整，保证流线更为顺畅。通过船模试验，验

盾。在４５０００吨级散货船的型线设计过程中对比分证了尾框的设计行之有效，设计吃水下的航速也达

析发现，在保证船体与螺旋桨之间留有必要的间距

到了既定要求。

表１

国内航行散货船与满足ＣＳＲ协调标志ＢＣ．Ｂ散货船船体部分要求的对比

注：‘

压载水装置将在２０１２年之后执行；

¨国内法规２０１０初稿新增满载工况要求，尚未执行；¨’ＩＡＣＳＵＲ＿Ｓ表示国际船级社协会对船体强度的统一要求。

将该船与上海船舶研究设计院开发设计的

显示，该型船的单位海里油耗较上述３型船降低

５２３００ｔ、５３

８００ｔ无限航区双壳散货船和满足ＣＳＲ

达２１．９％一２３．５％；满载载货量在减少５９５０ｔ～

要求的５７０００ｔ散货船进行对比，见表２。因该船１０６６０ｔ的情况下，单位载货量的减少、单位海里

型航程短、航速要求不高，型线又是在上述成熟油耗的降低仍在４．７％一１１．２％。由此可见，该

船型的基础上进行优化，改善了船舶阻力性能，

型船较常规国际航行散货船的燃油消耗大大降故选取ＭＡＮ／Ｂ＆Ｗ６Ｓ４６ＭＣ．Ｃ７作为主机，功率

低，经济效益明显，在提倡节能减排的今天极具

降至６８３０ｋＷ／１１２．１ｒ／ｒａｉｎ使用。从表２中的数据

意义。

万方数据

赵耀中：国内航行散货船总体设计特点

３

服务航速／ｋｎ

１４．５３４．９５Ｏ．１００４４２

１４．３５３４．９５Ｏ．１０１４９２

１４．２３４．９５０．１０２５６４－０６２．１２３５８Ｅ一０６

１３．５２５．４３０．０７８４９９

单位海里油耗／（ｔ／ｎｍｉｌｅ）

单位海里油耗／（Ｉ／ｎｍｉｌｅ）

曲嬲设讯

主机每日油耗／（ｔ／ｄ）

２．４４２７８Ｅ－０６２．００３６８Ｅ－０６

１．８０４９８Ｅ一０６１．

一

３货舱与压载舱设计

不同的散货，因其积载因数和休止角等参数不尽相同，给货舱的设计带来一定的影响。国内航行船舶因其载货种类较为单一，主要载运煤、铁矿石兼顾谷物，其参数见表３。货舱积载因数可取为１．３

以４５０００吨级散货船为例，在设计初期，其压

载水舱的设置参照母型船，把艏、艉尖舱和顶、底边舱均作为压载水舱，总容积比较富余。在满足完整稳性和视线要求的前提下，为找出合适的压载舱设计方案，表４给出了若干组合的对比（注：表中

各方案均不使用艉尖舱）。

从表４可以看出，若无特殊要求，合理地减少甚至不使用艏尖舱可以显著地减小压载状态下的中拱弯矩。其次，把底凳连通压载水舱在小幅降低中拱弯矩的同时还可有效地改善艏吃水，在设计过程中值得考虑。

此外，还应注意到船舶浮心与重心纵向坐标的

－１．４ｍ３／ｔ，而内底斜板角度取４叫５０为宜，以期获

得较好的装卸效率。

表３主要装载货物的属性

堕旦

煤铁矿石谷物

墼夔垦墼！！望！塑

１．１７．Ｉ．３４

签堡垒ｉ：２

３０～５０

’

Ｏ．３１加．５３

１．１７．１．８４

３５￣４５３０～３７

关系。通常，随着燃油、淡水等的消耗，散货船的重心将会前移，～旦重心纵向坐标工Ｇ大于浮心纵向坐标工牙，将导致埋艏。国际航行船舶因其续航

力长，航行出／Ｎ港状态重心变化较大，为避免埋

一般说来，散货船多为单向运输，压载水舱的设计同样重要。对国内航行船舶而言，压载水总量

和压载水舱的布置不必满足ＣＳＲ的要求，在保证船

艏和螺旋桨出水，需要在航行途中加注压载水。而国内航行船舶消耗品总量相对不多，可以在设计之初综合考虑型线、货舱和压载水舱三者之间的关系，合理布置燃油、淡水等舱，使得航行途中始终保持工Ｇ≤工。，在规避国际船级社协会的统

舶必要的浮态和稳性的前提下，可以适当减少压载

水总量。除此之外，还应尽可能地减少压载状态下的中拱弯矩，以降低船体梁的剖面模数，达到减轻结构重量的目的。

万方数据

４

上海造船２０１１年第２期

４载货量曲线

根据《国内航行海船建造规范》２００６版及其修改通报的要求，对船长１５０ｍ及以上的散货船需在

装载手册中包含载货量曲线。因相关规范并未提供相应的计算公式，船级社拟定参照ＣＳＲ的相关公式绘制载货量曲线，有限元计算工况参考《双舷侧散货船结构强度直接计算指南》（２００４）进行强度校核。

４．１

Ｍ。玎的确定

ＣＳＲ中规定，Ｍｗ盯为均匀装载工况下，货舱

图１有｛ｎｏＭＰ｝标志的ＢＣ—Ｂ船舶载货量曲线，ＣＳＲ２００６

内货物取虚拟密度（载货量／货舱舱容，最小取１．０

ｔ／ｍ３）装至舱口围板顶部时的载货量，单位ｔ：

Ｍ砒＝‰・ｍａｘ（ＭⅣ／％，１．０）

上述计算公式中，虚拟密度最小取值为１．０ｔ／ｍ３，涵盖了绝大部分散货的密度。

该型船主要装载的货物为煤，其次为铁矿石和

谷物。除铁矿石外，一般煤和谷物的密度最大值约

按船级社要求，须参照ＣＳＲ２００６版ＢＣ．Ｂ或

ＢＣ．Ｃ船舶的公式绘制载货量曲线，如图ｌ所示。面船级社要求的有限元计算包含这样一个工况以对应曲线上的点（０．６７Ｔｓ，ＭＦｏｚ），即吃水为０．６７珏，货舱全部满载。据有限元计算结果分析，该工况下，

船底实肋板所承受的剪切应力较大，是最为恶劣的考核工况之一。事实上，对于ＣＳＲ２００６中ＢＣ．Ｂ或ＢＣ．Ｃ船舶，曲线上的该点应是基于多港工况而考虑的。若具备ｆｎｏＭＰ｝标志，即不要求计算工况６、７，

为０．８５４７ｔ／ｍ３。以积载因数为４２舻／Ｉｔ（折合密度约

为０．８５４３２ｔ／ｍ３）的谷物装载为例，由于其密度较满

载均质货的密度大（一般小于０．８ｔ／ｍ３），货舱未全满即可达到满载排水量，若采用均匀装载，又有可能因货舱部分装载出现倾侧力矩较大稳性不足的情况，故一般做法是除中间舱部分装载外，其余舱

装满。基于这些装载情况，虚拟密度的取值必须大于０．８５４７ｔ／ｍｓ。

４．２载货量曲线的绘制

在没有经有限元计算工况校核的前提下仍按图１绘制载货量曲线值得商榷。即便如此，对于无多港口

装卸的船舶，具备［Ｏ．６７强列这么大一个平台是否

切合实际？

基于ＢＣ—Ｂ船舶的设计工况，显然所有货舱满载而艉倾较大的情况往往比较临界，一般出现在出港工况。以４５０００吨级散货船为例，表５给出若干典型载货工况下每个货舱的中部吃水。假定所有载货工况下每个货舱均装至ＭＦｖＬ，表中最小吃水为

ＧＬＯＡＤ０５第ｌ货舱所对应的９．５６６ｍ，约为

０．９３８Ｔｓ，远大于Ｏ．６７珏。通常，国内航行散货船的

事实上，Ｍ丹玎的确定与载货量曲线的绘制密

切相关，这两个因素都将决定船舶营运的安全性和

管理的便利性。Ｍｗ，，的值越大，航行工况下货舱

就可获得更为灵活的装载，但却是以船体结构构件

的加大为代价。

万方数据

赵耀中：国内航行散货船总体设计特点

５

可消耗品及油、水为满载排水量的２％～３％，满载

多港Ｅｌ装卸的船舶，载货量曲线上［０．６７强瑚的一

个平台是不必要的。

ｍ

情况下其布置引起的纵倾不会很大。所以，对于无

表５载货工况下各货舱中部吃水统计表

在ＣＳＲ２０１０版‘７１中，对ＢＣ．Ｂ或ＢＣ．Ｃ船舶的载社进一步沟通。

５

货量曲线作了修改，如图２所示。对比图１和图２，

可以清楚地看出，２０１０版中取消了航行工况下【０．６７Ｔｓ，Ｔｓ］的平台。

以上海船舶研究设计院针对国内市场专门开发的４５０００吨级灵便型散货船为例，结合总体设计

结ｊ吾

过程中的体会，简要说明了国内航行散货船在总体设计方面有别于国际航行散货船的一些特点，并就载货量曲线的绘制提出了建议。

【参考文献】

【１】ＩＡＣＳ。Ｃｏｍｍｏｎ

Ｊａｎｕａｒｙ２００６．

Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ

ＲｕｌｅｓｆｏｒＢｕｌｋ

ＣａｒｄｅＴｓ［Ｓ］．

【２】江苏大唐航运股份有限公司．船舶设计问题讨论会【Ｒ】．

图２有｛ｎｏＭＰ｝标志的ＢＣ・Ｂ船舶载货量曲线，ＣＳＲ

２０１０

专题会议纪要，２００９，１Ｉ．【３】３

中华人民共和国海事局．船舶与海上设施法定检验规则，国内航行海船法定检验技术规则［ｓ】．北京：人民交通出版社，２００４．【４】

中华人民共和国海事局．船舶与海上设施法定检验规则，国内航行海船法定检验技术规则，２００８年修改通报【ｓ】．北京：人民交通出版社，２００８．

【５】中国船级社．国内航行海船建造规范［ｓ】．北京：人民

交通出版社，２００６．［６】

陈晓敏．浅议４５０００ＤＷＴ内贸散货船主尺度的选取叨．船舶设计通讯，２００８，（２）：１１—１４．【７】ＩＡＣＳ．Ｃｏｍｍｏｎ

Ｊｕｌｙ．２０１０．

Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ

ＲｕｌｅｓｆｏｒＢｕｌｋ

综上４．１和４．２所述，对国内航行无多港口装卸的散货船，载货量曲线按照下列２种方法绘制更

为合理：

１）参照ＣＳＲ２００６版所提供的载货量曲线，设

置平台［０．９Ｔｓ，Ｔｓ］，肥≥阮＝咋仉・ｍａｘ（Ｍｕ／ＶＨ，Ｏ．８６）：

２）参照ＣＳＲ２０１０版所提供的载货量曲线，

肋如＝ＶｎｊＬ‘ｍａｘ（ＭＨ／‰０．９１）。

上述方法１）还需在有限元计算中包含“所有货舱装满，吃水为０．９Ｔｓ”这样一个校核工况。公式中所给数据仅供参考，对于具体船型，还需结合实际的工况和有限元计算来确定。目前，方法２１已获得船级社的初步认可，若按照方法１）绘制还需和船级

Ｃａｒｒｉｅｒｓ［Ｓ］．

万方数据

赵耀中：国内航行散货船总体设计特点

５

可消耗品及油、水为满载排水量的２％～３％，满载

多港Ｅｌ装卸的船舶，载货量曲线上［０．６７强瑚的一

个平台是不必要的。

ｍ

情况下其布置引起的纵倾不会很大。所以，对于无

表５载货工况下各货舱中部吃水统计表

在ＣＳＲ２０１０版‘７１中，对ＢＣ．Ｂ或ＢＣ．Ｃ船舶的载社进一步沟通。

５

货量曲线作了修改，如图２所示。对比图１和图２，

可以清楚地看出，２０１０版中取消了航行工况下【０．６７Ｔｓ，Ｔｓ］的平台。

以上海船舶研究设计院针对国内市场专门开发的４５０００吨级灵便型散货船为例，结合总体设计

结ｊ吾

过程中的体会，简要说明了国内航行散货船在总体设计方面有别于国际航行散货船的一些特点，并就载货量曲线的绘制提出了建议。

【参考文献】

【１】ＩＡＣＳ。Ｃｏｍｍｏｎ

Ｊａｎｕａｒｙ２００６．

Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ

ＲｕｌｅｓｆｏｒＢｕｌｋ

ＣａｒｄｅＴｓ［Ｓ］．

【２】江苏大唐航运股份有限公司．船舶设计问题讨论会【Ｒ】．

图２有｛ｎｏＭＰ｝标志的ＢＣ・Ｂ船舶载货量曲线，ＣＳＲ

２０１０

专题会议纪要，２００９，１Ｉ．【３】３

中华人民共和国海事局．船舶与海上设施法定检验规则，国内航行海船法定检验技术规则［ｓ】．北京：人民交通出版社，２００４．【４】

中华人民共和国海事局．船舶与海上设施法定检验规则，国内航行海船法定检验技术规则，２００８年修改通报【ｓ】．北京：人民交通出版社，２００８．

【５】中国船级社．国内航行海船建造规范［ｓ】．北京：人民

交通出版社，２００６．［６】

陈晓敏．浅议４５０００ＤＷＴ内贸散货船主尺度的选取叨．船舶设计通讯，２００８，（２）：１１—１４．【７】ＩＡＣＳ．Ｃｏｍｍｏｎ

Ｊｕｌｙ．２０１０．

Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ

ＲｕｌｅｓｆｏｒＢｕｌｋ

综上４．１和４．２所述，对国内航行无多港口装卸的散货船，载货量曲线按照下列２种方法绘制更

为合理：

１）参照ＣＳＲ２００６版所提供的载货量曲线，设

置平台［０．９Ｔｓ，Ｔｓ］，肥≥阮＝咋仉・ｍａｘ（Ｍｕ／ＶＨ，Ｏ．８６）：

２）参照ＣＳＲ２０１０版所提供的载货量曲线，

肋如＝ＶｎｊＬ‘ｍａｘ（ＭＨ／‰０．９１）。

上述方法１）还需在有限元计算中包含“所有货舱装满，吃水为０．９Ｔｓ”这样一个校核工况。公式中所给数据仅供参考，对于具体船型，还需结合实际的工况和有限元计算来确定。目前，方法２１已获得船级社的初步认可，若按照方法１）绘制还需和船级

Ｃａｒｒｉｅｒｓ［Ｓ］．

万方数据

国内航行散货船总体设计特点

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

赵耀中

上海船舶研究设计院，上海，200032上海造船

Shanghai Shipbuilding2011(2)

本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_shzc201102001.aspx