基于NAPA的便捷型集裝箱船總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究

1、第一章 緒論1.1課題的背景及意義25，26，27交通運(yùn)輸業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵。素有“黃金水道”之稱的長(zhǎng)江，是我國(guó)的一條交通大動(dòng)脈，擔(dān)負(fù)著水上運(yùn)輸?shù)姆敝厝蝿?wù)。但同國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的水運(yùn)事業(yè)的發(fā)展卻相當(dāng)緩慢。長(zhǎng)江水量與密西西比河相當(dāng)，是萊茵河的十八倍，但長(zhǎng)江的貨運(yùn)密度僅分別為它們的1/7和1/6，這條“黃金水道”沒有得到很好利用。另一方面從調(diào)查的情況來看，運(yùn)輸?shù)呢浳锖艽蟛糠质沁m箱的雜貨。而集裝箱運(yùn)輸具有裝卸效率高、周轉(zhuǎn)快、運(yùn)輸成本低，貨物破損率低等顯著優(yōu)點(diǎn)，是交通現(xiàn)代化的顯著標(biāo)志。因此，在長(zhǎng)江中下游開展江海直達(dá)集裝箱運(yùn)輸，對(duì)于縮短運(yùn)輸周期、提高運(yùn)輸效率和經(jīng)濟(jì)效益，改變不合理的運(yùn)輸結(jié)構(gòu)，吸

2、引貨源，繁榮長(zhǎng)江流域的經(jīng)濟(jì)，振興我國(guó)的水運(yùn)事業(yè)有著十分重要意義。江海直達(dá)運(yùn)輸是世界航運(yùn)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。上世紀(jì)六十年代，日本建造了一批船寬吃水比b/t大于3的江海直達(dá)船舶，營(yíng)運(yùn)結(jié)果、經(jīng)濟(jì)效益顯著。對(duì)于內(nèi)河水系比較發(fā)達(dá)的國(guó)家，例如蘇聯(lián)、德國(guó)和美國(guó)都積極發(fā)展江海直達(dá)運(yùn)輸。蘇聯(lián)建成的4000t江海直達(dá)貨船投入江海直達(dá)運(yùn)輸后，減輕了港口負(fù)擔(dān)，縮短了運(yùn)輸周期，在外貿(mào)航線上顯示了很好的經(jīng)濟(jì)效益；德國(guó)建造的營(yíng)運(yùn)于不來梅至挪威航線3000t江海直達(dá)型集裝箱船，美國(guó)建造的航行于圣路易斯港至拉美國(guó)家10001200t的“微型船”，營(yíng)運(yùn)效果都很好。隨著改革開放、長(zhǎng)江水運(yùn)的發(fā)展，加上上海洋山深水港建成投入使用，上海港的

3、集裝箱吞吐量將會(huì)有一個(gè)新的發(fā)展，同時(shí)國(guó)內(nèi)與國(guó)外，內(nèi)地與沿海的聯(lián)系會(huì)更加密切。南通、張家港、鎮(zhèn)江、南京、蕪湖、九江、武漢和重慶均被辟為外貿(mào)口岸，其中南通、張家港、南京等港從國(guó)外引進(jìn)集裝箱專用裝卸設(shè)備，建立了集裝箱碼頭。長(zhǎng)江沿線各口岸均成立了集裝箱運(yùn)輸公司，初步形成了沿海、長(zhǎng)江、內(nèi)陸集裝箱運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，為長(zhǎng)江集裝箱運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展提供了良好基礎(chǔ)。目前，長(zhǎng)江中下游至沿海間的江海直達(dá)運(yùn)輸大多數(shù)僅限于海輪進(jìn)江、江船出海，而海輪和江船進(jìn)行江海直達(dá)運(yùn)輸都存在弊端。對(duì)海輪進(jìn)江，由于船舶吃水限制、船高受橋梁凈空的限制難以深入腹地港口，經(jīng)濟(jì)效益受到影響；對(duì)江船出海，則由于船舶強(qiáng)度、耐波性等原因難以適應(yīng)海上航行。因此，有必要

4、根據(jù)航線情況和航道狀況，設(shè)計(jì)出一種既不同于常規(guī)的海船，又不同于常規(guī)的江船的特殊船型江海直達(dá)船型。1.2 研究現(xiàn)狀從集裝箱船市場(chǎng)來看，2004年的世界集裝箱航運(yùn)市場(chǎng)運(yùn)力處于短缺狀態(tài)，2005年對(duì)于集裝箱船的需求量仍在增長(zhǎng)。而隨著世界經(jīng)濟(jì)的好轉(zhuǎn)，國(guó)內(nèi)航運(yùn)事業(yè)也蓬勃發(fā)展，航線由內(nèi)河逐步向沿海，甚至近海延伸。就內(nèi)河集裝箱運(yùn)輸而言，隨著長(zhǎng)江兩岸的率先發(fā)展和上海洋山港深水碼頭（屬沿海區(qū)域）的建成投產(chǎn)，一方面內(nèi)地集裝箱運(yùn)輸量將有較大的增長(zhǎng)，另一方面運(yùn)輸船型將面臨著結(jié)構(gòu)的調(diào)整。尤其缺乏技術(shù)水平較高的可用于江海直達(dá)的集裝箱船，在航的各種船型混雜，主要有下列船型36：駁船。由于具有淺吃水、載重量大、周轉(zhuǎn)率高等優(yōu)勢(shì)

5、，一度在長(zhǎng)江水上運(yùn)輸中占主導(dǎo)地位。但長(zhǎng)江上目前營(yíng)運(yùn)的集裝箱駁船大多不是專用集裝箱駁船，集裝箱裝卸速度快，駁船周轉(zhuǎn)率高的優(yōu)勢(shì)幾乎無法體現(xiàn)，營(yíng)運(yùn)成本較高；散貨船改造集裝箱船。這些船船長(zhǎng)一般在5080m之間，船寬1015m，裝載能力在50150teu之間。但由于散貨船改造，裝載集裝箱時(shí)船穩(wěn)心高度增加，易造成側(cè)橫風(fēng)向時(shí)的傾覆；船舶貨艙開口增大，造成船舶橫向強(qiáng)度減弱；裝載集裝箱時(shí)吃水較淺，油耗大；駕駛室高度不夠，視線容易被集裝箱阻擋。其他類型船舶改造集裝箱船。由于長(zhǎng)江客運(yùn)業(yè)不景氣，部分船運(yùn)公司嘗試將客船的上層建筑改裝以裝集裝箱。專用集裝箱船。一些船東特別是私營(yíng)業(yè)主開始將目光由改裝轉(zhuǎn)向建造專用集裝箱運(yùn)輸船

6、舶。這類船建造時(shí)采用了一些先進(jìn)的技術(shù)，如駕駛艙設(shè)在船艏，采用球鼻艏，設(shè)有壓載水艙，配備了冷藏箱專用裝置等，船型設(shè)計(jì)也趨于合理，航速提高，但由于民間資本的局限性，技術(shù)含量仍然較低，很難適應(yīng)未來港口和集裝箱運(yùn)輸發(fā)展的需要。面對(duì)內(nèi)河集裝箱船船型混雜的情況，我們應(yīng)該抓緊時(shí)機(jī)開發(fā)適用于江海直達(dá)的集裝箱船。便捷型集裝箱船作為一種新開發(fā)船型具有廣闊的市場(chǎng)前景，研究具有重大價(jià)值。便捷型集裝箱船32，即江海直達(dá)敞口集裝箱船，由于具有貨艙開口大、吃水淺、無艙口蓋、裝卸時(shí)間短、裝箱靈活等特點(diǎn)使貨物運(yùn)輸方便快捷而得名，是近年來發(fā)展的一種適合于江海直達(dá)航線的集裝箱運(yùn)輸船型，在長(zhǎng)江集裝箱運(yùn)輸中被力推為較有潛力的船型。船舶

7、總體設(shè)計(jì)和新船型開發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是確定船舶主尺度。主尺度確定是一個(gè)復(fù)雜的問題,需要經(jīng)過空船重量和排水量估算，航速估算，干舷校核，初穩(wěn)性校核，技術(shù)性能計(jì)算，營(yíng)運(yùn)、經(jīng)濟(jì)計(jì)算等過程，優(yōu)選出技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的船型方案。國(guó)內(nèi)外對(duì)于集裝箱船總體設(shè)計(jì)已經(jīng)進(jìn)行了許多研究，對(duì)于在集裝箱船設(shè)計(jì)過程中存在的艙容利用率低、貨艙容易進(jìn)水、船舶穩(wěn)性等問題也進(jìn)行了相應(yīng)的研究，并提出加大型深、加高貨艙圍板、加大艏舷弧、設(shè)置艏部升高甲板等方法來改善。此外，對(duì)于一般集裝箱船形成了一些經(jīng)驗(yàn)公式，開發(fā)了一些專家系統(tǒng)，建立了一些數(shù)學(xué)模型和程序，但對(duì)于便捷型集裝箱船這一新船型的總體設(shè)計(jì)的參數(shù)化研究還有所欠缺，還需要進(jìn)一步研究。1.3

8、課題的主要工作 1、分析便捷型集裝箱船的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，根據(jù)其特點(diǎn)和船舶設(shè)計(jì)過程，搭建總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)。如圖1.1所示，本系統(tǒng)包含技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證、型線設(shè)計(jì)、總布置設(shè)計(jì)、技術(shù)性能計(jì)算、線型數(shù)據(jù)庫(kù)、專家咨詢六大模塊，每個(gè)模塊有不同的功能。技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證模塊的功能主要是結(jié)合港口、航道的情況，通過主尺度、航速變化組合出多個(gè)船型方案，再經(jīng)過技術(shù)性能校核、經(jīng)濟(jì)營(yíng)運(yùn)計(jì)算，篩選出技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的船型方案，最后選鋼料價(jià)格、油價(jià)、運(yùn)價(jià)等敏感因素進(jìn)行敏感性分析，得出最符合市場(chǎng)要求的最佳船型方案；型線設(shè)計(jì)模塊的功能主要是根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證提供的最佳船型方案，采用napa軟件生成和輸出型線；總布置設(shè)計(jì)模塊的功能主要是

9、在型線設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上完成總布置設(shè)計(jì)工作；技術(shù)性能計(jì)算模塊的功能主要是根據(jù)型線設(shè)計(jì)和總布置設(shè)計(jì)的結(jié)果，計(jì)算各種技術(shù)性能，給出相應(yīng)的計(jì)算報(bào)告；線型數(shù)據(jù)庫(kù)模塊的功能主要是記錄搜集到的相關(guān)船型資料，以數(shù)據(jù)庫(kù)的形式進(jìn)行歸類整理；專家咨詢模塊的功能主要是收錄相關(guān)規(guī)范、公約、規(guī)則中，與集裝箱船相關(guān)的內(nèi)容。本文僅討論技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證模塊、型線設(shè)計(jì)模塊、線型數(shù)據(jù)庫(kù)模塊和專家咨詢模塊。圖1.1 便捷型集裝箱船總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)界面2、調(diào)查長(zhǎng)江中下游航道情況、港口及其設(shè)施情況等。3、根據(jù)航道情況及江海直達(dá)集裝箱船技術(shù)性能情況，建立長(zhǎng)江水系5000t級(jí)以下江海直達(dá)集裝箱船論證方案。4、建立長(zhǎng)江水系5000t級(jí)以下江海直達(dá)集裝箱船

10、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)論證指標(biāo)的數(shù)學(xué)模型。5、根據(jù)數(shù)學(xué)模型，編制計(jì)算機(jī)程序?qū)Υ罢撟C方案進(jìn)行計(jì)算，推選出多個(gè)方案。6、選定敏感因素，對(duì)選定的船型方案進(jìn)行敏感性分析。7、通過敏感性分析，選出最符合市場(chǎng)要求的方案，應(yīng)用芬蘭napa軟件進(jìn)行型線設(shè)計(jì)。8、對(duì)搜集到的集裝箱船船型資料進(jìn)行歸類整理，建立線型數(shù)據(jù)庫(kù)。9、對(duì)程序編制中用到的相關(guān)規(guī)范、公約、規(guī)則的有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行整理，建立專家咨詢模塊。第二章 船舶技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證2.1航線情況2.1.1航線的選取由于江海直達(dá)船舶的吃水受航道水深的限制，船長(zhǎng)受航道寬度和彎曲曲率的限制，船舶的噸位不可能很大。因而長(zhǎng)距離的直達(dá)運(yùn)輸是不經(jīng)濟(jì)的，在運(yùn)輸結(jié)構(gòu)上也是不合理的。就適用范圍而言，江

11、海直達(dá)船舶適于以江海交匯點(diǎn)（上海吳淞口）為圓心，1000海里為半徑的沿海、近洋等較短海上距離的航線。同時(shí)，上海洋山深水港的建成使用，并逐漸成為國(guó)際集裝箱運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要樞紐港，長(zhǎng)江與國(guó)內(nèi)一些沿海港口的集裝箱需要集中到該港口疏散到世界各地，為我們提供了開辟國(guó)內(nèi)江海直達(dá)航線的機(jī)會(huì)，而根據(jù)貨源流向的情況，選擇武漢上海大連作為江海直達(dá)集裝箱運(yùn)輸?shù)牡湫秃骄€。2.1.2航線概況湖北武漢遼寧大連，航線航距總長(zhǎng)為1155海里，分為湖北武漢上海吳淞口內(nèi)河航段和上海吳淞口遼寧大連海上航段，其中內(nèi)河航段航距為595海里，海上航段為558海里。(1)、內(nèi)河航段本航段的航區(qū)分為兩段，武漢南京為b級(jí)航區(qū)，南京上海吳淞口

12、為a級(jí)航區(qū)。通過對(duì)長(zhǎng)江中下游淺水道進(jìn)行重點(diǎn)整治，漢口至上海段常年維護(hù)航道尺度為5m*100m*l000m(水深*航道最小寬度*航道最小曲率半徑)，在該航段航行的船舶船長(zhǎng)不宜超過110米。其中漢口至安慶段水深5m，安慶至南京段水深4.5m，南京至瀏河口段水深7.1m，洪水期流速1.7ms，枯水期流速0.81.2ms，全年可通航5000噸級(jí)船舶直達(dá)武漢。在三峽工程建成后，由于蓄水，川江航道水深將增加40%，航道寬度增加2倍，江水流速減少30%以上，因此萬噸級(jí)船隊(duì)幾乎可通暢地由中下游地區(qū)直抵重慶。而且漢口到上海段長(zhǎng)江航道水深也將增加20%左右，航道將增加很多。長(zhǎng)江中下游武漢至吳淞口內(nèi)河航段橋梁有許多

13、，如武漢長(zhǎng)江二橋、九江長(zhǎng)江大橋、南京長(zhǎng)江大橋、江陰大橋等，橋梁的凈空高度的限制船舶上層建筑的高度，但這些橋梁的凈空高度均能保證5000噸級(jí)船舶正常通過，故在本文中未涉及到。(2)、海上航段我國(guó)沿海常刮四、五級(jí)風(fēng)，渤海北部的遼東灣最多風(fēng)浪向?yàn)槟?，波浪周?秒以下者居多。這和直達(dá)貨船的尺度和橫搖周期十分接近，吃水淺或者因無回程貨而空載的船舶，主機(jī)容易飛車而使船舶失速，而滿載船舶容易發(fā)生貨物位移而回復(fù)。2.2港口情況2.2.1武漢港武漢港位于長(zhǎng)江中下游交界的武漢市，漢江在此匯入長(zhǎng)江，從武漢關(guān)溯長(zhǎng)江西上至重慶1278公里，順流至上海1102公里，溯漢江而上532公里抵襄樊，再上去經(jīng)丹江口庫(kù)區(qū)通往陜西。

14、鐵路有京廣線、武黃(石)線、漢丹(江口)線，并通過或有支線連通漢陽、江岸、青山、舵落口、徐家棚、鲇魚套港區(qū)。公路以武漢為中心向四方輻射，連通本省各市、縣及鄰省。該港最大風(fēng)速279米秒，常風(fēng)向北北東，頻率l4；年平均降雨量12045毫米，平均降雨日125天，年平均降雪日8天，最大積雪厚度32厘米；霧主要發(fā)生在春、冬兩季，年均霧日33天，平均延時(shí)11小時(shí)；年平均氣溫155，最高氣溫413，最低氣溫為-173。該港長(zhǎng)江港區(qū)（武漢關(guān))：最高水位2973米，最低水位1008米，平均水位1901米，最大流速306米秒；漢江港區(qū)(慈惠墩)：歷年最高水位3019米，最低水位154米，平均水位2041米，最大流

15、速555米秒。該港各作業(yè)區(qū)分布在長(zhǎng)江及漢江兩岸(各作業(yè)區(qū)具體情況見表2.1)，共計(jì)13個(gè)。港區(qū)自然岸線長(zhǎng)度89公里，陸域面積 1961萬平方米，水域面積4337萬平方米，碼頭泊位250個(gè)，總延長(zhǎng)14萬米，最大靠泊能力5000噸級(jí)：倉(cāng)庫(kù)面積883萬平方米，堆場(chǎng)面積756萬平方米，候船室面積1667平方米；鐵路專用線總延長(zhǎng)325公里；港作船83艘；裝卸機(jī)械1398臺(tái)，其小起重機(jī)226臺(tái)，最大起重能力50噸。典型碼頭為鋼質(zhì)躉船浮碼頭，墩柱直立式及簡(jiǎn)易斜坡式。自然條件對(duì)港區(qū)的裝卸作業(yè)及船舶航行有一定的影響，漢江平均每年因洪水(流速3米秒以上)封航約19天。表2.1 武漢港各作業(yè)區(qū)情況作業(yè)區(qū)泊位名稱長(zhǎng)度

16、(m)深度(m)允許船舶吃水(m)岸吊漢口作業(yè)區(qū)24號(hào)泊位105.006.005.504*15t25號(hào)泊位98.006.005.504*10t江岸作業(yè)區(qū)35號(hào)浮筒101.005.004.504*10t漢陽作業(yè)區(qū)岸壁式9-12號(hào)泊位800.008.007.004*30t陽邏作業(yè)區(qū)1號(hào)浮筒10.0010.009.003*5t2.2.2上海港上海港位于中國(guó)大陸海岸線中部，長(zhǎng)江與東海交匯處，北緯31度14分，東經(jīng)121度39分。水路方面，上海港控江襟海，地處長(zhǎng)三角水網(wǎng)地帶，水路交通十分發(fā)達(dá)。沿海北距大連558海里，南距香港823海里，長(zhǎng)江西溯重慶2399公里。公路方面，有滬寧、滬杭、滬青平、滬乍、嘉瀏

17、等高速公路與江蘇和浙江對(duì)接，并聯(lián)通全國(guó)高速公路網(wǎng)，有204、312、318、320等四條國(guó)道分別通往煙臺(tái)、烏魯木齊、拉薩和昆明。鐵路方面，港區(qū)內(nèi)有鐵路與滬杭滬寧鐵路干線相連，其中滬寧線與津浦線聯(lián)結(jié)，成為中國(guó)東部縱貫?zāi)媳钡倪\(yùn)輸大動(dòng)脈；滬杭線與浙贛、蕭甬線相銜，可通達(dá)中南、西南及浙東地區(qū)。上海港年平均氣溫約16度；年降水量約1148.8毫米；全年以東南風(fēng)為主，強(qiáng)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)；市區(qū)全年平均霧日43.3天，長(zhǎng)江口24.2天，大多數(shù)情況下，霧的持續(xù)時(shí)間為2至3小時(shí)，對(duì)港內(nèi)航運(yùn)、裝卸影響不大；百年來航道沒有發(fā)生冰凍現(xiàn)象。上海港是我國(guó)大陸第一大港，上海進(jìn)出物資總量的60%和上海口岸外貿(mào)進(jìn)出口物資的99%都通

18、過上海港。此外，上海港還承擔(dān)了總吞吐量中30%以上的國(guó)內(nèi)中轉(zhuǎn)貨物。迄今，上海港已與世界上200多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的500多個(gè)港口和600多家航運(yùn)公司建立了航運(yùn)和貿(mào)易聯(lián)系。從上海港始發(fā)的14條國(guó)際集裝箱定期班輪航線，每月有500多個(gè)航班，駛向北美、南美、歐洲、大洋洲、波斯灣、地中海、非洲、東南亞、東北亞以及香港等地區(qū)。上海港已成為長(zhǎng)江三角洲地區(qū)集裝箱集散地，集裝箱吞吐量為該地區(qū)港口總量的78%，上海鄰近地區(qū)的許多集裝箱是通過上海港發(fā)往世界各地。根據(jù)預(yù)測(cè)，上海港的貨物吞吐量2010年將達(dá)到2.8億噸，2020年3.2億噸，其中集裝箱吞吐量將分別達(dá)到700萬和1200萬個(gè)標(biāo)準(zhǔn)箱。上海港集裝箱碼頭泊位及作

19、業(yè)要求情況分別見表2.2、2.3。表2.2 上海港集裝箱碼頭泊位情況公司碼頭/公司性質(zhì)碼頭概況泊位概況可?？看皣嵨簧虾８奂b箱股份有限公司是上海最大的港口集裝箱現(xiàn)代企業(yè)包括張華浜、軍工路、寶山三大國(guó)際集裝箱專用碼頭專用泊位10個(gè)洋山港規(guī)劃船型以第五、六代集裝箱船為主，并可考慮接納8000teu超大型船舶浦東集裝箱有限公司是一個(gè)設(shè)施完備、功能齊全的現(xiàn)代化集裝箱碼頭碼頭全長(zhǎng)為900米擁有集裝箱泊位3個(gè)可停靠第五、第六代集裝箱船舶上海港國(guó)際集裝箱貨運(yùn)有限公司業(yè)務(wù)范圍涵蓋了國(guó)際集裝箱貨運(yùn)代理、內(nèi)支線船舶代理、攬貨、訂艙、報(bào)關(guān)、報(bào)驗(yàn)、保險(xiǎn)、保稅、倉(cāng)儲(chǔ)、中轉(zhuǎn)、集裝箱拼裝拆箱、結(jié)算運(yùn)雜費(fèi)、多式聯(lián)運(yùn)、集裝箱

20、運(yùn)輸、重大件設(shè)備接運(yùn)、碼頭件雜貨裝卸、修箱、洗箱等業(yè)務(wù)的各個(gè)環(huán)節(jié)共青碼頭有9個(gè)千噸級(jí)泊位，岸線長(zhǎng)度900米，碼頭前沿水深-4米表2.3 上海港集裝箱碼頭作業(yè)要求情況公司陸域面積倉(cāng)庫(kù)堆場(chǎng)各類機(jī)械其他上海港集裝箱股份有限公司倉(cāng)庫(kù)建筑面積88508平方米獨(dú)具直接處理40英尺集裝箱的能力堆場(chǎng)面積超過31萬平方米擁有集裝箱裝卸橋20臺(tái)，場(chǎng)地輪胎吊54臺(tái),裝備各類集裝箱專用機(jī)械117臺(tái)/套可提供24小時(shí)全天候服務(wù)2003年集裝箱吞吐量達(dá)350萬標(biāo)準(zhǔn)箱浦東集裝箱有限公司陸域面積50萬平方米堆場(chǎng)平面集裝箱箱位8200個(gè)，可同時(shí)堆放30000個(gè)標(biāo)箱，設(shè)有專用冷藏箱區(qū)、危險(xiǎn)品箱區(qū)以及集裝箱拆裝箱倉(cāng)庫(kù)共有各類機(jī)械設(shè)

21、備147臺(tái)，其中包括集裝箱橋吊10臺(tái)、集裝箱輪胎吊36臺(tái)、集卡73臺(tái)、集鏟（叉）車11臺(tái)等至2004年6月2日累計(jì)完成箱量突破1000萬標(biāo)箱上海港國(guó)際集裝箱貨運(yùn)有限公司共青碼頭占地66，000平方米一座一萬平方米的倉(cāng)庫(kù)裝箱堆場(chǎng)面積三萬五千平方米配有6臺(tái)大型門機(jī)，還有各類裝備齊全的裝卸機(jī)械,有配備gps衛(wèi)星定位系統(tǒng)的集裝箱卡車49輛，集團(tuán)內(nèi)可調(diào)用集卡200輛，散貨卡車65輛24小時(shí)為客戶提供便捷、優(yōu)質(zhì)的服務(wù)2.2.3大連港大連港地理坐標(biāo)為1213917e, 38544 n。位居西北太平洋的中樞，是正在興起的東北亞經(jīng)濟(jì)圈的中心，是該區(qū)域進(jìn)入太平洋，面向世界的海上門戶。港口港闊水深，不淤不凍，自然條

22、件非常優(yōu)越，自由水域346平方公里，陸地面積10余平方公里；現(xiàn)有港內(nèi)鐵路專用線150余公里、倉(cāng)庫(kù)30余萬平方米、貨物堆場(chǎng)180萬平方米、各類裝卸機(jī)械千余臺(tái)；擁有集裝箱、原油、成品油、糧食，煤炭、散礦、化工產(chǎn)品，客貨滾裝等80來個(gè)現(xiàn)代化專業(yè)泊位，其中萬噸級(jí)以上泊位40多個(gè)。大連港交通十分方便，哈大鐵路正線與東北地區(qū)發(fā)達(dá)的鐵路網(wǎng)連接。公路有全國(guó)最長(zhǎng)的沈大高速公路與東北地區(qū)的國(guó)家公路網(wǎng)相連接。管道運(yùn)輸有輸送大慶原油的專用管線，直通大連港鲇魚灣碼頭。海上運(yùn)輸已開辟到香港、日本、東南亞、歐洲等地的國(guó)際集裝箱航線8條，國(guó)內(nèi)客運(yùn)航線8條，以及不定期的旅游船航線。陸?？斩喾N運(yùn)輸方式組成的主體運(yùn)輸網(wǎng)為大連港的發(fā)

23、展提供了優(yōu)越的集疏運(yùn)條件。大連港每年冬季常風(fēng)向?yàn)楸?、偏北風(fēng)，夏季多南、東南風(fēng)；航年降水量659毫米，7、8、9三個(gè)月最多，約占全年降水量的2/3；霧季為38月份，能見度小于1公里的霧日數(shù)，大連灣和大窯灣分別為31.6天和55天；年平均氣溫10.4，最高為35.3，最低為20.1；結(jié)冰厚度，大連灣和大窯灣岸邊分別為520厘米和2530厘米，不影響船舶航行及靠泊。大連港航道水深10米，寬270米；寺兒溝棧橋和二棧橋航道水深均為9.5米，寬120米；甘井子航道水深9.0米，寬180米；香爐礁航道水深8.0米，寬100米；新港原油碼頭航道為天然航道水深17.5米，寬300米；大窯灣航道為天然航道，水深

24、10.7米，寬210米；大連灣碼頭航道為天然航道，水深為-9.5米，寬100米。水域內(nèi)有5個(gè)錨地，其中貨輪檢疫錨地3個(gè)，油輪檢疫錨地2個(gè)。另有錨泊點(diǎn)7個(gè)，最大系泊能力為10萬噸級(jí)船舶。水域面積8000多平方米。錨泊能力157艘。大連港集團(tuán)有限公司(下稱“大連港集團(tuán)”)為做大集裝箱碼頭業(yè)務(wù)，投資興建大窯灣集裝箱碼頭，一期工程完工投入運(yùn)營(yíng)后，大連港集團(tuán)集裝箱吞吐能力從220萬標(biāo)箱/年增加到290萬標(biāo)箱/年。大窯灣二、三期工程建成投產(chǎn)后，其集裝箱吞吐能力可達(dá)800萬標(biāo)箱/年，大窯灣地區(qū)將形成一個(gè)超大型的現(xiàn)代化集裝箱碼頭群。到2010年，大連港集團(tuán)的集裝箱年吞吐量將突破1000萬箱。2.3船型、主尺度

25、及船型系數(shù)江海直達(dá)船舶的航線跨越內(nèi)河、沿海、近海航區(qū)，與噸位相同的內(nèi)河船和海船在船型、主尺度及船型系數(shù)等方面存在較大的差異。江船由于受江河航道水深的限制，其吃水一般較小，在同樣的載重量下，一般海船的船長(zhǎng)與船寬之比較江船大，而船寬與吃水之比較江船小。從技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能分析可知，江海直達(dá)船的經(jīng)濟(jì)效益，一般不如單純航行于內(nèi)河的江船或者單純航行于海區(qū)的海船。但對(duì)于一定載重量、一定運(yùn)距、跨越內(nèi)河和海區(qū)運(yùn)段的情況下，由于江海直達(dá)船舶免去了貨物的中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，減少了中轉(zhuǎn)費(fèi)用，縮短了運(yùn)輸周期，因而往往其綜合經(jīng)濟(jì)效益比江海獨(dú)立運(yùn)輸好。為了提高經(jīng)濟(jì)效益，在選取江海直達(dá)船時(shí)應(yīng)根據(jù)該船舶的內(nèi)河運(yùn)距與海上運(yùn)距的比例，決定該船型

26、應(yīng)偏向江船船型還是偏向海船船型。2.3.1江海直達(dá)集裝箱船的主尺度、船型系數(shù)2.3.1.1吃水江海直達(dá)船由于吃水受到內(nèi)河航道、港口、碼頭泊位水深的限制，船在內(nèi)河較淺的航道航行時(shí)將會(huì)產(chǎn)生淺水效應(yīng)，使船體下沉、尾傾、阻力增加、推進(jìn)效率下降，從而影響船舶的營(yíng)運(yùn)經(jīng)濟(jì)效益，因此船舶吃水的選取甚為重要。第十二屆ittc推薦的實(shí)船不受淺水影響的最小水深公式如下（取兩者之大值）： (2.1) (2.2)式中：hmin航道最小水深，米； b船寬，米； t吃水，米； vs航速，米/秒。按上述標(biāo)準(zhǔn)，在內(nèi)河大多數(shù)航道是很難滿足的。長(zhǎng)江中下游干流航道整治后常年通航的水深為5米，而整治的目的是能通航30005000噸級(jí)江

27、海直達(dá)船舶，故船舶吃水可按下式選?。?(2.3)式中：h航道水深，米； h航道富裕水深，米。h主要考慮由于淺水效應(yīng)產(chǎn)生的船體下沉量和避免觸底的安全富裕量。為了獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益，必需盡量提高載重量，這就要求有較大的吃水，但由于受內(nèi)河航道水深的限制，往往很難選取得最佳吃水，而過小的吃水將使螺旋槳直徑過小，導(dǎo)致推進(jìn)效率下降。此外，航行于海上時(shí)，船舶的縱搖、升沉、橫搖（對(duì)雙槳船）運(yùn)動(dòng)，還將導(dǎo)致螺旋槳出水概率增大，引起飛車與失速。因此，在選取吃水時(shí)，應(yīng)在保證船舶不觸底的情況下盡可能選取大些，航道的富裕水深可取0.5米左右。江海直達(dá)船在內(nèi)河航段航行時(shí)，必須對(duì)淺水效應(yīng)加以重視，在進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證時(shí)應(yīng)考慮淺

28、水航行的失速。2.3.1.2船長(zhǎng)江海直達(dá)船跨江海航道航行，因此既要保持在內(nèi)河航道航行時(shí)具有較好的回轉(zhuǎn)性，又要保持在海上航行時(shí)具有較好的航向穩(wěn)定性，這兩種要求是互為矛盾的，即回轉(zhuǎn)性好則航向穩(wěn)定性就相對(duì)較差，反之，航向穩(wěn)定性好，則回轉(zhuǎn)性較差，因此必需協(xié)調(diào)好這兩者的矛盾，而船長(zhǎng)對(duì)船舶的回轉(zhuǎn)性和航向穩(wěn)定性的好壞起決定性的作用。船長(zhǎng)還受到內(nèi)河航道最小回轉(zhuǎn)半徑的限制，一般要求船長(zhǎng)應(yīng)滿足下式要求： (2.4)式中：l船長(zhǎng)，米； r航道的曲率半徑，米； b船寬，米； br航道寬度，米。此外，船長(zhǎng)還受到港口、碼頭泊位尺度的限制。在具體確定江海直達(dá)敞口集裝箱船的船長(zhǎng)時(shí)，除滿足上述航道、港口、碼頭泊位及操縱性要求外

29、，主要應(yīng)根據(jù)集裝箱的裝載情況來確定。文獻(xiàn)17對(duì)近百條小型集裝箱船的主尺度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得出，小型集裝箱船的垂線間長(zhǎng)與集裝箱的裝載行數(shù)的關(guān)系見表2.4?？梢杂孟率奖硎荆?(2.5)式中：l垂線間長(zhǎng)，米； x0艙內(nèi)集裝箱行數(shù)。表2.4 集裝箱船的垂線間長(zhǎng)lbp與裝載行數(shù)x的關(guān)系x6789101112lbp606868767685859595105105115115125lbp/x10119.710.89.510.69.410.69.510.59.510.59.610.62.3.1.3船寬江海直達(dá)船由于船長(zhǎng)、吃水受到內(nèi)河航道的限制，為了保證船舶具有一定的載重量以提高船舶的營(yíng)運(yùn)經(jīng)濟(jì)效益，往往以增加船寬來補(bǔ)償

30、由于船長(zhǎng)，尤其是吃水受到限制而損失的載重量，因此，江海直達(dá)船的船寬比海船的要大，而船寬大、吃水小對(duì)海段的適航性是不利的，寬而扁的船體對(duì)保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與剛度亦不利。船寬增大會(huì)使船舶橫搖周期變短，過短的橫搖周期會(huì)導(dǎo)致船員工作條件的惡化，因此，應(yīng)保證船舶在海上風(fēng)浪中航行時(shí)其橫搖周期不小于6秒。具體確定江海直達(dá)敞口集裝箱船的船寬時(shí)，在滿足各種性能要求的條件下，主要從集裝箱布置的情況來確定。文獻(xiàn)17對(duì)近百條小型集裝箱船的主尺度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得出，小型集裝箱船的貨艙口寬度與集裝箱裝載的列數(shù)成下列關(guān)系： (2.6)式中：b貨艙口寬度，米； y貨艙內(nèi)集裝箱列數(shù)。為了保證船體強(qiáng)度，貨艙口的寬度應(yīng)在船寬的75%80%以內(nèi)

31、。為提高集裝箱船的載箱率，擬定長(zhǎng)江水系江海直達(dá)敞口集裝箱船的列數(shù)布置采用下面的形式：貨艙口寬度取0.8b，以保證船舶強(qiáng)度的要求，在這種情況下，船寬由下式確定： (2.7)2.3.1.4型深對(duì)于敞口集裝箱船，型深的確定主要從干舷要求的角度考慮。對(duì)于近海航區(qū)航行的船舶，要保證干舷不小于3.5%l，故型深可根據(jù)下式確定： (2.8)式中：t船舶吃水，m； l船長(zhǎng)，m。2.3.1.5主尺度比江海直達(dá)船由于內(nèi)河航道水深的限制，往往吃水較淺，同時(shí)考慮在內(nèi)河航行時(shí)船舶的操縱性及內(nèi)河航道回轉(zhuǎn)半徑的限制，船長(zhǎng)也較短，而為了保證一定的載重量，故取船寬較大。因此，為了使船舶具有良好的營(yíng)運(yùn)經(jīng)濟(jì)效益，必需協(xié)調(diào)好船舶的主

32、尺度之間的關(guān)系。根據(jù)文獻(xiàn)1617的統(tǒng)計(jì)表明，小型集裝箱船的主尺度比如下： 2.3.1.6方形系數(shù)江海直達(dá)船由于受吃水的限制，為達(dá)到一定的經(jīng)濟(jì)裝載量，方形系數(shù)通常較大。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明江海直達(dá)船的方形系數(shù)一般在0.710.81之間，對(duì)于江海直達(dá)集裝箱船，方形系數(shù)可根據(jù)文獻(xiàn)16的回歸，可用下式計(jì)算： (2.9)2.3.2江海直達(dá)集裝箱船的船型特征為了增加船舶的載重能力，提高船舶的營(yíng)運(yùn)經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)考慮到內(nèi)河航道及航道水深的限制，江海直達(dá)集裝箱船宜采用淺吃水、偏肥大船型。其船型特征如下：2.3.2.1首部型線特征30江海直達(dá)船屬于中低速船，興波阻力占總阻力的比例很小，粘性阻力所占比例很大。采用球首在滿載情

33、況下顯示不出減阻作用，但在壓載情況下減阻作用卻很明顯，其原因是采用球首后使首部型線得以改善，即首部的進(jìn)流段增加，進(jìn)流角減小，緩和了凸肩現(xiàn)象，改善了前肩的渦流，破波阻力明顯減小。由于江海直達(dá)船受吃水限制，故采用球首可增加載重量，并有利于船舶浮態(tài)的調(diào)整。此外，采用球首對(duì)縱搖有所改善，故江海直達(dá)船型宜采用球首。2.3.2.2尾部型線特征4淺吃水肥大船型因?yàn)槭艹运拗?，尾部宜采用線型肥大的雙尾線型，其快速性好、營(yíng)運(yùn)經(jīng)濟(jì)效益顯著，且耐波性及操縱性也較好。從快速性能來看，由于淺吃水肥大船型的b/t及cb較大，采用雙尾型線使尾部去流段增長(zhǎng)，去流角減小，流線接近于縱流，使螺旋槳供水充足，船身效率高。由于采用雙

34、槳，每個(gè)槳只承擔(dān)一半負(fù)荷，使最佳槳直徑不太大，在吃水受限制的條件下可以充分采用最佳的螺旋槳直徑而提高推進(jìn)效率。采用直徑較小的螺旋槳，船舶在海上航行時(shí)螺旋槳出水概率減少，在風(fēng)浪中的失速也較小。雖然采用雙尾線型使船體的濕表面積增加，導(dǎo)致粘性阻力增大，但綜合來看，采用雙尾尾型，其推進(jìn)效率的增加超過粘性阻力的增加，而且雙尾船型的縱搖及橫搖較常規(guī)單槳船及雙槳船型緩和。2.3.2.3總布置為了提高貨艙的利用率，提高船舶的裝載能力，上層建筑應(yīng)設(shè)置在尾部，采用尾機(jī)型。在選擇機(jī)型和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)，要避免振動(dòng)現(xiàn)象，注意改善船員的海上工作和生活條件。上層建筑的高度要適應(yīng)過橋梁的要求，同時(shí)為改善船舶的大傾角穩(wěn)性，一般設(shè)置

35、首樓和尾樓。又由于船舶吃水較淺，不宜采用單槳而應(yīng)采用雙槳。同時(shí)，為了適應(yīng)枯水期航行的方便，江海直達(dá)集裝箱船的壓載量較大，一般可達(dá)到載重量的1020%，船舷和雙層底部位均設(shè)為壓載水艙，供調(diào)整縱傾及調(diào)節(jié)船舶重心之用。2.4船型論證初方案的選取對(duì)于集裝箱船舶而言，影響其載箱數(shù)的船型參數(shù)主要是船長(zhǎng)、船寬、吃水，而船舶航速對(duì)船年運(yùn)量也有很大的影響，因此，在船型初方案選取時(shí)，以船長(zhǎng)、船寬、吃水及航速作為變量，根據(jù)航道、港口、泊位及運(yùn)輸條件等作為外部約束條件，分析決定船型論證的初方案。在初方案的選取中，變量的變化范圍內(nèi)所得的船型方案組合，做到不遺漏可能出現(xiàn)的最佳方案，但也不能將變量的變化范圍取得過大，以免導(dǎo)

36、致論證過程的計(jì)算量過大，增加論證的計(jì)算時(shí)間。下面，分析主要參數(shù)的變化范圍及變化方式。2.4.1船長(zhǎng)船長(zhǎng)的取值范圍的上限，受到航道的曲率半徑、航道寬度、港口、泊位尺度、泊位收費(fèi)的計(jì)算方法等因素的限制和影響，綜合分析港口的泊位和航道情況得出，長(zhǎng)江中下游集裝箱船的船長(zhǎng)應(yīng)不大于110米，但船長(zhǎng)也不能太小，否則將會(huì)降低船舶的裝箱量，同時(shí)不利于船舶在海上段的航行，故選擇船長(zhǎng)應(yīng)不小于80米。集裝箱船屬布置型船舶，船長(zhǎng)的選取與集裝箱的行數(shù)有關(guān)，并隨艙內(nèi)集裝箱裝載行數(shù)成倍數(shù)變化，集裝箱船舶的垂線間長(zhǎng)與集裝箱行數(shù)的關(guān)系見表2.4。在選取船型初方案時(shí)，船長(zhǎng)變量選取三個(gè)數(shù)值，即取對(duì)應(yīng)艙內(nèi)排列8行、9行、10行集裝箱的

37、船長(zhǎng)，結(jié)合布置情況，選取對(duì)應(yīng)的船長(zhǎng)分別為83.6m、91.4m、99.5m。集裝箱沿船長(zhǎng)的布置如圖2.1所示。2.4.2船寬江海直達(dá)集裝箱船，由于受吃水的限制，為了增加船的載箱量，船寬相應(yīng)取的大些，但船寬大將引起船舶強(qiáng)度的問題，同時(shí)船寬大也會(huì)導(dǎo)致船舶海上航行的耐波性變壞。敞口集裝箱船的船寬與集裝箱排列列數(shù)有密切的關(guān)系。具體確定船寬時(shí)，在滿足各項(xiàng)性能要求的條件下，主要從集裝箱布置的情況來確定，可按式(2.7)確定。選取船寬初方案時(shí)，船寬變量可選取兩個(gè)數(shù)值，即對(duì)應(yīng)于布置5列、6列的船寬。由式(2.7)可得所對(duì)應(yīng)的船寬，分別為16m、19m。集裝箱沿船寬布置如圖2.2所示。將以上船長(zhǎng)、船寬變量進(jìn)行組

38、合，共有23=6個(gè)船型方案。各長(zhǎng)寬組合方案的長(zhǎng)寬比計(jì)算見表2.5。表2.5 各長(zhǎng)寬組合方案的長(zhǎng)寬比值編號(hào)長(zhǎng)寬組合方案長(zhǎng)寬比l/b183.616.005.23283.619.004.4391.416.005.71491.419.004.81599.516.006.22699.519.005.24江海直達(dá)集裝箱船的范圍為5.26.4，由表2.5所列數(shù)據(jù)分析可知，83.6m19.00m和91.4m19.00m的組合方案的的比值小于范圍的下限值，原因是船長(zhǎng)過短，組合會(huì)導(dǎo)致船舶海上航行性能較差，故應(yīng)將83.6m19.00m和91.4m19.00m組合方案剔除。最終，剩下4個(gè)符合長(zhǎng)寬比范圍的組合方案，分別

39、是：83.6m16.00m、91.4m16.00m、99.5m16.00m、99.5m19.00m，各組合方案的的比值分別是：5.23、5.71、6.22、5.24。圖2.1 集裝箱沿船長(zhǎng)方向不同布置方式的示意圖 圖2.2 集裝箱沿船寬方向不同布置方式的示意圖2.4.3吃水江海直達(dá)船舶吃水的選取極為重要，在主尺度論證時(shí)，考慮兩種運(yùn)輸方式：一種是全年航行時(shí)間內(nèi)固定吃水運(yùn)輸方式，此時(shí)船舶吃水應(yīng)取內(nèi)河航道枯水期船舶允許的最大吃水，即4.5m，這種情況下，船舶的營(yíng)運(yùn)經(jīng)濟(jì)效益可能不是最佳的；另一種是內(nèi)河減載航行方式，即通過降低集裝箱的平均箱重以達(dá)到減小吃水的目的，使船舶可以在內(nèi)河航行，進(jìn)入海上航段時(shí)通過

40、加壓載水增大吃水，保證船舶的海上航行性能。采用這種運(yùn)輸方式，船舶的營(yíng)運(yùn)經(jīng)濟(jì)效益可能較好。對(duì)于各種船長(zhǎng)、船寬的組合方案的滿載最大吃水的上限值，可按布置的最大載箱數(shù)來確定。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，小型集裝箱船集裝箱數(shù)可由下列下式計(jì)算： (2.10)式中：載箱數(shù)； x集裝箱的行數(shù)； y集裝箱的列數(shù)； z集裝箱的層數(shù)； k系數(shù)，粗估時(shí)取0.96。對(duì)于各種組合方案的船舶最大吃水計(jì)算，根據(jù)文獻(xiàn)3，可知船舶吃水與載箱量的關(guān)系式如下： (2.11)按式(2.14)計(jì)算得到的船舶最大吃水見表2.6。表2.6 各種船長(zhǎng)、船寬組合情況下最大吃水及最大載箱量編號(hào)lb總箱數(shù)最大吃水tmax183.616.001924.69291

41、.416.002164.90399.516.002405.10499.519.002885.46對(duì)各種船長(zhǎng)、船寬組合方案采用一吃水范圍，通過論證確定最佳船舶主尺度方案。吃水變化范圍取為4.505.50m，當(dāng)吃水4.50m時(shí)，為不減載的江海直達(dá)運(yùn)輸方式。將吃水的變化間隔取為0.10m，即取4.50m、4.60m、4.70m、4.80m、4.90m、5.00m、5.10m、5.20m、5.30m、5.40m、5.50m共10個(gè)值。在論證過程中，對(duì)于不同的船長(zhǎng)、船寬組合方案，當(dāng)所選取的吃水值超出表2.6中組合方案所允許的最大吃水值時(shí)，則應(yīng)將該組合方案剔除。 綜合分析表2.6，并剔除比值不滿足3.03

42、.8范圍的主尺度組合方案，可行的船舶主尺度組合方案共有21個(gè)，見表2.7。表2.7 船長(zhǎng)、船寬、吃水組合方案編號(hào)船長(zhǎng)l船寬b設(shè)計(jì)吃水t寬度吃水比b/t載箱數(shù)nt183.616.004.503.56172283.616.004.603.47182383.616.004.703.40193491.416.004.503.56172591.416.004.603.47182691.416.004.703.40193791.416.004.803.33204891.416.004.903.26215999.516.004.503.561721099.516.004.603.471821199.516.

43、004.703.401931299.516.004.803.332041399.516.004.903.262151499.516.005.003.22271599.516.005.103.132391699.519.005.003.82271799.519.005.103.722391899.519.005.203.652521999.519.005.303.582662099.519.005.403.512802199.519.005.503.452942.4.4航速根據(jù)國(guó)內(nèi)外集裝箱船航速的統(tǒng)計(jì)資料分析，結(jié)合長(zhǎng)江航道狀況，船舶的航速不宜過高，但又考慮到船舶海上航行時(shí)間不宜過長(zhǎng)，航速也不宜過

44、低。故取航速方案的上限為16kn，下限為12kn，航速方案間隔為1kn。這樣，由船長(zhǎng)、船寬、吃水和航速四個(gè)變量組合的船型方案共有215=105個(gè)。各種船型組合方案的參數(shù)變化范圍如下：l/b=5.236.22b/t=3.133.8fn=0.150.27從上述數(shù)值可看出船型組合方案的參數(shù)變化范圍是合理的。2.5船舶技術(shù)論證數(shù)學(xué)模型2.5.1船舶重量的估算(1) 船體鋼料重量ws： (2.12)式中：(2) 木作舾裝重量we：式中：(3)機(jī)電設(shè)備重量wm： (2.13)式中：螺旋槳數(shù)，取2； 主機(jī)額定功率，kw； 主機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min。(4)貨物的重量根據(jù)實(shí)際的集裝箱裝載量及平均箱重計(jì)算。估算時(shí)，正

45、常吃水航行時(shí)取平均箱重20t/teu，枯水期航行時(shí)取平均箱重15t/teu，其中包含箱自重2.2t。(5)燃油、人員、淡水、備品等分別根據(jù)估算公式求得。2.5.2性能校核1,2,3,9,10(1)排水量平衡校核根據(jù)有關(guān)資料以及編程實(shí)踐，建議第一次計(jì)算的排水量與新排水量的相對(duì)誤差為(0.0020.005)，即： (2.14)式中：由空船重量與載重量計(jì)算所得的排水量，新排水量，t； 由船型要素計(jì)算的排水量，第一次計(jì)算的排水量，t。(2)初穩(wěn)性校核根據(jù)非國(guó)際航行海船法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則中的穩(wěn)性規(guī)范的要求，初穩(wěn)性高度應(yīng)不小于0.30m。初穩(wěn)性高度可用下式計(jì)算： (2.15)式中：，其中 ，其中(3)橫搖周

46、期、橫搖角校核根據(jù)非國(guó)際航行海船法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則中的穩(wěn)性規(guī)范的要求，為保證船員的生活工作需要，船舶的橫搖周期不得小于6s。橫搖周期可用下式計(jì)算： (2.16)式中：f修正系數(shù)，橫搖角可用下式計(jì)算： (2.17)式中：系數(shù)，； 系數(shù)，一般取0.8； 系數(shù)，取0.8。(4)主機(jī)功率估算根據(jù)船舶設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)，采用愛爾法計(jì)算船舶阻力和有效功率，作者用vb語言編寫了計(jì)算程序，作為技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證計(jì)算程序的一個(gè)模塊。在計(jì)算中，根據(jù)最小二乘法原理，用五次多項(xiàng)式對(duì)阻力系數(shù)圖譜曲線進(jìn)行擬合，對(duì)方形系數(shù)及b/t進(jìn)行修正?？紤]本文所論證的集裝箱船采用雙槳且上層建筑較為龐大，附體阻力取20%。主機(jī)發(fā)出功率帶動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)，

47、螺旋槳發(fā)出的推力克服船舶在某航速時(shí)所受到的阻力。因而在得知有效功率的情況下，利用推進(jìn)效率p.c，換算得到主機(jī)功率。功率估算的計(jì)算機(jī)程序流程圖如圖2.3。具體估算公式如下： (2.18)式中：齒輪箱傳動(dòng)效率，取0.96； 軸系傳動(dòng)效率，取0.96； 相對(duì)旋轉(zhuǎn)效率，取1.0；船身效率，其中：，； 螺旋槳敞水效率，其中：，；螺旋槳收到功率；數(shù)據(jù)調(diào)入阻力計(jì)算有效馬力計(jì)算給定敞水效率范圍估算主機(jī)功率計(jì)算新的敞水效率0.001計(jì)算主機(jī)功率進(jìn)入下一步計(jì)算是否螺旋槳進(jìn)速；圖2.3 主機(jī)功率估算程序流程圖2.6船舶經(jīng)濟(jì)論證數(shù)學(xué)模型2.6.1船價(jià)船價(jià)是船舶技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證中的一個(gè)很重要的指標(biāo)，對(duì)船舶技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證的結(jié)果

48、有很大的影響。船價(jià)估算的數(shù)學(xué)模型，必須能反應(yīng)船舶主尺度、航速及人工費(fèi)用的變化對(duì)船價(jià)的影響。船價(jià)由下列幾部分組成：船價(jià)=造船成本+利潤(rùn)+稅金+利息+保險(xiǎn)金+其他2.6.1.1造船成本3造船成本分為船體、木作舾裝、機(jī)電設(shè)備及其它間接費(fèi)用四項(xiàng)進(jìn)行估算，即 (2.19)式中：造船總成本；船體建造成本；木作舾裝建造成本；機(jī)電設(shè)備成本；其它費(fèi)用。(1)船體建造成本 (2.20)式中：船體鋼料費(fèi)；船體建造工時(shí)費(fèi)；船體建造輔料費(fèi)。船體鋼料費(fèi)可用下式計(jì)算： 式中：船體鋼料(包括上層建筑)重量；鋼料單價(jià)，隨市場(chǎng)發(fā)生變化；船廠鋼材利用率，取96%。船體建造工時(shí)費(fèi)按下式計(jì)算： 式中：船體工時(shí)單價(jià)，取45元/時(shí)；船舶入

49、級(jí)影響因素，取1.05。船體建造配套的焊料、乙炔、氧氣等輔料費(fèi)取為船體鋼料費(fèi)的6%，即。(2)木作舾裝成本 (2.21)式中：木作舾裝重量；每噸木作舾裝材料平均價(jià)格，取16000元/噸；舾裝工時(shí)單價(jià)，取45元/時(shí)；木作舾裝工時(shí)，；式中：?jiǎn)挝霍秆b工時(shí)數(shù)，取200時(shí)/噸；修正系數(shù)，取1.05。(3)機(jī)電設(shè)備成本 (2.22)式中：機(jī)電設(shè)備重量；單位機(jī)電設(shè)備價(jià)格，取36000元/噸，或按所選定的主機(jī)實(shí)際價(jià)格計(jì)算；機(jī)電設(shè)備工時(shí)單價(jià)，取45元/噸；機(jī)電設(shè)備工時(shí)數(shù)，按總工時(shí)數(shù)的25%33%選取。(4)其它費(fèi)用其它費(fèi)用包括船舶設(shè)計(jì)、鋼材預(yù)處理、船臺(tái)、下水、檢驗(yàn)費(fèi)用等，約占造船成本的10%15%。2.6.1.

50、2利潤(rùn)按我國(guó)近期船廠的綜合利潤(rùn)水平，取4%6%船價(jià)。2.6.1.3稅金按我國(guó)目前對(duì)船舶建造業(yè)的有關(guān)規(guī)定選取，取6%船價(jià)。2.6.1.4利息利息的計(jì)算必須考慮造船的付款方式，不同的付款方式的利息不同，船東可根據(jù)建造時(shí)期的情況而定。本文按首期付20%，余額交船后5年等額償還。2.6.1.5保險(xiǎn)金保險(xiǎn)金按船價(jià)規(guī)定的百分比計(jì)算，取0.5%船價(jià)。2.6.1.6其它包括咨詢費(fèi)、招待費(fèi)、信貸風(fēng)險(xiǎn)等費(fèi)用，取0.15%船價(jià)。2.6.2年?duì)I運(yùn)成本年?duì)I運(yùn)成本包括船舶費(fèi)用、港口費(fèi)用及企業(yè)管理費(fèi)用三個(gè)部分。2.6.2.1船舶費(fèi)用船舶營(yíng)運(yùn)費(fèi)用包括如下部分：船員費(fèi)船員按24人，船員平均工資按80000元/人*年。燃油費(fèi)燃油

51、費(fèi)用包括重柴油和輕柴油費(fèi)用之和。重、輕柴油比例取為80%：20%；油價(jià)根據(jù)市場(chǎng)的變動(dòng)計(jì)算，輔機(jī)與鍋爐的燃油費(fèi)用取主機(jī)燃油費(fèi)用的10%。潤(rùn)滑油費(fèi)取燃油費(fèi)的15%。維修費(fèi)取船價(jià)的10%。保險(xiǎn)費(fèi)按船舶使用年份取其對(duì)應(yīng)船價(jià)的1%。其他費(fèi)用取營(yíng)運(yùn)成本的2%。2.6.2.2港口費(fèi)港口費(fèi)包括引航費(fèi)、船舶港務(wù)費(fèi)、停泊費(fèi)、代理費(fèi)等?？扇】偸杖氲?2%14%。2.6.2.3企業(yè)管理費(fèi)及稅金企業(yè)管理費(fèi)取營(yíng)運(yùn)成本的2%。稅金包括車船使用稅、關(guān)稅、營(yíng)業(yè)稅等，取營(yíng)運(yùn)收入的5%。2.6.3年?duì)I運(yùn)收入由于本文采用變吃水的營(yíng)運(yùn)方式，每航次集裝箱的運(yùn)輸量均不相同，每航次的營(yíng)運(yùn)收入也不相同，因此年?duì)I運(yùn)收入根據(jù)一年內(nèi)每航次船舶的營(yíng)運(yùn)

52、收入累加而得。參考武漢港上海港的運(yùn)價(jià)及上海港大連港的運(yùn)價(jià)，分析得出武漢港大連港的運(yùn)價(jià)如下：(1) 正常吃水航行，運(yùn)載20t/teu的重箱時(shí)，運(yùn)價(jià)為：武漢上海 1200元/teu（60元/t）上海大連 1800元/teu（90元/t）武漢大連 2500元/teu（125元/t）(2) 枯水期航行，運(yùn)載15t/teu的輕箱時(shí)，運(yùn)價(jià)為：武漢上海 960元/teu（64元/t）上海大連 1440元/teu（96元/t）武漢大連 2000元/teu（133元/t）2.6.4營(yíng)運(yùn)時(shí)間2.6.4.1年?duì)I運(yùn)天數(shù)據(jù)收集的資料，我國(guó)航運(yùn)部門船舶的營(yíng)運(yùn)天數(shù)在309天以上，營(yíng)運(yùn)率為84.8%95.25%。本文選用營(yíng)運(yùn)率為85%，年?duì)I運(yùn)天數(shù)為310天。2.6.4.2往返航次時(shí)間往返航次時(shí)間為航行時(shí)間與停泊時(shí)間之和，即 (2.23)式中：往返航次航行時(shí)間，天；可用下式計(jì)算：式中：、海上、長(zhǎng)江單航程航距，nmile；服務(wù)航速，kn；長(zhǎng)江水流速度，km/h。往返航次停泊時(shí)間，取6天。2.6.5 全年運(yùn)量船舶的全年年運(yùn)量等于枯水期船舶運(yùn)量加上洪水期船舶運(yùn)量，而根據(jù)長(zhǎng)江航道局