1700TEU 集装箱船设计特点
上海船舶研究设计院 万水生 胡关德 王明君
八年级英语教学案例
提 要
本文仅就1700T EU 集装箱船舶概况和主要设计特点作了简要介绍，并和国外90年代同类型船作了简单比较。
关键词：集装箱船 性能 结构设计
作者简介：万水生，上海船舶研究设计院高级工程师;
胡关德，上海船舶研究设计院高级工程师;
王明君：上海船舶研究设计院总工程师，教授级高工。
1 前 言
1700T EU 集装箱船是上海船舶研究设计院开
发设计的目前国内自行设计的最大的新一代全集装箱船，也是中国远洋船舶运输公司落实“国轮国造”的一次成功尝试。该型船质量可靠，性能优良，各项经济技术指标优异，深受船东的好评。
目前,1700T EU 集装箱船同时在上海船厂、大连造船厂建造，两船厂已交付6艘船舶。2000年2月26日，上海市经贸委和中国船舶集团公司联合在上海举行鉴定会，与会专家一致认为该型船的主要
技术指标达到90年代末国际先进水平。
本文仅就船舶概况和主要设计特点作一简要介绍，并且和国外90年代同类型船作一简单比较。
2 船舶简介
本船为单螺旋桨、柴油机驱动的中型全集装箱船，设单层连续甲板、前倾带球首的首柱、方尾、流线型悬挂舵和首侧推器；上甲板下从船首至船尾依次设首尖舱、首侧推舱、4个货舱、机舱和尾尖舱；船首部设首楼，机舱及居住舱室设在中后部，在居住舱室后部设一无舱盖小货舱，甲板室为7层，布置居住舱室和驾驶室(见图1)。 图1 1700T EU 集装箱船总布置图
2.1 主要尺度与要素
(1)主要尺度及载重量
总长L oa179.70m设计吃水载重量20760t 垂线间长L pp167.00m结构吃水载重量25723t
型宽B27.60m 型深D15.90m 载箱量(甲板 货
舱)
1702
(926 776)TEU
设计吃水T d 9.50m冷藏箱插座200个
结构吃水T s10.70m
(2)液舱容积
燃油舱1869.421m3淡水舱 210.837m3
柴油舱165.312m3饮用水舱 49.068m3
滑油舱227.208m3压载水舱8438.808m3
(3)航速和续航力
在设计吃水9.5m，主机功率CSR，并计入15%海上裕度时，船底清洁，风平浪静，深水条件下航速为20.2kn。
在设计吃水9.5m，航速为20.2kn时，持续航距为13000n m ile。
(4)吨位
总吨位 20545t
净吨位 9368t
(5)船员 28人
(6)主要舾装设备
锚设备:5850kg,A C2143只，其中1只为备用，锚链直径<68mm，三级链；电动液压锚机2台，带恒张力装置，额定拉力220kN。
舵设备：流线型半平衡舵1只，面积比2%，配电动液压舵机1台，扭矩为126t・m。
救生设备:29人尾开门全封闭耐火救生艇2只，其中1只兼救助艇;15人救生筏4只。
系泊设备：首部2台锚机兼绞缆机；尾部设2台双鼓绞缆机，带恒张力装置，额定拉力147.1kN。
舱盖：大型钢质箱形结构pon toon型，无序开启。
集装箱绑扎设备：采用GERM AN LA SH I N G 公司提供的成套设备。
(7)主要机电设备
主机
清华大学校长顾秉林
类型:B&W6L70M C M K6 1台
最大持续输出功率:16980k W×108r m in
常用功率:15282k W×104r m in
电站
主发电机组
类型:W ux i Siem en s 1FC656428SA82.Z
3台
输出功率:1200kVA(960k W) POW ER
FA CTOR0.8
转速:900r m in
应急发电机组
类型:U C M274E 1台
输出功率:105k W POW ER FA CTOR0.8
转速:1800r m in
2.2 船级、规范、规则及公约
本船船级符号为:
★CSA5 5,Con tainer Sh i p I CB,CH S,L S+S I D
★CS M AU T-0,C M S,SOLA S II2R EG54
本船入CCS级，设计时参照L R船级社颁布的现行规范，除满足I M O在本船铺龙骨时生效的一切公约外，还满足苏伊士运河和巴拿马运河现行规则，美国海岸警备队和美国联邦关于防污染规则、国际噪声、振动标准等。 本船船旗为中国旗。
3 主要设计特点
3.1 主尺度
集装箱船是布置地位型船舶。船舶的主尺度是依据集装箱的布置及机舱、首尾类舱的要求，综合考虑快速性和其他性能要求最终确定的。 船长：集装箱船的肋距一般都在0.79-0.82m 之间，一个舱口下放两个20ft标准箱或一个40ft标准箱,16档肋位，另有两档布置通风和梯道。一个货舱有两个舱口，即36档。依此类推，本船的垂线间长确定为167m。
船宽:1700T EU左右的船货舱内一般布置9列箱，甲板上11例。考虑箱之间的间隙，型宽定为27.6m。
型深：货舱内放置6层标准箱，其中第6层为9’6”箱。加上双层底、垫片、扭锁、舱盖厚度、间隙，扣除甲板上2000mm高的通道，取型深为15.9m。
以上主尺度经初步确定后，进行性能计算，再经多方案比较后确定。
3.2 快速性
本船的服务航速为20.2kn，其快速性指标(海军常数)已达468，并要求具有15%海上裕度。由于船东对载重量和平均14t箱重的载箱数要求高，加
上垂线间长较短，船宽和方形系数必然相应较大，这给船舶的快速性带来很大影响，也给线型设计提出了更高要求。本船的线型设计是由我院和上海船舶运输科学研究所合作进行的，委托该所进行船模试验并达到规格书要求的航速指标。船东要求螺旋桨采用非图谱桨，选用螺旋桨采用国际招标方式，有国外一家、国内三家参加竞标，根据标书的技术条件提供设计桨模，在国内水池、空泡筒进行敞水试验、空泡试验、脉动压力测量等试验项目。试验表明，这四只桨的综合性能相当接近，具体性能的差别反应了桨设计出发点的差异。经过权衡后，选用上海船舶运输科学研究所的设计桨。实船试验表明，本船型线和螺旋桨设计是成功的，机桨匹配良好，试航航速换算到满载吃水为20.28kn。
3.3 稳性
3.3.1 完整稳性
稳性是集装箱船设计中必须重点考虑的问题，它的好坏直接关系到船舶的经济指标。平均14t箱重的载箱量是衡量全集装箱船经济性好坏的重要指标，近年来船东对平均14t箱重的载箱量指标要求不断上升，它的重要性愈显突出。
本船设计中采用了多种途径来提高平均箱重，一方面型线设计中尽量增大水线面系数(达0.9)，来提高初稳心高；另一方面，又采取多种措施降低空船重心高度；再次，在货舱内降低双层底高度来降低集装箱的重心高度。另外，合理分舱，使常用压载舱的重心尽可能低。通过多种措施，本船平均装载14t
的装箱量达到1350T EU，占总箱数的80%，高于同类型船舶；而压载水量在出港、到港时分别占其排水量的10.7%、16.4%(见表1)，相比同类型船也低了许多。实际营运中，由于实际集装箱重心更低，根据实际情况，完全可以无压载水出港，进一步提高船舶的营运效益。
表1 平均14t箱重时箱数、载重量、压载水量关系
项目工况平均箱重
14t出港
平均箱重
14t中途
平均箱重
14t到港
平均箱重14t时箱数1350T EU1350T EU1350T EU 压载水(t)3753.704309.305695.26
载重量(t)25648.3025170.9725570.62
吃水首吃水(m)10.21710.45010.562
尾吃水(m)11.11410.72810.808
平均吃水(m)10.66610.58910.685
3.3.2 分舱及破舱稳性
(1)分舱
分舱时参考手头船型资料，结合船东对本船的
具体要求，进行了综合考虑。在细节上注意以下几个
方面:
①油舱首尾布置，且大多布置在边舱，有利于
到港时纵倾和稳性。
②边舱和底舱的隔断是在4196平台处，使大
多数工况下，仅装底舱压载水就能满足稳性要求，降
低了压载水的重心，增加了载箱数
③在两边抗扭箱处设贯穿首尾的船员工作通
道，仅在通往舵机舱和机舱两边各设两扇铰链式水
密门，便于船员使用。
④按船东的特殊要求，在机舱上平台和舵机舱
设置通道，但规范规定，该两处是分舱舱壁，必须有
效地分隔。因此，本船在机舱与舵机舱之间设置了防
火门、移动水密门，并在驾驶室可遥控开闭。
(2)破舱稳性
对于3000T EU以上的大型集装箱船，一般都把
抗扭箱做成纵通，以提高船员在恶劣天气或夜晚行走
的安全性，使用上很受船员欢迎。而对于中小型集装
箱船要做到这一点很难，船东要求本船装箱时具有的
初稳性高度高于规范要求，因此满足破舱稳性要求就
相当困难。本船经多方案比较，采取了合理划分边舱
降低空船重心高度及局部空心管升高等措施。
3.4 结构设计
本船为大开口船舶，货舱开口达0.84b
B
和
0.94l
L
，边舱宽度仅为2.2m，对船体总纵强度和货
舱口角隔处特别是机舱前端壁角隅处的局部强度进
行了充分的考虑，并作了针对性加强。另外，考虑到
船舶首部结构外飘较剧，设计时根据本船的船长、航
速、方形系数和首部外飘程度，对可能遭遇强烈的波
浪拍击的首部结构采取了适当的加强措施。
本船货舱内集装箱堆高为6层，负荷分别为
144t T EU和100t T EU，货舱底部集装箱箱角承
受较大的集中负荷及动载荷，因此，双层底和平台下
方的集装箱箱脚处需局部加强。这种加强需要确定
加强形式，并对每个箱脚所受的垂向力及加强构件
的强度进行计算。兰彻斯特方程
凌慧萍货舱口上集装箱堆重为80t T EU和100t
T EU，每层货舱口上的负荷可高达1760t，舱口围上
的支承点的负荷可达60t，计及动载荷可达100t，因
此在设计舱口围时也进行了重点考虑，以防设计不当。强度不足时，货舱口围板会因货舱盖上集装箱的剧烈移动和货舱盖之间的强烈摩擦而撕裂。
3.5 振动
本船设计伊始把预防和避免有害振动作为一个重要设计目标。
分析引起本船振动的因素可能有下面几种:
本船航速高且线型因布置需要首部有较大外飘，在航行中遭受波浪拍击引起振动，这种振动可能传播、加剧船体总振动;
大功率主机工作和螺旋桨在不均匀伴流场运动时产生的激振力会造成尾部和上层建筑的振动;
甲板室有7层，高且短，甲板室后端壁未落在主舱壁上等。
采用有限元方法进行了船体总振动计算及甲板室强迫振动计算，根据计算结果，在具体设计中采取了如下措施:
(1)各层甲板室内纵向围壁尽量上下对齐，形成“井”字结构。
(2)机舱加设支柱。
(3)A、B二层甲板室外围壁适当加厚。大连海事大学学报
(4)机舱区域适当增大横梁和纵桁尺寸。
(5)雷达桅下作适当加强。
通过实施上述结构防振措施，以及采用低振侧斜桨，实船试航及营运情况表明，本船的振动源主要是螺旋桨的五倍叶频、十倍叶频、十五倍叶频和主机的三阶和六阶振动。测试的数据结果表明本船的振动十分理想，各种情况均满足合同规格书规定的国际标准(ISO6954“Gu idelines fo r the overall evalu2 ati on of vib rati on in m erchan t sh i p s”)的要求。本船的局部振动是轻微的。
从总振动测试数据可以看出，本船船体结构在主机任何转速下，无振动峰值产生，因此可以认为该船就船体结构而言没有临界转速(见表2)。
3.6 干舷甲板
本船夏季载重线至上甲板的距离为5220mm，规范要求仅为2325mm，属富裕干舷。经船东、船检同意后，干舷甲板设在二甲板即抗扭箱底部(13200mm)，把抗扭箱以上部分整体作为上层建筑，这样做的好处有:
(1)两侧纵向通道通机舱，舵机舱门可选用铰链式水密门。
(2)空气管高度可从760mm改为450mm(由于破舱稳性的要求，个别空气管适当升高)。
(3)上甲板上门槛、小舱口的舱口围高度可由600mm减至380mm。
表2 船体总振动测试结果 单位:mm s2
主机转速频率测 量 部 位
r m in H z船首船舯船尾机舱(前)机舱(后) 75
1.36.1533.66
2.55.8010.524
3.68
6.36.3213.99
7.54.4786.9332.637.99
11.311.2013.5613.78
15.08.65
18.7516.9417.45
85
7.129.968.1217.10
8.58.1512.18105.2716.6417.62
12.88.9822.8614.33
14.23.9122.2913.513.33
21.239.2021.7736.92
95
7.94.919.4658.2810.0647.58
9.59.107.2653.3228.0558.30
11.113.70
14.35.7818.5331.63
15.8111.3410.3526.44
23.885.4740.4855.38
104
3.519.2841.96102.7532.4512.14
8.74.6119.53110.1738.0977.92
10.410.5536.3635.7954.31读写结合
17.36.2935.48267.3824.9247.06
26.099.3145.8177.37
108
3.65.8011.6317.34
4.90
5.410.1413.7963.5218.1218.66
9.05.9413.35155.2111.4869.64
10.89.3338.3131.2515.10
12.623.4924.26
16.224.569.5823.26
18.031.76427.4719.8031.18
27.09.1534.9167.5572.988.79 3.7 NO.5舱无舱盖
本船NO.5货舱采用无舱盖开口加装导轨架至
舱口围上两层半箱高，减小了空船重量，降低了重心，而且还省去了甲板箱的绑扎和解绑工作以及系固件、绳索的维修，提高了装卸效率。由于舱底在干舷甲板上，舱底污水可直接自然排出舷外，省去了泵和污水井，节省了投资。
3.8 货舱通风
集装箱船的货舱通风也是设计的难点之一。本船货舱口之间仅有两档肋位，舱口围间空间狭窄，在这之间要布置货舱通风机、下舱梯舱口、冷藏箱插座、舱盖定位桩及舱盖本身的一些装置，在横舱壁上及横向甲板条下方还要设置支持导轨架的垂直和水平纵桁，布置地位十分紧张，特别是货舱通风，风帽尺寸相当大，又不能高出舱口围。设计中，把船体结构、通风和梯道作为一个整体考虑，经与船东多次交换意见、最终圆满解决了这个问题。
4 1700TEU集装箱船国内外同类型船的性能比较(见表3)
表3 1700TEU集装箱船国内外同类型船的性能比较
船型S DA R I-1700HD-1700STOCZ I N-1700B-1700CC-1600B186-V BV-1600CC-1900建造厂上海船厂，大连造船厂沪东造船厂G D YN I A SZCZEC I N W IS M A R SZCZEC I N SEEBECK W IS M A R 建造国中国中国波兰波兰德国波兰德国德国建造年代19991999199719941993199419931996总长L oa(m)179.7189178184.7168180163.28178.06垂线间长L bp(m)167176.43164.2171.94156167.26153.7167.74型宽B(m)27.626.528.225.326.725.327.527.5
型深D(m)15.914.216.813.514.413.514.314.3
设计吃水T d(m)9.59.009.709.859.79.99.7
结构吃水T s(m)10.710.511.5010.8110.6610.5
设计载重量DW T(t)207601910017800229001760022000
结构载重量DW T(t)257232502524800223002346526270装箱数T EU(甲板 货舱)1702(926 776)1714(1008 706)1620(944 646)17281572(986 586)1674(1044 630)1599(981 618)1906
平均14t箱重的载箱数13501295120011201094108011571365 DW T T EU(14t)19.0519.3220.6720.4420.3820.420.1719.02 N=LBD73286663917779158726
N T EU(ho ld)94.4494.04120.4102.3590.6897.8
主机型号6L70M C6L70M C6L70M C6R TA62U6L60M C
主机功率(k W)1698016980172001332013000121601044015540主机储备90%M CR,15%S.M.90%M CR,15%S.M.90%M CR,15%S.M.90%M CR
海军常数C=DW T×V3 DH P468456.5469458
航速(kn)20.220.420.6719.6201918.320
表中所列的船是90年代建造的尺度相近、装箱量在1700T EU左右的全集装箱船，代表了90年代的国际水平。从表中可以看出，本船的主要经济技术指标达到了90年代国际先进水平。
5 结束语
本船从签定设计合同到首制船交船只有短短的17个月，设计建造周期较短。本船型是一种技术含量较高的船舶，它的开发设计成功，无疑是上海船舶研究设计院在船舶设计方面取得的一项重要成果。
在本船的开发设计中，得到了中远公司宋振平、赵福根等同志的热忱帮助和指导，在此深表感谢!
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议