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浙江工业大学之江学院
毕业设计（论文）文献综述
毕业设计（论文）题目： 20500吨级散货船设计
文献综述题目： 分院（系）： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 散货船设计综述
机电工程分院
机械工程及自动化
机自506
孙 国 杰
200520070315 马 剑
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散货船设计综述
1 散货船概述
散装运输谷物、煤、矿砂、盐、水泥等大宗干散货物的船舶，都可以称为干散货船，或简称散货船。因为干散货船的货种单一，不需要包装成捆、成包、成箱的装载运输，不怕挤压，便于装卸，所以都是单甲板船。总载重量在50000吨以上的，一般不装起货设备。由于谷物、煤和矿砂等的积载因数（每吨货物所占的体积）相差很大，所要求的货舱容积的大小、船体的结构、布置和设备等许多方面都有所不同。因此，一般习惯上仅把装载粮食、煤等货物积载因数相近的船舶，称为散装货船，而装载积载因数较小的矿砂等货物的船舶，称为矿砂船。
1.1 散货船的分类
用于粮食、煤、矿砂等大宗散货的船通常分为如下几个级别：
(1) 总载重量DW为150000吨级左右的散货船，称为好望角型船(Cape size)。 该船型以运输铁矿石为主，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) 总载重量DW为60000吨级，通常称为巴拿马型(panamax)。 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。
(3) 总载重量DW为35000吨级- 40000吨级的散货船，称为轻便型散货船(Handymax)。其中超过4万吨的船舶又被称为大灵便型散货船。
(4) 总载重量DW为20000吨级一27000吨级，称为小型散货船。最大船长不超过222.5
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米，最大船宽小于23.1米，最大吃水要小于7.925米。
(5) 大湖型散货船：船舶总长不超过222.50米，型宽不超过23.16米，吃水不得超过各大水域最大允许吃水。
图 1-1
1.2 散货船的结构特点
由于运输船舶所设计的用途不同和装运货种不同，固体散货船也就有不同类型，目前航运市场上的固体散装货船主要有以下4类[1]：
1. 一般固体散装货船
指用于装载普通固体散装货物的船舶，谷物、矿石、化肥、煤炭为最常用的货物。这种船舶的总载重量在数千吨到15万吨之问，其结构上有以下特点：
⑴尾机型；⑵单层甲板，双层底；⑶舱口较大，舱口围较高；⑷设置倾斜边舱；⑸船中部设压载货舱；⑹船体结构满足不同装载方式；
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2. 专用固体散装货船
专用固体散装货船是指专门运载某单一货种的船舶，如专用矿石运输船、专用水泥运输船等。
⑴专用矿石运输船
①货舱容积小；②双层底较高；③货舱两舷设置较大边压载舱；④货舱较少；⑤船上不设装卸设备。
⑵专用水泥运输船
在结构上与专用矿石运输船相似，但装设有复杂的水泥装卸设备，这种设备主要是气动水泥泵、装卸过程中不会造成扬尘。
⑶装有特殊设备和具有特殊结构的船舶
为减少货物在舱内的移动，某些种类的固体散装货船装有特殊设备或具有特殊结构。
3. 其他装运固体散货的船舶
除上述专门用于装运固体散装货船外，还有少量的杂货船、多用途船在散货航线上运营。
2 散货船的结构强度计算
在当今世界，有超过80%的商品的运输是通过船舶来完成的。船级社诞生至今，已有二百余年，不断进步发展，其在安全技术方面所做的贡献，早已被各国政府、国际海事界所公认，
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在安全技术领域的权威性和公正性被普遍认同。针对结构强度设计的安全可靠性，现在国际船级社协会(IACS)已经推广了这两个规范.《IACS CSR JTP》[2]和《IACS CSR JBP》是国际船级社协会第一次在全球范围内推行统一规范，对造船界的影响很大。
2.1 船舶结构设计研究综述
长期以来，民船的结构设计[3]主要以各船级社颁布的有关规范为依据[4]。现有的规范仍以船舶建造经验为基础，是基于许用应力的传统设计方法。 然而，按现行规范的传统设计方法存在着明显的缺陷。例如，设计是否合理，设计者胸中无数；结构强度看法。的保证，受到规范使用范围的限制；特别是，设计没有明确的目标，增加了盲目性等。国际船级社协会(IACS)规定，对于国际海上人命安全公约第Ⅶ章所定义的、航行于无限国际航区的、船长90M或以上的单舷侧和双舷侧散货船应根据散货船结构统一规范[5](以下简称JBP规范)进行结构直接计算分析。
自20世纪90年代以来，世界各国的主要船级社，例如，娜威船级社(DNV) [6]、美国船级社(ABS) [7]、德国劳氏船级社(GL)、英国劳氏船级社(LR)等，陆续在其各自的船舶设计规范中建立了船体结构疲劳强度评估方法。中国船级社(CCS)也于2001年正式颁布了“船体结构疲劳强度指南” [8]。
2.2 散货船结构强度设计综述
黄衍顺，马众，张丽君[9]为了对双壳散货船进行结构强度评估设计，以一艘散货船为例，采用进化算法对中剖面进行了优化设计，并运用剪力流法分别对单、双壳2种结构形式计算船舶中剖面结构各节点处的剪应力。结果表明，双壳结构可以大幅度降低舷侧结构、顶边舱和底边舱处的剪应力，并且通过运用优化技术，双壳结构重量可减至与常规的十分接近单壳结构。
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王自力，朱学军，顾永宁[10]引入了耐撞指标的概念，应用试验设计、径向基神经网络和遗传算法优化方法对某散货船舷侧结构进行了耐撞性优化设计。优化过程中以耐撞指标作为目标函数, 以结构重量作为约束条件, 用非线性有限元动态响应分析程序MSC／DYTRAN 来完成仿真试验。
陆洪度[11]简介了16000DWT散货船总体和结构设计的特点，并对单舷侧散货船的结构设计提出了一些看法。分别对货舱区典型横剖面设计，单舷侧散货船舷侧结构的设计，以及舭部结构的设计和加强提出了一些有效的方法。
徐光晓，寻正来，李彤宇，李兵[12]介绍了散货船共同结构规范的主要特点，并以54500DWT为例分析了几处船体板材厚度与母型船相比明显增大的原因。指出了散货船共同结构规范的实施给散货船设计带来的影响。散货船共同结构规范在结构体系和内容上与CCS散货船规范有很大的差别，并且散货船共同结构规范明确规定了船体构件在满足该规范计算的基础上还必须满足有限元计算的要求。
黄衍顺，王冬，王琳[13]以一艘散货船为例采用按随机过程确定的载荷组合弯矩对单双舷侧两种结构分别计算船舶的极限弯矩和最大剪应力进行可靠性评估结果表明双舷侧结构可以大幅减小舷侧的剪应力但对总纵强度的影响不明显最后分析了双舷侧宽度对极限弯矩和最大剪应力的影响提出了选取双舷侧宽度值得建议。
3 散货船设计特点
据有关资料统计[14] 1992年1月到2002年5月，全球共发生了109起散装船全损海难案件，占全球全损海难案件的12．49％；但在所损失的载重吨位部分却占了所有全损案件的38％，位居所有船舶全损海难损失载重吨位第一。经济损失更加严重，每年由此产生的损失高达几十亿美金。从大量散装船沉没的案例看，这些船舶沉没的主要特点是：装载高密度货物，船体结
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构损失严重，在大风浪的作用下引起船体进水而沉没等原因。因此合理的设计是保证散货船安全性能的首要条件。
陈弓[15]以大灵便型散货船为例，分析了日本船厂在散货船方面的设计特点和在1999年散货船市场获得大量订单的原因。其最大的设计特点是：(1)不断提高船舶的经济性能指标；(2)不断降低简化非经济性设计指标。
近来国际船级社联合会和国际海事组织发布了很多对散货船生效的最新要求，林莉 [16]，在本文中着重阐述了新要求对散货船结构的影响和设计时应注意的问题。船东以往着重压缩新造船成本的传统理念也逐渐转变，现在许多船东往往着眼于船舶生命周期的总成本，这种新观念促使传统的结构型式必定发生改变，目前很多设计单位正在开发新船型。
为加快浙江省新型、大吨位散货船的设计与建造，增加航运企业的船舶运力，改善已有船舶的船龄结构，增强市场竞争力，浙江省某海运公司开展了3万吨级浅吃水节能型散货船设计研究项目的实施工作。胡适军[17]通过本文简要介绍项目实践过程和方法，对影响船舶结构强度，运行性能及经济性的重要参数的选取，主要机电设备的选型论证等关键问题进行分析与说明，供新型船舶的开发、研究及应用参考。
上海外高桥造船有限公司是我国新建成的大型现代化船厂。该公司设计建造完工并于2003年6月交船的第艘产品17．5万DWT 绿色环保型散货船是我国目前自行设计建造的最大吨位的散货船，陶颖[18]通过本文介绍了该散货船的燃油舱、压载水舱布置等主要设计特点。通过上述设计特点的详细介绍，使读者基本了解该散货船的主要部分的设计特点。
4 散货船的经济性 4.1 散货船建造市场评述
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李升江[19]通过对航运市场的研究，得出了结论：好望角型唱主角，超巴拿马、小型好望角型引人注目，大灵便型散货船表现不俗。
2008上半年行情表明，散货船市场与去年同期相比确实出现理性回归，但是成交量依旧十分活跃。散货船市场空前兴旺、量价齐飙。使得散货船成为了备受船厂青睐的船型。尤其是一些新建船厂。纷纷以建造散货船为切入点，使得世界散货船建造厂的数量大幅度增加。但是，未来船队规模还呈如此快速增速，航运市场能否有效消化新船运力，值得深思。越来越多的单壳油船选择改装成散贷船，对散贷船航运市场产生重大影响．大大抑制新船订单进一步释放[20]。
4.2 沿海干散货船的船价
影响船价的因素很多，主要包括：世界宏观环境、国家的宏观政策、船用钢板价格、手持订单量、成交量、完工量、拆解量、航运指数、海运量以及其他相关因素等。
作者通过对⑴世界经济发展速度；⑵航运市场；⑶船用成本受多种因素影响；⑷船价指数同手持订单量的关系；⑸成交量；⑹散货船的需求量；⑺二手船价格的影响；⑻人民币汇率对买船的影响；⑼人为因素。这9条的研究论述了沿海干散货船的船价起伏[21]。
4.3 散货船市场的风险
作为企业追求的是利润率和市场占有率，而扩大市场占有率的最终目标也是提高利润率。因此，船厂通常情况下在建船型的选择上应当以经济效益为中心，千万不能陷人单纯追求发展“双高”船舶、产品升级的盲目性[22]。
参考文献
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