中小型无压载水散货船船型设计与研究

摘要

船舶压载水对于船舶的安全航行起着至关重要的作用，但是，压载水的处理不当和任意排放却会对生态系统和海洋环境带来灾难性的破坏，在没有一种处理方法能够彻底解决压载水带来的种种问题时，无压载水船舶设计理念孕育而生。目前国际上比较认可的三种无压载水船舶设计理念为：单一结构船身设计方案、V型船身设计方案、贯通流系统设计方案。本文首次提出了将单一结构船身与V型船身这两种方案结合起来的方法，开发出满足无压载水要求的、可行的中小型无压载水散货船船型，一劳永逸的解决压载水带来的问题。
　　 本文首先对无压载水船型设计方法进行研究。以35000DWT散货船为母型船，以基于水线以下设计船同母型船横剖面面积曲线不变为原则，确定设计船宽度同内凹面积、舭部升高之间的函数关系式。在保证排水量基本不变的前提下，确定设计船船宽。然后在三维软件Freeship中建立设计船模型，通过反复修改和光顺，得到初步的设计船型线。
　　 由于设计船船型复杂，控制变量多，型线的光顺性很难控制。因此运用CFD进行数值模拟计算，通过船体周围流场的显示来改进船体外形，并优化本船型的阻力性能，以获得性能良好的无压载水船型。计算结果表明，改型后船体周围的流线与阻力性能都达到了预期的效果。
　　 接着对本设计船进行总布置设计与结构设计，在总布置设计过程中，考虑到空载时的浮态，将设计船的燃油舱位置移至舯前位置；结构设计时，考虑到实际使用效果，将内底板设置为平底形式，然后通过比较法估算出设计船空船重量和重心位置。
　　 为了验证本设计方案的可行性，最后对本设计船进行浮态计算与稳性校核，通过浮态计算可知，设计船在空载状态无需压载水，满载状态下也有与母型船相当的排水量，而且空载与满载状态下的稳性相对于母型船有了较大的提高。
　　 总之，本文最终得到的研究结果表明，将V型船身与单一结构船身设计结合起来的方案是完全可行的，为后续的研究打下坚实的基础和提供参照。