【文章內容簡介】 ....... 43 船機槳最佳匹配 ........................................................................................... 44 結構優(yōu)化設計 ............................................................................................... 44 新型高效推進器 ........................................................................................... 45 高效舵 ........................................................................................................... 46 節(jié)能螺旋槳 ............................................................................................................. 46 卡普爾（ Kappel）螺旋槳 ........................................................................... 46 大側斜螺旋槳 ............................................................................................... 47 尾流收縮葉梢有載螺旋槳（ CLTP） ......................................................... 48 本章小結 ................................................................................................................. 49 第 6 章 2400 噸江海直達貨船推進節(jié)能的應用 .............................................................. 50 2400 噸江海直達貨船的推進系統(tǒng) ......................................................................... 50 主機、減速齒輪箱主要參數 ....................................................................... 50 推進因子及收到馬力 ................................................................................... 50 原螺旋槳參數 ............................................................................................... 50 2400 噸江海直達貨船的推進節(jié)能的應用 ............................................................. 51 推進節(jié)能采用的方法 ................................................................................... 51 改進螺旋槳的設計 ....................................................................................... 51 改進螺旋槳與原螺旋槳比較 ....................................................................... 61 本章小結 ................................................................................................................. 62 結 論 ............................................................................................................................... 63 參考文獻 ............................................................................................................................... 64 攻讀碩士學位期 間發(fā)表的論文和取得的科研成果 ........................................................... 66 致 謝 ............................................................................................................................... 67 第 1 章 緒論 1 第 1 章 緒論 引言 江海直達運輸方式營運成本低、貨物損耗少，貨物的中轉周期短，實現了“門到門”的運輸服務，符合現代物流的發(fā)展趨勢。在中國，江海直達船舶有著廣闊的發(fā)展和應用前景，它對連接中國的沿海、遠洋航運和內河航運起著重要的作用。 中國的沿海地區(qū)以及 長江、珠江、黑龍江三大流域的工業(yè)、商業(yè)、農業(yè)、通信業(yè)正欣欣向榮，促使這些地區(qū)的經濟加速發(fā)展。由于商品流通的擴大，許多貨物需要由海上和內河協作配合運輸。近年來，隨著國際貿易迅速增長，各個領域經濟的進一步發(fā)展，中國的江海運輸方式已經成為國民經濟的一個重要問題 [1]。 中國東面和東南面的海岸線毗連太平洋，沿岸有許多港口，如大連、天津、青島、上海、廣州和香港。另外，中國的內河較多，長江、珠江、黑龍江幾大水系為內河航運提供了有利條件。由于目前我國鐵路運輸緊張、公路運力有限，再加上我國河流與海岸線相通的地理特點，發(fā)展江 海直達航運事業(yè)是大有可為的。 我國江海直達運輸的貨物種類較多，變化較大，貨源也不穩(wěn)定。目前，已設計和建造使用的有江海直達多用途船、江海直達集裝箱船、江海直達化學品船以及江海直達煤／礦兩用船等。從國內外的發(fā)展來看，為了提高經濟性，江海直達船舶多數向集裝箱化多用途船發(fā)展，以適應貨種多、變化大、貨源不穩(wěn)定的不定期航線，承擔普通雜貨、大宗散貨和集裝箱的運輸。 江海直達船舶發(fā)展概況 國內研究背景及現狀 江海直達船舶在中國起步較晚，中國的江海直達船舶發(fā)展可以分成三個階段： 第一階段： 1980 年以前， 常規(guī)海船直接進入長江，例如載重量 10000t 的遠洋船舶可以直達南京；在夏季，載重量 5000t、吃水 [1]。 第二階段：在 20 世紀 80 年代初，中國開發(fā)了沿海淺吃水船舶。就某些港口，例如上海而言，在長江口有淺灘，港口和沿海之間有一段水深較淺的通道，因而開發(fā)了一種沿海淺吃水散貨船。上海建造了吃水 、載重量為 35 000t 的運煤散貨船；浙江省海門市建造了吃水為 、載重量為 11 000t 的散貨船。批量建造的 5000 噸級原油運輸船 , 航行于長江中游的長嶺至大連及日本等航線。 哈爾濱工程大學碩士學位論文 2 圖 2400/3300 噸級江海直達貨輪 第三階段： 20 世紀 80 年代中后期迄今，我國江海直達運輸船舶得到了跨越式發(fā)展，許多江海直達船舶已經建成并投入運營。黑龍江水系 1993 年建成了航行于日本的 1500 噸級超淺吃水（吃水 ）江海直達多用途船，福建和浙江也分別于 20世紀 80 年代中期和末期建成 1000 噸級的多用途江海直達船，珠江水系也在研制開發(fā)千噸級的江海直達集裝箱船。 表 為我國江海直達船的船型要素表。 表 ：我國江海直達船型要素表 序號 項目 單位 1000t級江海直達貨船閩海 101 1000t級江海直達貨船錢塘號 1200t級江海直達貨船黃鶴 8號 2300t級江海直達貨船 3000t級江海直達貨船 1 總長 m 2 垂線間長 m 58 75 76 89 3 型寬 m 13 4 型深 m 5 5 5 設計吃水 m 4 6 排水量 t 1813/2165 2035/2493 1923 3192 7 總噸位 t 994 1732 998 8 載貨量 t 1000/1352 866/1324 1200 2127/2207 3000 第 1 章 緒論 3 國外研究背景及現狀 二次大戰(zhàn)后，遠洋 — 沿海 — 內河直達運輸方式是歐洲各國航運界一直追求的目標。直達運輸方式可避免貨物在港口中轉倒載，有利于減輕河口港的疏運壓力，加快貨物周轉速度，減少貨損貨差，降低運輸成本 [2]。因此，“二戰(zhàn)”后歐洲的江海直達船舶發(fā)展相當快。 各國的江海直達運輸方式取決于各自內河航道建設、貨源及流向、綜合運輸的格局，有明顯的地域特點。 圖 德國江海直達多用途船 NeilB 號 西歐的江海直達運輸主要是萊因河沿岸到北歐、西歐、非洲等沿海港口。多瑙河也有一些船舶出海到黑海和地中海。萊因河流域有德國、荷蘭、比利時等國，都擁有相當數量的江海直達貨船 (以散貨 /集裝箱多用途船為主 )。德國的江海直達船舶較多，僅 RMS 公司就有 250 艘江海直達船舶。代表船型有Ⅰ級航道的皮尼希型、Ⅱ級航道的肯佩納型、Ⅲ級航道的多特蒙得 — 埃姆斯運河型、Ⅳ級航道的萊茵 — 赫爾內運河型(歐洲型 )、Ⅴ、Ⅵ級航道的大型萊茵船。各船型參數見表 ： 哈爾濱工程大學碩士學位論文 4 表 ：西歐江海直達船型 航道 分級 代表船型 標準噸位 （ t） 船長 （ m） 船寬 （ m） 吃水 （ m） 固定最高點 （ m） Ⅰ 皮尼希型 300 Ⅱ 肯佩納型 600 Ⅲ 多特蒙得 — 埃姆斯運河型 1000 Ⅳ 萊茵 — 赫爾內運河型 (歐洲型 ) 1350 Ⅴ 大型萊茵船 2021 Ⅵ 大型萊茵船 3000及3000以上 俄羅斯由于領海中屬于遮蔽水域的內海較多，因此將江海直達船舶分為河 — 海型(由內河出海的船，屬內河船舶登記局管理 )與海 — 河型 (由海進河的船，屬海船登記局管理 ) [3]。俄羅斯江海直達船舶規(guī)模較大，屬河 — 海型登記在冊的船舶有 1000 多艘 , 單船噸位從 1000 多噸～ 5000 噸，它的航線一直延伸到中歐、東歐、西歐和北歐。俄羅斯典型江海直達船型見表 ： 表 ：俄羅斯江海直達典型船型 序號 船長 L（ m） 船寬 B（ m） 吃水 T（ m） 載重量 DW（ t） 航速 V（ kn） 1 5500 2 5150 3 4112 4 3163 5 3145 6 3111 7 3031 8 2554 9 2075 10 1675 第 1 章 緒論 5 圖 俄羅斯江海直達貨船 Sormovsky3060 號 本文主要工作任務 船體結構優(yōu)化設計可以分為兩類：第一類是根據不同的設計規(guī)范要求，確定問題的約束條件，根據相應的船舶種類和結構特點確定問題的設計變量和目標函數，通過高效的優(yōu)化算法對船舶結構進行優(yōu)化設計，即稱為規(guī)范法；第二類是對艙段結構進行有限元分析，直接提取結構相應的應力響應作為約束條件，并確定目標函數和設計變量，選擇一定的優(yōu)化策略，進行船舶結構優(yōu)化設計，即稱為直接法 [4]。 本文則是利用上述方法對 2400噸級江海直達貨船進行 結構 優(yōu)化設計研究， 其具體內容是對船舶大開口進行優(yōu)化設計，并利用有限元軟件 限元 模型，校核其結構強度 。 另外，本文還將對 2400噸級江海直達貨船進行推進節(jié)能的研究 ，探討適合于本船的推進節(jié)能技術和方法 。 哈爾濱工程大學碩士學位論文 6 第 2 章 船體結構優(yōu)化 船體結構 2400 噸江海直達貨船主尺度及主要參數 總 長： ～ 設 計 水 線 長 ： 兩 柱 間 長： 型 寬： 型 深： 設 計吃水： 首脊?。? 尾舷?。? （起弧點在尾垂線前 16m處） 設 計 排 水 量 ： ～ 3606t 上甲板首樓高： ～ 上