大型集装箱船的结构特点及其操纵分析

5000以上 207 1238221 46 286168 0 253 1524389 23.1 总数 3654 6644748 153 570574 75000 3739 7140322 7.5 7

第二章 大型集装箱船的结构分析

2.1 大型集装箱船的船型特点及其对船舶操纵性能的影响

CB表征船舶规模和特征的船型尺度包括船长L、船宽B、吃水d以及方形系数等。从操纵角度来讲,我们还比较关心的特征参数包括:舵面积与船舶水下侧面积之比

vS、最大主机功率、海上常用船速以及每载吨所分配的主机功率AR/LPPdPmax 等。同等规模的大型集装箱船舶和大型油船、矿砂船的船型主尺度及其他操Pmax/mDW[3]纵特征见表3。

2.1.1长宽比 LPP/B

从船舶尺度上来看,大型油船的一个重要倾向是增加钝度,即长宽比有减小LPP/B的趋势.目前大型油船的=6.0,6.5。而大型集装箱船的长宽比有增大的LPP/BLPP/B趋势,一般均为6.6以上。可见,大型集装箱船有减小钝度的趋势。由于长宽比直接影响到船舶的首摇阻尼的大小,长宽比小的船首摇的阻尼也较小;反之,长宽比大的船舶首摇的阻尼也较大。因此,大型集装箱船舶的旋回性能要比长宽比较小的大型油船的旋回性能差一些。

CB2.1.2方形系数

CB大型集装箱船舶的另一个船型参数较大型油船有明显的减小趋势。大型油船的CB一般在0.8以上。由于CB的增大,使船舶首摇的阻尼减小,因此,大型油船船舶的

CB旋回性能比CB小的船舶要好一些。由表3可见,大型集装箱船舶的方形系数比大型油船要小得多,一般为0.68以下。因此,大型集装箱船舶的旋回性能要比大型油船差,相应的航向稳定性较好。

2.1.3舵面积与船长吃水比AR/LPPd

一般来说,随着船舶规模的增大,大型油船、矿砂船的舵面积占船体水下侧面积的比例(用AR/LPPd表示)越来越小,例如大型油船的AR/LPPd一般在1/65以下。而大型集装箱船的AR/LPPd要比同等规模的油船大得多,一般为1/55以上。AR/LPPd的

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大小直接影响到舵力和舵力转船力矩的大小。值越大,舵力和舵力转船力矩AR/LPPd

越大。因此,大型集装箱船较大型油船的舵力和舵力转船力矩要大一些,舵效要好一些。

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2.1.4单位载重吨分配的主机功率 Pmax/mDW

目前,尽管大型油船不断向大型化的方向发展,但由于受到运输成本的限制,其正

常航行速度仍然停留在16kn左右。从大型油船的主机装置来看,与一般货船比较,其

单位载重吨分配的主机功率要小得多了。一般大型油船的为0.25Pmax/mDWPmax/mDW

以下。但对于大型集装箱船来说,由于效益的驱动,一般船速都在24kn左右。为了保

证一定的船速,必须配置功率较大的主机。与大型油船比较,大型集装箱单位载重吨所

分配的主机功率大得多,一般在0.60以上。决定船舶倒车停船性能的好坏,Pmax/mDW

越大,倒车停船性能越好。因此,大型集装箱船的倒车停船性能较大型油船Pmax/mDW

要好。对于紧急停船距离,不论是绝对值还是相对值都比大型油船小得多。 表3 大型集装箱船舶和大型油船、矿砂船的船型尺度 序

mDWvS B d LOAPmaxPmax LPPARLPP mGT船 型 号 TEU CB/t /m /m /m /m //B /kW /m /LPPd mDW集装箱 81488 90456 6000 318 303 43 14.5 0.639 7.08 54840 24.0 0.606 1

集装箱 80654 111667 6802 300 286 43 14.0 0.662 1/54 6.68 65880 24.0 0.590 2

集装箱 105OO0 6600 347 329 43 14.5 7.69 24.6 3

矿砂船 75351 135748 273 260 44 16.1 0.867 1/80 5.91 26100 15.7 0.192 4

油 船 96671 183526 312 300 47 18.0 0.820 1/68 6.32 30400 15.4 0.166 6

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2.2 大型集装箱船的侧推器

为了提高大型集装箱船靠、离码头的效率,多数大型集装箱船都装配有首侧推和(或)尾侧推装置。表3 中的船型1、船型2的侧推器的配置见表4。

由表2可见,船型1配有一个首侧推器和两个尾侧推器。首侧推器最大可以给出294kN的推力,相当于1470kW的Z型推进器拖船给出的推力。两个尾侧推器也同样给出294kN的推力。船型2仅配有一个首侧推器,它位于首柱之后17.75m处,最大可以给出385kN的推力,相当于1925kW的Z型推进器拖船给出的推力。根据船型2的有关实船试

;从一侧验资料,该船首侧推器在船速大于4kn时失去作用。从启动到最高转速需时9s最大转速转换为相反一侧最大转速需时约18s。船舶在压载、船速为0时,侧推器获得的转向角速度为15?/min;满载时在不同船速下获得的转向角速度的观测资料见表5。

2.3大型集装箱船的风压力

大型集装箱船舶的另一个显著特点是受风面积大。第五代大型集装箱船甲板上的集

[5]装箱达到6层,显然,其水面以上的纵向和横向面积要比大型油船大得多。为了对大型船舶的受风面积有一个量上的概念,在此列出表1中船型2的受风面积,并与一艘同

长度的大型油船的受风面积的估算值进行比较,其结果见表6。

试验资料表明,大型集装箱船静止中受风,在风速约为11m/s(6Bf)的情况下进行漂移试验,在5min内船首向稳定在80?的相对风向上,漂移速度达到2.4kn。而大型油船压载在同样风速下同一时间内,漂移速度才达到2kn左右。可见风对大型集装箱船的影响要比对大型油船的影响大。

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表4 大型集装箱船的侧推器配 mDW序船型 首侧推 尾侧推 mGTTEU

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