27TEU新型环卫集装箱船型设计及性能评估
包海斌1，郭玉文2
【摘 要】【摘要】 对现有环卫24TEU集装箱船进行结构优化，提高到27TEU，通过增加集装箱的载箱数以提高集装箱船的总载货量，增加运力。从主尺度、主要性能参数、船体结构等3个主要方面分析新的环卫专用27TEU集装箱船，将27TEU集装箱船与现有营运的500吨级（24TEU）集装箱船及600吨级（30TEU）集装箱进行技术性能比较，并分析具体的评估结果。 【期刊名称】环境卫生工程 【年(卷),期】2018(026)002 【总页数】4
【关键词】【关键词】 环卫集装箱船；船型；船体结构；性能评估
通过增加集装箱的载箱数以提高集装箱船的总载货量［1］，不仅能节约能耗、降低成本，而且是解决日渐增加的转运调配缺口等现实问题的有效方法，对于增加运力非常必要［2］。然而，目前环卫24TEU集装箱船在运营管理、日常使用中存在一些限制条件，例如船舶总长限制（600吨级集装箱船总长超过50 m），载箱数偏小（500吨级集装箱船只有24TEU） 等［3-5］。基于此，笔者在现有500吨级集装箱船（24TEU集装箱船）的基础上，船舶总长限制为50 m以内，分析27TEU新型环卫集装箱船的船型，并对新船型的性能进行评估分析，以使载箱数从24TEU提高到27TEU，载重质量也有相应的提高（维持均箱重20 t不改变）。
1 27TEU环卫专用集装箱船型设计
从主尺度、主要性能、船体结构等3个主要方面分析论证新的环卫专用27TEU
集装箱船。
1.1 主尺度系列的选取
航区：新船适航于内河A、B级航区。与现有的营运船舶相比，原有航线不作改变，适用航区不作改变。依据过闸水深的限制条件，设计吃水维持不变，仍然为2.2～2.3 m。船舶续航力按2 000 km（相当于150 h）计，船舶的自持力按2周计。
船长：新船航速较低，傅氏数Fn只有0.18左右（按14.5 km/h计），如果航速有一定的要求，兴波阻力较大，傅氏数Fn达0.20以上（按16 km/h计），故船长取较长为好，但是新船的船长受到一定的限制，由于《上海市内河通航安全管理规定（试行）》对大治河的船舶主尺度要求控制在50 m范围内，因此，考虑到最大的载箱数为27TEU，货舱内装载4行2层3列，尾甲板上装载1行1层3列，总计27只环卫专用20英尺集装箱的布置要求，货舱长度为26.50 m，货舱开口尺寸为32.00 m×7.75 m，新船总长控制在50 m，船宽控制在10 m是能够满足集装箱布置要求的。
方型系数：按照普通低速货船的较低傅氏数Fn考虑，新船的方型系数CB综合考虑装载量的需要，控制该系数CB为0.83～0.85也是可以实施的，对于设计航速不会产生较大的影响。但是，在较高的傅氏数Fn情况下，该系数CB不宜取得过大，需要适当控制，否则将严重影响快速性能，该系数为0.78左右，可兼顾航速要求，排水量及载货量会有一定幅度的减少，暂不考虑。
船宽：主要影响快速性、适航性、稳性等，由于方型系数有一定的控制，最大吃水限制在2.2～2.3 m，从提高装箱量及排水量（均箱重） 角度考虑，适当加大船宽对稳性及满载排水量有一定的益处，但是，主尺度系列要求中船宽也是
受到10.0 m的限制，考虑新船的载箱量要求，在3列装载情况下，控制货舱口开口小于80%船宽，选取船舶型宽为9.7 m是较为合理的。
型深：型深直接影响到全船的结构、干舷、稳性、吨位等。综合考虑各种相关因数，型深应该留有适当的富裕度，但是考虑到桥高净空的限制，空箱营运时水线以上净空高度受限于4.5 m。因此，型深选取范围为2.9～3.0 m，以满足内河A级航区最小干舷（A级航区653 mm） 为前提，考虑到尾甲板上的集装箱高度影响，型深只能选取2.9 m是较为合理的。 1.2 主要性能参数的选取
驾驶室位置：考虑到桥高净空的限制，按照航行状态固定建筑物距水线高度≤4.5 m来考虑，只能采用首驾驶形式，即在船首设置驾驶室和船员舱室，确保驾驶人员良好的视野。同时在船尾也设置船员舱室和生活服务区域。
设计航速：根据新船的主尺度（水线长49.0m、水线宽9.7 m） 与排水量854 t（按方型系数0.835）进行船舶阻力的估算，同时兼顾空箱压载时的营运船舶吃水限制，影响到螺旋桨的直径不大于1.4 m，螺旋桨的敞水效率大概为0.39～0.42。初步阻力估算，预估航速V、有效功率EHP和主机功率P如表1所示。
由此推算出船舶的设计航速为14.8 km/h左右，考虑到航道的浅水效应及经济性要求，服务航速只有14 km/h左右，与现有500吨级（24TEU）内河集装箱船的航速基本一致，满足黄浦江最大航速限制在14.8 km/h的要求。 关于500吨级（24TEU）、600吨级（30TEU）、新的27TEU内河集装箱船的设计航速与柴油机推进功率的对应关系如表2所示。
根据新的27TEU内河集装箱船最大设计航速要求，按14.8 km/h考虑，主机
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