随着北极海冰的日益减少,北极航道的通航条件愈加成熟。新的《北方海航道水域航行规则》的制定,使外国船只在北极海域独立航行成为可能。散货船运输的三大散货均为工业的原材料,北极航道连通东亚、北美和西欧三大经济体,未来运输需求会稳步提高,因此散货船在北极航道通航前景较好,本文将以一艘巴拿马型散货船为母型船,对一艘具有自破冰能力的散货船进行概念设计。本文首先对比北极三条航线的通航条件选择东北航道为船舶的设计航线,通过经济性分析和冰区通航时间确定船舶冰级为PC6级。在母型船的基础上,重新设计船舶主尺度,将船首改为破冰船首,设计其型线并分析其船型系数和舱容的变化情况。然后运用CFD方法计算设计船舶在静水中的阻力,比较母型船与设计船舶的静水航行性能。依据系列船模拟合曲线估算设计船舶在碎冰区航行的碎冰阻力,利用有限元方法计算船舶破冰阻力,用经验公式配合简化冰力时程曲线计算破冰所需主机输出功率。选择合适的主机使其满足船舶在静水与冰区航行的需求。为保证冰区航行安全性,本文对四种标准载况下的船舶完整稳性进行了校核,然后对冰区航行发生的船体表面结冰现象和冰区搁浅情况对船舶稳性的影响进行了计算,并给出船舶冰区安全航行建议和脱困建议。由于冰区船舶受冰载荷影响,因此需对其进行冰区结构加强,本文基于《钢制海船入级规范》中第8篇第13章极地航行船舶的补充规定对其主要结构进行设计,完成了船舶分区和冰载荷计算,对外板板厚、材料、船中纵骨间距、跨距和尺寸进行了设计。最后运用直接计算法对船舶的总纵强度进行了校核。