船舶设计原理

1.1.1空船重量(LW)：1）包括所有由规范和规格书要求的设备和装置在内的船体、机器和电气重量。但下列各项不计入空船重量：超过规范和规则推荐的备品船员及其行李在船舶管系和液舱中的油水非永久固定的属具所有船东供应品2）主机、辅机和锅炉内直接用于推进以进入工作状况所必需的油水。但下列各项不计入空船重量：饮用水舱、淡水舱、辅机冷凝器和造水机中的淡水除日用油舱（柜）到主机外的管系中的燃油辅机冷凝器、造水机及其有关管系中的海水滑油泄放舱、滑油循环舱、滑油储藏舱及其有关管系中的滑油1.1.2载重量(DW)包括货物,船员及其行李,燃油,滑油及炉水,食品,淡水,备品及供应品等重量.1.1.3满载排水量船舶装载了预定的全部载重量的载况称为满载,其相应的排水量称为~货船通常取4种载况1.1.5浮力,船体所排开水的重量△=P▽=PKLBTCb浮性公式△=∑Wi=LW+DW=PKLBTCb1．重量重心的控制的重要性1.2.1若重量估算过轻,导致减载航行或不减载,但干舷减少;1.2..2若重量估算过重,导致船舶尺度偏大,增加船舶建造的原材料和工时,或,实际吃水小于设计吃水,可能影响推力,海上航行耐波性也变差;1.2.3如果重心纵向位置计算误差过大,则实船会出现较大纵倾,影响浮态与快速性及耐波性;1.2.4如果重心高度位置计算误差过大,则实船初稳性高将产生较大的减少或增加,从而影响船舶稳性与横摇性能二.空船重量估算1.分类LW=Wh+Wf+WmWh船体钢料重量Wf木作舾装重量Wm机电设备重量2.1.2布置特征对钢料的影响甲板层数---取决于布置特点和使用要求舱壁数---取决于规范和使用要求上层建筑的大小—与船型和使用要求有关2.1.3船级,规范,航区对钢料重量的影响IACS国际船级社协会制定的共同规范平均钢材会增加5%*CSR-COMMONSTRUCTURALRELES应用了先进的波浪载荷模型,将腐蚀也考虑进去,采用了极限强度的概念,运用直接计算技术,针对货船和油船*2.1.4结构材料对钢料的影响一般强度钢,屈服强度235N/mm2,按韧性又分为A,B,D,E四个等级高强度钢屈服强度315N/mm2和屈服强度355N/mm2高强度钢的使用可节越钢料重量约20%2.2船体钢料的粗略估算前提都要有母型船作依据方法有四种：百分数法平方模数、立方模数、统计公式法2.2.2平方模数法Wh=ChL(B+D)只适用于总纵强度不突出的小船2.2.3立方模数法Wh=ChLBDA）Wh=ChLB【D+（Sa+Sf）/6+∑LiHi/L】（考虑设计船的舷弧高度和上建与母型的差异）B）Wh=ChLBL/D1/2+｛1+【Cb+（1-Cb）（D-T）/3T】/2｝L/D1/2从强度出发，考虑不同尺度比对钢料重量的影响；1+【Cb+（1-Cb）（D-T）/3T】/2考虑船体肥瘦的影响；适用于中型、大型船舶4机电设备重量Wm的估算机电设备重量包括主机、辅机、轴系、动力管系与电气设备等。对于我们专业用主机功率估算这部分重量是最有可行性，Wm=Cm（PCm机电设备重量系数，可取自母型船或图表如P34或Wm=9.38（P/N）0。34+0.68（P0.7P主机额定功率,KWN主机额定转速r/min1.空船重心纵向位置：1）粗估：与船长成正比，系数取自母型船。2）分项换算:如果母型船的资料较详细,可用该方法。分项方法可参照重量计算的方法。3）Xg=(WhXgh+WfXgf+WmXgm)/(Wh+Wf+Wm)船体钢料重心位置Xgh正比于船长舾装重心位置Xgf也正比于船长机电重心位置可按其重心距机舱后壁的距离正比于机舱长度的方法2.载重量重心纵向位置：货、油、根据总布置估算，或按型线取舱容的形心位置；行李备品根据居住区域估算。3.空船重心高度：1）粗估：与型深成正比，系数取自母型船2）分项换算：Zg=(WhZgh+WfZgf+WmZgm)/(Wh+Wf+Wm)3）储备：将整个空船的重心高度提高0.05~0.15m作为储备4.载重量重心高度货、油、根据总布置估算，或按型线取舱容的形心位置；人员可按甲板上1m取，客船通常按救生甲板上1m取；行李备品按居住区域的甲板上1m估算；双层底的油水按2/3估算。问答题1、在船舶设计中改善稳性的措施有哪些？答：在船舶设计中改善稳性的措施有：①合理调整B（或B/T）、水线面系数、重心高度，适当控制初稳性高度。②尽可能降低，增大D/T（或F/T），采用大的舷弧和外飘的横剖线，控制好静稳性曲线的形状特征。③注意液舱数量及大小的布置，尽量减少自由液面对初稳性和稳性曲线的影响。④增大横摇阻尼（如设置舟比龙骨，减小舟比部半径等），减小横摇角。⑤减小横倾力矩（如：控制好上层建筑的布置，减小受风面积及风压中心的高度；限制旅客横向活动范围；降低拖钩位置；防止货物横向移动等）。2、何谓最佳船长、经济船长？答：最佳船长是指对于中高速船舶，对应于阻力最小的船长；经济船长是指从造价和营运经济角度出发，对应于阻力稍有增加的较短船长。3、什么叫最小干舷船、结构吃水？答：最小干舷船：按“载重线”法规所要求的最小干舷来确定型深的船舶，称为最小干舷船。对于富裕干舷船，在设计时保证最小干舷所求得最大装载吃水Tmax，并使船体结构设计符合Tmax的要求，则此Tmax称为结构吃水。4、什么是船舶的耐波性？答：是指船舶在风浪中遭受外力干扰产生各种摇摆运动以及砰击、上浪、失速等情况下，仍能维持一定航速在水面上航行的性能。5、常用的船体型线的生成方法有哪几种？答：常用的船体型线的生成方法有改造母型法、系列型线、自行绘制、数学型线。6、CCS规范对标准肋距有何规定？答：我国《钢质海船建造规范》规定：首尾尖舱范围内的S≯600mm。首防撞舱壁至距首垂线0.2Lbp区域内，S≯700mm；离尾垂线0.15Lbp至尾尖舱壁之间的间距S≯850mm。7、在船舶设计中，纵倾调整可采用哪几种方法？答：①改变油舱和淡水舱的布局，但须注意油水消耗后浮态的变化。②可适当移动机舱的位置，或压缩机舱的长度。③改变浮心的位置：不单从快速性来考虑，而要结合总布置的合理性。④设置首部平衡空舱或深压载舱。8、横剖面面积曲线的形状特征和参数包括哪些？答：①横剖面面积曲线下的面积相当于船的型排水体积；②曲线面积的丰满系数等于棱形系数；③面积形心的纵向坐标表示船的浮心纵向位置；④曲线的最大纵坐标值代表最大横剖面面积（船丰满时通常是中剖面面积）；⑤丰满船的横剖面面积曲线中部水平段长度即船舶的平行中体长度；⑥平行中体前后两段分别称为进流段和去流段；⑦无平行中体船的最大横剖面位置；⑧曲线两端端部形状。9、何谓船的续航力和自持力？答：续航力：一般指在规定的航速和主机功率情况下，船一次所带的燃油可供连续航行的距离。自给力：是指船上所带的淡水和食品在海上能维持的天数10、民船空船重量由哪几部分组成？为什么要加排水量储备？答：民船空船重量由船体钢料重量、木作舾装重量、机电设备重量、固定压载（货船不允许）、排水量裕度（2~5%LW）组成。设计中通常加一定的排水量裕度，其原因主要有：①估算重量时有误差；②设计过程中设备的增加；③建造过程中材料的代用，重量的变化及位置的改变；④考虑一定的安全裕度。船舶设计原理一、判断题1.总吨位是量计全船所有“围蔽处所”的吨位。（）2.船的快速性的好坏取决于船的阻力的大小，推进性能的优劣以及船体与推进器的配合。（）3.增大船长L，会使船舶的摩擦阻力变大，快速性变差。（）4.砰击是指船舶在纵向摇摆时水相对船舶随机变化而产生的水动力冲击。（）5.可浸长度是指沿船长方向以某一点为中心的舱室破损后，不致淹过甲板的最大允许舱长。（）6.改造型船法中所谓合适的母型船，应该满足：其航行性能是优良的；母型船的Fn，Cp，Xb，Lpp/B及B/T等参数与设计船相近。（）7.网格优化法的优点在于用少数的变量，就能得到目标函数的等值曲线，精确地找出主要要素解的位置。（）8.船舶钢料重量粗略估算方法中，立方模数法适用于内河船舶及小型船舶。（）9.设计一艘船舶过程中，第一步首先要根据设计任务说明书计算船舶的排水量。（）10.高速船安装球鼻首，对船舶阻力无影响。（）1.X2.O3.X4.O5.X6.O7.X8.X9.X10.X二，选择题1.下面关于抗沉性知识叙述不正确的是（）A.线界限是指在船侧该甲板上表面以下不小于76mm处所绘的线B.许可舱长＝可浸长度X分舱因数C.可浸长度指沿船长方向以某一点为中心的舱室破损后，不致淹过甲板的最大允许舱长D.渗透率是指该处所能被水浸占的百分比2.设计过程中在选择船宽的时候，要针对不同的船舶找到起主导作用的主要矛盾,以下针对不同船舶主要矛盾说法错误的是：（）A.拖船因为工作的原因，在选择船宽时主要应该考虑稳性对船宽的要求B.集装箱的船宽是按货箱的布置情况来决定的C.客船应该着重考虑快速性D.海洋客船应该着中考虑耐波性3.下面关于船舶稳性判断错误的说法是（）A.增加B和B/T对改善初稳性非常有效B.增加Cwp对改善初稳性甚为有效C.当船舶B/T较大时，增加T则常使初稳性下降D.增加Cb对增加初稳性有一定的好处4.以下关于快速性说法正确的是（）A.增大船长会增大船舶的阻力B.增大方形系数会减小船舶的阻力C.增大船长会减小船舶的兴波阻力D.增大方形系数会增大船舶的阻力5.下面不属于船舶经济指标的选项是（）A.单位运输成本B.投资回收期C.必要运费率D.年度总收入6.下列关于船舶的主要要素确定过程中问题叙述正确的是（）A.客船属于布置地位型船舶B.油船属于布置地位型船舶C.在确定油船主尺度时主要校核其操纵性D.在确定客船主尺度时主要校核其快速性7.关于船舶净吨位使用说法正确的是（）A.计算河运的通行费B.表示运输船舶的大小C.计算造船或租船费用D.船舶检验、船舶登记、丈量的收费标准8.以下开支不属于船舶营运开支的是（）A.燃料费B.货物通关税费C.船员工资D.保险费三，填空题1.风浪失速是指船舶在海上航行，由于风和浪的扰动，使得在保持不变的情况下航行的速度较静水条件时的减小量。2.船舶技术性能包括快速性，，，，操纵性等等。3.船舶的主要要素中，对船体钢料重量影响最大的的是。4.全船重量可分为空船及二大部分，其中空船重量又可分为船体钢料重量，，。5.横剖面面积曲线，就是以为横坐标，并以设计水线下个各为纵坐标所绘制的曲线。6.受风面积包括满实面积和。7.总布置设计的工作包括：对船舶主体及上层建筑进行总体规划，调整船舶的浮态，，，造型设计。8.自持力是指船上所带和能在海上维持的天数。9.船舶的耐波性是指船舶在风浪中遭受外力干扰产生各种摇摆运动以及，，失速情况下，仍能维持一定航速在水面安全航行的性能。10.船舶的主要尺度包括船长，，，，干舷。四，名词解释1.试航速度:2.货物的积载因数：3.最小干舷船：4.抗沉性：5.受风面积：五，简答题1.民船的四种典型载况分别是什么？并简述四种典型载况的装载特点。2.请用简易框图的形式表示出确定载重型船舶主要要素的主要流程。3.何谓初稳性的上限值和下限值？六，计算设计题1.使用母型船改造的方法设计新船，已知母型船排水量27000t，主要尺度分别为垂线间长145米，船宽22.8米，型深13.2米，吃水10米；而设计船排水量为22000t，使用母型船比例换算法求设计船的主要尺度。[Lpp160m时，D=D0(Lpp/Lpp0)5/3]（8’）========================标准答案=========================一、判断题（1’x10）1.X2.O3.X4.O5.X6.O7.X8.X9.X10.X二，选择题（2’x10）1～4CCDC5～8DAAB三，填空题1.功率（P112第四章）2.稳性，抗沉性，耐波性（P47第四章）3.船长（P18第二章）4.载重量，木作舣装重量，机电设备重量（P15第二章）5.船长，横剖面面积6.非满实面积（P81第四章）7.布置船舶舱室及设备，规划及设计交通路线（P265第七章）8.淡水，食品9.砰击，上浪