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船舶设计原理复习一、概念1.续航力一般是指在规定航速或主机功率下，船上一次装足的燃料可供船连续航行的距离。2.试航速度船在满载情况下,静水域中主机额定功率所能达到的速度叫试航速度3.最小干舷船对于货船，如运载积载因数小（C小于1.3）的重货（煤、矿石等），可按《载重线规范》来决定最小干舷，从而可确定船的型深D，这种船称为最小干舷船，其D即符合最小干弦的要求，也满足容积的要求。4.积载因数C对于干货船，通常用其表征货物所需的容积，即每吨货所要求的货舱容积数，单位是T/m3。5.二舱制船是指该船上任何相邻的两个舱破损而不致造成沉没的船舶6.型线设计综合考虑航海性能、总布置要求、船体结构的合理性和工艺性及外观造型等方面，以型线图来表达船体外形的几何形状。7.甲板淹湿性是指在波浪中的纵摇和垂荡异常激烈时，在船首柱处，船与波浪相对运动的幅值大于船首柱处的干舷，波浪涌上甲板的现象。8.总吨位（GT）按照吨位丈量规范丈量所得的船舶内部总容积，以吨位表示。9.船级是指新船准备入哪个船级社，要求取得什么船级标志，确定设计满足的规范。10.自然减速船在航行中，由于风浪使船舶发生剧烈运动，所以船舶阻力大大地增加，若主机的功率不变，则船速将大大下降，这种减速称为自然减速，也叫失速二、简答1.简要的分析船长对快速性的影响？答：当排水量和设计航速已定时，选用较大的船长，必然使船宽、吃水做适当的减小。由于船体摩擦阻力与湿面积成正比关系，而湿面积正比于2/1`)(L，显见增大L将使Rt增加。然而对兴波阻力Rw来说，由于B、T减小，Rw将下降，同时由于L/B增大，整个船型变得较瘦长，则不但Rw，且粘性阻力Rb亦将有所减小，因而剩余阻力Rr总是随L的增大而下降。由此可知，增大L的结果对Rt和Rr产生完全相反的影响。2、民用船舶典型排水量和载况有几种？答：民船的典型排水量通常为空船排水量和满载排水量。货船有四种：满载出港、满载到港、空载出港、空载到港。所取的这些排水量和载况是实际航行时的两端极限情况，实际的航行中的船的性能可由这些排水量和载况估算推断而得。所以说是典型的。3.选取与确定船舶主要要素涉及哪些基本问题？答：船舶主要要素一般是指排水量△、载重量DW、船长L、型宽B、吃水T、型深D、方形系数Cb，航速V及主机功率P等。选择与确定船舶主要要素所涉及的基本问题，可归纳为以下四个方面：重量与浮力的平衡；满足船对容量与甲板面积的需要；保证船的各种技术及经济性能；考虑使用、工艺等条件。4、首柱外倾有哪些优缺点？答：首柱外倾优点：减小首端激浪；迎浪时纵摇与垂荡运动将缓和；改善碰撞时的安全性；增大首部甲板面积；外形美观。5.写出立方模数法估算船体钢料重量的公式，并说明该估算方法的不足之处？答：立方模数法假定Wh比例于船的内部总体积（用LBD反映）则有Wh=ChLBD。该方法以船主体的内部体积为模数进行换算，Ch值随L增加而减少的趋势比较稳定。对大、中型船较为适用。不足之处：没有考虑船体的肥瘦程度，把LBD各要素对Wh的影响看成是等同的。6、型线设计时为什么要考虑设计水线形状？设计水线特征值有哪些？答：设计水线的特征值包括：水线面系数Cw,前后半段的丰满度系数Cwf和Cwa,平行中段长度,端部形状,半进流角以及尾部的纵向斜度等。型线设计时考虑设计水线形状的原因：（1）DWL形状对阻力R的影响较大。船航行时兴起波浪在水面附近，DWL对兴波阻力有重要影响，对Vs较高的船更是这样。（2）DWL对应于设计吃水Td，船的各项性能往往是以设计状态来衡准的，使用中的吃水TiTd，如果在Td时有较好的性能，一般也可望其他装在情况下能较好的满足要求。（3）从型线光顺的角度，设计水线处于水下部分与水上部分的分界线，控制设计水线形状对水下到水上的过渡和顺有重要作用。7.船舶设计初始阶段为什么要加排水量裕度？答：排水量裕度也叫排水量储备。在估算空船重量时，通常都要考虑加一定的排水量裕度，其原因大致有以下三个方面：设计中重量估算误差。未预计重量的增加，如在设计后期或建造过程中船东提出增加设备等。建造中时常难免会采用代用品（包括材料及设备等）导致空船重量增加。8、船舶纵倾对船舶技术性能有何影响？答：当船首载货多于船尾时船舶向船首倾斜，即是首倾。当船舶船尾载货多于船首时船舶向船尾倾斜，这时为尾倾。只要船首载货重量多于船尾船舶就会首倾。在实际工作中首倾是不可取的，为了安全和船舶良好的操纵性一般要求船舶尾倾。根据载货量不同前后吃水差在半米到一米之间。船舶尾倾改变水下艏艉形状影响阻力。低速：产生额外漩涡阻力；高速：适当尾倾可减小阻力，改善航向稳定性，可获得较大的浆浸深和艏部干舷。9.简要说明设计螺旋线的意义？答：描述设计过程中逐步近似的特点，常用设计螺旋线表示。设计螺旋线表示的意思是:如任务书已给定载重量DW及主机类型（包括功率及转速），此时可首先参考型船及有关资料，初估得一个排水量，并据此初估船长、型宽、吃水及型深，初选一个方形系数，并使其满足浮性方程，即△=ρKaLBTCb。然后，根据这套主尺度，参考型船及有关资料，估计空船重量，求出船的排水量，看其是否与第一步初估得的排水量相吻合，如有差别，再进行主尺度及系数调整，直至排水量符合要求为止。这就是船的重量与浮力平衡的过程。根据已满足重量与浮力平衡后的一套主尺度进行航速估算、总布置、容量估算、干舷检验、稳性及其他性能校检等，即校核船的各个主要性能是否满足使用要求。在校核中，如发现某一项或几项性能不符合要求，则必须调整船的主尺度及系数，再重复一次上述的循环，直至设计者认为满意为止。10、散货船顶边舱的作用有哪些？答：散货船顶边舱的作用：防止散货向一侧移动使船倾斜，影响船的稳性；使散货堆放于货舱中央，便于用抓斗卸货；顶边舱和底边舱可作为压载水舱以改善船的适航性；上倾的底边舱对船舶的安全比其它的双层底更可靠。11、什么是船的最小干舷？最小干舷大小取决于哪些因素？答：所谓最小干舷，对海船来说，就是根据《海船载重线规范》的有关规定计算得的Fmtn值，它是从保证船的安全性出发，为限制船舶在营运过程中的最大吃水而提出的要求。所以要规定船的最小干舷是因为：（1）.减小甲板上浪；（2）.保证一定的储备浮力。最小干舷大小取决船长L、型深D、方形系数、季节区、上层建筑、舷弧等。12.简述双层底的作用，确定双层底高度应考虑的因素有哪些？答：设置双层底，有利于搁浅触礁时的安全性，且可以作为燃油，清水及压载水舱之用。对大中型船舶的总纵强度也有很大作用。确定双层底的高度应考虑的因素为：对内底起保护作用；便于人员施工，满足管路安装检修的的要求，记及油水舱容积上的需要。一般双层底高度以满足规范要求，兼顾施工及油水仓容需要，等于或略大于根据规范计算所得之值为宜。双层底的型式因船类不同而有区别，杂货船的内底常做成水平的，或从舭部向下倾斜。散装谷物船和运煤船的内底，常做成向两舷升高的形式，以便减少卸货时的清仓工作量，矿砂船因其所需的货仓容积较小，且为避免货仓容积过低，初稳性过高，在货仓底部一段宽度内，双层底常抬高很多，集装箱船一般只在边仓以及内部设双层底。13、为什么规范对客船、拖船的稳性要求与货船不同？答：对大中型客船，海损稳性是主要矛盾，通常初稳心高与船宽的比值在0.045到0.055范围。对小型客船，尤其是载客数目相对较多者，其主要矛盾通常是旅客移动时横倾的限制，且因短途客船一般在中途加压在水，故满载时的初稳心高与船宽的比值应取得大一些，通常大于0.055.对论述拖船初稳心高值的许多文献中，有关稳性横准的共同特点是：拖索作用力比例于主机功率，横倾力臂则比例于水力作用中心到托力作用中心的距离，在托力的力矩作用下的横倾角不超过甲板边进水角。14.什么是船舶登记吨位？其主要作用有哪些？答：船舶登记吨位是指按船舶吨位丈量规范的有关规定，丈量所得到的内部容积。是为船舶注册登记而规定的一种以容积折算的专门吨位，与以重量单位“吨”表示的船舶排水量和载重量不同，主要用于船舶登记。船舶吨位有总吨位和净吨位两种。总吨位是依据上甲板以下主船体和上甲板以上永久围蔽处所的总容积计算的。净吨位是按赢利处所，即载货处所和旅客处所的容积计算的。船舶吨位用途有：（1）作为费用支付的基准（2）作为营运管理中划分等级的依据和配置安全设施的衡准（3）作为表示商船建筑规模大小的一种度量。15、无平行中体船最大横剖面位置是如何确定的？答：对航速较低而没有平行中体的船，其Amax位置在船舯处。随着Fn提高到一定数值以后，Amax向后移动，可以使进流段尖瘦，从而使Rw减小。此外，对L/B较小的小型船舶，有时考虑去流段水流和顺，Amax还要设在船舯前3%Lpp左右范围内。16.什么是液舱舱容要素曲线？有什么用处？答：舱容要素曲线是指各液体舱的容积和容积形心随液面高度变化的曲线。舱容要素曲线可用来计算各种载况时液舱装载量和重心位置，是计算浮态与稳性（包括破舱稳性）的基础资料；并可用来制定油水舱“液位容积表”供船员使用。舱容要素曲线一般利用静力学中求体积及重心的公式，计算出各液面高度下的容积及容积形心，然后，以容积为纵坐标，以容积和容积形心坐标为横坐标，绘制出相应的曲线。17、确定上层建筑尺度包含哪些内容？应考虑的因素有哪些？答：舱室布置、重心高度、受风面积、驾驶视线。其他诸如上层建筑的高度，受桥梁或船闸高度的限制；上层建筑的长度受露天甲板上的设备布置及船员作业需要地位的影响；救生艇设备的布置，要求艇甲板有足够的宽敞地位，因而其下的上层建筑应有足够的长度；一般尾机型货船的上层建筑前臂的位置，应尽可能少跨出货仓舱壁，以免货舱口距离货舱端壁太远，增加装卸货物的困难。18.船主体内船舱划分要考虑哪些因素？答：（1）满足规范要求（2）船舱大小符合使用要求（3）各载况下有适宜的浮态和稳性（4）考虑总纵强度、局部强度、振动、结构合理性以及建造的工艺性。三、简单计算1、某货船排水量5万吨，空船重量1.5万吨，求该船载重量系数ηdW？答：=5万吨LW=1.5万吨载重量系数7.055.15ηdWLWDW2、型船排水量48000吨，新船载重量比型船少600吨，若用诺曼系数法估算，新船的排水量应是多少吨？（已算出诺曼系数N=1.5）答：根据诺曼系数法，δ△=N.δDW，载重量减少600T，排水量减少1.5×600=900T，新船的排水量为48000-900=47100T。四、分析1、画出散货船货舱横剖画图并分析其设计特点？答：典型单舷侧散货船横剖面图典型双舷侧散货船横剖面图散货船根据不同船体结构型式分为：单舷侧散货船和双舷侧散货船。散货船结构布置特点（1）散货船具有吨位较大、大开口、单层甲板且集中装载大宗干散货物的特点。散货船在设计建造时充分考虑了其经济适用的原则，散货船大型化发展趋势明显，且为提高装卸效率，通常采用大舱口，同时主要装载如矿石、煤炭等大宗干散货物为主。（2）散货船通常设有顶边舱和底边舱。散装货物在收到船舶横摇的影响时，其表面会发生横向移动，形成倾侧力矩，如果大量的货物发生横移，船舶安全就会危险，为了减轻这种危害，在船舶设计时，散货船顶边舱设置为倒三角形状，就是从稳性角度考虑，缩窄货物表面的横向宽度，减少货物移动造成危险；而舭部的底边舱设置斜板，有助于卸货时集中货物，方便卸货。（3）散货船舷侧结构通常采用两种方式。最常见的是单舷侧结构，采用横骨架式，由于肋骨的垂向布置，避免了货物的滞留，易于清舱。还有一种是双舷侧结构，双舷侧结构其内壁在货舱一侧是光滑的平面，更便于清舱；散货船边舱设计得比较宽大，货舱比较狭窄，以便提高货物重心，减缓摇摆。所以矿沙船一般不采用倒三角的边舱结构。散货船结构强度特点：散货船的船体相对其他船型来说，比较大型化。为减轻空船重量，降低制造成本，散货船的船体结构均采用优化结构设计，从而导致结构强度具有以下特点：（1）构件尺寸的优化，使结构内总体应力水平增加，导致强度储备余量很小。（2）提高了高强度钢的使用比例，使结构中存在大量的高应力区域，导致屈曲强度、特别是结构连接节点的疲劳强度问题非常突