范文一:船舶设计原理
1. 续航力 :在规定的航速和主机功率下, 船上所载燃油可供船连续航行的距离或连续航行 的时间
2. 自持力 :指船上所带的淡水、食品等能供人员在海上维持的天数,也成自给力
3. 空船重量分为 船体钢料重量 , 木作舾装重量 (①与船舶排水量和主尺度有关的重量, 如 船舶设备与系统,包括锚、系泊设备、消防设备、管系、舵、油漆等 ②与船员和旅客人 数、生活设施标准有关的重量如舱室木作、家具、卫生设备、救生设备 ③与船的使用特 点想啊管得重量,如货船的起货设备及舱口盖,拖船的拖带设备,救助船的救助设备, 渔船的渔捞和加工设备④特殊要求的重量,如减摇装置,侧推装置等)
机电设备重量 (包括主机、辅机、轴系、动力管系与电气设备等)
4. 载重量 DW 包括?船员及行李?货物、旅客及其行李?燃油、滑油及炉水?淡水和食 品?备品及供应品
5. 船舶容量 是船内容积与甲板面积的总称
6. 货物的积载因数 是每吨货物装船时所占据的货舱容积, u
c
形容积利用系数 k c 表明舱容积利用率的高低
货舱容积 也分为包装货舱容积和散装货舱容积,简称 包装舱容 和 散装舱容 散装舱容 , 是装载散装货物时货舱的有效容积 包装舱容 ,是装载包装货物时货舱的有效容积
船主体内各种舱室所需要的总型容积 V = Vc+VOW+Vb+Vm+Va-Vu Vu一上甲板以 上装货的容积
全船容量方程式 C bd L bp BD 1=Vc+Vow+Vb+Vm+Va-Vu
7. 容量图 表示全船主体各舱室容积的大小及分布。 以船长 L 为横坐标, 以各舱沿 L 不同剖 面处的横泡面面积为纵坐标绘成。绘制依据:总布置图 、 帮容曲线图 、 型线图 、 肋骨 型线图
8. 舱容要素曲线 :对于液体舱,包括货油舱、燃油舱、淡水舱、压载水舱等液体舱,液体 舱的容积和容积形心随液面高度变化的曲线。 舱容要素曲线根据舱柜布置图、 肋骨型线 图及有关的结构图经计算后绘成。 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,是计算浮态与稳性的基础资料,也可制定油水舱“液位容积表” 。
9. 船舶登记吨位:是指按船籍国制定的 《船舶吨位丈量规范》 对船内容积进行丈量和计算 所得的登记吨数。 登记吨位是船内容积的度量。
10. 登记吨位 是影响船舶经济性的重要指标, 作用:①表示运输船舶的大小②统一世界或一 个国家或一个公司的船舶拥有量③计算造船或租船的费用④作为执行公约规则和配备 安全设施的依据⑤有些国家用作造船补助金、 航海津贴以及船员工资的计算依据⑥船舶 检验,船舶登记、丈量的依据⑦作为引水费,拖船费,浮筒费和进坞费等收费依据 11. 保证 船舶快速性 的措施:①选取合适的尺度、 系数②选用合适的、 优秀的节能船型及节 能推进装置③对于高速小艇, 应尽量减小排水量④采用低转速。 大直径的螺旋桨, 以获 得较高的敞水效率⑤减小附体阻力⑥减小迎面受风面筋,以减小空气阻力。
12. 提高 船舶稳性 的措施:①降低重心 ②提高横稳心高度 ③尽量减小上层建筑的受风面积即 减小倾覆力矩
13. 大倾角稳性 指船在外力作用下,横倾角超过 10~15°时的稳性
14. 船舶分舱及破舱稳性 (抗沉性 ) 是船舶在一舱或数舱破损进水后, 仍能保持一定浮性和 稳性的能力
15. 名词解释:① 客船 载客超过 12人的船舶
② 分舱载重线 用以决定船舶分舱的水线
③ 最深分舱载重线 相应于使用的分舱要求所允许的最大吃水的水线
④ 舱壁甲板 横向水密舱壁所能达到的最高一层甲板
⑤ 安全限界线 在船侧有舱壁甲板上表面以下至少 76mm 处所绘的线
⑥ 风雨密 在任何风浪情况下,水不应投入船舱内
⑦ 某一处所的渗透率 该处所能被水侵占的百分比
⑧ 最小干舷船 如载运积载因数小(u c <1.3)重货,可按《载重线规范》来 决定最小干舷,从而确定船的型深="">1.3)重货,可按《载重线规范》来>
⑨ 富裕干舷船 船的实际干舷大于最小干舷的船
⑩ 变吃水船 在一般情况下,船装载至满载吃水,而在装载重货时,船吃水 达到 T max
⑾ 上甲板 :一般指最高一层露天连续甲板
16. 船舶耐波性 是指船舶在风浪航行中遭受外力扰动而产生各种摇摆运动, 以及砰击、 上浪、 失速、 飞车等时, 仍能维持一定航速在水面上安全航行的性能。 其一般从适居性、 实用 性、安全性三方面考虑
17. 甲板掩湿性 :船舶在波浪中的纵摇和升沉异常激烈时, 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。
主要要素对甲板掩湿性的影响:①甲板掩湿的概率随方形系数 C b 的增大而减小 ②甲板掩湿的概率随船长的增加而减小 ③甲板掩湿的概率随航速的增加而增加
18. 改善 失速 :①减小船在风浪中阻力的增加 ②改善在恶劣海况中船的运动, 以求被迫减速 的幅度不大
19. 最小干舷 ,对海船,就是根据《海船载重线规范》的有关规定计算所得的 F mix ,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。 规定船舶 最小干舷需考虑 ①需减小甲板上浪 ②保证有一定的储备浮力
20. 储备浮力大小 取决于:干舷 甲板上浪程度 船主体灌水的可能性 影响储备浮力大小的 其它因素(船体的丰满度 C b 、上层建筑。舷弧等)
21. 船舶操纵性 包括 航向稳定性 、 回转性 、 转首性
22. 船舶经济性 分为 单船经济性 、 船队经济性 、 运输系统经济性 等
23. 内部收益率 IRR 最大的方案是经济上最优的方案、 投资偿还期 PBP 最小的方案是最优方 案、允许的最大投资额 Pm 越大,说明在特定条件下船东出得起的船价越高,该方案竞 争力越强、所需货运费率 RFR 值越小方案越好
24. 船型论证 的步骤:①调查研究②确定船型方案③船型方案的技术、 营运、 经济性的计算 ④确定最佳船型⑤敏感性分析⑥提出建议编制船舶设计技术任务书
25. 确定船舶主要要素应满足的要求 :①满足浮力要求②满足容量要求③满足新船的各项经 济性能(快速性、稳性、操纵性、耐波性和强度等)④满足用船部门对新船的要求⑤满 足客观条件对新船主要要素的限制⑥努力提高新船经济性
26. 载重型船 :指载重量与排水量的比值较大、较稳定的船舶
27. 布置地位型船 :指为了布置各种用途的舱室需要较大的舱容或甲板面积的船舶
28. 布置地位型船主尺度 的确定:按布置要求初选主尺度(确定新船装箱的行、列、层数 →选船宽 B →初选船长 L →选型深 D ) 、排水量△的估算、方形系数 C b 的确定、性能校
核(集装箱船)
29. 船舶型线设计 需满足:①保证新船具有良好的快速性②满足总布置要求③考虑船体结构 的合理性和施工、维修的方便
30. 横剖面面积曲线 是以船长为横坐标、设计水线下各横剖面面积为竖向坐标所绘制的曲 线。
曲线具有下列特征:
(1)横剖面面积曲线与横向坐标轴间所包围的面积等于设计水线下船的排水体积 V ;
(2)横剖面面积曲线的丰满度系数等于船在设计水线下的纵向棱形系数 Cp ;
(3)横剖面面积曲线与横轴所包围的面积的形心横向坐标,等于船的浮心纵向位置 xb ;
(4)曲线的最大纵坐标值代表最大横剖面面积 Amax ;
(5)丰满船的横剖面面积曲线的中部有一平行段,称为船的平行中体长 Lp ,平行中 体前后的两段长度分别称为进流段长 Le :和去流段长 Lr 。方形系数小的船一般都没有平行 中体,最大横剖面常在中后
31. 球鼻首 减阻机理:减小兴波阻力、减小舭涡阻力、减小破浪阻力 球尾 它增大伴流 系数,提高了船身效率,还可以使伴流分布较均匀
32. 总布置设计 是以满足船东提出的使用要求和航行性能为前提, 合理经济地确定新船整体 布置的工作,就是要完成新船总布置图的设计与绘制。
33. 总布置设计 需遵循的原则:①最大限度的提高新船的使用性能②保证船舶的航行性能③ 满足有关规范、 规则及公约的要求④便于建造、 检查、 维修及设备的更换, 船上各处所 应具有良好的可达性⑤舱室布置时, 要努力改善船员与旅客的工作和生活条件⑥在经济 实用的前提下,注意外部造型与内部装潢,给人以美感。
34. 总布置设计 的步骤:①在调查研究和分析母型船资料的基础上, 根据新船的使用特点和
技术任务的要求, 确定新船主尺度并进行总布置草图设计②根据方案审查的意见, 修改 总布置并进行草图的深化细化工作。
35. 总布置设计 的工作内容:①主船体与上层建筑的总体规划②纵情调整③梯口与通道的规
划、舱室布置④舾装设备的选型与布置
36. 尾机型船的优缺点:优点 ①可是中部方整的船体用于设置货舱, 便于装货、 理货②可缩
短轴系长度, 提高轴系效率, 降低造价, 且不需设轴隧道而使舱容有所增加③有利于结 构的连续性与工艺性④装载散装货物时易于清仓舱, 且有利于货舱口的布置及船体空间 的利用,还可提高装卸效率。 缺点 ①浮态调整比较困难②适居性差③对于型线较瘦 的集装箱船、 滚装船及快速杂货船, 机舱布置比较困难④对于有抗沉性要求的船舶, 因 机舱相对较长,因此不满足规范要求
37. 双层底的设置, 主要是为了保障船底触礁或搁浅时船舶的不沉性, 同时可作为燃油、 淡
水储存舱或压载水舱
38. 舷边舱 :对总纵强度及扭转强度有利、 空载航行时可用作压载舱提高重心, 改善压载航
行时的耐波形、 甲板间货舱的宽度较小, 有利于运载谷物, 改善谷物装载稳性、 船体结 构较轻, 大舱舱容较大, 经济性较好 顶边舱 :用来作压载水舱、 减小了谷物 移动力矩、可用来装压载水,提高压载时船的重心高度,改善船的横摇稳性。
39. 确定上层建筑应考虑的因素:①甲板面积要求②浮态与稳性③驾驶视线④其他尺度限制
因素
40. 纵倾调整(货船) :①改变油舱、淡水舱的布局②中机型级中尾机型船可适当移动机舱
位置③改变浮心位置
41. 海军系数法 C P 32?=
P-主机功率 (kW) V-设计航速 (kn) △-设计排水量 (t); C 一海军系数
42. 推进系数估算 ηηηηηS G R H PC 0= -螺旋桨敞水效率、船身效率、相对旋转
效率和齿轮箱效率、轴系效率
43. 设计中对初稳性值 GM 的大小,一般从其下限值和上限值两方面来考虑。
初稳性的下限值 GMmin
下限值是保证船的安全和使用要求所需的最低初稳性值。
从安全角度看, 船的大倾角稳性和初稳性有一定的联系; 从使用要求看, 也需保证一 定的初稳性值。
实践证明, 除客船外, 现行规范对 GM 值下限的要求, 一般不难满足。 所以在设计时, 着重从设计船的使用要求,来确定适宜的初稳性下限值。
初稳性的上限值 GMma x
初稳性上限值是从横摇缓和性上考虑的,若船在波浪中的摇摆周期短、摆幅大,则不 仅影响船舶的安全性, 船上作业也很困难, 货物会移动受损, 乘员会晕船或感到不舒服。 因 此设计时,在保证初稳性下限的前提下,应力求使船的横摇缓和些。
44. N ——诺曼系数
45. 在 Fr 较低 (Fr <0.24)时,采用一段平行中体,对于前体,可使进流段 (le型线尖瘦些,="" 降低兴波阻力;对于后体,可削瘦去流段="" (lr)的船体型线,有利于改善形状阻力。在="" 实用上,平行中体一段的横剖面形状完全相同,使得中部的船舱方整,便于装卸货物。="" 设置平行中体还可简化工艺和降低建造成本。总之,适当采用平行中体不但在经济性="" 和实用性上有利,在阻力性能上也是有利的。平行中体长度的选取,一般是取不使阻="">0.24)时,采用一段平行中体,对于前体,可使进流段>
46.
范文二: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 =PKLBTCb
1. 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+Wm
Wh 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- COMMON STRUCTURAL RELES 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=ChLBD
A)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(P
Cm 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)034+0.68(P0.7
P主机额定功率,KW
N 主机额定转速 r/min 。
1. 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.X 2. O 3. X 4. O 5. X 6. O 7. X 8. X 9. X 10.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。[Lpp<160m时,d=d0(lpp>160m时,d=d0(lpp>
========================标准答案=========================
一、判断题(1’x10)
1.X 2. O 3. X 4. O 5. X 6. O 7. X 8. X 9. X 10.X
二,选择题(2’ x10)
1~4 CCDC 5~8 DAAB
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(P106 第四章)
10. 船宽,型深,吃水(P119 第四章)
四,名词解释
1. 是指满载试航速度,即主机在最大持续功率情况下,静深水中的新船试航测得的速度。(P6
第一章)
2. 是每吨货物所占据的货舱容积,即货舱容积与载重量之比。(P36 第三章)
3. 对于积载因数小的重货船,可按《载重线规范》决定其最小干舷,从而确定出船的型深D。
(P131 第四章)
4. 指船舶在遭受海损而破舱后,仍能保持其一定浮性和稳性的能力。(P92第四章)
5. 指船正浮时实际水线以上船舶各部分在船的中线面上的侧投影面积。(P81 第四章) 五,简答题
1. 满载出港:设计状态。满载到港:这时船上的油水等重量,为定为设计状态时油水储备的
10%,不包括滑油。空载出港:穿上不载运货物,油水等为设计储备量的100%。空载到港:船上不载运货物,油水等为设计储备量的10%。(P17 第二章)
2. (P10 第一章图1-3)
3. ①保证船舶安全和使用要求的初稳性的下限值GMmin
②保证船舶横摇缓和的初稳性上限值GMmax(P71 第四章)
船舶设计基础 试题卷(A)
1、 设计布置地位型船舶时,通常应先确定( )
A. 主尺度、系数; B. 排水量; C. 载重量; D. 空船重量
2、 最小干舷船的Fmin是根据()确定的。
A. 积载因数; B. 载重线规范;
C. 型深; D. 容积
3、 在主尺度一定的情况下,()标志着船舶经济性。
A. 货舱舱容; B. 航速;
C. 主机功率; D. 耗油量
4、 某船排水量为10000t,现要对该船进行改造,使其增加1000t,则改造后的船舶排水量
为()
A. 11000t B. 10000t C. 大于11000t D. 小于11000t
5、 空船重量不包括下面哪一项()
A. 机电设备 B. 燃油 C. 船体钢料 D. 木作舾装
二、名称解释:
1、 富裕干舷船:
2、 积载因数:
3、 载重型船舶:
4、 干舷甲板:
5、 失速:
三、问答题:
1、 船舶容量包括哪几个方面?分别适用于哪类船舶?试举例说明。
2、 如何衡量快速性好的标准是什么?其对哪些方面会产生较大的影响?
3、 从所发生海难事故分析,船舶是否会因破损浸水而不沉没或倾覆,与哪些因素有关?
4、 在总布置设计过程中,一个重要内容是纵倾调整工作,为保证确定的浮态,纵倾调整的
原则方法有哪些?
5、 船舶在风浪中失速的种类有哪些?改善的方式有哪些?
四、综合分析题:
分析下面50000t油轮的设计任务书,回答问题:
本轮为载重量50000t,载运散装原油的尾机型柴油机远洋轮,航行于国际航线。主机采用低速柴油机,使用燃料油。当主机发出连续使用功率为15600KW时,服务航速约为15kn。续航力为20,000n mile。主机燃油储备量按15600KW,15kn计算。
本轮的满载最大吃水不得超过12m,方形系数不得小于0.684,其他尺度按最佳状态选取。 分析:
1、 简述该船设置专用压载水舱的必要性,并说明设置压载水舱的有关要求?
2、 设计低速肥大型油船时,从兴波阻力角度和经济性角度来选择棱形系数Cp时为什
么存在着相反的结论?如何来处理这一矛盾选择设计船的Cp?
船舶设计基础参考答案
一、 ABACB
二、
6、 富裕干舷船:
当设计积载因数较大的货船时,按载重线求得最小干舷F,所决定的型深D,往往不能满足货舱容积的要求。型深D需要根据舱容决定,即D>Fx+T,船的实际干舷大于最小干舷,这种船称为富裕干舷船。
7、 积载因数:单位重量(重力)的货物所占货舱的容积。单位为m3/kg (m3/kN)
8、 载重型船舶:油船、散货船等载重量占排水量比例较大的船舶
9、 干舷甲板:
用以计算干舷的甲板,通常是最高一层露天全通甲板,该甲板上所有的露天开口有永久性的封闭装置,其下在船侧的所有开口有永久性的水密封闭装置。
对具有不连续甲板的船舶,露天甲板的最低线及其平等于升高部分甲板的延伸线取为干舷甲板。
10、 失速:船舶在海上航行,由于风和浪的扰动,使得在功率保持不变的情况下航行速度
较静水条件时的减少量。包括自然失速和主动失速。
三、问答题:
6、 船舶容量包括哪几个方面?分别适用于哪类船舶?试举例说明。
答:船舶容量常包括两方面内容,即货舱容积和甲板面积。货舱容积多用于载运货物的船舶,如散货船;甲板面积常适用于甲板上需要载运货物或乘客的船舶,如客船。
7、 如何衡量快速性好的标准是什么?其对哪些方面会产生较大的影响?
答:衡量快速性的好坏常从两个方面来说明:
2) 在满足设计任务书各项要求的同时,达到规定的航速指标,船舶所需的主机功率最小;
3) 在主机功率一定的情况下,在满足其他要求的情况下,航速最高。
航行速度的好坏对于船舶的经济性、使用要求影响较大。
8、 从所发生海难事故分析,船舶是否会因破损浸水而不沉没或倾覆,与哪些因素有关? 答:常与以下因素有关:船舶设计时对抗沉性问题考虑的合理、周密程度;船舱破损的位置、尺寸和进水量;发生海损时的环境条件——海况;海损后船员所采取的损管措施。
9、 在总布置设计过程中,一个重要内容是纵倾调整工作,为保证确定的浮态,纵倾调整的
原则方法有哪些?
答:船舶装载情况变化,船的浮态也随之发生变化,营运船舶在各种装载情况下应有适宜的浮态。满载出港时主要解决适宜纵倾问题,有效的方法有:改变油舱、淡水舱的布局;适当移动机舱位置。对空船压在状态,通过重新分配压载舱来调整。
10、 船舶在风浪中失速的种类有哪些?改善的方式有哪些?
答:船舶在风浪中失速一种是恶劣海况时为了避免发生因剧烈纵摇及升沉运动而引起的严重的甲板上浪、首部砰击或飞车而被迫降低航速或适当改变航向的主动失速;还有一种是为阻力增加而产生的被动失速。
改善失速的方法,一是减小船在风浪中阻力的增加;二是改善在恶劣海况中船的运动,以求被迫减速的幅度不大。
四、综合分析题:
分析下面50000t油轮的设计任务书,回答问题:
本轮为载重量50000t,载运散装原油的尾机型柴油机远洋轮,航行于国际航线。主机采用低速柴油机,使用燃料油。当主机发出连续使用功率为15600KW时,服务航速约为15kn。续航力为20,000n mile。主机燃油储备量按15600KW,15kn计算。
本轮的满载最大吃水不得超过12m,方形系数不得小于0.684,其他尺度按最佳状态选取。 分析:
1、 简述该船设置专用压载水舱的必要性,并说明设置压载水舱的有关要求?
本船设专用压载舱,对防止污染有利,同时能使油舱及压载分开,装卸货油与排抽压载水可同时进行,因而可缩短停港时间,增大运输能力。 设置压载舱的有关要求:
本船的型深应当比无志用压载舱的者适当增加,船长及船宽则基本保持在正常范围。与同吨位不设专用压载舱的油船相比,本船的长度型深比及宽度型深比将会小些。
3、 设计低速肥大型油船时,从兴波阻力角度和经济性角度来选择棱形系数Cp时为什么存在着相反的结论?如何来处理这一矛盾选择设计船的Cp?
棱形系数Cp对船的剩余阻力影响很大,从兴波阻力的角度考虑,要求减小Cp以减
小兴波;而从经济性角度考虑,Cp大者便于布置,Cp小两端尖瘦,不利布置。因此从这两个方面看,结论是相反的。但油船主要是从经济性角度考虑,因其速度低,兴波阻力是次要的,因此在阻力增加不大的情况下,尽量增大Cp,在经济性上是有利的。
《船舶设计原理》
? 1、设计的初始阶段,如何确定新船的重心高度?
在设计初期即主尺度及排水量确定阶段,船舶的主要图纸均并不具备,设计船的重量重心只能依据母型或统计资料进行较为粗略的估算。
①粗估法
通常假定Zg正比于型深,即:
Zg1=ζ1DZg1=ζ11D1
D、D1——型深和相当型深;1、11——系数,通常取自于母型船,通常仅用于设计初期
②、分部分项换算
(1) 条件:母型船的分部重量重心资料
(2) 方法:分部换算法估算设计船钢料、舾装、机电各部分的重心度,然后用
力矩法求取空船重心高
ζ
ζ
Zg1=
WhZgh+WfZgf+WmZgm
(Wh+Wf+Wm)
通常,船体钢料与木作舾装的重心高备重心高
Zgh
、
Zgf
正比于型深或相当型深,机电设
Zgm
正比于舱深(D-hd)
? 2、重力与浮力不平衡,对新船性能会产生哪些不良影响?如何区分船舶的排水量及设计排
水量两定义
如果重力大于浮力;实际吃水将超过设计吃水。 此时可能出现以下情况:
①新船不能在预定的航线上航行,或必须减载航行,这是因为,对于沿海和内河船舶,往往是航道水深限制了船舶吃水;对于远洋船舶,则是停靠港的泊位水深限制了船舶吃水。
②船舶干舷减小,储备浮力减少,船舶大角稳性与抗沉性难以满足,甲板容易上浪,船舶结构强度也可能不满足要求.
如果重力小于浮力,实际吃水小于设计吃水。
螺旋桨可能露出水面而影响推进效率,海上航行时船舶耐波性也可能变差。同时船舶尺度选择势必偏大,船舶建造所需的原材料与工时消耗增加,显然,船舶经济性降低。
? 3、在影响钢料重量的主尺度及系数中,影响最大的因素是什么?影响最小的因素是什么?
为什么会产生这样的影响?
主尺度及方形系数对Wh的影响程度是不同的,其顺序为L、B,D、T,Cb。
它们对Wh的具体影响程度因船舶类型、建筑及结构特征,主尺度的大小等而异,
,影响最大的因素是L;大多数构件(如外板、底部结构、甲板、舱壁、舷侧结构等)都与船长有关;
从强度方面看,船长L越长,其在水中所承受的纵向弯矩M越大,对船体结构纵向构件
的尺寸要求也大。
影响最小的因素是Cb;Cb增大(一般当Cb>O.6时),则需增大船体梁剖面模数W.这会引起总纵强度构件重量增加;
另外,Cb增大,会引起外板、甲板,底部结构、舱壁等构件尺度和数量微小的增加。 总之,方形系数Cb增大,会使船体钢料重量Wh有所增加,不过影响甚微。
4、说明在不同设计阶段船舶的重量重心计算方法是不一样的
1)计算特点:
① 贯穿于整个设计过程的始终 ② 逐步近似
2)计算方法:不同设计阶段是不一样的
(1) 技术设计、施工设计及完工设计时:按图纸进行详细的分项计算 (2) 设计初期:主尺度及排水量确定阶段
此时,船的重量重心只能依据母型或统计资料进行较为粗略的估算
? 5、如何计算包装货舱容积和散装货舱容积
船舶运输的货物按载运形式可分为两大类:包装货和散装货 载运时用箱、桶或袋子包装起来的、称包装货。
货物虽然运输时不用包装,但本身进行了整理,属于包装货。 货物运输时直接装在货舱里,称为散装货。
同一类货物有时既可采用包装又可用散装,应视具体情况而定。 散装舱容,是装载散装货物时货舱的有效容积。 货物装载可达甲板横梁(或纵骨)的上缘、肋骨外缘和舱底板的顶面包装舱容,是装载包
装货物时货舱的有效容积,
货物装载一般只能达到甲板横梁(或纵骨)的下缘、肋骨及货舱护条的内缘和舱底铺板的
顶面。
货舱的包装舱容约为该舱型容积的0.88~0.92。 同一货舱,其包装舱容约为散装舱容的0.90。
? 6、装载压载水的理由.
? 7、船主体内各种舱室所需要的总型容积为
V=Vc+Vow+Vb+Vm+Va-Vu
8、增加货舱容积的措施
增加货舱容积最有效(且较合理)的措施是适当加大型深D或D/T。
1) 加大L 和B
2) 减小la、3) 减小lm
lf
和ld
4) 增加D(最有效的方法)
9、规划客船主尺度之初,确定上层建筑层次层数多少的作用如何?
在总布置设计中,上层建筑部分的区划与布置,包括形式、尺度、层数及内部各舱室的划分和布置等。 考虑的因素有:
(1)甲板面积要求 (2)浮态与稳性
(3)驾驶视线 (4)其他尺度限制因素
10、容量图的意义如何?有何作用?对液舱为什么要绘制舱容要素曲线?
容量图清楚形象地表示出全船主体(包括货舱口)各舱室容积的大小及分布。该图以船长L为横坐标,以各舱沿L不同剖面处的横剖面面积为纵坐标绘成。
据容量图可知,其最高连续曲线下包围的总面积,相当于设计船主甲板下的总型容积;每个舱室所包围的面积代表了该舱的型容积,面积形心在长度方向的坐标代表该舱容积形心的x坐标。因此,依据容量图能方便地算出各舱室的型容积及其x坐标,进而可算得各舱室的装载量及其xgi ,与空船重量重心汇总后可得全船排水量△及重心纵坐标xgi,于是可方便地计算船舶浮态,进行纵倾调整。
舱容要素曲线包括各液面高度处体积V及其形心坐标xν、 zν及边舱yν,以及自由液面对通过其面积形心的纵轴的惯性矩ix ;计算时液面深度z通常从舱柜底面算起。舱容要素曲线根据舱柜布置图、肋骨型线图及有关的结构图
经汁算后绘成。计算液舱体积及其形心时,以采用沿水线面积分的方法为好,因为这样可同时算得各深度处自由液面要素。
通过舱容要素曲线科研计算自由液面的要素,从而减少自由液面的影响。
? 11、区别吨和吨位
? 船舶登记吨位(RegisterTonnage,缩写为RT),是指按船籍国制订的《船舶吨位丈量
规范(或规则)》对船内容积进行丈量和计算所得的登记吨数。
? 1登记吨=2.832m3 (100ft3 )
? 由于丈量和计算的结果数据要登记在该船的《船舶吨位证书》上,所以称为船舶登记吨位。 ? 登记吨位,是船内容积的度量,因此,它与排水量“吨”或载重量“吨”是截然不同的概
念。
? 12、免除处所的定义是什么?
免除处所,只包括按照下列规定确定的围蔽处所之开蔽部分:一端敞开,开口宽度大于0.9B(船宽),则从该端向内B/2距离的空间可以免除,其余部分仍认为是围蔽处所;如开口的宽度小于0.9B,就不能认为是开敞的,不予免除。舷侧有较大开口时,开口长度一段的体积可以免除。
? 13、规范根据船主体内部灌进水的可能性,对船舶的划分。 ? 14、最小干舷计算确定干舷甲板及船的主尺度 ? 15、对于载重线标志,国内船与出口船有何差异? ? 16、动态经济指标中各指标的意义如何? ? 17、变吃水船
? 18、船型论证中的船舶航速指的是什么航速?
船型论证中,船舶航速通常指试航速度
? 19、如何选取最佳船型?
各方案的技术、营运与经济计算完成后,对各方案计算结果加以分析比较,在满足船舶使用要求与技术性能的前提下,通常选取经济性最好的船型为最佳船型。
20、 船舶纵倾调整的方法是什么? (1) 改变油舱、淡水舱的布局
(2) 中机型及中尾机型船可适当移动机舱位置 (3) 改变浮心位置
21、提高船舶稳性的措施有哪些?
? 22、什么是经济船长?
? 23、经济方型系数常用于哪类船舶?
? 24、在确定船舶主尺度时如何协调好船舶耐波性及稳性 ? 25、载重型船与布置地位型船主尺度确定时有何区别? ? 26、利用诺曼系数的计算
诺曼系数法
前提:是有很相近的母型船且新船重量与母型船相差不大。
?=Wh+Wf+Wm+DW=Ch?+Cf+Cm+DW
δ?=
?Wh??δ?+?Wf??δ?+?Wh
??
δ?+δDW=? Wh?
?δ?+2?W?2?W? 则 ???03 f????δ?+ m?δ?+δDW
03???0
δ?=
δDW
=N?δDW
1-? W
h??+2Wf3?+2Wh?整理:
3??
?0
N ━━ 诺曼系数
诺曼系数分析: 1) 诺曼系数N的物理意义
表示载重量增加1t时船舶排水量的增量
2) N的数值特点
① 恒有N〉1时,即载重量增加1t,则排水量增加1t以上
N的大小随船型而异
? 27、任务书分析:
? a、基于设计船所运的货物这一点,设计中应如何考虑? ? b、经济性
? c、设计船主尺度确定时主要设计思想
参考题库: 选择题:
6、
设计布置地位型船舶时,通常应先确定( A )
A. 主尺度、系数; B. 排水量; C. 载重量; D. 空船重量 7、 最小干舷船的Fmin是根据( B)确定的。
A. 积载因数; B. 载重线规范; C. 型深; D. 容积
8、 在主尺度一定的情况下,( A)标志着船舶经济性。
A. 货舱舱容; B. 航速; C. 主机功率; D. 耗油量
9、 某船排水量为10000t,现要对该船进行改造,使其增加1000t,则改造后的船舶排水量为( C A. 11000t B. 10000t C. 大于11000t D. 小于11000t
10、 空船重量不包括下面哪一项( B )
)
A. 机电设备 B. 燃油 C. 船体钢料 D. 木作舾装
名称解释:
11、 富裕干舷船:
当设计积载因数较大的货船时,按载重线求得最小干舷F,所决定的型深D,往往不能满足货舱容积的要求。型深D需要根据舱容决定,即D>Fx+T,船的实际干舷大于最小干舷,这种船称为富裕干舷船。
12、 积载因数:单位重量(重力)的货物所占货舱的容积。单位为m3/kg (m3/kN)
13、 载重型船舶:油船、散货船等载重量占排水量比例较大的船舶
14、 干舷甲板:
用以计算干舷的甲板,通常是最高一层露天全通甲板,该甲板上所有的露天开口有永久性的封闭装置,其下在船侧的所有开口有永久性的水密封闭装置。 对具有不连续甲板的船舶,露天甲板的最低线及其平等于升高部分甲板的延伸线取为干舷甲板。
15、 失速:船舶在海上航行,由于风和浪的扰动,使得在功率保持不变的情况下航行速度
较静水条件时的减少量。包括自然失速和主动失速。
问答题:
11、 船舶容量包括哪几个方面?分别适用于哪类船舶?试举例说明。
答:船舶容量常包括两方面内容,即货舱容积和甲板面积。货舱容积多用于载运货物的船舶,如散货船;甲板面积常适用于甲板上需要载运货物或乘客的船舶,如客船。 12、 如何衡量快速性好的标准是什么?其对哪些方面会产生较大的影响? 答:衡量快速性的好坏常从两个方面来说明:
4) 在满足设计任务书各项要求的同时,达到规定的航速指标,船舶所需的主机功率最小; 5) 在主机功率一定的情况下,在满足其他要求的情况下,航速最高。 航行速度的好坏对于船舶的经济性、使用要求影响较大。 13、 从所发生海难事故分析,船舶是否会因破损浸水而不沉没或倾覆,与哪些因素有关?
答:常与以下因素有关:船舶设计时对抗沉性问题考虑的合理、周密程度;船舱破损的位置、尺寸和进水量;发生海损时的环境条件——海况;海损后船员所采取的损管措施。 14、 在总布置设计过程中,一个重要内容是纵倾调整工作,为保证确定的浮态,纵倾调整的原则方法有
哪些? 答:船舶装载情况变化,船的浮态也随之发生变化,营运船舶在各种装载情况下应有适宜的浮态。满载出港时主要解决适宜纵倾问题,有效的方法有:改变油舱、淡水舱的布局;适当移动机舱位置。对空船压在状态,通过重新分配压载舱来调整。
15、 船舶在风浪中失速的种类有哪些?改善的方式有哪些?
答:船舶在风浪中失速一种是恶劣海况时为了避免发生因剧烈纵摇及升沉运动而引起的严重的甲板上浪、首部砰击或飞车而被迫降低航速或适当改变航向的主动失速;还有一种是为阻力增加而产生的被动失速。 改善失速的方法,一是减小船在风浪中阻力的增加;二是改善在恶劣海况中船的运动,以求被迫减速的幅度不大。
计算题:
设计某多用途货船,要求△o=18780t,钢料重量Who=4044t,木作舾装重量Wfo=1406t,机电设备
Wmo=670t。燃、润料Wro=2250t,航速Vo=10kn。如果保持设计船的建筑特t;载货量Wco=10000
征、结构形式、建造材料、主机类型及人员编制等与型船相同,仅当载货量减少到9000t和航天速提高到10.5kn时,试用以排水量为函数的微分形式的重量方程式,求满足重力与浮力相平衡的设计船排水量△及各项重量Wh,Wf,Wm及DW各为多少?(15)
设各重量关系式为:Wh=Ch?,Wf=Cf?,Wm=CmPB,Wr=gPB,其中PB=v
3
提示: ηN=
'''
?Who'2Wmo?+Wfo+Wro1-?+??
?3???o?o?
解法一:
排水量全微分形式:δ?=δW+δF1+δF0式(1)
由式(1)得到的排水量变化量δ?和诺曼系数ηN的表达式为:
δ?=ηN(δW+δF0)式(2)
式(2)中已知重量增量δW=δDW=-1000t
ηN=
1
'''
?Wh'02Wm?0+Wf0+Wr01-?+?
?3???0?0?
=
1
=1.58
4044t2670t+1406t+2250t??1-?+?t318780t?18780?
v3
由PB=可以得到
C
?=
PB?C
3
v
又其他技术条件不变,只改变航速,可以认为C不变,PB不变 则:由于改变航速引起的排水量的变化为
δF0=δ?=
31?0118780t?δv=??0.5kn=469.5t 23v0210kn
可得:δ?=ηN(δW+δF0)=1.58?(-1000t+469.5t)=-838.19t
?=?0+δ?=18780t-838.19t=17941.8t
由Wh=Ch?,Wf=Cf?,Wm=CmPB,Wr=gPB得
Wh=
Wh04044t
??=?17941.8t=3863.5t ?018780t
Wf0?0Wf=
?.8t??17941
=1406t? ?
18780t??
=1363.6t
Wm=Wm0=670t Wr=
Wr0?v02250t?10kn
==2142.86t v10.5kn
DW=?-(Wh+Wf+Wm)=17941.8t-(3863.5t+1363.6t+670t)=12044.7t
解法二:
δDW=1000t ηN=
1
'''?Wh'02Wm?0+Wf0+Wr01-?+?
?3???0?0?
=
1
=1.58
4044t2670t+1406t+2250t??1-?+?t318780t?18780?
δ?=ηN?δDW=1.58?(-1000t)=-1580t
?=?0+δ?=18780t-1580t=17200t
由Wh=Ch?,Wf=Cf?,Wm=CmPB,Wr=gPB得
Wh=
Wh04044t
??=?17200t=3703.77t ?018780t
Wf0?
Wf=
?t??17200
=1406t? ?
18780t??
=1325.6t
Wm=Wm0=670t Wr=
Wr0?v02250t?10kn
==2142.86t v10.5kn
DW=?-(Wh+Wf+Wm)=17200t-(3703.77t+1325.6t+670t)=11500.63t
注:各个答案数据最后取整。
去年 一、填空题:
1、目前我国将新建船舶的设计阶段分为:设计报价(必要时)和等阶段。
2、依据内河水域的水文和气象条件划分船舶航行区域,若波高在0.5以下的区域为C级航区,航区内水流速度在3.5以上但不超过5时属于_______航区。
3、船舶载重量包括以下五个部分:__________;货物、旅客及行李;___________;____________;___________。
4、邮船、散装货船,由于货源单一性,空载返航时需要加压载水,目的是保证船舶必要的____________和____________。
5、在船舶初始设计阶段,利用____________可以校核船舶主尺度方案是否满足设计任务书提出的舱容要求。随着设计的深入,在型线图和总布置图等完成后,则需绘制_____________和_____________,以便精确计算各舱装载量的重量和重心。 6、实船设计中,初稳性上限值是从____________考虑的。
7、船舶最小干舷是从保证________出发,为限制船舶在运营过程中的__________而提出的要求。
8、船舶经济性评价分为__________和__________两种指标体系,其本质在于_______________,任一船舶进行经济评价之前必须先计算其基础经济数据即______________、______________、_____________及_____________。
二、名词解释。 1、试航航速V1。
2、自持力。
3、排水量裕度。
4、船舶容量
5、货物的积载因数
6、失速
7、净现值NPV
8、布置地位型船
9、半进流角
10、船主体
三、简答题
1、船舶初始设计阶段,如果重量和重心位置不准确可能出现哪些问题。
2、实船设计中为什么要取排水量裕度。
3、增加货舱舱容最有效(且合理)的措施是什么。并进行简要分析。
4、布置地位型船与载重型船舶确定主尺度过程的主要差别是什么。并以框图形式描述载重型船主尺度确定过程。
5、简述球首的减阻机理。
6、简述尾机型船的特点。
7、船舶节能装置以船尾节能装置为多,请至少给出三种船尾节能装置。
8、简述前置导管的节能机理。
四、计算题
1、某散货船的造价为12000万元(一次投资),设年货运量为120万吨,货运单价为45元/吨;年运营成本中,船员费用为200万,维修、保险等与造价有关的费用为900万,燃油和滑油费用为1600万,港口、代理等与吨位或载重量有关的费用为700万,其他费用为总成本的12%,取船舶运营年限为20年,船舶的残值取造价的10%,投资收益率10%。求净现值NPV,内部收益率IRR。
2、新设计一艘散货船,要求载重量为45000吨,服务航速不小于14节,假设没有尺度限制,试估算该船的主尺度L、B、D、T、Cb和主机常用功率CSR,以及横摇周期(若初稳性高为
1.6米)。
母型船要素L x B x D x T x Cb=180m x 31m x 16.6m x 10.5m x 0.82;DW=40000t;主机常用功率CSR=7182KW,服务航速Vs=14.5节,满载出港重心高度Zg=10m。
范文三:船舶设计原理
船舶设计原理
一·名词解释
1.续航力----民航的航速分为两种服务航速和试航航速。
2.自持力-----在规定的主机功率和航速下,船上的燃油可供船舶连续航行的距离或航行时间。
3.对于货船四种设计中典型载况:①满载出港---设计状态②满载到港----这时候有水等重量,规定为设计状态油水储备的10%③空载出港---船上不运载旅客和货物,但油水储备量为设计状态的100% ④空载到港----船上不运载旅客和货物,而油水等为其总储备的10%
4.积载因数---货物的积载因数是每吨货物装船是所占据的货仓容积,以μc表示。
5.型容积---是指型线图计算所得的仓内容积。
6.型容积利用系数---舱内净容积与型容积之比成为折扣系数。
7.净容积---当货物,油水等装载时扣除这部分空间后所剩余的有效装载容积。
8.容量图----太形象清楚地表示出全船主体各舱室容积的大小及分布,该图以船长L为船厂,以各仓沿L不同剖面处的横剖面面积为纵坐标绘成。
9.船舶登记吨位----按船籍国制定的对船内容积和计算所得的登记吨位。
10.净吨位---从总吨位中减除船员舱室和机舱等非盈利容积余容积。
11.总容积GT----表示运输船舶的大小,是量计除免除处所以外的全船所有围蔽处所所得的吨位。1登记吨=2.832m3=100立方尺
12.大倾角稳性---船在外力,横倾角超过10~15度时的稳性,它涉及到船在航行中能抗多大的风浪或横倾力矩不颠覆。
13.分舱载重线---用以决定船舶分仓的水线。
14.舱壁甲板---横向水密舱壁所达到的最高的一层甲板。
15.安全限界线-----船侧由舱壁甲板上表面以下至少76mm处所绘制的线。
16.风雨密----在任何风浪情况下水不应透入船舱内。
17.耐波性------船舶在风浪中遭受外力而产生各种摇摆运动,以及抨击,上浪,失速,飞车等,仍能保持一定航速在水面安全航行。
18.干舷------船舶浮于静水面时,自水面至露天甲板上表面舷边处的垂直距离。
19.最小干舷船----货船运载积载因数小的货物(重货)可按载重线规范来决定最小干舷,,从而确定型深D.这种船成为最小干舷船。其型深满足容积要求,也满足最小干舷。
20.富裕干舷船----当设计积载因数较大的货船时,按载重线求得的最小干舷F,所决定的型深D,往往不能满足货仓容积的要求,D需要根据仓容决定,即D>Fx+T .船的实际干舷大于最小干舷,这是富裕干线船。
21.变吃水船---对于富裕干舷船,在设计时可根据规范核算最小干舷,求得最大装载吃水Tmax,并使得船体结构设计符合T max 的要求,此时T max称为结构吃水,这样在一般情况下,船装载至满载吃水,而在装重货时船吃水达到Tmax,根据这种要求设计的船称为变吃水船,显然这种船使用灵活方便,也更经济。
22.方形系数----船体在水线以下的总体积与长方体LBT的比值。
23.横剖面面积曲线--船长为横坐标,设计水线以下各横剖面面积为竖向坐标所绘制的曲线。
24.净现值----船舶在使用期内还付本息后的利润的总现值。
25.投资偿还期---由投资,预定的收益率,年度收益求得的投资偿还时间。
二,分析题
1.影响船舶初稳性因素分析
答:有稳性方程式GM=aT=aB2/T-ζD 可知 船的主尺度BTD和船型系数都决定着初稳性高度GM的大小。①型宽B及B/T 初稳性随之增大而迅速增大,特别是加大B对增加GM的效果更好。②水线面系数是对GM影响最大的因素之一,但水线面系数受型线限制,当GM需要少量增加时,改变水线面系数是有效措施。③型深D减小D对降低稳性高度有好处,但D的选取需要靠主题容积选取。
2.增加船体容积的方法。
答:最好的办法是增加型深,或增加船长船宽,这样钢料增加 重量增加,
减少首尾尖舱壁,压缩机舱但是有限的。降低双层底也是有限的,增加型深虽影响重心变化,但其他影响较小。
3.耐波性从三个方面考虑,适居性,使用性,安全性。
答:适居性,航行时应让船员不会因为运动过剧而难以忍受。使用性,风浪航行时剧烈运动不会影响船上的仪器仪表的正常工作,保证船舶顺利操纵。安全性,恶劣气候时船舶运动不会引起螺旋桨经常严重的出水,发生飞车,首底严重抨击甲板严重淹湿,也不致过多的人为降速,影响使用安全。
3.设计中保证快速性措施。
答:①合适的主尺度,系数。②合适的节能的优秀船型,推进装置。③采用低转速,大直径的螺旋桨,以提高敞水效率。④减少附体阻力,如舭龙骨应该随流线方向设置,其他附体都应该与船体有良好的水动力配合⑤减小迎风面积,减小空气阻力。
4快速性问题阐述
答;(自己拓展)船体阻力 船体推进 推进装置的选择,空气阻力,风速。污底,每年增加总阻力的2%。 浅水影响,试航时不产生。
4.初稳性的分析。
答.增加干舷有利于增加船的稳性,降低重心对稳性有好处,增加船宽有利于稳性,减小自由液面和悬挂重量。增加水线面系数,注意水线以上的开口和水密性。
5.影响船体钢料重量的因素
答:①船长L,从构件的机和尺度和数量上,大多数构件都与船长有关,强度上船长越长,水中的纵向弯矩越大,对船体的结构尺寸也越大,船长对钢料的重量影响是最大的。。②船宽B,从结构数量上,一些横向构件都与船宽有关,船宽对横向强度影响较大,但对船体纵向强度影响不大,船宽对钢料的影响仅次于船长。③型深D,从几何构件数量上,型深对侧板,舱壁等有影响。④吃水T 吃谁不硬性结构构件数量,但对总纵强度和局部强度有一定影响。吃水T增加,使船体所受静水压力增大,故船体梁的剖面模数要增加。从局部强度看,船底和舷侧构件尺寸也要加大。所以,吃水增加也会引起钢料重量的增加。
7影响木作舾装重量的因素
答:①与船舶排水量和主尺度相关的重量,如船舶设备与系统,包括锚,系泊设备消防系统,管系,舵等②与船员旅客人数,生活设施标准相关的重量,如舱室木作,家具,卫生设备,救生设备等。③与船的使用特定相关的重量,如货船起货设备及舱口盖,拖船的拖带设备,救助船的救助设备,渔船的渔捞设备和加工设备。这些项目的重量长占同类船的Wf的相当部分④特殊要求的重量,如减摇装置,侧推装置,你船东要求和船舶技术性能要求而定。
8影响机电设备重量的因素
答:①已知重量,如主机,锅炉,发电机组的重量。船舶设计初期,这些设备项目往往是预先设定的,因而可从各自的产品样本中查出相应的重量。②可以计算的重量,如轴系重量,设计初期,根据预定的主机功率和螺旋桨转速可计算轴的扭矩,确定轴径,在按拟定的机舱位子和螺旋桨数目算出轴系的重量。③其他配套设备重量,如其他辅机,泵,管系等,一般来说,当设计船与母型春的主机类型心态,功率相近是,与其配套的辅助设备的组成和重量也大体相近,因而可直接根据母型船的Wm资料,结合设计船的不同要求用逐项比较法计算确定。
9选取船长考虑的因素。
答:1,浮力公式知道,船长可调浮力,但影响面较广。2快速性;L对阻力的影响大,不同的Fr占总阻力的百分数是不同的。3总布置 :包括仓容和甲板面积,满足总布置的要求的L,可作为设计船的下限值。 4经济性L增加船体钢料增加,造价相应增加,但快速性增加,提高船速节约经济,L对船体造价和燃料有不同的影响6耐波性:L增加后船舶在海上的纵摇升沉减缓。7操纵性 L增加船舶船向稳性增加,但会转性下降。8主尺度的限制,航线上的船闸长度,码头的泊位长度,内河弯曲长度。
10 选取船宽B的考虑因素
答1主尺度的限制,船宽B受船闸宽的限制,桥孔,船台船坞宽。2稳性和横摇,船宽对稳性影响最大。3总布置 船宽与总布置关系密切,加大B增加仓容货舱口宽度加大有利于总布置。4快速性 在排水量和船长不变时加大船宽有利于降低方形系数有利于快速性。5浮力和经济性,船宽正比于浮力,B对于经济性的影响小于船长。
11.选取T应考虑的因素。
答 主尺度限制 船舶吃水受巷道和港口水深的限制2浮力 增加T增大浮力的最有效办法。3 快速性和经济性 在排水量基本不变时增加T可相应减小LB 或方形系数,减轻船舶重量减小阻力。
12 载重型船主尺度确定步骤
答 载重型船是指排水量和载重量比值较大的稳定性较大的船舶。这类船DW是主要矛盾,
主尺度确定从重力和浮力相等入手,例如油船,散货船,杂货船。步骤,确定排水量 △=DW/ηdw 按母型船确定主尺度LBT 等。进行性能校核主尺度调整,对重量校核,仓容和最小干舷校核,稳性,航速校核。
13 布置地位型船主尺度的确定步骤
答布置地位型船是指布置各种用途的舱室或甲板面积的船舶。这类船舶的主要矛盾是容量,主尺度布置从总布置入手。步骤,先按布置要求初选主尺度 确定船装箱的行列层,选船宽B,L,D.再进行排水量估算,方形系数的确定。 性能校核。
14船舶型线设计的几点注意。
答1保证船舶具有良好的快速性,型线对快速性,耐波性影响是很大的对稳性抗沉性操纵性有影响。2满足总布置要求,与总布置有关的甲板地位,船舱尺度,设备布置浮态调整都有关系。3考虑船体结构的合理性与施工维修的方便。
15横剖面面积曲线的特征。
答其与横坐标包围的面积等于设计水线下的皮水体积。2其丰满系数等于船在设计水线下的纵向棱形系数3其与横轴包围的面积的行心横向坐标,等于船的浮心纵向位置4曲线的最大纵坐标值代表最大横剖面面积。
16固定压载和排水量裕度
答固定压载作用是。降低船舶重心提高稳性,增加重量增加吃水,调整纵倾。设计中加固定压载是不可避免的,对于主尺度取决于布置地位型的,相对尺度较大,载重量占排水量比例相对较小,重心较高,为保证其良好的稳性和浮态。设计中为避免船舶超重,通常分部计算钢料重,舾装重,机电重。的基础上将WL余家一定的裕度,成为排水量裕度。原因有估算误差,资料不足,经验不足导致。设备的增加也会导致,采用代用设备也会导致。 17浮心纵坐标的选择
答从阻力考虑 浮心位置改变时前后形状的行波阻力比例改变。对于给定船速存在一个最佳浮心位置。从布置上考虑,浮心的选取应注意满载出港是重心纵向位置的配合,使船舶不致产生首倾 。
18 设计水线 (相关重点)
答设计水线特征和参数包括:水线面系数,前后半段丰满系数 平行中段长度 端部形状 半进流角 尾部的纵向倾斜度等。设计水线首段形状对兴波阻力影响机理,他的选取与相对速度密切相关,其首段形状特征如下:Fr=0.16~0.19 有凸形到直线形Fr=0.2~0.22 直线形到微凹形 Fr=0.23~0.32 微凹形 Fr>0.32 直线形,整个流段保持和缓曲度。
设计水线的半进流角对船首部的兴波阻力有重要影响。从耐波性看设计水线首段适当丰满有利,而成S形状不利。
19首部及尾部型线(相关)
答横剖型线特征分为:V,中 V, 中U ,U形。1 U形 排水量和吃水高度比较均匀分布,使设计水线尖瘦,半进流角小,有利于减小兴波阻力。尾部,U形剖面半流比较均匀,有利于提高船身效率,改善螺旋桨工作条件,降低螺旋桨的激振力。但湿面积较大,摩擦力较大,耐波性较差。一般用于大型运输船。 2 V形湿面积较小,对于减小摩擦阻力有利。尾部,使去流水段流畅,可减少漩涡阻力,可增加纵摇和升沉的阻尼,对耐波性有利,小型船舶多采用。3 中V中U 兼顾阻力和耐波性要求,大多数船舶采用。
20球鼻艏
答球鼻艏的广泛引用获得较为满意的减阻效果,但也有工艺复杂,成本高,锚泊设备操作困难等,不同速和形状的船舶,其球鼻艏减阻机理不同,1减小兴波阻力,Fr在+0.27~0.34之间的中高速船。2减小舭涡阻力,肥大型船舶首部产生的漩涡,埋首现象增加阻力,但球鼻艏可以整流。3减小破波阻力。
范文四:船舶设计原理
船舶设计原理
5800t油船总体设计
专业年级 12级船舶与海洋工程 姓 名 戚文迪 学号 12090031028 指导教师 马维林 日期 2015.6
一、设计任务书
1. 航区、航线:无限航区、不定线航行; 2. 用途:本船装载闪点小于60℃成品油; 3. 载重量:约为5800t;
4. 船级:满足CCS有关规范和国际公约及规则; 5. 航速:不低于13节; 6.续航力:6000 n mile;
7.船员数:约18 人+2 备用+1 引航员。
二、母型船资料
1.总长:L=118.8m,垂线间长:LPP=110m; 2.型宽:B=17.6m,型深:D=8.4m; 3.设计吃水:d=6.0m,结构吃水:ds=6.3m; 4.载重量:5700t;
5.服务航速:Vs=13.5kn,主机油耗:12.74t/d,续航力:7800nmile; 6.舱容:货舱7210m3,燃油舱310m3,压载舱2745m3,淡水舱140m3; 7.主机:最大连续功率3250KW,连续服务功率2925KW; 8.人员:28员
9.其他:发电机、货油泵、装卸装备等。
三、船型特征
1. 船型:小型通用型成品油船,具有载重量相对较大、航程远和操作灵活等
特点; 2.作为装载成品油的船型,安全防爆应放在首位,同时要注意防污染设置; 3. 本船干舷按不小于1966年国际载重线公约及1979议定书及1988修正案
规定的“A”型船舶要求设计。干舷标记应在船级社批准后,勘划在标高不超过设计吃水的水平面之上;
4.尽量加大货油仓的容积,以有限的船舶尺度达到最大的装载量。在满足机舱各类机电设备布置的情况下,缩短机舱的长度,以保证有较大的货油舱长度。 5. 分舱在满足公约要求和保证液货舱、压载舱容积的前提下,应尽量挖掘自身潜力,即尽量考虑缩短机舱、泵舱及首尖舱的长度,以获得尽可能大的货油舱长度。
四、排水量及主尺度初步确定
1. 载重量系数法估算排水量
根据课本P71处公式,对于油船有
ηDW=0.7337K(DW/10000)0.0551;
设计船型为浅吃水型,故而K取0.9;
最终算得ηDW=0.64,对于小型油轮,此值偏大,根据经验公式取ηDW=0.6 排水量?=
DW
=
5800
=9666.7t 0.6
ηDW
2. 主尺度估算
(1)船长
由于所给母型船航速与排水量均与设计船型接近,因此可直接用母型船换算公
式计算:L=LO(?/?O)1/3,由于母型船和设计船型十分接近,故而可直接将母型船载重量带人上式:
L=LO(?/?O)1/3=118.8(5800/5700)1/3=119.5m
(2)船宽和吃水
利用公式B=C1(DW)1/3和d=C2(DW)1/3,根据型船资料
C1=BO/(DWO)1/3,C2=dO/(DWO)1/3得
B=BO(DW/DWO)1/3=17.6?(5800/5700)1/3=17.7m d=dO(DW/DWO)1/3=6?(5800/5700)1/3=6.03m
(3)型深
由于设计船的货舱长度占船长的比例和货舱部位结构形式与型船差别
不大,可用下式换算:
D=DO
LOBOWCμC
LBWCOμCO
式中:μC为积载因数,与母型船相同;
WC为载货量,用载重量代替
最终得:D=8.4?(4)方形系数
傅汝德数:Fn=
118.8?17.65800
?=8.45m
119.5?17.75700
=
=0.1954
根据公式:CB=C-1.68Fn C=1.08
CB=0.7517
(5)主机功率
用海军系数法估算主机功率:
?O2/3VO3?2/3V3?2/3V3
C==?P=PO2/33
POP?OVO其中排水量仍用载重量替代
58002/3133
)()=2642KW 得P=2925?(
570013.5
综上可得:?=9666.7tL=119.5m
B=17.7md=6.03m
D=8.45mCB=0.7517
P=2642KW
五、重量校核
船舶在静水中平衡所满足的条件:
?=∑Wi=LW+DW
LW、DW分别为空船重量和载重量,其中DW=5800t,因此后续中只需计
算空船重量即可完成新船重量校核。
1. 空船重量估算
空船重量可分为船体钢料重量WH、舾装重量WO和机电设备重量WM三大部分,即:
LW=WH+WO+WM
(1) 钢料计算
由于缺乏型船资料,因此暂采取经验公式法估算船体钢料重量,公式如下:
0.0032
WH=KL1.724B0.386(d/D)0.0282CB
仅有双层底时,K=0.261—0.273 有双底双壳时,K=0.276—0.345
油船设计应遵循MARPOL规范,采用双底双壳并取K=0.27 算得WH=2989t
(2) 舾装
同样利用经验公式:
WO=COLPP(B+D)
垂线间长近似利用下式计算:
LPP=LPPO
L
=110.65m LO
Co为系数,计算如下:
CO=0.3428DW-1.495+0.0886
WO=0.0886?110.65?26=255t (3) 机电设备
直接按主机功率估算:
WM=CM(PD/0.7355)0.5
式中PD为主机功率MCR
CM:对于低速主机,MCR在10000KW以下时,CM取值8—9 在计算中取为8即可
最终算得WM=8?(2642/0.7355)0.5=479.5t 综上可得:
空船重量LW=WH+WO+WM=3723t
(4) 排水量裕度
在估算空船重量时,通常要考虑一定的排水量裕度,在初步设计阶段可取空船重量的4%—6%,由于本船型为油船,因此裕度可取小一点,因此考虑排水量裕度后,空船重量为:
LW=LW'?1.04=3723?1.04=3872t
总的排水量:
?=LW+DW=3872+5800=9672t
略小于初步估算得到的排水量,基本满足要求。
2. 人员及行李、食品、淡水重量
(1) 人员和行李
我国船舶设计中人员重量按平均每人65kg计算,船员行李为35—55kg,本船人员共31员,则人员行李重量为:
WP=(65+45)?21=2310kg
(2) 食品和淡水
有如下计算方式:
总储备量=自持力x人员数x定量 自持力=
R
=19.23d,R:续航力
VS?24
应用上式已知食品定量3.5kg每人每天,淡水定量150kg每人每天 食品:WE=19.23?21?3.5=1413.5kg 淡水:WW=19.23?21?150=60574.5kg
(3) 燃油
由于无法获知辅机、锅炉等设备耗油率,只能以主机耗油量粗略估计燃油量:
-3
WF=g0Pt1?k?10
其中:g0一切燃油设备的耗油率,近似取主机耗油率的1.15;
P1主机功率;
t 航行时间;
k考虑风浪影响系数取1.1
WF=1.15?12.74?19.23?1.1=310t (4) 滑油
WL=εWF
ε取0.03,WL=9.3t
(5) 备品、供应品
取0.75%LW= 29.04t
(6) 载货量
WC=DW-WP-WE-WW-WF-WL-0.75%LW =5387t
六、舱容校核
1. 新船所需舱容
(1)货舱
所运货物为闪点小于60度的成品油,设计中取其运载柴油,密度0.85t/m3,根
据公式:
VC=WC?μC/kC
μC:积载因数=1/0.85
kC:容积折扣系数,取0.98
对于装载成品油的舱室,由于油料受热膨胀,还需考虑折减系数,取为净容积的
97.5%
考虑上述参数后算得货舱容积
VC=6633m3
(2)压载水舱
由于缺乏压载航行时的首尾吃水等数据,只能用最初步的估算方式:
WB=kB?DW,对于中小型油船kB取0.45 最终得到:
VB≈WB=kB?DW=2610m3
(3)机舱
机舱容积可用下式估算:
VM=KMLMB(D-hDM)
KM:机舱段体积丰满度系数,近似取1.0
LM:机舱长度,可用主机长度估算,即:LM=lM+C,C尾机型取10,lM=3.0m
hDM:机舱双层底高度中小型船舶取1.2
依据上述参数得:
VM=13?17.7?(8.45-1.2)=1668m3
(4)油水舱
根据公式:Vi=
Wi
分别计算如下: ρikCi
燃油舱:VF=
WF310
=?1.03=377m3
ρFkCF0.9?0.97?0.97WW60.57
==62.4m3
ρWkCW1.0?0.97
WL9.3
==11.23m3
ρLkCL0.88?0.97?0.97
淡水舱:VW=
滑油舱:VL=
油水舱总容积:
VOW=∑Vi=450.63m3 (5) 其他舱室
首尾尖舱在垂线间长范围内的容积约占总容积的2%—5%,对于尾机型可取3%;
对于油船,污油水舱的容积不得小于货舱容积的3% 根据以上两条得:
VA=(VC+VW+VM+VOW)?3%+VC?3%=540m3
2. 全船容积校核
(1)主船体总容积估算
VH=CBDLPPBD1
CBD:计算到型深的方形系数,可按下式估算CBD=CB+(1-CB)(D-d)/(C1d)一
般情况下C1取3
D1:计入舷弧和梁拱的相当型深,按下式估算 D1=D+SM+0.7C
SM:相当舷弧高,油船属A型船,可忽略 C:梁拱值C=0.015B
由上式得:CBD=0.785,D1=8.64
VH=13205m3 (2)总容积校核
VH=VC+VW+VM+VOW+VA-VU VU:上甲板以上装货容积,油船为零
得:
VH=11920m3,小于新船所能提供的舱容,能满足要求,但后续仍
需细调主尺度使设计舱容接近需要舱容
3. 局部容积校核
由于在整体舱容校核中,仍有待优化,因此局部舱容可先不必校核,待总体设计结果满意后,再校核局部舱容。
七、初稳性和横摇周期估算
1. 初稳性高
B2
-a3D 根据公式:GM=a1d+a2d
缺乏资料时,a1、a2按下式估算:
2
CB11CW
a1=(2.5-),a2=
3CW11.4CB
式中:CW=(1+2CB)/3=0.8345 得:a1=0.533 ,a2=0.0813
由于未知母型船重心位置,根据相关资料暂取a3=0.65 这样可以算出:GM=1.95m
2. 横摇周期
最直接利用公式:TΦ=CB/C为系数取0.75 得:TΦ=9.51s
八、总结
1.通过初步设计,基本确定了新船的主尺度;
2. 重量校核基本通过,但仍需微调主尺度实现更精细的设计; 3. 舱容校核虽然能够满足,但由于缺乏型船资料等原因,造成了舱容的一定浪费,这部分工作需要重点关注;
4,初稳性和横摇周期估算比较粗糙,在后续设计中如果仍没有
母型船资料,可借助建模软件得到这两个参数。
范文五:船舶设计原理
1船舶设计分为哪几个阶段?各阶段主要任务如何?
答:初步设计, 技术设计, 施工设计和完工设计任务。
初步设计:所提供的各项技术文件应能表明船的总体性能,应能据此判断设计船在技术上经济上的合理性,可能性及满足任务书各项要求的程度并作为审批的依据。
技术设计:解决新船的所有主要技术性要求。
施工设计:制定建造该船所需的全部施工图纸和技术文件。
完工设计:为船部门提供施工图纸和技术资料。
2、设计技术任务书
经过以上论证工作以后,便可提出新船的设计技术任务书。任务书的内容如下,
(一) 航区、航线
(二) 用途
(三) 船型
(四) 船级
(五) 动力装置
(六) 航速、续航力、自持力
(七) 结构
(八) 设备
(九) 性能
(十) 船员
(十一) 尺度限制
3、什么是母型改造法? 什么是逐步近似法?
答:母型改造法:在新船设计时, 将母型各项要素按设计船的要求用适当的方法加以改造变换, 即可得到新船的相应要素。
逐步近似法:由于船舶的内在矛盾错综复杂, 设计工作不可能一次完成, 而是循着一个逐步近似的过程。
4、满载出港——设计状态,
5、满载到港——这时的油水等重量,规定为设计状态时油水储备量的10%
(不包括滑油) ;
6、空载出港——船上不载运旅客与货物。但油水储备量为设计状态的100%。
7、空载到港——船上不装载旅客与货物,而油水等为其总储备量的10%。 8 海船航区分为:无限、近海、沿海、遮蔽等航区。
9试航航速vt :一般指满载试航速度,即主机发出额定功率的新船在静深水中,不超过三级风、二级浪时满载试航所测得的船速。大型船舶常以压载状态试航,然后再换算至满载状态时 的航速。
10 服务航速vs :指船平时营运所使用的航速,一般取为主机功率的85%一90%时的航速
11续航力 在规定的航速和主机功率下,船上所带的燃油可供船连续航行的距离(nmile或km) 。或连续航行的时间(h)。
12自持力 这是指船上所带淡水、食品等能供人员在海上维持的天数,也有称自给力,以天(d)计。
14 重量重心估算的重要性:直接影响船舶经济性和航行性能。
重量设计得过轻:船的实际重量值将大于计算值、重力大于浮力,实际吃水将超过设计吃水,①必须减载航行。②船舶干舷减小,船舶大角稳性与抗沉性难以满足。甲板容易上浪.船舶结构强度也可能不满足要求。
重量计算得过重:船舶尺度选择势必偏大,船舶建造所需的原材料与工时消耗增加,船舶经济性降低。同时由于实际吃水小于设计吃水,螺旋桨可能露出水面而影响推进效率,海上航行的耐波性可能变差。
重心纵向位置计算误差过大:船将出现较大纵倾,影响船舶的浮态、快速性与耐波性。
船舶重心高误差过大:影响船舶稳性与横摇性能。
15重量重心计算的特点与方法
重量重心计算持点:
一、贯穿于整个设计过程的始终;
二、逐步近似。
重量重心计算方法:
在设计初期即主尺度及排水量确定阶段,
重量重心只能依据母型或统计资料进行较为粗略的估算。
在技术设计、施工设计时,
船舶的主要图纸均已具备,船舶的各主要部分均已确定,
甚至实船也已造出,重量重心计算可以按图纸进行详细
的分项计算,然后逐项累计。
在完工计算时
按实船进行详细的分项计算,然后逐项累计。
16空船重量通常分为:1、船体钢料重量Wh ;2、木作舾装重量Wf ;3、机电设备重量Wm ,
17影响船体钢料重量的因素:1·、船舶尺度及系数 2.布置特征 3.船级、规范、航区4.结构材料
18固定压载是固定加在船上的载荷,通常采用生铁块、石头、水泥块和矿渣块等,一般在船下水前后加放在船的底部.固定压载的作用主要在于降低船的重心以提高稳性;增加重量以加大吃水;必要时也可用来调整船的纵倾。
19在船舶设计中,为确保设计船的载重量,避免船舶超重,通常在分部估算Wh 、Wf 及Wm 的基础上,将LW 预加一定裕度,称为排水量裕度(或排水量储备) 20释词:载重量、设计排水量、空船排水量
载重量:货物、船员及行李、旅客及行李、燃油、滑油及炉水、食品、淡水、备品及供应品的重量。
设计排水量:船舶装载了预定的全部载重量的载况称为满载,相应的排水量即为满载排水量也称为设计排水量。
空船排水量:新船竣工交船时的排水量,即空船排水量LW 。
21货物的积载因数c 表示(m3/t)。 22型容积(或称毛容积) 系指按型线图计算所得的舱内容积(m3)。
23散装舱容,是装载散装货物时货舱的有效容积,此时,货物装载可达甲板横梁(或纵骨) 的上缘、肋骨外缘和舱底板的顶面。
24包装舱容,是装载包装货物时货舱的有效容积,此时,货物装载一般只能达到甲板横梁(或纵骨) 的下缘,肋骨及货舱护条的内缘和舱底铺板的顶面。货舱的
包装舱容约为该舱型容积的0.88~0.92。通常,同一货舱,其包装舱容约为散装舱容的0.90。
25所谓容量校核,一方面是按设计任务书的要求估算设计船所需的容积,另一方面是按设计船的主尺度与总布置估算其实有的容积,通过所需容积与实有容积的比较来校核设计船主尺度方案与总布置格局的可行性与合理性。如果实有容积小于所需容积,则要通过修改主尺度或适当调整总布置来增加设计船的货舱容积;反之,如果实有容积过大,则通常要减小船的主尺度。
26船主体型容积的计算
1、货舱型容积Vc2.油水舱型容积V0w 3.专用压载水舱型容积Vb4机舱型容积Vm5,其他舱的型容积V
27容量图清楚形象地表示出全船主体(包括货舱口) 各舱室容积的大小及分布。 28计算与绘制容量图的大体步骤是:
(1)画出纵、横坐标轴,选择适当的长度和面积比例,在船长方向标出首、尾垂线、站线与肋位号,对照总布置侧面图,画出各舱壁位置线;
(2)根据帮戎曲线图查出各站在双层底、各层甲板和平台高度处的横剖面面积,并按比例标于容量图的站线上,然后分别把双层底、各层甲板和平台高度处的各站面积点光顺相连即得容量图。
29舱容要素曲线包括各液面高度处体积V 及其形心坐标x 、 zy ,以及自由液面对通过其面积形心的纵轴的惯性矩ix ;计算时液面深度z 通常从舱柜底面算起。
30 船舶登记吨位(RegisterTonnage,缩写为RT) ,是指按船籍国制订的《船舶吨位丈量规范(或规则) 》对船内容积进行丈量和计算所得的登记吨数。1登记吨=2.832m3 (100ft3 )
31一种是量计除“免除处所”以外的全船所有“围蔽处所”所得的吨位,叫做总吨位GT(Gross Tonnage) ;另一种则是从总吨位中减除船员舱室和机舱处所等非营利容积后所余的容积,称为净吨位NT(NetTounage)。
32 快速性就是研究船舶尽可能消耗较小的机器功率以维持一定航行速度的能力的科学。
33 海军系数C 是一艘船的阻力与推进性能的综合反映,如果新船与母型船在阻
力或推进方面有较大差别时,应对C 值进行修正。
34设计中保证快速性的措施
(1)选取合适的尺度、系数;(2)选用合适的,优秀的节能船型及节能推进装置;
(3)对于高速小艇,应尽量减小排水量。如对材料、结构形式、机电设备等应精心选择,以控制空船重量;
(4)采用低转速、大直径的螺旋桨,以获得较高的敞水效率(5)减小附体阻力,如舭龙骨应沿流线方向设置,首侧推装置的开孔位置、孔口形状应设计合理。其他附体都应与船体有良好的水动力配合;(6)减小迎面受风面积,以减小空气阻力. 35船舶稳性(stability )
是指船舶受到外力的作用而偏离原平衡位置发生倾侧,当外力消除后能自行恢复到原来平衡位置的能力。
初稳性(或称小倾角稳性),指船舶倾斜角小于10~15 ,或上甲板边缘开始入水前的稳性。
大倾角稳性:指船舶倾斜角大于 10~15,或上甲板边缘开始入水后的稳性。 36提高船舶稳性的几条措施 1)降低船舶重心是改善稳性的根本措施;2)提高横稳心M 点的高度,使值增大;3)尽量减小上层建筑的受风面积,即减少倾覆力矩。
37 破舱稳性也叫抗沉性是指船舶在一舱或数舱破损进水后保证不沉不翻的能力。
38 耐波性是指船舶在风浪中遭受由于外力干扰所产生的各种摇荡运动及砰击上浪,失速飞车和波浪弯矩等,仍能维持一定航速在水面安全航行的性能
39良好耐波性的要求:船舶耐波性,一般可从适居性、使用性及安全性等三个方面加以考虑:(1)船舶在海上航行,应使船上所有人员不致因船舶运动过剧而难于忍受;
(2)在风浪中航行,船舶的运动不致影响船上仪器、仪表的正常工作,以保证对船舶的顺利操作;(3)在恶劣的气候条件下,船舶的运动不会造成螺旋桨经常且严重地出水,发生飞车、首底严重砰击,甲板严重淹湿等,也不致过多地人为降速,影响船舶的使用与安全。
40船的干舷(F )是泛指船舶浮于静水面时,自水面至露天甲板上表面舷边处的
垂直距离。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Fmin 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。
41对于货船,如载运积载因数小(c <1.3)的重货(煤、矿石等) ,可按《载重线规范》来决定最小干舷,从而确定出船的型深d="" ,这种船称为最小干舷船="" 42型深d="" 需根据舱容确定,即d=""> Fx +T,船的实际干舷大于最小干舷,这种船称为富裕干舷船。
43载重线标志,俗称保险圈。图中的字母表示船舶航行于不同海区及不同季节的载重线限制。如果船吃水超过相应的载重线标志,港口监督部门将不准船出航。 44对于富裕干舷船,在设计时可根据规范核算最小干舷,求得最大装载吃水Tmax ,并使船体结构设计符合Tmax 的要求,此时Tmax 又称结构吃水。这样,在一般情况下,船装载至满载吃水(设计吃水) ,而在装重货时,船吃水达到Tmax 。根据这种要求设计的船称变吃水船
45 船舶操纵性包括以下三方面的内容:航向稳定性、回转性和转首性
46设计中要考虑的因素(1)舵、螺旋桨、与船体尾部型线要有很好的配合,以保证:船体、舵和螺旋桨之间保持合适的间隙;螺旋桨有良好的来流;舵能利用螺旋桨的来流以及螺旋桨和舵需要受到适当的保护,(2)受航道限制时,应特别注意船的回转性能,这时,以选取较短的船长和较大的舵面积系数为宜。(3)推、拖船(尤其是港口拖船) 都要求船的回转性能好,以利于作业时灵活,故也应采用较短的船长和较大的舵面积系数。(4)有的船舶,如巨型油轮、散装货船、渡船,为更好地控制船的航向和缩短靠离码头的时间,或节约拖船费用,应根据具体情况,分析是否有采用首部侧推装置的必要性。(5)从航向稳定性看,L /B 小、Cb 及B /T 大的船是不利的。空载吃水太浅会使船的航向不稳定,有的船需加呆木以解决航向稳定性问题; (6)近年来,发现肥大型船(方形系数大) 可能存在操纵性异常现象,即在小舵角下船可能是稳定的,也可能是不稳定的
47 船舶经济性分为单船经济性、船队经济性和运输系统经济性等。
48 船舶在一年内完成的运输量Qt 或运输周转量Qtm 称为年运量
船价是设计与建造一艘新船所花费的总投资,包括各种材料费(钢材,木材等) 、设备费(舣装设备、机电设备等) 、加工工时费及其他费用(设计费、检验费,利
润、税收等) 。
年营运成本(S),是船舶一年内各种成本的总和,亦称年总成本,包括:船员费用、与船价相关的费用(折旧费、修理费、保险费) 、燃润料费、港口费和其他费用。
年收入=年运量×平均货运单价年收益 A=年收入总额B -年营运费用Y 年营运费用Y =年总成本S -年折旧费D 年利润AC =年收入总额B -年总成本S
49单位运输成本是船舶完成单位运量所付出的成本
80、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。
81棱形系数Cp 和中剖面系数Cm 的选择
在方形系数已确定的情况下,因Cp =Cb /Cm ,所以Cp 的选择必须与中剖面系数Cm 的选择一起来考虑。从阻力的影响来看,Cm 是不重要的,因此,Cm 的选择很大程度上是考虑与Cp 的配合。
棱形系数Cp 对船的剩余阻力Rr 影响很大,而对摩擦阻力Rf 影响极小.棱形系数对剩余阻力的影响随船的相对速度不同而变化。
低速时(Fn <0 8),虽然选取小的cp="" 对剩余阻力是有利的,但此时兴波阻力的比例很小,因此cp="" 对总阻力的影响甚微。一般低速肥大船为提高装载能力和建造方便,cm="" 取值很大,所以cp="" 与cb="">0>
82最大横剖面位置
无平行中体的船舶,其最大横剖面位置决定了进流段和去流段的长度。由于前体兴波阻力随Fr 的增大而增大,所以最大横剖面位置应随Fr 的增大而后移。如:
Fr<0.30时,可在中后0%~3%lbp>0.30时,可在中后0%~3%lbp>
Fr>0.30时,则在中后3%~4%Lbp ;高速军舰甚至更后。
83货船纵倾调整的方法
(一) 满载出港状态1.改变油舱、淡水舱的布局2.中机型及中尾机型船可适当移动机舱位置3.改变浮心位置
二) 压载出港状态
设压载出港的排水量为△b 、重心纵向位置为xgb 。用类似于满载情况的计算,将表8—2中货物重量取为零,并计入压载水的重量和纵向力矩,就可求得压载出港时的首、尾吃水。
其他类型船舶的纵倾调整
其他类型的船舶,载重量占排水量的百分比要小得多,一般不需要很大的压载水量。如客船,其重心通常与机舱位置同向纵移,故合理确定机舱位置可控制船舶纵倾。
83梯口与通道的规划、舱室布置;
一、生活舱室的面积和设备标准(一)居住舱室:分为一、二、三、四类舱室(二)公共处所及服务处所
二、生活舱室的区划和布置
三、工作舱室及其他舱室的布置
四、机舱棚的尺度与布置
84总布置设计一般分两步进行:
第一步,在调查研究和分析母型船资料的基础上,根据新船的使用特点和技术任务的要求,确定船舶主尺度并进行总布置草图设计。
初步设计时,往往要绘制几种具有不同特点的总布置方案,供方案会审时选用。 第二步.根据方案审查的意见,修改总布置并进行草图的深化细化工作。
正式的总布置图(简称“总图”) ,往往要到技术设计中后期,协调好总体性 能、轮机、电气各部分意见经反复修改完善后才能绘制完成,正式的总图,其线条与符号要按照船体制图的标准绘制。
1.3)的重货(煤、矿石等)>