船舶设计原理.doc

(完整word)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:l 超过规范和规则推荐的备品l 船员及其行李l 在船舶管系和液舱中的油水l 非永久固定的属具l 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：l 饮用水舱、淡水舱、辅机冷凝器和造水机中的淡水l 除日用油舱（柜）到主机外的管系中的燃油l 辅机冷凝器、造水机及其有关管系中的海水l 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 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=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+（1Cb）（DT)/3T】/2L/D1/2从强度出发，考虑不同尺度比对钢料重量的影响；1+【Cb+（1Cb）(DT）/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=（Wh Xgh +Wf Xg f+Wm Xgm)/( 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=(Wh Zgh +Wf Zg f+Wm Zgm）/（ Wh +Wf +Wm ）3） 储备：将整个空船的重心高度提高0.050。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：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.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。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。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。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S600mm。首防撞舱壁至距首垂线0。2Lbp区域内,S700mm；离尾垂线0.15Lbp至尾尖舱壁之间的间距S850mm。7、在船舶设计中，纵倾调整可采用哪几种方法？答：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。可适当移动机舱的位置，或压缩机舱的长度。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.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：横剖面面积曲线下的面积相当于船的型排水体积；曲线面积的丰满系数等于棱形系数；面积形心的纵向坐标表示船的浮心纵向位置；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)；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；平行中体前后两段分别称为进流段和去流段;无平行中体船的最大横剖面位置；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（25LW）组成.设计中通常加一定的排水量裕度，其原因主要有：估算重量时有误差；设计过程中设备的增加;建造过程中材料的代用，重量的变化及位置的改变；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。 O3. X 4. O5。 X 6. O7. X8. X 9. 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.LppO6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： 贯穿于整个设计过程的始终 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0.880。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B2） 减小、和3） 减小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xn 、 zn及边舱yn ,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=2832m3 (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B2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. 则 整理： 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 恒有N1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11000t10、 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DFx+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，木作舾装重量，机电设备。燃、润料；载货量，航速.如果保持设计船的建筑特征、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,及DW各为多少？(15）设各重量关系式为:，,其中提示： 解法一: 排水量全微分形式： 式（1）由式(1）得到的排水量变化量和诺曼系数的表达式为: 式（2)式(2）中已知重量增量由可以得到又其他技术条件不变，只改变航速，可以认为C不变，不变则：由于改变航速引起的排水量的变化为可得：由，,得解法二：由，得注: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