船舶主要要素确定实用教案

1、第一节 总体设计方案(fng n)(fng n)的构思 总体设计(shj)方案构思的任务 分析设计(shj)任务书，明确设计(shj)要求； 分析同类型船的资料，确定各个设计(shj)参数可能的选择范围，设立一个初步的新船总体设计(shj)方案； 估算并分析新船的主要技术和经济指标，考虑并解决可能存在的主要矛盾。 第1页/共58页第一页，共59页。 总体设计方案(fng n)构思 总体设计方案构思的内容 船型特征和总布置设想 主要要素的考虑和选择(第二节) 主要技术性能的估算与分析(第四章已讲) 其他重要(zhngyo)方面的考虑第2页/共58页第二页，共59页。 船型特征和总布置(bzh)设

2、想船型特征和总布置设想的主要内容： a. a.主船体特征 b. b.机舱(jcng)(jcng)位置 c. c.甲板层数 d. d.货舱形式 e. e.上层建筑的大小和位置 f. f.船体结构特点各船型布置特点第3页/共58页第三页，共59页。 船舶(chunb)(chunb)类型散货船布置特点布置特点(tdin)： 大多为尾机型；大多为尾机型； 货舱设有顶边舱和底货舱设有顶边舱和底边舱；边舱； 一般为单甲板；一般为单甲板； 常设有起重设备。常设有起重设备。第4页/共58页第四页，共59页。第5页/共58页第五页，共59页。 船舶(chunb)(chunb)类型集装箱船布置特点：布置特点： 机

3、舱位置：中小型船机舱位置：中小型船为尾机型；大型船为中尾为尾机型；大型船为中尾机型；机型； 货船区采用双壳结构，货船区采用双壳结构，并设有抗扭箱；并设有抗扭箱； 上层建筑长度上层建筑长度(chngd)短、层数多；短、层数多； 小型船设起重机、大小型船设起重机、大中型则不设；中型则不设； 压载舱多：舷舱、双压载舱多：舷舱、双层底、首尾尖舱。层底、首尾尖舱。第6页/共58页第六页，共59页。第7页/共58页第七页，共59页。 船舶(chunb)(chunb)类型滚装船布置特点： 几乎封闭的机舱在尾部，机舱上面为主要交通要道； 两舷一般为双层；货舱为水平分隔（横隔壁不设或很少），甲板间联系通过斜坡道

4、或升降机；首尾(shuwi)或两舷设开口（配水密门）和跳板； 上层建筑可设于尾部或舯前部； 船型为平甲板型（无梁拱）。第8页/共58页第八页，共59页。第9页/共58页第九页，共59页。 船舶(chunb)(chunb)类型油船、化学品船第10页/共58页第十页，共59页。 船舶(chunb)(chunb)类型液化气船第11页/共58页第十一页，共59页。 船舶(chunb)(chunb)类型旅游船第12页/共58页第十二页，共59页。 船舶(chunb)(chunb)类型交通船第13页/共58页第十三页，共59页。 船舶(chunb)(chunb)类型工作船第14页/共58页第十四页，共59

5、页。 其他重要(zhngyo)方面的考虑主要技术装备 主机、电站、操纵设备、舱盖和起货设备、锚泊设备、消防救生设备、通讯导航设备等。 主机：型号（功率、转速）、外形尺寸和重量、价格和油耗法规和规范对设计(shj)(shj)船的要求 完整稳性、分舱与破舱稳性、最小干舷、防污 在选择母型船时应注意新旧法规或公约的差别 第15页/共58页第十五页，共59页。 第二节 船舶主要要素的考虑(kol)(kol)和选择选择船舶主要要素时考虑(kol)(kol)的因素 选择船长时应考虑(kol)(kol)的因素 选择船宽时应考虑(kol)(kol)的因素 选择吃水时应考虑(kol)(kol)的因素 选择型深时

6、应考虑(kol)(kol)的因素 选择方形系数时应考虑(kol)(kol)的因素主要要素之间的联系规律船舶主要要素的选择第16页/共58页第十六页，共59页。 选择(xunz)船长时应考虑的因素第17页/共58页第十七页，共59页。第18页/共58页第十八页，共59页。 选择(xunz)船宽时应考虑的因素 第19页/共58页第十九页，共59页。 第20页/共58页第二十页，共59页。 选择吃水时应考虑(kol)的因素 第21页/共58页第二十一页，共59页。 选择(xunz)型深时应考虑的因素 第22页/共58页第二十二页，共59页。 选择(xunz)方形系数时应考虑的因素 满足浮性方程 对布

7、置的影响 方形系数小时首尾相对尖瘦，对机舱等布置不利 对快速性的影响 对船体重量及载重量的影响 在排水量一定时，增大方形系数可以减小尺度，降低空船(kn chun)重量，从而增加载重量第23页/共58页第二十三页，共59页。 船舶(chunb)主要要素之间的联系规律设计研究结果表明，主尺度之间的比例关系（长宽比L/B、宽度尺水比B/T、宽深比B/D等）与船舶的多项性能直接相关。在选择主尺度时，可以(ky)从尺度比的规律中找出新船的尺度比参数范围，加上方形系数和主尺度的限制条件，那么对于常规船型就很容易大体上确定出新船的主尺度范围。第24页/共58页第二十四页，共59页。 长宽比L/B对阻力的影

8、响 L/B L/B小，则剩余阻力大 如必须取较小的L/BL/B时，为了减少阻力上的不利影响，可取较小的方形系数来弥补。L/BL/B对耐波性、操纵性都有一定的影响，选取时应综合(zngh)(zngh)考虑。在尺度不受限制的情况下，从降低造价考虑，现代散货船和多用途船的L/BL/B一般在6 6左右。第25页/共58页第二十五页，共59页。 长宽比L/BL/B对剩余阻力(zl)(zl)的影响第26页/共58页第二十六页，共59页。 不同(b tn)L/B(b tn)L/B对方形系数取值的影响第27页/共58页第二十七页，共59页。 宽度(kund)(kund)吃水比B/TB/T对稳性和横摇的影响 B

9、/T B/T增大，横稳心半径会迅速增大，从而初稳性高变大，横摇周期减小。 一般中小型运输船B/TB/T在左右（大于3 3属宽浅吃水船）；大型船B/TB/T在3 3左右。对阻力(zl)(zl)的影响 B/T B/T大，排水体积较多集中在水面附近，兴波阻力(zl)(zl)会增加；同时湿面积会加大，对摩擦阻力(zl)(zl)有较大影响。第28页/共58页第二十八页，共59页。 长深比L/D和宽深比B/D 对总强度的影响 规范有要求(yoqi)(yoqi)（CCSCCS为L/D17L/D17、） 对干舷和舱容的影响 对抗沉性的影响第29页/共58页第二十九页，共59页。第30页/共58页第三十页，共5

10、9页。 船舶(chunb)主要要素的选择船长的选择船宽的选择吃水(chshu)的选择型深的选择方形系数的选择第31页/共58页第三十一页，共59页。 船长(chunzhng)的选择 选择船长时，应针对设计船的具体情况及使用特点，找出影响决定船长的主要因素。 对于耐波性重要的军舰、客船(k chun)、救助拖船等，则希望适当增加船长以改善其耐波性；对于港作拖船及推船，则应尽可能缩短船长以提高回转性能；对于港口供应船，则应提高装载量以保证其经济性。第32页/共58页第三十二页，共59页。 船宽的选择(xunz) 同船长(chunzhng)一样，影响确定船宽的因素也很多，而且各因素之间还有矛盾（例如

11、稳性和横摇）。此外，选择B也应与L、T结合起来考虑。 对于浅吃水船，常采用较大的船宽；对于拖船，考虑急牵稳性的需要，常选用较大的船宽；对于集装箱船，考虑到货箱的列数及箱之间的间隙要求，往往按布置要求来决定船宽；对于客船及工作船，为了保证船在恶劣海况下能有良好的耐波性，则要求船在保证稳性下限的前提下，尽可能减小船宽，以增大横摇周期，使横摇尽量减缓。 第33页/共58页第三十三页，共59页。 吃水(chshu)的选择 吃水的确定主要从限制条件、浮力和适当的螺旋桨直径来考虑(kol)。即把限定吃水当作设计吃水，或根据螺旋桨最佳直径来决定吃水的下限值 。 一般螺旋桨直径与吃水之比：单桨，双桨。 第34

12、页/共58页第三十四页，共59页。 型深的选择(xunz) 对于载重地位型船舶，积载因数小时型深按最小干舷决定；积载因数大时型深按舱容的要求来选择。 对于布置地位型船，其型深主要取决于上甲板以下各层甲板间高度和舱室高度的要求。 对于小型海船，其型深常按保证(bozhng)大倾角稳性来确定。实践证明，干舷对小型海船的安全性十分重要，故宜适当取大些。 对于大型载重型船舶，要注意总纵强度的要求，L/D不宜过大。第35页/共58页第三十五页，共59页。第三节 确定船舶主要(zhyo)(zhyo)要素的方法 确定主要(zhyo)要素的基本思路 确定主要(zhyo)要素应满足的约束条件 确定新船主要(zh

13、yo)要素的步骤 载重型船主要(zhyo)要素确定的方法 布置型船主要(zhyo)要素确定的方法第36页/共58页第三十六页，共59页。 确定主要要素(yo s)应满足的约束条件 满足重力与浮力相平衡条件，即空船重量加载重量应等于船在设计吃水时的排水量； 满足设计船所需的容量和建筑地位(dwi)； 满足设计船各项技术性能要求； 满足航线环境和建造修理对主要要素的限制； 满足用船部门对设计船的使用要求； 优良的经济性能。 第37页/共58页第三十七页，共59页。 确定新船主要要素的一般(ybn)步骤 在分析设计任务书的基础上，确立(qul)设计思想，并就其认真调查研究，寻找与设计船要求相近的母型

14、船或分析同类船的规律。 根据已知的母型船或已得的近似规律，粗略估算出主要要素的第一次近似值。 根据第一次近似值粗略地核算相应的技术性能，然后根据核算结果对第一次近似的主要要素进行调整，得出第二次近似的主要要素。如调整的幅度较大，还需对第二次近似的主要要素作性能核算和调整。第38页/共58页第三十八页，共59页。 根据前一步的主要要素绘制总布置(bzh)草图、型线草图、中横剖面结构图等，并选定主机型号（如任务书中未规定时），然后根据这些资料及有关参考资料，对船舶的技术性能作进一步的较详细的核算，并再次根据核算结果调整主要要素。 根据设计船的特点，选取合适的优选衡准，利用优化方法，进行多方案的比较

15、分析，选取最佳方案。第39页/共58页第三十九页，共59页。第40页/共58页第四十页，共59页。 载重型船舶主要(zhyo)要素确定的方法 初始排水量的确定 第一次近似的主要(zhyo)要素 初步校核 根据校核结果调整主要(zhyo)要素 第41页/共58页第四十一页，共59页。 主要要素(yo s)的调整重力与浮力(fl)不平衡 舱容不满足要求 初稳性不满足要求 快速性不够 第42页/共58页第四十二页，共59页。 重力与浮力(fl)不平衡 当 时，也可利用诺曼系数(xsh)来调整排水量： 式中： 第一次估算的排水量 诺曼系数(xsh)1DWDW )(11DWDWNN第43页/共58页第四

16、十三页，共59页。 诺曼系数(xsh)DWCCCDWWWWMOHMOHDWWWWMOH)()()(DWWWWDWNMOH1第44页/共58页第四十四页，共59页。 诺曼系数的简单(jindn)分析 恒大于1 值的大小取决于空船重量所占排水量比例 其值随、的大小而变，如=1，其值就是载重系数(xsh)的倒数 为调整排水量而修改不同的主尺度时，其值也应不同第45页/共58页第四十五页，共59页。 、的取值 修改(xigi)L时：， 修改(xigi)B时：， 修改(xigi)吃水和方形系数时：，=0，=0第46页/共58页第四十六页，共59页。 重力与浮力(fl)不平衡浮力(fl)小于重力 当浮力小

17、于重力时，如干舷有余或吃水允许增加，则以增大T最有利；如T已限定，则可根据(gnj)具体情况调整L、B、： 稳性嫌差时增大B； 快速性嫌差但稳性充分时增大L； 快速性有保证且稳性充分时增大； 快速性和稳性都嫌差时同时增大L和B，或增大L和B的同时适当减小。第47页/共58页第四十七页，共59页。 重力与浮力(fl)不平衡浮力(fl)大于重力 当浮力大于重力时，差额不大时可暂作为空船重量裕度；当差值较大时： 如舱容及快速性有保证，可先考虑缩短L； 如 舱 容 及 稳 性 有 保 证 ， 可 减 小 B 。 当 然 减 小 T 和 方 形 系 数(xsh)最方便。 第48页/共58页第四十八页，共

18、59页。 舱容不满足要求在舱容不足时： 如稳性充分，首先应考虑加大D或同时增大(zn d)D和B； 如快速性也嫌差，可考虑同时增大(zn d)D、L和B。在舱容偏大过多时： 如干舷充分，首先可考虑降低D。 第49页/共58页第四十九页，共59页。 初稳性不满足要求 当不足时或嫌大时，可先考虑改变水线面系数和B。改变B时应注意对浮力和舱容的影响(yngxing)，必须相应地改变T或或L。 第50页/共58页第五十页，共59页。 快速性不够(bgu) 如舱容和干舷都充分时，首先从增加T、减小上考虑(kol)； 如初稳性高度不嫌大时，可增大B、减小； 通常增大L、减小最有效，但对造价不利。 第51页

19、/共58页第五十一页，共59页。 布置地位型船主要要素确定(qudng)的方法 布置地位型船舶的主要要素主要取决于主体内及上甲板以上的布置所需的地位。因此设计客船、拖船、集装箱船( j zhun xin chun)等布置地位船时，一般都需从布置上所需的地位入手，计算分析所需的最小L、B、D值，然后再结合重力与浮力的平衡、快速性、稳性、耐波性等条件，确定合理的主要要素。第52页/共58页第五十二页，共59页。 第四节 设计方案的优化与技术(jsh)(jsh)经济评估 设计方案的优化 可行方案 主尺度优化 约束条件和优选的目标(mbio)(mbio)及衡准 技术经济性评估 技术指标 经济指标第53页/共58页第五十三页，共59页。 (一)设计方案优化可行(kxng)方案与可行(kxng)域 可行方案：是指满足约束条件的方案。 可行域：新船主要要素在一定范围内取值就能满足约束条件，我们(w men)(w men)称这个范围为新船主要要素的可行域。 第54页/共58页第五十四页，共59页。第55页