船舶设计原理-性能预报

1、第四章 船舶性能预报4-1快 速 性1.快速性的初步估算1.1海军系数法 当选用的母型船的主尺度比、船型系数、设计排水量及相对速度等与设计船比较接近时、可用母型船的海军系数c预估新船的主机功率或航速。 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。4-1快 速 性1.2经验公式 经验公式，是针对某类型船舶的统计资料，分析归纳出来的，如适用于油船及散货船的瓦持生近似估算公式。1.3阻力及推进系数估算方法（1）阻力估算泰勒法： 此法适用于船速较高，船型较瘦长的双桨船。陶德法(系列60)： 其横剖面为U型，适用于单桨运输船。SSPA系列

2、： 其横剖面型线为偏V型及中U型，适用于中保速单桨运输船。NPL系列： 英国国家物理研究所提供的高速排水型艇的系列资料。长江客货船系列： 上海船舶运输科研所提供的长江客货船裸体有效功率估算资料4-1快 速 性（2）推进系数估算PC=O HR GS1.4回归公式法 埃及学者萨比脱应用回归分析方法，给出系列60阻力试验数据的回归方程。2.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；(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，其他附体应与船体有良好的水动力配合；(6)减小迎面受

3、风面积，以减小空气阻力。4-2稳性1.初稳性及其估算1.1衡准方法及其实用数据 衡准一艘船的初稳性好坏的指标是 值。我国海船稳性规范对各类船舶的 值提出了要求。规范对各种船舶的最低初稳性值都有规定。 初稳性上限值是从横摇缓和性上考虑的，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。 (1)干货船 这类船在满载到港时稳住最差，对于船宽12m的船舶，如果取满载出港时的 GM/B为0.040.05，一般即可保证满载到港时仍有必要的初稳性值(GM在0.25m以上），对于中小型船舶，则GM/B需取更大的的值,如0.050.07。 (2)客船及客货船 通常 在0.0450.055范围；对于小型

4、客船满载出港时的值应取得更大。 (3)油船 布格氏认为，修正自由液面影响后大于 即可。GMGM/GM B0.1/ L4-2稳性(4)拖船 国内这类船的GM/B在0.120.13范围。(5)军舰GM/B大体在0.060.10的范围。1.2初稳性估算及影响因素分析 由船舶静力学知，初稳性高可由初稳性方程计算。影响因素：(1)型宽及 B/T(2)水线面系数CW(3)型深D1.3初稳性值的核算 在设计深入开展，完成型线图、总布置图、结构图等及技术文件后，要核算船具有的初稳性精确值往往是与核算浮态一起进行的。根据规范对基本核算载况的规定，按设计船的使用特点，选取核算载况。然后进行各载况的排水量与重心位置

5、的计算，按表格核算船的浮态与初稳性。GM4-2稳性2.大倾角稳性 大倾角稳性是指船在外力作用(如较大的风和浪作用)下，横倾角超过1015度时的稳性，它涉及到船在航行中能抗多大风浪或横倾力矩而不倾覆。2.1规范主要内容 规范以大倾角稳佳作为船舶稳性的基本衡准并依船舶的使用任务待点对最小初稳性和需要核算的使用情况作了规定。2.2核算步骤 (1)根据排水量从稳性横截曲线中找出各倾角处对假定重心的复原力臂，修正重心高度的差别后就可其出实际复原力臂。绘出静稳性曲线，检验静稳性曲线各要累是否符合要求。绘制动稳性曲线。 (2) 计算自摇周期，进而计算出横摇角。 (3)用作图法找出最小倾覆力臂或最小倾覆力矩。

6、 (4)由总布置图的侧视图计算受风面积人及其形心距水面高度。 (5)由Z及船的航区查出计算风压。 (6)计算风压倾侧力臂或风压倾侧力矩。 (7)计算稳性衡准数是否大于1.0。4-3分舱及破舱稳性 船舶分舱及破舱稳性是船舶在一舱或数舱进水后，仍能保持一定浮性和稳住的能力1.有关的名词定义 (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)最探分舱载重线 相应于适用的分舱要求所允许的最大吃水的水线。 (4)舱壁甲板 横向水密舱壁所达到的最高一层甲板。 (5)安全限界线 在船侧由舱壁甲板上表面以下至少76mm处所绘的线。 (6)某一处所的渗透率 短处所能被水浸占的

7、百分比。当该处所伸展至限界线以上时，该处所体积仅量至限界线的高度。 (7)风雨密 在任何风浪情况下，水不应运入船舱内。2.分舱检验（1）可浸长度计算（2）许可舱长（3）分舱检验3.破舱稳性 根据总布置图和各种载况稳性的计算结果，分析并挑选稳性最差的载况作为核算载况假定有多种对稳性和横倾最不利的破损情况则按船舶静力学中的方法进行计算。4-4耐波性 船舶耐波性是指船舶在风浪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。1.横摇1.1横摇的影响因素（1）初稳性（2）船舶主要要素和船体形状（3）其他因素1.2设计衡准 (1)为使救生艇和工作随在

8、风浪情况下能顺利下放到水面，通常要求横格幅值不超过15度 (2)从对船上人员的身体运动能力的影响来看、横格幅值不应超过10度，相应的横摇周期应大于56s。 (3)为保证拖网渔船的正常工作，横摇幅值应不超过10度。 (4)为保证直升飞机安全起飞祁降落，应使横摇幅值小于3度。1.3设计时要考虑的因素 通常采用的最主要措施是控制GM值，加装舭龙骨、适当加大舭部升高及竖向菱形系数等；只有对耐波性有持殊要求的船，才装设专门的减格装置。4-4耐波性2.纵摇与升沉运动2.1主要影响因素分析（1）航向角（2）波长（3）调协因素（4）主尺度及船型特征2.2设计时要考虑的因素(1)一般来说，改变主尺度的可行范围是

9、不大的故通常从线型上进行考虑。对大型船舶来说、首横剖面形状采用U型、V型均可。而对于航区波长相对于船长较大的中小型船舶，宜采用V型首横剖面形状：(2)应保证船在空载时有必要的首、尾吃水，满载时有充分的首部干舵，以改善首底砰击、螺旋桨飞车、甲板上浪等。4-4耐波性3.甲板淹湿性与失速3.1甲板淹湿性 甲板淹湿性是指当船舶在波浪中的纵摇和升沉异常激烈时，在船首住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。主要要素对甲板淹湿他的影响： 当船首干舷一定时可得如下几点结论： (1)甲板淹湿的概率随方形系数的增大而减少； (2)甲板淹湿的概率随船长的增加而减小； (3)甲板淹湿概率随航

10、速的增加而增加。3.2失速 造成船在波浪中失速的原因，在一般海况时，是阻力的增加；而在恶劣海况时，是为了避免发生因剧烈的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，船被迫降低航速(航速常常是大幅度下降)或适当改变航向；也有可能为避免严重的横摇而适当改变航向。这些都会造成一定的速度损失。因此要改善船的失速，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。 4-5船舶最小干舷1.概述 从船舶静力学可知船的干舷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。 规定船舶的最小干舷是从以下两个方面来考虑的： 一方面是要减小甲板上浪。 另一方面

11、是要保证有一定的储备浮力。2.规范基本精神 规范适用于船长L24m、150总吨以上的一般民用国际和国内航行船舶。规范不适用于军船及L24m的民船、150总吨以下的现有船舶、非营业游艇及渔船等。规范对最小干舷规定的基本着眼点是保证船舶具有必要的储备浮力，而储备浮力的大小，除了干舷以外，还取决如下因素：（1）甲板上浪程度（2）影响储备浮力大小的其他因素（3）船主体灌水的可能性：A/B型船舶3.最小干舷计算3.1国际航行船舶的夏季最小干舷FX=F0+f1+f2+f3+f4+f54-5船舶最小干舷3.2国际航行船舶季节区的最小干舷3.3国内航行船舶的最小干舷4.载重线标志ZC中华人民共和国船舶检验局登

12、记入级的船舶；BDD冬季北大西洋(WNA)；U冬季(W)；X夏季(S)；R热带(T)；Q夏季淡水(F)RQ热带淡水(TF)。5.设计中实际考虑的因素（1）最小干舷船（2）富裕干舷船（3）变吃水船4-6操纵性 船舶操纵性包括以下三方面的内容：航向稳定性、回转性、转首性。对于常规船型船舶操纵性并不难保证，只需要从舵面积的选取及在舵、螺旋桨和船体型线的配合上加以注意即可。1.舵面积的确定 目前通常采用统计方法和经验来确定舵面积、舵面积比。 舵面积比的选取与船舶类型和航运有关，设计时一般参照舵的数目相同而布置上又相似的操纵性良好的母型船选取。2.设计中要考虑的因素 (1)舵、螺旋桨、与船体尽部型线要有很好的配合 (2)受航道限制时应持别注意船的回转性能。 (3)推、拖船(尤其是港口拖船)都