绪论主尺船型系数和尺度比

绪论

课题一：船体形状及近似计算方法

1、主尺度、船型系数和尺度比一、知识目标

1、了解本课程的主要内容，掌握各航海性能的含义

2、掌握船体各主尺度和主尺度比的概念

3、掌握各船型系数的概念和几何意义二、能力目标

能运用船型系数的定义式进行船型系数的计算三、态度目标

明确分析和计算船舶航海性能的重要性及必要性四、作业

P19T1-12023/5/131绪论一、本课程的主要内容和学习的意义

根据人才培养方案，《船舶性能计算》的主要内容应理解为船舶航海性能的计算与分析，与常说的《船舶原理》的内容一致，它是研究船舶航海性能的学科。

1、“船舶”与“船体”的含义。

2、原理：带有普遍性的、最基本的、可以作为其它规律的基础规律；具有普遍意义的道理。（现代汉语词典.商务印书馆.1992年.北京）。本课程所讨论的是船舶航海性能计算与分析方面的基本常识、基本理论和基本方法。它是学习后续课程的基础，是船舶设计、建造和营运乃至新型船舶的研究开发的必备知识，同时也是同学们可持续发展的需要。2023/5/13船舶性能计算2

船舶是各种船只的总称，是能航行或停泊于水域进行运输或作业的交通工具。船体是不包括任何设备、装置、系统等的船身结构物及上甲板以上的围蔽建筑物。

查阅相关资料，思考回答下列问题：

1、设计纵倾的含义是什么？它有什么作用？

2、为什么散货船设置顶边舱？

3、油船有什么典型的结构特征？为什么？

4、水密横舱壁设置的位置怎样确定？等等请同学们复习：

1、定积分的概念和定积分在近似计算中的应用。

2、形心的计算（面积和体积静矩的概念和计算）。

3、（面积）惯性矩的概念和计算。

4、船体结构与制图知识，特别是型线图。2023/5/13船舶性能计算3二、本课程的特点、学习方法和主要参考资料

本课程公式多、理论性强、分析和计算工作量大，是船舶工程技术专业的基础理论课，学习时要周到：

1、牢固掌握基本理论，搞清基本概念。

2、重视理论联系实际，加强实践性环节。

3、积极思考，不放过疑难和不懂的问题，认真总结提高。

主要参考资料：

1、船舶原理陈祖庆主编武汉理工大学出版社1990年

2、船舶原理盛振邦主编上海交通大学出版社2003年

3、船舶原理潘晓明主编人民交通出版社2012年

4、船舶原理刘雪梅主编哈尔滨工程大学出版社2005年2023/5/13船舶性能计算4三、船舶的航海性能

航海性能主要包括：浮性、稳性、抗沉性、快速性、操纵性和耐波性。船舶静力学：浮性、稳性和抗沉性。船舶动力学：快速性、操纵性和耐波性。2023/5/13船舶性能计算51、浮性船舶装载一定的载荷，能浮于一定水面位置而不沉没的能力。2、稳性船舶受外力作用离开平衡位置发生倾斜而不致于倾覆，当外力消除后仍能自动回复到原来平衡位置的能力。3、抗沉性船舶遭受海损事故舱室破损进水，仍能保持一定的浮性和稳性而不致于沉没或倾覆的能力。

注意：

1、浮性和稳性指的是完整状态时的性能，称为完整浮性和稳性。

2、抗沉性指的是破损时的浮性和稳性，亦称为破舱浮性和稳性。2023/5/13船舶性能计算64、快速性（或称为速航性）

船舶在其动力装置产生一定功率的情况下能达到规定航速的能力。快速性主要包括：

1）船舶阻力：研究船舶航行时所遭受的阻力。目的在于掌握阻力的变化规律，从而改善船型，降低阻力。即阻力的成因、分类、计算、影响因素和降阻措施。

2）船舶推进：研究船舶推进器，推进器克服阻力发生推力。目的在于设计出符合要求的高效推进器。即推进器的水动力性能、设计高效推进器。

2023/5/13船舶性能计算75、操纵性船舶在航行时能按照驾驶员的意图保持既定航向的能力或改变航行方向的能力。包括：

1）航向稳定性：保持原有航向的能力。

2）转首性：应舵转首的能力。

3）回转性：应舵作圆弧运动的能力。2023/5/13船舶性能计算86、耐波性（或称适航性）船舶在风浪海况下航行时的运动性能，即船舶在风浪中遭外力干扰而产生各种摇摆运动，以及砰击、上浪、失速和飞车等时，仍能维持一定航速在水面上安全航行的能力，亦称为适航性。主要研究内容为船舶摇摆，目的在于掌握船舶摇摆规律，采取措施以减缓船舶摇摆。2023/5/13船舶性能计算9船舶摇摆的含义：

1）船舶转动：横摇、纵摇和首摇―――摇。

2）船舶平动：横荡、纵荡和垂荡―――摆。课题一：船体形状及近似计算方法

1、主尺度、船型系数和尺度比

船体的几何形状，特别是它水下部分与船舶的航海性能有密切的关系，因此在研究各项船舶航海性能之前，首先要了解船体主要要素，即主尺度、船型系数和尺度比，它们是表示船体大小、形状和肥瘦程度的几何参数。一、主尺度主尺度表示船舶的外形大小，由船长、型宽和吃水等来度量，如下图所示。2023/5/13船舶性能计算101、船长

船长L：通常选用的船长有三种，即总长、垂线间长和设计水线长。

1）总长LOA：包括上层建筑在内，船体型表面最前端和最后端之间的水平距离。

2）垂线间长LPP

（或LbP

）：首垂线和尾垂线间的水平距离。复习：首尾垂线是如何定义的？

3）设计水线长LWL

：设计水线在首柱前缘和尾柱后缘之间的水平距离。2023/5/13船舶性能计算11注意：在船舶静水力性能计算中一般采用垂线间长，在分析阻力性能时常用设计水线长，而在船进坞、通过船闸和修造时应注意它的总长。2、型宽型宽B：船体两侧型表面之间垂直于中线面的水平距离。

注意：型宽一般指中横剖面设计水线处的宽度。最大宽度是指包括外板和两舷的永久性固定突出物（如护舷材、舷伸甲板等）在内，并垂直于中线面的最大水平距离。3、型深

型深D：在上甲板边线最低点处，自龙骨线上表面（即基线）至上甲板边线的垂直距离。通常，甲板边线的最低点在中横剖面处。2023/5/13船舶性能计算124、吃水吃水d或T：基线至水线间的垂直距离。有些船具有设计纵倾，设计的首尾正常吃水不同，则有首吃水、尾吃水和平均吃水，当不指明时，是指平均吃水d（T），即

式中：

1）dF（

TF)

：首吃水，沿首垂线自水线至龙骨线的延长线之间的距离。

2）dA（

TA)

：尾吃水，沿尾垂线自水线至龙骨线的延长线之间的距离。2023/5/13船舶性能计算13无设计纵倾的船舶由于倾斜，首尾吃水也有可能不同。5、干舷

干舷F：在船侧中横剖面处自设计水线至上甲板边板上表面的垂直距离。因此，干舷F等于型深D与吃水d之差再加上甲板及其敷料的厚度t。2023/5/13船舶性能计算14二、船型系数船型系数是表示船体水下部分面积或体积的肥瘦程度（或称丰满程度）的无因次系数，主要有：

1、水线面系数CWP2、中横剖面系数CM3、方形系数CB4、棱形系数CP5、垂向棱形系数CVP2023/5/13船舶性能计算15面积系数体积系数1、水线面系数CWP

与基平面相平行的任一水线面的面积AW与船长L、船宽B所构成的矩形面积之比，即2023/5/13船舶性能计算16几何意义：水线面系数的大小表示水线面的肥瘦程度。2、中横剖面系数CM

中横剖面在水线以下的面积AM与船宽B和吃水T（或d）所构成的矩形面积之比，即2023/5/13船舶性能计算17几何意义：中横剖面系数的大小表示中横剖面的肥瘦程度。3、方形系数CB

船体水线以下的型排水体积▽与由船长L、船宽B和吃水T（或d）所构成的长方体体积之比，即2023/5/13船舶性能计算18几何意义：方形系数的大小表示船体水下型排水体积的总体肥瘦程度。

4、棱形系数（或称纵向棱形系数）CP

船体水线以下的型排水体积▽与相对应的中横剖面面积AM、船长L所构成的柱体体积之比，即2023/5/13船舶性能计算19几何意义：棱形系数的大小表示船体水下型排水体积沿船长方向的分布情况。5、垂向棱形系数CVP

船体水线以下的型排水体积▽与相对应的水线面面积AW、吃水T（或d）所构成的柱体体积之比，即2023/5/13船舶性能计算20几何意义：垂向棱形系数的大小表示船体水下型排水体积沿吃水方向的分布情况。

对船型系数的说明：

1、上述系数均是吃水的函数（各定义式的各项均为吃水的函数）。若无特别指明，通常都是针对设计水线而言。

2、在计算不同水线处的各系数时，根据船型系数的几何含义，其船长和船宽应取为该吃水时水线对应的水线长和水线宽，吃水则取所计算处的吃水值。

3、如果最大横剖面不在船中处，计算中横剖面系数和棱形系数时，应取最大横剖面处的有关数据。

4、对于一般的船舶，上述各系数的值均小于1.0。

6、同一条船舶吃水一定时，CP＞CB、CVP＞CB

。2023/5/13船舶性能计算21三、主尺度比除船型系数外，还常用尺度比来反映主尺度间的关系，并利用这些比值来预估船舶体各项性能的差异，与船舶航海性能有密切关系的主尺度比主要有长宽比L/B、宽度吃水比B/T、型深吃水比D/T、船长吃水比L/T和长深比L/D等。主尺度比与船舶性能、强度以及经济性等到有密切的关系。各类船舶的主尺度比和船型系数大致范围如下：2023/5/13船舶性能计算22课外作业

P19T1－1：其海洋客船船长L＝155m，船宽B＝18.0m，吃水T＝7.1m，排水体积▽＝10900m3，中横剖面面积AM＝115m2