船舶设计原理(第六章)型线设计
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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，最大横剖面常位于船中（MS）之后。
6.2 横剖面面积曲线
船舶原理与设计
第六章、型线设计
一、 棱形系数CP 和中剖面系数CM 的选择
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。CP 对剩余阻力的影响主要反映在兴波阻力上，它是随船的相对速度 （傅汝德数Fn）而变化的。
船舶原理与设计
第六章、型线设计
进流段长度LE
LPP/2
LPP/2
X或X/L
横剖面面积曲线的特征：
横剖面面积曲线下的面积相当于船的型排水体积（▽），曲线下面积的丰满 度系数等于船的纵向棱形系数CP（CP=▽/（AM ·LPP））；
面积形心的纵向位置相当于船的浮心纵向位置XB； 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，长度为LP，
应符合要求的浮心纵向位置。文献［1］建议，在纵倾允许误差为 ±0.2％L时，型线设计结果的浮心纵向位置允许误差约为0.3％L。
控制船体型线的要素： 横剖面面积曲线； 设计水线和甲板边线； 横剖线形状； 侧面轮廓线。
Ai或 Ai/AM
6.2 横剖面面积曲线
去流段长度LR
平百度文库中体长度LP
浮心位置的选取，还必须与重心纵向位置相配合，使船有适宜的浮态。 当阻力上最佳的浮心位置与重心配合不当而引起不允许的纵倾时，如果在 总布置方面调整有困难，或者会造成牺牲过多时，通常是适当地损失快速 性去兼顾布置上的适宜性。XB 偏离最佳位置不大时对阻力影响较小。
6.2 横剖面面积曲线
船舶原理与设计
第六章、型线设计
航速较高的船（如Fn>0.3），随着Fn的增加，船首兴波的区域逐渐 扩展到船长的很大部分，此时，在一定的CB 下，过小的CP 会导致船体中 部过分凸起，从而造成更大的兴波阻力，因此CP 不宜过小。
6.2 横剖面面积曲线
船舶原理与设计
第六章、型线设计
二、 浮心纵向位置XB 的选择
浮心纵向位置XB 决定了船前后半体的相对丰满度。 XB 的选择主要从快速性上有利的最佳浮心位置和与总布置所确定的 重心纵向位置相配合这二个方面来考虑。
6.2 横剖面面积曲线 一、 棱形系数CP 和中剖面系数CM 的选择
船舶原理与设计
第六章、型线设计
中等航速的船（如0.2<Fn<0.3），兴波阻力已占总阻力相当的比例， 且兴波主要发生在首部，船首应尖瘦些，所以取较小的CP 可减少剩余阻 力，对总阻力有利。但过小的CP 意味着CM 很大，会引起横剖面面积曲线 和水线明显的突肩，这是不利的，应避免。所以随着Fn增加，在CP 减小 的同时，CM 也应相应地取小一些。
《船舶设计原理》
第 六章 型线设计
封面
课号：001-(2015-2016-1) 教学班：NA404
上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院
2015年
第六章、型线设计
6.1 概 述
船舶原理与设计
型线图是性能计算、结构设计，各种布置和建造放样的依据。型线 设计是船舶总体设计的一项重要内容。
首先，型线与阻力性能关系重大，尾部型线与螺旋桨的配合对推进效率 和振动有很大的影响。此外，型线与船舶的稳性、操纵性、横摇阻尼、船在 波浪上的运动特性、砰击等都有关系。在使用方面，型线影响布置和舱容， 例如机舱内的布置条件、货舱和压载舱的容积、甲板的布置地位等。在建造 方面，型线的平直部分、可展曲面部分可以简化施工的工艺，而复杂曲面增 加了施工难度和工作量。
三、横剖面面积曲线形状的选择
（1）平行中体长度和位置
在一定的 Fn范围内，船体采用适量的平行中体，无论从阻力性能方面 还是在使用和建造方面都是有利的。
6.2 横剖面面积曲线
船舶原理与设计
第六章、型线设计
三、横剖面面积曲线形状的选择
（1）平行中体长度和位置
从阻力方面看，将排水体积适当地向中部集中，采用一段平行中体，对 于前体可使进流段尖瘦些，降低兴波阻力；对于后体，可削瘦去流段的 船体形状，有利于改善形状阻力。但是，设置太长的平行中体后，过短 的进流段和去流段，会使平行中体的两端形成过硬的“前肩”和“后 肩”，这对阻力是不利的。
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。
低速船（如Fn＜0.2），兴波阻力所占比例不大，CP 对总阻力影响较小， 但选取较小的CP 总还是有利的。低速船一般CB 都比较大，所以这种情况下 CM 都取得很大，以利减小CP 。一般运输货船CM 为0.98~0.99，大型船甚至 达到0.995。
考虑船体结构的合理性和工艺性。例如，不必要的复杂曲面的船体形 状，不仅增加建造工时，多耗材料，而且不易保证施工质量，影响结 构强度。
外观造型。水线以上的首尾轮廓线、甲板边线以及外露的折角线应考 虑美观和造型方面的要求。
6.1 概 述
船舶原理与设计
第六章、型线设计
型线设计的精度：
应符合要求的排水体积，其误差要求与设计中对排水量考虑的余量 有关。如果重量裕度在1％~2％时，排水体积允许的误差约为±0.5％。
从阻力方面看，当浮心位置改变时，前体兴波阻力和后体形状阻力的相 对比例发生变化。浮心位置向后移动，前体丰满度就减小，后体丰满度增 大，因而形状阻力由小变大，而兴波阻力由大变小。因此，对应于给定速 度的船，存在着一个阻力最小的最佳浮心位置。
6.2 横剖面面积曲线
船舶原理与设计
第六章、型线设计
二、 浮心纵向位置XB 的选择
由此可见，型线设计需要考虑许多方面的要求，有些要求还会相互抵触， 设计者必须加以权衡。
6.1 概 述
船舶原理与设计
第六章、型线设计
型线设计中应注意的几个方面：
保证良好的航海性能。除了某些有特殊要求的情况以外，通常把快速 性（阻力与推进）放在主要地位来考虑，同时兼顾耐波性、操纵性和 稳性。
考虑总布置的要求。总布置所需的甲板面积，货舱大开口的尺寸，纵 倾的调整等对型线设计都有一定的要求，型线设计中应加以考虑和满 足。必要时，当布置与性能对型线的要求发生矛盾时，通常是适当降 低对性能方面的要求，来满足布置和使用的需要。
6.2 横剖面面积曲线
船舶原理与设计
第六章、型线设计
一、 棱形系数CP 和中剖面系数CM 的选择
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。CP 对剩余阻力的影响主要反映在兴波阻力上，它是随船的相对速度 （傅汝德数Fn）而变化的。
船舶原理与设计
第六章、型线设计
进流段长度LE
LPP/2
LPP/2
X或X/L
横剖面面积曲线的特征：
横剖面面积曲线下的面积相当于船的型排水体积（▽），曲线下面积的丰满 度系数等于船的纵向棱形系数CP（CP=▽/（AM ·LPP））；
面积形心的纵向位置相当于船的浮心纵向位置XB； 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，长度为LP，
应符合要求的浮心纵向位置。文献［1］建议，在纵倾允许误差为 ±0.2％L时，型线设计结果的浮心纵向位置允许误差约为0.3％L。
控制船体型线的要素： 横剖面面积曲线； 设计水线和甲板边线； 横剖线形状； 侧面轮廓线。
Ai或 Ai/AM
6.2 横剖面面积曲线
去流段长度LR
平百度文库中体长度LP
浮心位置的选取，还必须与重心纵向位置相配合，使船有适宜的浮态。 当阻力上最佳的浮心位置与重心配合不当而引起不允许的纵倾时，如果在 总布置方面调整有困难，或者会造成牺牲过多时，通常是适当地损失快速 性去兼顾布置上的适宜性。XB 偏离最佳位置不大时对阻力影响较小。
6.2 横剖面面积曲线
船舶原理与设计
第六章、型线设计
航速较高的船（如Fn>0.3），随着Fn的增加，船首兴波的区域逐渐 扩展到船长的很大部分，此时，在一定的CB 下，过小的CP 会导致船体中 部过分凸起，从而造成更大的兴波阻力，因此CP 不宜过小。
6.2 横剖面面积曲线
船舶原理与设计
第六章、型线设计
二、 浮心纵向位置XB 的选择
浮心纵向位置XB 决定了船前后半体的相对丰满度。 XB 的选择主要从快速性上有利的最佳浮心位置和与总布置所确定的 重心纵向位置相配合这二个方面来考虑。
6.2 横剖面面积曲线 一、 棱形系数CP 和中剖面系数CM 的选择
船舶原理与设计
第六章、型线设计
中等航速的船（如0.2<Fn<0.3），兴波阻力已占总阻力相当的比例， 且兴波主要发生在首部，船首应尖瘦些，所以取较小的CP 可减少剩余阻 力，对总阻力有利。但过小的CP 意味着CM 很大，会引起横剖面面积曲线 和水线明显的突肩，这是不利的，应避免。所以随着Fn增加，在CP 减小 的同时，CM 也应相应地取小一些。
《船舶设计原理》
第 六章 型线设计
封面
课号：001-(2015-2016-1) 教学班：NA404
上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院
2015年
第六章、型线设计
6.1 概 述
船舶原理与设计
型线图是性能计算、结构设计，各种布置和建造放样的依据。型线 设计是船舶总体设计的一项重要内容。
首先，型线与阻力性能关系重大，尾部型线与螺旋桨的配合对推进效率 和振动有很大的影响。此外，型线与船舶的稳性、操纵性、横摇阻尼、船在 波浪上的运动特性、砰击等都有关系。在使用方面，型线影响布置和舱容， 例如机舱内的布置条件、货舱和压载舱的容积、甲板的布置地位等。在建造 方面，型线的平直部分、可展曲面部分可以简化施工的工艺，而复杂曲面增 加了施工难度和工作量。
三、横剖面面积曲线形状的选择
（1）平行中体长度和位置
在一定的 Fn范围内，船体采用适量的平行中体，无论从阻力性能方面 还是在使用和建造方面都是有利的。
6.2 横剖面面积曲线
船舶原理与设计
第六章、型线设计
三、横剖面面积曲线形状的选择
（1）平行中体长度和位置
从阻力方面看，将排水体积适当地向中部集中，采用一段平行中体，对 于前体可使进流段尖瘦些，降低兴波阻力；对于后体，可削瘦去流段的 船体形状，有利于改善形状阻力。但是，设置太长的平行中体后，过短 的进流段和去流段，会使平行中体的两端形成过硬的“前肩”和“后 肩”，这对阻力是不利的。
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。
低速船（如Fn＜0.2），兴波阻力所占比例不大，CP 对总阻力影响较小， 但选取较小的CP 总还是有利的。低速船一般CB 都比较大，所以这种情况下 CM 都取得很大，以利减小CP 。一般运输货船CM 为0.98~0.99，大型船甚至 达到0.995。
考虑船体结构的合理性和工艺性。例如，不必要的复杂曲面的船体形 状，不仅增加建造工时，多耗材料，而且不易保证施工质量，影响结 构强度。
外观造型。水线以上的首尾轮廓线、甲板边线以及外露的折角线应考 虑美观和造型方面的要求。
6.1 概 述
船舶原理与设计
第六章、型线设计
型线设计的精度：
应符合要求的排水体积，其误差要求与设计中对排水量考虑的余量 有关。如果重量裕度在1％~2％时，排水体积允许的误差约为±0.5％。
从阻力方面看，当浮心位置改变时，前体兴波阻力和后体形状阻力的相 对比例发生变化。浮心位置向后移动，前体丰满度就减小，后体丰满度增 大，因而形状阻力由小变大，而兴波阻力由大变小。因此，对应于给定速 度的船，存在着一个阻力最小的最佳浮心位置。
6.2 横剖面面积曲线
船舶原理与设计
第六章、型线设计
二、 浮心纵向位置XB 的选择
由此可见，型线设计需要考虑许多方面的要求，有些要求还会相互抵触， 设计者必须加以权衡。
6.1 概 述
船舶原理与设计
第六章、型线设计
型线设计中应注意的几个方面：
保证良好的航海性能。除了某些有特殊要求的情况以外，通常把快速 性（阻力与推进）放在主要地位来考虑，同时兼顾耐波性、操纵性和 稳性。
考虑总布置的要求。总布置所需的甲板面积，货舱大开口的尺寸，纵 倾的调整等对型线设计都有一定的要求，型线设计中应加以考虑和满 足。必要时，当布置与性能对型线的要求发生矛盾时，通常是适当降 低对性能方面的要求，来满足布置和使用的需要。