船舶设计原理

1、非国际航行海船的航区划分。

1) 远海航区：系指国内航行超出近海航区的海域。

(2) 近海航区：系指中国渤海、黄海及东海距岸不超过200n mile 的海域；台湾海峡；南海距岸不超过120n mile （台湾岛东海岸、海南岛东海岸及南海岸距岸不超过50n mile）的海域。

(3) 沿海航区：系指台湾岛东海岸、台湾海峡东西海岸、海南岛东海岸及南海岸距岸不超过10nmile 的海域和除上述海域外距岸不超过20n mile 的海域；距有避风条件且有施救能力的沿海岛屿不超过20n mile 的海域。

但对距海岸超过20n mile 的上述岛屿，本局将按实际情况适当缩小该岛屿周围海域的距岸范围。

(4) 遮蔽航区：系指在沿海航区内，由海岸与岛屿、岛屿与岛屿围成的遮蔽条件较好、波浪较小的海域。

在该海域内岛屿之间、岛屿与海岸之间的横跨距离应不超过10n mile。

2、续航力是指在规定的航速或主机功率下，船上所带的燃料储备量可供连续航行的距离。

3、自持力是指船上所带的淡水和食品可供使用的天数
4、船级是指新船准备入哪个船级社, 要求取得什么船级标志, 确定设计应满足的规范。

船籍是指在哪国登记注册的船舶, 确定新船应遵守的船籍国政府颁布的法定检验规则。

5、载重线是法规对船舶最大装载吃水线以及船体开口封闭条件的规定
6、规定船舶最小干舷主要从甲板淹湿性和储备浮力这两个基本点来考虑, 与此相关的主要有以下几个方面的影响因素。

(1 ) 影响甲板淹湿性的因素季节区共分为: 北大西洋冬季区、冬季区、夏季区、热带区、夏季淡水区和热带淡水区 (2 ) 影响储备浮力大小的因素(3 ) 水灌进主船体内部的可能程度“A”型船舶———专为载运散装液体货物而设计的一种船舶“B”型船舶———达不到上述“A”型船舶各项条件的所有船舶。

(4 ) 船舶的破舱稳性
7、干舷是指船中处从干舷甲板的上表面量至有关载重线的垂直距离。

干舷甲板通常是最高一层露天全通甲板, 该甲板上所有露天开口设有永久性的关闭装置, 其下所有的舷侧开口设有永久性的水密关闭装置。

对具有不连续的干舷甲板的船, 该露天甲板的最低线及其平行于升高甲板部分的连续线取为干舷甲板
8、船长( L) 是指最小型深85%处水线总长的96% , 或沿该水线从首柱前缘至舵杆中心线的长度, 取其大者。

型深( D)是从龙骨板上缘量至干舷甲板船侧处横梁上缘的垂直距离。

9、“位置1”是指在露天干舷甲板和后升高甲板上, 以及位于从首垂线起船长的四分之一以前的露天上层建筑甲板上。

“位置2”是指位于从首垂线起船长四分之一以后的露天上层建筑甲板上。

10、分舱的规定就是对船舶用水密舱壁分隔的要求。

破舱稳性的规定是指船舶在一舱或数舱破损进水后仍应保持一定的浮态和稳性的要求。

破舱稳性也就是船舶残存的能力, 它是保证船舶安全的一项重要性能。

11、破舱稳性概率衡准方法与确定性方法比较, 主要有以下区别:
①规定了船舶破损的最大范围, 在该范围内横向、纵向和水平的分隔都可能破损, 即不限
制破损的部位, 无论单独舱或两个舱或两个以上相邻舱组都有破损浸水的概率。

②规定了船舶受损浸水后的残存概率, 即规定了残存船舶的浮态和稳性指标与生存概率之间的关系。

③规定了破损前船舶的状态, 然后对每一种状态计算所有可能对船舶破损后的“生存力”有贡献的舱和舱组(假定这种舱或舱组浸水) , 全部的这些贡献之和称为船舶达到的分舱指数( A)。

④破除了确定性方法中分舱因数F(即所谓“一舱制”、“两舱制”、“三舱制”)的概念, 允许某些舱或舱组浸水后船舶残存能力低于衡准的要求。

取而代之的是, 根据统计资料规定了一个要求的分舱指数( R) , 当船舶达到的分舱指数( A) 不小于要求的分舱指数( R) 时, 就认为船舶破舱稳性满足要求。

12、船在某一装载情况下的总重量就是此时的排水量Δ, 它由各部分重量组成。

通常在设计中将排水量分成空船重量和载重量两部分, 即
Δ = LW + DW
式中: LW———空船重量( t ) , 民船设计中通常将其分为船体钢料重量WH 、舾装重量WO 和机电设备重量WM 三大部分, 即LW = WH + WO + WM ;
DW———载重量( t ) , 包括货物、旅客、船员、行李、油水(燃油、滑油、淡水等)、食品、备品、供应品以及压载水等的重量。

13、民船最基本的典型排水量如下:
①空载排水量:Δ= LW。

此时动力装置管系中有可供主机动车的油和水, 但不包括航行
所需的燃料、滑油和淡水储备以及其他载重量。

②满载排水量:Δ= LW + DW。

船舶装载至预定的设计载重量, 这种载况下的排水量称
为满载排水量。

它是船舶设计时决定主要要素的出发点, 因此也叫做设计排水量。

③压载排水量: 一般货船在无货空放航行时, 通常必须加载一定数量的压载水, 以便保证船舶在空放航行时的适航性能。

14、满载出港———设计排水量状态;
满载到港———这时船上的油水等消耗品重量规定为设计状态储备量的10% ;
压载出港———船上不装载货物, 但有所需的压载水, 油水储备量为设计状态之值;
压载到港———船上不装载货物, 但有所需的压载水, 油水为其总储备量的10%。

15、固定压载是固定加在船上的压载, 一般为生铁块、水泥块或矿渣块等物, 也有的用压载水作为固定压载。

固定压载与船舶空放航行时用压载水压载是两种不同的压载, 后者是针对不同装载情况用于调整重量和重心的措施, 以解决船舶无货空放航行时的适航性, 压载水的重量属于载重量的一部分; 而固定压载则无论装载情况有无变化, 这部分重量是不变的, 它属于空船重量的一部分。

船舶加固定压载的主要原因如下:
①某些船稳性不足, 加固定压载以降低重心高度;
②某些特殊船舶的满载吃水太浅或排水量太小, 用固定压载以加大吃水和排水量;
③有的船因布置的特殊要求导致浮态不理想, 用加固定压载来调整纵倾或横倾。

16、排水量裕度也叫排水量储备。

在估算空船重量时, 通常要考虑加一定的排水量裕度, 其原因大致有以下三个方面:
①设计中重量估算误差。

②未预计重量的增加, 如在设计后期或建造过程中船东提出增加设备等。

③建造中时常难免会采用代用品(包括材料及设备等) 而导致空船重量增加。

在初步设计阶段, 排水量裕度可取空船重量LW 的4%～6%。

或者对
船体钢料重量WH 取3%～5% , 对舾装重量WO 和机电设备重量WM 各取8%～10%。

17、在已知载重量的情况下, 排水量的第一次近似通常可应用载重量系数的方法初步确定,
式中: ηDW ———载重量系数。

(1 ) 可用ηDW初估Δ的船舶根据即Δ= DW/
DW
载重量要求, 采用载重量系数ηDW 估算排水量的方法适用于载重量较大的船舶,(2 ) ηDW的物理意义ηDW 表示船舶载重量DW 占排水量的比例, 对于相同排水量的船来说,ηDW 大, 表示空船重量轻, 或者说载重能力大。

(3 ) ηDW 的变化规律统计资料表明, 对于同类型的运输船舶, 随着载重量的增大,ηDW 也随之增加, 也就是说, 大船具有较大的ηDW(4 ) ηDW 的估算从载重量系数ηDW 的定义可知, 估算出新船的ηDW 不仅可用于粗估排水量, 同样也可用于粗估空船重量。

18、下面根据有关文献的资料给出几个载重型船舶ηDW 的统计公式。

①多用途货船
⎪⎭⎫ ⎝⎛+=100000556.064.0DW DW η
②散货船5
54535255100469.0101441.0101294.0100775.0101304.07666.0⎪⎭
⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛+=DW DW DW DW DW DW
η 该式适用于DW = 10 000～100 000t 。

③ 油船 0551
.010*******.0⎪⎭⎫ ⎝⎛=DW K DW η 式中: K ———系数, 对采用50%以上高强度钢的大型或超大型油船K = 1 .01～1 .03 , 对浅吃水 船型( B/ d > 3 .5) K = 0 .9～0 .95; 对DW = 10 000～50 000t ( 纵中剖面上无纵舱 壁)的船K = 1 .0～1 .02。

19、运输船舶中, 载重量( DW)占排水量比例较大的船称为载重型船舶 这类船舶对载重量和舱容的要求是确定船舶主尺度时考虑的主要因素。

载重型船舶的货舱大小是由载货所需的容积要求所确定的。

20、如果船舶的主尺度主要由所需的布置地位决定, 而载重量不作为主要的考虑因素, 则这类船称为布置地位型船, 这类船舶的特点是需要大量的甲板面积和发达的上层建筑, 用于布置各种用途的舱室和设备, 而载重量却较小
21、货舱所需的容积V C 与要求的载货量、货物的种类和包装方式以及装载形式等有关, 按下式计算:V C = W C ·μC/ k C ( 4 .2 .1)
式中: V C ———货舱所需的型容积(m3 ) ;W C ———载货量( t ) ;μC ———货物的积载因数( m3 / t ) ;k C ———容积折扣系数。

22、船舶在营运中, 有不少情况是无货航行，为了保证船舶空放航行时的适航性能, 船舶 必须具有一定的吃水, 所以空放航行时通常需要压载。

有些船舶由于稳性的要求, 即使满载出港时, 压载水也可能是必不可少的
对于经常存在空放航行的船舶, 压载水量是根据空放航行时所需的首尾吃水来确定的。

23 . 舱容的调整 (1 ) 货舱和压载水舱的总容积不足① 如果原选择的尺度比L/ B 在正常范围内, 稳性(主要是初稳性) 也有一定富余, 则加大型深是增加舱容最合理的方案。

② 如果原选择的主尺度, 考虑其他因素( 如稳性不足、快速性不良等)也有修改意向时, 应结合舱容的要求, 综合分析, 统筹兼顾, 确定合理的修改方案。

③ 因舱容要求修改主尺度以后, 浮力和重力的平衡应重新考虑, 对其他性能有较大影响时也要重新校核。

(2 ) 舱容明显多余(3 ) 部分舱容的调整① 调整双层底高度时, 应满足双层底高度的最低要求如考虑增大双层底高度, 则要注意满载时重心升高对稳性的影响。

② 边舱的尺寸也有一定的范围, 调整双壳体边舱的宽度时要注意到对破舱稳性的影响。

③ 对首尖舱的长度, 规范和法规有要求, 不可超越规定的范围。

④ 缩短首尾尖舱的长度对增加货舱实际的有效舱容是很有限的。

⑤ 如果采用增大首尾尖舱的长度, 将多余的货舱容积转移到首尾压载水舱容积中去, 这种做法对于大船来说, 很可能导致压载航行时船舶所受的弯矩比其他载况都大, 这一点对于散货船尤为严重。

散货船由于压载量大, 通常压载航行时的总纵弯矩比满载时还要大。

大船压载水的分布对总纵强度的影响在总体设计中应充分重视。

24、① 客船根据航行时间和国际、非国际航线分为以下四类:
第一类———航行时间在24h 及以上的国际航行客船;
第二类———航行时间在24h 以下的国际航行客船和航行时间在24h 及以上的非国际航行
客船;
第三类———航行时间在24h 以下的非国际航行客船;
第四类———航行时间不超过4h 的非国际航行客船。

25、考虑集装箱船的布置地位, 以下两个方面是非常重要的。

①舱内集装箱数与甲板上集装箱数的分配。

②机舱和上层建筑的地位。

26、就一般情况而言, 船舶总体设计方案构思主要包括以下几个方面的内容:
①船型特征和总布置设想;
②考虑和初步选择主尺度;
③主要技术性能的估算与分析;
④其他重要方面的考虑(如船舶的主要装备、法规和规范的要求等)。

27、主尺度选择范围的方法主要有以下几种①母型船方法。

这种方法是根据同类型的吨位相近的实船主尺度资料, 结合新船的具体要求, 分析母型船在载重能力、积载因素、航速、稳性等主要性能和使用要求方面与新船的差异, 根据确定主尺度的基本原理分析确定新船主尺度的选择范围。

②统计方法。

③经验方法。

经验方法是指采用一些适用的经验公式估算主尺度, 根据估算所得结果再结合新船的特点, 确定一个适当的主尺度选择范围。

28、一艘新船的质量好坏, 与它的技术性能直接相关。

船舶的技术性能有很多方面, 其中主要有: 浮性、快速性、完整稳性、分舱与破舱稳性、耐波性、操纵性以及船体的强度和振动等。

29、主尺度的分析和选择的步骤（1）选择主尺度时考虑的主要因素：在选择主尺度时, 必须全面地考虑船舶的各项技术性能、经济性与主尺度之间的关系, 同时还要注意到各个主尺度对技术、经济指标的影响程度。

○1船长( L)○2船宽( B)○3吃水( d)○4方形系数( CB )○5型深( D)（2）主尺度的限制因素。

○1客观条件的限制○2其他因素的限制条件（3）主尺度之间的联系规律○1长宽比L/ B○2宽度吃水比B/ d○3长度型深比L/ D （4）主尺度选择的一般步骤○1主尺度的选择范围○2主尺度的第一次近似○3浮力、布置地位和舱容的初步校核○4主要性能的校核○5主尺度方案的细化与优化。