船舶设计原理4-4主尺度(15-16)

集装箱船，是一种专门运载集装箱的特种船舶。 货舱多为单层甲板，双船壳，可堆放3-9层集装箱。经 济航速为19-24kn，集装箱规格：40ft（40×8×8ft)和 20ft(20×8×8ft)两种。
4、选取D 时应考虑的因素
(1)舱容 在吃水一定的条件下，型深的大小决定了干舷的高低， (2)甲板上浪与抗沉性 型深增加干舷加大，船舶储备浮力增加，抗沉性增大， 与此同时，船舶进水角也加大，复原力矩增大，对船 (3)稳性 舶稳性有利； (4)强度与经济性 型深增加，横剖面模数迅速加大，对船舶纵向强度有
(三)、主尺度初选
在排水量△估算出来后，选取主尺度的方法相当 灵活，下面介绍几种可行的途径
1 按母型船比例换算
当设计船与母型船航速、载重量差别不大时，可 先暂时假定二者的Cb相同，则
D也可按货舱容量方程式求得：
式中，Wc－载货量；
c －货物积载因数；
kc －型容积利用系数；
hd －双层底高度； lm 、 la
型宽型深比（B/D）。该比值对稳性、横 摇和强度都有较大影响，规范限制自航 船A级航区，B/D值≤4。现有标准船型 B/D值在2.5—3.5之间。

载货量系数（DW/△）。即船舶载货量与船 舶排水量之比。在同一排水量下，载货量系数 越高，船舶装载能力就越大，船舶经济效益将 越好。京杭运河标准船型DW/△值在0.75—0.8 之间。川江及三峡库区标准船型DW/△值在 0.6—0.7之间。

3、 船体最大尺度 船舶在停靠码头、进坞及过船闸、桥梁、 架空电线和狭窄航道、船舶避碰操纵等 要用到船体最大尺度。 1) 总长LOA 包括两端上层建筑在内的船体型表面最 前端与最后端的水平距离。 2) 最大船长Lmax 船舶最前端与最后端之间包括外板和两 端永久性固定突出物（如顶推装置等） 在内的水平距离。


2、什么叫最小干舷船、结构吃水？ 答：最小干舷船：按“载重线”法规所 要求的最小干舷来确定型深的船舶，称 为最小干舷船。 对于富裕干舷船，在设计时保证最小干 舷所求得最大装载吃水Tmax，并使船体 结构设计符合Tmax的要求，则此Tmax 称为结构吃水。
课题五、船舶主尺度确定


一、 船舶尺度 船舶尺度，主要表示船体外形大小的尺 度，即船的长、宽、深和吃水等。它是 根据各种船舶规范和船舶在营运中使用 上的要求定义的。按照不同的用途，主 要可分为三种： 船型尺度、登记尺度和船舶最大尺度。

同时还要考虑选择总阻力最小的船长。
还应考虑船长对操纵性和适航性的影响。
船长增加，纵摇可减轻，但船体钢材重量相应也增加，船 舶造价随之上升。因此选择船长要做到利大于弊。
2、选取B时应考虑的因素
船宽关系到船舶的稳性、阻力、总布置等因素。当 船宽增加时，初稳性也增大，对船舶稳性有利。但 (1)稳性与横摇 船宽增加，横摇的角速度、角加速度也增大，横摇 加剧。 (2)浮力和经济性



长宽比（L/B）。该值越大，船体越瘦长， 其快速性和航向稳定性越好，但回转半 径也增大，受到航道和港口的限制，现 有标准船型L/B值在5—6之间。 长度型深比（L/D）。该比值越大，船体 纵向强度弱，稳性差，规范限制自航船A 级航区，L/D≤25。现有标准船型L/D值 在15—20之间。

长度吃水比（L/T）。该比值大，船舶回 转性能差，京杭运河标准船型L/T值在 15—20，长江及三峡库区标准船型L/T值 在20—30之间。
型宽吃水比（B/T）。该比值大，反映 船体较宽，船舶稳性较好，但船舶阻力 增加，横摇周期小，耐波性变差。现有 标准船型B/T值在3.5—4.5之间。

型深吃水比（D/T）。该比值大，干舷 高，抗沉性好，但船舱容积增大，重心 提高，稳性受到影响。现有标准船型D/T 值在1.1—1.5之间。

型深对船舶稳性、抗沉性、总纵强度、干舷、容积等 因素都有影响。
利；型深增加舱容也增大，对机舱布置有利；但型深 增加，船舶钢材也增加，船舶重量同时也增加。船舶 吃水加上最小干舷是确定型深的下限，在此基础上， 综合稳性、抗沉性、总纵强度和容积等因素选择型深 参数。
实船设计中型深D 的选取
对于载运重货的最小干舷船，按最小干舷来确定D ；
3 以L／B、B/T、Cb(或直接以L，B、Cb)为自变量，进 行计算。 若初步选定L／B、B／T、D／B及Cb，则可设：
这样
4、性能校核与主尺度调整
重量校核，舱容及最小干舷校核、稳性和横摇周期校核、 航速校核等。
(一)重量校核
(二)舱容及最小干舷校核
(三)稳性和横摇周期校核
(四)航速校核
如航速不满足要求，则应调整主尺度改善快速性，一 般可首先从增加T、减小Cb上考虑(如干舷富裕)，次 为增大B、减少Cb，通常增大L并减小Cb最有效，但 对造价最不利。设计中可把几种措施结合起来考虑。

1）总长Loa： 2）设计水线长Lwl： 3）垂线间长Lpp： 4）型宽B：
5）型深D：

6）吃水T： 7）干舷Ｆ：

二、船舶主尺度比 船舶主尺度比是表示船体几何形状特征 的重要参数，其大小与船舶的航海性能 有密切关系。常有的有：
L/B、L/D、L/T、B/T、D/T、B/D、 DW/△、 t/kW、kg/kt.km、t.km/kW.h等
(二) 排水量估算
1 、载重量系数法 载重型船第一次估算△时通常利用载重量系数dw ，即 △ ＝ DW ／dw
dw
DW ——设计船的载重量；
——载重量系数
下面对dw作些简要分析：
(1)． dw的物理意义
dw表示船的载重量DW占排水量厶的百分数。
dw大者，LW小，表示其载重多。 dw的大小就成了船舶设计质量的一个衡准指标。
对于载运轻货的富裕干舷船，则按舱容要求确定D；
布置地位型船、小型船舶一般按总布置要求选取D； 小型海船，从船舶安全性考虑，一般取适当大的D，
5、选取Cb时应考虑的因素
(1)浮力 (2)快速性与耐波性 (3)经济性 (4)总布置
六
载重型船主尺度的确定
(一)、船舶类型划分 1、载重型船 (DW／△)较大、较稳定的船舶 2．布置地位型船 容积型船

1、在船舶入级与建造规范中定义的船舶 尺度-------船型尺度 它主要是从船体型表面上量取尺度，在 船舶的许多性能的理论计算中和一些主 要的船舶图纸上，均使用这种尺度。它 也成为理论尺度和计算尺度。

1) 船厂LBP 沿设计夏季载重水线，有船首柱前缘量 至舵后缘的长度。 2) 型宽B 在船体的最宽处，有一线的肋骨外缘量 至另一舷的肋骨外缘之间的水平距离。
內河船舶： 一般內河客船 內河驳船 长江拖轮 L/B ＝4.5～6 L/B ＝4.0～4.8 L/B ＝4.0～4.5 內河油船 L/B ＝5～7
内河小拖船
内河浅水拖轮
L/B ＝3.5～4.5
L/B ＝4.0～5.3
三、确定船舶主要要素应满足的基本要求


浮力要求 容量要求 各项技术性能要求 船东对新船的使用要求； 客观条件的限制； 新船的经济性。
当具有很相近的母型船且新船载重量与母型船相差 不太大时，可采用诺曼系数法来估算新船△。
如果按
则
经整理归并后有
式中，N——诺曼系数，
现对诺曼系数作简要分析。
( 1).诺曼系数N的物理意义
N越大表示载重量增加时其LW的增加越多。 (2)．诺曼系数N的数值特点 如果载重量增加1t，则排水量必须增加1t以上。 载重型船的N较小，而布置地位型船的N较大。 对应某一δDW，改变L时N最大，改变B次之，改变D、T或Cb 时，N渐次变小。
四、确定主要要素的一般步骤

任务书分析
估取第一近似值 (根据母型船) 性能校验 绘图核算 主尺度选优
调查研究



五 选取主要要素的综合分析

(一）共性: 1、选取L B T 时 考虑主尺度限制和快速性 2 、选取L B D 时 考虑总布置的影响
(二）综合分析: 1、选取L时应考虑的因素 首先考虑码头、船闸及航道的限制，船长一般不超过航道 (1)浮力 弯曲半径的1/4。 (2)经济性 其次是满足总布置对船长的需求，根据货舱、机舱、舱室 和甲板等布置，确定最小的船长。 (3)耐波性等性能
(2)． dw的变化规律
因为
△＝LW+DW＝Wh+Wf+Wm+DW
＝Ch △ +Cf△+Cm △ +DW
所以有
据统计资料， dw的变化规律是，对于载重量大的船， dw
要大些，这是因为△大的船，Ch、Cf及Cm的值相对较小，也就 是LW在排水量中所占的比例要小些，因而DW所占的比例大些。
2
诺曼系数法
七
布置地位型船主尺度的确定
布置地位型船的主尺度主要取决于所需的船主体容 积及上层建筑甲板面积． 现以集装箱船为例加以说明。
集装箱船的主尺度与船的装箱数及集装箱装载 的行、列、层(集装箱在船长、船宽和型深方 向的排列，依次称为行、列、层)数密切相关。 因此，集装箱船选取主尺度之初首先要确定集 装箱 Hale Waihona Puke 布置，然后可采用如下步骤确定主尺 度。

3) 最大船宽Bmax 包括外板和永久性固定突出物（如护舷 材、水翼等）在内的垂直于中线面的船 舶最大水平距离。 4） 最大高度 是从船舶的空载水线面垂直量至船舶固 定建筑物，包括固定的桅、烟囱等在内 的任何构件最高点的距离。净空高度等 于最大高度减去池水。

船舶设计中使用的船体主尺度




船宽的增加还受到船闸、桥孔和航道的限制。 船宽增加，湿表面积相应也增加，摩擦阻力增大； 由于长宽比减小，兴波阻力明显加大； 船宽增加对布置有利。