船舶设计

船舶设计阶段划分：初步设计，技术设计，施工设计，完工设计船舶设计阶段的基本内容：编制设计技术任务书，初步设计，技术设计，施工设计，制定完工文件。制定设计技术任务书之前的论证工作：运输类型，船型论证设计技术任务书：航区、航线，用途，船型，船级，动力装置，航速、续航力、自持力，结构，设备，性能，船员，尺度限制海船航区分为：无限，近海，沿海，遮蔽等航区，内河船舶按照水系分为，A,B,C级航区和J级航段.航速：试航航速，服务航速试航航速V1：一般指满载试航速度，即主机发出额定功率的新船在静深水中，不超过三级风二级浪时满载试航所测得的航速服务航速Vs：指船平时营运所使用的航速。一般取为主机功率的80%~90%时的速度续航力：在规定的航速和主机功率下，船上所带的燃油可供船连续航行的距离或连续航行的时间，留10%的燃油自持力：船上所带的淡水和食物等能供人员在海上维持的天数，也称自给力设计方法——母型改造法母型：与新船在主要方面相似的实船或已设计好的船船长受泊位长度，港域宽度，河道曲率，以及船闸，船坞等的限制船宽受进运河过船闸进船坞的限制吃水受航道和港区的水深限制载重量：包括货物，船员以及行李、旅客及其行李，燃油，滑油以及炉水、食品，淡水，备品及供应品等重量湿重：新船竣工交船时，动力装置管系中有可供主机动车的油和水，这部分重量包含在机电设备重量内，相应的机电设备重量称为湿重。空船排水量：指新竣工交船时的排水量≈Lw满载排水量：船舶装载了预定的全部载重量的载况称为满载，此时的排水量称为满载排水量也叫设计排水量。设计中四种典型载况：满载出港：设计状态。满载到港：这时的油水等重量规定为设计状态的10%(不包括滑油）空载出港：船上不载运旅客与货物，油水储备量为100%空载到港：船上不载运旅客与货物，油水储量为10%重量重心的重要性：重量重心的估算准确与否直接影响设计船舶的航行性能与经济性，如果设计过轻：则完工船舶的重量将大于计算值，实际吃水将超过设计吃水，此时可能会出现：①新船不能按规定的航线航行或必须减载航行②船舶干舷减小，储备浮力减小，船舶大倾角稳性与抗沉性难以满足，甲板容易上浪，结构强度不能满足

如果设计过重：①尺度偏大，原材料与工时消耗增加，经济性下降。②实际吃水小于设计吃水，船舶的螺旋桨可能露出水面而影响推进效率，耐波性也可能变差。重量重心计算的方法和特点，特点;贯穿整个设计过程的始终，逐步近似。方法：设计初期—依靠母型船或统计资料进行粗略估算。技术设计：按图纸详细的进行分项计算，逐步累计

空船重量分为：船体钢料重量Wh，木作舾装重量Wf，机电设备重量Wm。影响Wf的因素：船排水量，主尺度，船员，旅客人数，生活设施标准影响Wm的因素：主机类型与功率影响船体钢料重量的因素：船舶尺度及系数（船长L>B>T>D>Cb），布置特征，船级、规范、航区，结构材料。大船的船体钢料重量Wh近似正比于主尺度立方。木作舾装的特点：名目繁多，各自独立，规律性差。固定压载是固定加在船上的载荷。作用：降低船的重心以提高稳性；增加重量以加大吃水，必要时也可用来调整船的纵倾。排水量裕度:在船舶设计中，为确保设计船的载重量，避免船舶超重，通常在分部估算Wh，Wf，Wm的基础上将LW预加一定的裕度，称为排水量裕度（排水量储备)其原因有三1，估算误差，2，设备增加，3，采用代用设备和材料。排水量裕度取法：1，取空船重量LW的某一百分数，一般2%~3% 2，分项储备。3、船级（船舶入级）：是指新船准备入哪个船级社，要求取得什么船级标志，确定设计满足的规范。4、积载因数Uc：对于干货船，通常用其表征货物所需的容积，即每吨货所要求的货舱容积数，单位是T/m3。5、船型：是指船的建筑特征，包括上层建筑形式，机舱位置，货舱划分，甲板层数，甲板间高等。6、载重量系数ηDW=DW0/Δ0：它表示DW0占Δ0的百分数，对同样Δ的船来说，ηDW大者，LW小，表示其载重多。而对同一使用任务要求，即DW 和其他要求相同时，ηDW 大者，说明Δ小些也能满足要求。7、平方模数法：假定Wh比例于

船体结构部件的总面积（用L,B,D的某种组合）

如Wh=ChL(aB+bD)。该方法对总纵强度问题不突

出的的船，计算结果比较准确，适用于小船尤

其是内河船。8、立方模数法：假定Wh比例于

船的内部总体积（用LBD反映）则有Wh=ChLBD。

该方法以船主体的内部体积为模数进行换算，

Ch值随L增加而减少的趋势比较稳定。对大、

中型船较为适用。缺点：没有考虑船体的肥瘦

程度，把LBD各要素对Wh的影响看成是等同的。

9、诺曼系数N:错误!未找到引用源。，表示的

是增加1Tdw时船所要增加的浮力。10、载重型

船：指船的载重量占船的排水量比例较大的船

舶。11、布置地位型船：又称容积型船，是指

为布置各种用途的舱室，设备等需要较大的舱

容及甲板面积的一类船舶。12、失速：风浪失

速是指船舶在海上航行，由于受风和浪的扰动，

航行的速度较静水条件时的减少量，这种速度

损失有时是相当大的。甲板淹湿性：是指在波

浪中的纵摇和垂荡异常激烈时，在船首柱处，

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。14、最小干舷：对

海船来说，就是根据《海船载重线规范》的有

关规定计算得的Fmin值，它是从保证船的安全

性出发，为限制船舶在营运过程中的最大吃水

而提出的要求，是从减小甲板上浪和保证储备

浮力两方面考虑的。

15、A型船舶：载运液体货物的船舶（如油船）。

这类船舶具有货舱口小且封闭性好，露天甲板

的完整性高，再如油船甲板上设备少，较易排

水，货物的渗透率低，抗沉的安全程度较高的

特点等，称为A型船。B型船舶：不符合A型船

舶特点的其他船舶，他们的干舷应大些。

16、载重线标志：表示船在不同航区，不同季

节，允许的最小干舷，以此规定船舶安全航行

的最大吃水，便于港监部门监督。

17、登记吨位Rt：是指按《船舶吨位丈量规范》

的有关规定计算得到的船内部容积，1登记吨位

=2.832m3=100立方英尺

18、总吨位Gt：登记吨位的一种，是计量除“免

除处所”以外的全船所有“围蔽处所”而得到

的登记吨位。

净吨位：从总吨位中减去非营利容积后所余的

吨位

结构吃水T：对于富裕干舷船，在设计时根据

规范核算最小干弦，求得最大装载吃水Tmax，

并使船体结构实际符合Tmax的要求，此时Tmax

又称结构吃水。

19、最小干舷船：对于货船，如运载积载因数

小（C小于1.3）的重货（煤、矿石等），可按

《载重线规范》来决定最小干舷，从而可确定

船的型深D，这种船称为最小干舷船，其D即符

合最小干弦的要求，也满足容积的要求。

20、富裕干舷船：当设计C较大的货船时，按

载重线规范求得的最小干舷Fx所决定的D，不

能满足货舱容积的要求。型深D需根据舱容确

定，船的实际干舷大于最小干舷，这种船称为

富裕干舷船。

21、变吃水船：在一般情况下，装载至满载吃

水（设计吃水）；又可在载重货物时，吃水达到

Tmax，根据这种要求设计的船就称变吃水船。

船舶容量：船内容积和甲板面积的总称

型容积：按型线图计算所得的舱内容积。

净容积：扣除骨架，护条等占用的空间后，所

剩余的有效装载容积

型容积利用系数：净容积与型容积的比值，也

叫折扣系数，Kc，表明了仓容利用率的高低

散装货：不用包装，直接装在货舱里的货物

包装货：运载时用包装包起来的货物

散装舱容：装载散装货物时的有效容积，包装

舱容一般为散装舱容的0.9

容量校核：按设计任务书的要求估算设计船所

需容积，按设计船的主尺度与总布置估算实有

容积，通过所需容积与实有容积的比较来校核

设计船的主尺度方案与总布置格局的合理性，

可行性。方法：按照容量方程式，（2）按货舱

容量方程式估算设计船

容量图的绘制依据是：总布置图，帮戎曲线图，

型线图，肋骨型线图

登记吨位设计时注意的要点：注意控制吨位的

档次，注意国际航线上的吨位差别。9下限值

是保证船的安全和使用要求所需的最低初稳性

值。10 B B／T CW增大，D减小对增加

GM值有好处

在大倾角情况下，保证船抵抗外力作用能力的

是静稳性曲线。快速性：指船舶消耗较小的功

率而获得较高航速的能力。

稳性：当船舶受到歪理的作用而偏离原平衡位

置发生倾侧，当外力消除后能自动恢复到原平

衡位置的能力。大倾角的稳性:指船舶在外力作

用下，横倾角超过10—15时的稳性。抗沉性：

指船舶一舱或数舱破损进水后，仍能保证一定

浮性和稳性的能力。耐波性：指船舶在风浪中

遭受外力干扰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。12耐波性一般从适居性，

安全性，使用性加以考虑。13影响横摇幅值

¢a的因素：T¢ B／T Cw Cb14

纵摇与升沉运动的主要影响因素：航向角，波

长，调谐因素，主尺度及船型特征。15Cb，L

增大V减小甲板淹湿性减小。16改善船舶失速

的措施：减小船舶在风浪中阻尼的增加；改善

在恶劣海况中的运动，以求被迫减速的幅值不

大。17规定最小干舷考虑的因素：减小甲板上

浪；保证有一定的储备浮力。18甲板上浪影响

的因素：纵摇及升沉运动的幅度，舷弧的大小，

上建的地位和大小。19储备浮力的影响因素：

丰满度Cb，上建，舷弧。20 A型船舶载运液

体货物的船舶最小干舷可低一些。21操纵性包

括以下内容:航线稳定性，回转性，转首性22

船舶的排水量，主要尺度(LBDT)以及船型系数

（CbCpCwCm）称为船舶的主要要素。23诺

曼系数N表示载重量增加1t时排水量的增量，

N越大表示载重量增加时LW增加越多。载重

型船N较小，布置地位型船N较大。24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。25横剖面积曲线：面

积等于排水体积，丰满度系数等于棱形系数，

面积的形心横坐标等于浮心纵向位置，最大纵

坐标值等于最大横剖面面积。26 p的选择必须

与Cm的选择一起来考虑，低速时Cm大，Cp

与Cb相差不大，中速时实际所取的Cp值一般

比剩余阻力最佳时的大，高速时Cb一定时取

较大的Cp。27浮心纵坐标Xb的选择主要考

虑：阻力，布置方面。28浮心位置向后移动，

相当于前半体丰满度系数减小，后体丰满度增

大，形状阻力由小变大，而兴波阻力由大变小。

29横剖面两端的形状：Fr＜0.2—0.22直线型

的首端Fr=0.22—0.28 凹形或微凹型Fr＞

0.28微凹型或直线型，尾端微凹型或直线型

30设计水线的特征参数包括：水线面系数Cw,

前后半段的丰满度系数Cwf和Cwa,平行中段

长度,端部形状,半进流角以及尾部的纵向斜度

等。31从耐波性方面来看，设计首段适当丰满

一些较为有利，而成S型的不利。32 设计水

线尾段的形状，从阻力上看主要影响的是形状

阻力，尾段线型应以直线型为佳，而不易成凹

33设计中Cw的选取主要从快速性着眼，然

后校核稳性，总布置及型线配合等方面。34球

鼻首可以减小:兴波阻力，舭涡阻力，破波阻力。

35确定上建尺度应考虑的因素;甲板面积需

求，浮态与稳性，驾驶视线，其它尺度限制因

素。36货船纵倾的调整方法：a满载出港状态：

改变油舱淡水舱的布局；中机型及中尾机型可

适当改变机舱的位置；改变浮心位置。B压载

出港状态：重新分配压载舱。37涡尾的五种作

用：形成假尾，消减尾浪，提高推进效率，回

收螺旋桨尾流中的旋转能量，消减振动。38平

头涡尾船型首部设计参数:纵流角，首压浪长

度。39双尾船型的线型以中央隧道的纵剖面形

状和尾轴间距作为主要参数。40隧道型船尾为

了增大螺旋桨直径，获得较高的敞水效率。41

反应鳍节能机理是形成和螺旋桨尾流方向相反

的预旋流，减小了螺旋桨尾流旋转能量损失的

作用。型容积：指按型线图计算所得到的舱内

容积。干舷甲板：即用以计算干舷的甲板，通

常为上甲板，也可选取较低一层甲板作为干舷

甲板，但要符合规范的有关规定操纵性：指船

舶能根据驾驶者的意图保持或改变航线航速的

性能。经济船长:综合船长L对船价和燃料开支

的不同影响，民用运输船从船舶经济性角度常

选取一个最有利的船长称为经济船长。经济方

形系数：当Fr一定的情况下，存在一个阻力最