第四章 主尺度排水量确定(F)

Wh
2 3 W f Wm 1 1 W f 3 5 3 5 Wh 0.467 f 0.4Wm W
诺曼系数应用例题：改变设计船主尺度
∵
rkLBdCb
0 0 0 0 L B d Cb L0 B0 d 0 Cb0
4-3 确定主要要素的基本原理
布置型船 Container、Passenger、Tugs… 载重型船 Tanker、Bulk、Ore-Carrier…
一、基本步骤（布置型、载重型）
1）确立指导思想 2）初步拟定L、B、D、d、Cb、… 3) 重力浮力平衡、容积满足要求 4）性能校核
一个 可行方案
2 3
2、以L、B、D等为变量的重量方程法
Wh W f Wm DW
R Ch ( LBD) C f ( LBD) (Cm kgr ) PB 103 DWr vs
2 3
（二）主尺度初步拟定
1、统计公式法确定L、B、D、d 2、确定 Cb 3、按尺度比（L/B，B/d等）确定主尺度 4、按限制条件定主尺度 5、按总布置估算主尺度
其中，载重量系数可由统计数据得到
2）假设各部分重量可表达为
Wh Ch ;
W f C f 2 / 3 ;
2 / 3v 3 R 3 Wr kgr 10 ; c v Wr：燃油重量
2 / 3v 3 Wm Cm 103 c
DWr DW Wr

Wh W f Wm Wr DWr A B C
4、 按限制条件定主尺度
• • • • 港口、航道水深→d； 航道曲率半径→L； 港口泊位长度→L； 船台、船坞尺度 →L,B
5、按总布置估算主尺度
50000吨多用途船
三、重力与浮力平衡
1、变载重量法
LW DW
改变载重量DW使等式成立。 2、固定载重量法
2、固定载重量法 1）Cb 用平衡
总布置对L的影响—布置型船
• 客船； • 拖船； • 集装箱船；
L对操纵性、耐波性、抗沉性的
影响
• 回转性； • 纵摇、升沉：L>1.3 ； • L大，则可浸长度增加，稳性损 失降低；
对L的综合分析(例)：

Tugs L要小→操纵性好

L对重量（LW）及造价的影响
• 影响LW的要素按重要性排序：L、 B、D、d、Cb„„ • L与LW及造价的关系； • L与燃油消耗量的关系；
表4-8 典型拖轮稳性
船名 400马力港作 拖轮 1670马力港 作拖轮 4000马力长 江推轮 30米级沿海 拖轮 L×B×D×d GM(m) GM/B 0.1264 0.1256
1.6
1.08
0.20
0.197
3）运木船：若满载时初稳性高度过高，对部分装载时的横摇不利。 ∵所运木材对大角稳性有利， ∴ 在满载且甲板装货时 GM >0 即可；
4）油船：自由液面修正
GM 0.1 L
5）拖船：在拖索急牵力矩 作用下，横倾角不超过 甲板边缘入水角
GM min
Ft l sin
d d 0 d
Cb Cb0 Cb
四、性能分析与估算
（1） 稳性 （6） 容积 性能校核
（5） 结构强度 振动噪声
（2） 快速性
（3） 耐波性 （4） 操纵性
１、 稳性
ｒ与 Z b 的估算： 1） 根据母型船换算
GM r Z b Z g h
b2 r r0 , b B , td Zb Zb0 t B0 d0 t （表4 4 按型船换算 静水力要素）
Cb对阻力的影响
• 中低速船→经济Cb • 中高速船→最佳Cb

船舶的实际Cb：
• 载重型船--Cb大 • 布置型船—重力浮力平衡，Cb与Fn配合 • 浅水航道船—增大Cb以减小尺度 • 工作船（Tug）--由于航速较高，Cb小， 对阻力有利

船舶的实际Cb：
六、小结--主尺度要素与船舶性能的联系
3
2、确定 Cb
1） 当主尺度和排水量确定后
Cb rkLBd
2）（统计法） C b A B
V L
A、B为统计系数，取决于船型、速长比等。 （查表4-2）
3、按尺度比确定主尺度
当L / B K1 , B / d K 2 , Cb已知，且确定后， 根据浮力方程 ＝kLBdCb 可得 K12 K 2 L3 kCb L B B , d K1 K2
“规范” 对 GM
客、货、油 集、渔 ≥0.15m
要求：
≥0.3m
运木 ≥ 0.1m（出港）
起重 ≥0.16B
GM 4） 上限—缓和摇摆：
T 0.58 f B 4Z g
2 2
GM
防止船与波浪谐摇的条件：
T 1.3Tw Tw 0.8
典型船的稳性数据：
1）干货船—满载到港时稳性最差 ①B>12m船：GM B = 0.04~0.05 ②中小型船： GM B = 0.05~0.07 ③中途可加压载的船：GM B 可小些 ④干舷较低船：GM B 不宜过大， 否则 稳 性消失角不易满足 ⑤矿砂船：选取较小的 GM B

其中，诺曼系数：
Wh 2 Wm 1 ( ) 3 3 2 2 (Wh W f Wm ) 3 3
N
1 2 Wf
民船诺曼系数例：
设：1）Wh与△成正比； 2 2）Wf的3/5正比于 3 ； 1 Wf的1/5正比于 3 ； Wf的1/5与△无关； 3）Wm的3/5正比于 2 3 ； Wm的2/5与△无关； 则， N
L对阻力的影响：
低速船短而肥；高速船瘦而长。

L对阻力的影响
高速船（Fn>0.3）：兴波阻力 低速船（Fn<0.18）：摩擦阻力 ※最佳船长(Lopt)、经济船长(Le)： （与造价P、油价相关）
使用建造条件对L的影响
• 黄浦江航道曲率半径要求 L<200m； • 巴拿马运河船闸长度：295m； • 码头泊位长度； • 船台、船坞尺度；
二、主尺度要素初步拟定
（一）△估算 1. 重量方程法 2.修改母型法 （二)主尺度初步拟定 1.母型修改法 2.统计法
（一）△估算
1、以△为变量的重量方程法 1）
LW DW Wh W f Wm DW Ch C f Cm DW DW DW 1 (Ch C f Cm ) DW
V Ch C f Cm 103 DW C
2 2 3
3
3
求全微分：
W f Wh Wm DW
= ∴
Wh 2 Wf 2 Wm DW 3 3
DW
Wh 2 W f 2 Wm 1 ( ) 3 3 N DW
4-2 选择船舶主要要素时 考虑的因素
–船长，L； –型宽，B； –型深，D； –吃水，d； –方形系数，Cb；
一、选择L时考虑的因素
1、L对阻力的影响 2、使用建造条件对L的影响 3、总布置对L的影响—布置型船 4、L对操纵性、耐波性、抗沉性 5、L对重量（LW）及造价的影响 6、L应满足△要求（浮力）
1.051
0.2918
1.1371 pp
3）多用途
L pp 8.545DW B 0.0734L d 0.0441 pp L
1.051
0.2918
1.1371 pp
4）港作拖轮
L pp 22.8 5.57 10 PB B 0.225L pp 2.04PB d 0.1L pp 0.1
∴
0 0 0 0 L B d Cb L0 B0 d0 Cb 0

则，
0

L
L0

B
B0

d
d0

Cb
Cb 0
若令
Cb 0
则，
L
L0

B
B0

d
d0
L
1 . L0 B0 d0 3 0
B
d
得，
L L0 L
B B0 B
2)由公式估算
Zb a1d
B2 r a2 d
系数a1和a2与Cb、Cw及线型有关。 4 5、表4 6) (表
3）稳性下限—安全： GM 0.15m
a)使船的倾角尽量小； b)有足够的剩余初稳性高度； c)船随浪处于波峰较长时间时的倾覆 d)旅客集中一舷、全速回航时的倾角； e)起重船起吊时， 集装箱船受横风作用时； f)大角稳性曲线在原点处的斜率不能过小；
B对阻力的影响
使用、建造条件对B的影响：船闸，船台
(大连船厂6.5万吨成品油船)；
总布置对B的影响 ：客船，集装箱 船，拖船； 满足浮力要求 ：浮力方程 对造价P的影响：增加B有利于减小P
三、选择d时考虑的因素
1、对快速性的影响 2、对初稳性、大角稳性、耐波性等的影响 3、浮力要求 4、航道港口水深对d的影响
表4-7 内河客船稳性
船名 L×B×D×d GM(m) GM/B 2.878 1.768 0.175 0.216 申汉线客货轮 108×16.4×4.7 ×3.6 (东方红11) 中游短途客货 42×8.2×2.9 轮(东方红256) ×2.1 黑龙江250客 48×8×2.6×1.3 位客轮 江苏300客位 28×5.5×1.85× 1.1 客轮
1、 统计法确定主尺度
1）油船（DW＝3.5～13万吨）
L pp 60.473ln DW 456.6 B 10.853ln DW 84.9 d 6.546105 DW 8.127 D 1.2d 3.3