船舶设计原理(第六章)型线设计
船舶设计原理(第六章)型线设计
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。
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。
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
Байду номын сангаас
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。
船体型线图
母线在运动过程中，如果形 状和大小不改变，则形成的曲线 面称为定线曲面；
甲板型表面可以认为 属于定线曲面的范畴。
如果母线在运动过程中， 其形状和大小是变化的，则 形成的曲线面称为变线曲面。
船体外板型表面可以认 为属于变线曲面的范畴。
4.定线曲面和变线曲面表达方法
为了避免首尾部分外板型表面的ww面投影互相重叠影响视图的清晰一般将最大轮廓线至船首部分的外板型表面的投影画在中线面投影的右方将最大轮廓线至船尾部分的外板型表面的投影画在中线面投影的左方即画成b2的形式而不画成b1的形式
第六章 型线图
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
概述 型线图的三视图 型线图的尺寸标注 识读型线图 绘制型线图的步骤和方法
梁拱线在W面的投影显示真
形；在V面和H面上的投影为直线。
由于梁拱线的形状在全船 是相同的，因此，只需在W 面上画出船舶宽度最大处 的梁拱线的投影。
3．甲板中线
甲板中线是中线面与甲板型表面的交线，可以认为是形 成甲板型表面的导线。
甲板中线通常是平 面曲线或直线，一般是 首、尾部分高，中部低。 甲板中线在船长方向的 曲度称为甲板脊弧。甲 板中线在V面的投影常为 曲线或直线，并显示真 形；在H面和W面上的投 影为直线。
一、三个相互垂直的基本剖面
1．中纵剖面 （平行V面） 2．设计水线面（平行H面） 3．中横剖面 （平行W面）
1．中纵剖面（平行V面）
中线面——将船体分为左、右对
称两部分的纵向（船 长方向）垂直平面
中纵剖面——中线面剖切船体后所
得剖面。
中纵剖线——中线面与船体型表面
的交线，它是由龙骨线及 首、尾轮廓线所组成。
船舶设计原理(第六章)型线设计
船舶原理与设计
6.1 概 述
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％。 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。
6.3 型线几何形状特征和参数的选择 一、设计水线及横剖线形状特征和参数的选择
（2）首部横剖线形状 阻力方面： V形的横剖线形状湿表面积较 小，可减小摩擦阻力，同时它 的舭部较瘦，有利于减少丰满 船（CB＞0.75）的舭部漩涡。 但V形剖面兴波阻力较大，因 为它所对应的设计水线首端丰 满，半进流角也大。 U形剖面船的排水量相对集中 在下部，设计水线削瘦，半进 流角小，有利于减小兴波阻力， 但湿面积大，摩擦阻力大。
船舶原理与设计
6.1 概 述
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。 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。
船舶原理与设计
6.2 横剖面面积曲线
第六章、型线设计
船舶型线设计
实体模型生成： 先生成曲面，再通过曲面围出 船体实体模型。先生成实体毛 坯，利用生成的曲面进行切割， 及倒、圆角等机械加工手段， 将实体模型毛坯加工成船体实 体模型。
三、国内外计算机辅助型线设计系统
国外：
挪威 AUTOKON
(二维线框造型)
西班牙 FORAN
(二维线框造型)
瑞典 VIKING
要想准确表达船体表面形状，我们可以在三个平面同时剖切船 体，形成三组截交线。
纵剖面情况 用一系列纵剖平面可以反映出船体型表面不同船宽处沿船长方 向的变化。
横剖面情况
横剖面可以反映出沿船长方向船舶横向形状尺寸的变化情况。 用平行于中横剖面的一组平面切割船体时，与船体曲面相交 得一组交线，称为横剖线，它们表示船体的横向外形。
武汉理工
长江大中型客船CAD (二维线框造型)
上海船舶运输研究所 CAES/CAD (三维线框造型)
SDICAD
（实体造型）
四、型线图的作用
①、型线图表达的形状
我们知道，我们的型线图表达的是船体的表面形状，反映了船 体曲面的变化情况。但是，钢板有一定的厚度，且厚度也是随 位置不同而不同，型线图是表达的钢板的外表面还是内表面的 呢？
③、型线图的由来
引例1、圆柱体表面形状是如何形成的？
引例2、球体表面形状是如何形成的？ 由上面两个例子我们可以看出，其表面 形状可以由一定的曲面沿着某轴移动或 旋转得来的。
针对曲线面而言，曲面可以分为直线面和曲线面两大类。上 述的圆柱面就是直线面，而球体表面就是曲线面。
对于曲线面而言，上述的球体表面曲线在绕轴旋转的过程中， 曲线的形状和大小都没有发生改变，我们成这一类曲面为定线 曲面；反之，如果曲线的形状或大小在旋转的过程中发生了改 变，则称所得曲面是变线曲面。
船舶设计原理_06_船舶总布置设计_0605_上甲板上平面空间的规划
116.5上甲板上平面空间的规划第六章船舶总布置设计6.5 上甲板上平面空间的规划民用运输船舶上甲板上的平面空间主要被分配给货舱口和货舱口盖，上层建筑以及各类维持船舶正常运营所需要的舱面设备等。
上层建筑货舱口及货舱口盖6.5 上甲板上平面空间的规划一、货舱口的布置上甲板上的货舱口是货物垂向装卸的通道，位于货舱的上方。
货舱口的布置主要考虑货舱口的尺度和货舱口盖的布置。
货舱口尺度需要综合考虑货物品种、起货设备、舱口盖形式、船体总强度和抗扭强度等因素。
货舱口面积与舱底面积之比值，常称为货舱敞开系数。
货舱敞开系数可以用来表征货舱口的大小。
一般来讲，增大敞开系数对提高装卸效率有利，但对强度不利。
6.5 上甲板上平面空间的规划一、货舱口的布置●例如，杂货船的舱口宽度一般为0.4到0.6倍的船宽，也可根据定型舱口盖宽度来确定。
●例如，散货船应结合顶边水舱压载水量的需要确定舱口宽度。
●例如，集装箱船的舱口宽度可达到0.8倍的船宽。
●例如，有时可采用双列或三列货舱口来解决货舱盖过大过重的矛盾。
货舱口宽度增大，将削弱甲板的纵向强度，同时舱口盖的重量和成本均有提高。
货舱口宽度一般有如下规律。
集装箱船散货船1. 舱口宽度2. 舱口长度3. 货舱口盖的布置6.5 上甲板上平面空间的规划舱口长度从装卸上考虑应尽量长，但要需要留出起货机平台、桅屋以及堆放舱口盖所需的地位。
货舱口长度一般有如下规律。
一、货舱口的布置●例如，各舱口的长度，最好结合舱盖的片数来确定。
●例如，两端有起货设备的舱口，为避免起货作业的相互干扰，长度一般不小于12m 。
●例如，装载特大件的货舱，其舱口长度应根据承运的货种来确定。
1. 舱口宽度2. 舱口长度3. 货舱口盖的布置6.5 上甲板上平面空间的规划一、货舱口的布置货舱舱口盖是货舱区域甲板开口的关闭装置。
现代钢质海船上，传统的盖帆布的木质舱口盖近乎绝迹，绝大多数采用钢质舱口盖。
滚移式货舱口盖背载式货舱口盖折叠式货舱口盖1. 舱口宽度2. 舱口长度3. 货舱口盖的布置6.5 上甲板上平面空间的规划一、货舱口的布置舱口盖基本组成部分有盖板结构、密封装置、压紧装置、支承装置、限位装置。
船舶设计原理六章
2关于材料级别的选择
• 船舶结构用钢划分为不同的钢级，其区 别在于：为防止脆性断裂对材料脆性转 变温度及抗脆性断裂能力的要求不同。
• 原则：不同部分根据受力，重要性及钢 板的薄厚来选用不同钢级的材料。
6.1.2船体结构形式的选择
• 纵骨架式：板格长边沿船长分布，板格稳定性 通常可以达到材料屈服极限，纵向强度好，结 构重量轻，施工不便。 • 应用：对总纵强度要求较高的大型船舶上甲板 和船底结构。 • 横骨架式：板格长边沿船宽分布，横向强度好， 纵向强度较差，但施工方便。 • 应用：下甲板，舷侧，及船端部结构
Z X Y
MN MX
.230E-06
12.91
25.819
38.729
51.638
64.548
77.457
90.367
103.276
116.186
• 假设纵桁，龙骨及横向构件尺寸已被确定， 待计算决定的只有：船体各列板厚度t,纵骨 尺寸，用面积表示f,纵骨间距b.
6.2.2设计要求与目标
• 1总强度要求 • 强力甲板总纵弯曲应力不超过需用应力，或强 力甲板的船体剖面模数，不小于其最小要求值
6.2.1基本任务
• 任务：依据作用在结构上的载荷，按结 构的强度，稳定性及有关建造于使用要 求，选择纵向强力构件的合理剖面尺寸 及配置。 • 注意这里中剖面设计不包括横向构件。
1
NODAL SOLUTION STEP=1 SUB =1 TIME=1 SEQV (AVG) DMX =5.909 SMN =.230E-06 SMX =116.186 JUL 5 2008 09:31:37
1,b 纵向构件尺寸未改变时 ，船底总纵弯曲应力的 代数值
型线设计总体设计课件
19
1）利用母型船产生型值
型线设计总体设计
20
2）型值的产生步骤
首先将母型船和改造后的新船的横剖面面积曲线绘 于同一方格纸上（可借助于CAD）。
次之，从母型船横剖面面积曲线上，找出与新船某 站横剖面面积（按百分数计）相等的母型船的对应 横剖面位置。
再从母型船的水线半宽图上找到对应剖面处的各水 线半宽值。
用此法来修改面积曲线，可保持棱形系数和相对平行 中体长度不变来修改浮心相对坐标，但平行中体的位 置要发生变化。
型线设计总体设计
17
迁移法修改xB
型线设计 如横剖面形状和中横剖面系数不变，则横剖 面面积修改后，就可以利用插值的方法生成 型线。
型线设计总体设计
型线设计总体设计
22
型线设计总体设计
11
⑤纵剖线和斜剖线的设绘
⑴纵剖线检验型线的三向光顺性，否则应调整水线和 横剖线
应无明显的凹凸、僵点、硬点 注意水线图中相关交点和横剖线图中各站线的高度值
⑵斜剖线检验横剖线在舭部的协调性
应避免凹陷
型线设计总体设计
12
2.母型改造法
母型改造法的优点：
可以保持母型船的型线特征，对新船的性能易把握提高设计工 作效率
L'E
LPP (1 CP )
6CP 4CP
1
X
B
L'R
LPP (1 CP )
6CP 4CP 1
XB
型线设计总体设计
6
横剖面面积曲线的凑绘
型线设计总体设计
7
②设计水线的设绘
①确定设计水线长和设计水线宽 ②确定平行中段长度、半进流角和去流角 ③校核水线面系数
线
330
船舶设计原理_06_船舶总布置设计_0612_锚泊和系泊设备的布置
116.12锚泊和系泊设备的布置第六章船舶总布置设计6.12 锚泊和系泊设备的布置本节课的主要内容有五个一是，锚泊设备概述二是，系泊设备概述三是，舾装数四是，锚泊设备的布置五是，系泊设备的布置6.12 锚泊和系泊设备的布置一、锚泊设备概述锚泊又称抛锚系留，是船舶的一种停泊方式。
根据船舶使用要求，锚泊设备主要可以分为三种。
●航行锚泊设备，大多数船舶均配备，需按船级社规范进行配置。
●定位锚泊设备，常用于起重船、打捞船、潜水作业船、各种非自航挖泥船、钻探船等需要定位作业的船舶●深海系留锚泊设备，常用于海洋调查船、海洋测量船等需要在深水进行系留作业的船舶。
6.12 锚泊和系泊设备的布置一、锚泊设备概述航行锚泊设备又称为临时锚泊设备，供船舶在锚地、港口或遮敝水域内等待泊位或潮水时临时停泊之用。
因此，航行锚泊设备并非设计成供船舶在恶劣天气中处于完全开敞的远离海岸的水域中，或在行进或漂移中系住船舶之用。
在上述条件下，船舶特别是大型船舶上锚泊设备所承受的巨大负荷，会使得设备的某些部件损坏甚至丢失。
6.12 锚泊和系泊设备的布置一、锚泊设备概述定位锚泊设备和深海系留锚泊设备是在作业时需要控制船位，需要根据作业水域水深和环境条件配备的专用锚泊设备。
定位锚泊设备和深海系留锚泊设备需要根据计算得到的风、海流及波浪等环境力的大小来进行设计，本节课程不再展开介绍，详情可参考相关的文献和设计手册。
对于民用运输船舶，主要考虑的是航行锚泊设备。
在设计中，航行锚泊设备的选择与布置需要满足规范的最低要求。
一、锚泊设备概述6.12 锚泊和系泊设备的布置按在船上所处的位置，锚泊设备又可分为首部锚泊设备和尾部锚泊设备。
民用运输船舶一般不设尾部锚泊设备。
锚泊设备一般是由锚、锚链、锚链筒、掣链器、起锚机、锚链管、锚链舱和弃锚器等几部分组成。
1—锚2—锚链3—锚链筒4—导链滚轮5—掣链器6—锚机7—锚链管8—锚链舱9—弃锚器一、锚泊设备概述6.12 锚泊和系泊设备的布置其中，锚的种类繁多，分类方法也并非十分严格。
课件第六章-船舶型线设计
二、特种尾型
球尾：雪茄形球尾和同心球尾
涡尾及不对称尾
双尾
第八节 型线图的设计与绘制
一、型线绘制的基本要求
① 绘制格子线
手工时的精度，上墨等
② 光顺性
凹凸度，曲率，均匀性，切点的位置
③ 投影一致性
高度，宽度的对应，各交点和交接线的投影
投影。 ➢决定因素
总布置图；甲板使用要求；与横剖面形状 的协调
三、梁拱
梁拱一般取型宽的1/50~1/100；对于海船 常取1/50,对于内河船常取1/100
第七节
一、球鼻首
1、常见球鼻首
特种型线
球鼻首的减阻机理
✓减小高速船舶的兴波阻力
• 鼻首产生波系与船体波系之间产生有利干扰
✓减小低速肥大型船舶的破波阻力
② 中剖面系数较小的中剖面
绘制其余各站横剖线
1 、 根 据 从 半 宽 水 线 图 上 量 取 第 i站 设 计 水 线 半 宽 值 y i， 得 图 中 A 点 2、 从 横 剖 面 面 积 曲 线 图 上 量 取 第 i站 横 剖 面 面 积 A i，
作 出 该 站 的 等 面 积 矩 形 如 下 图 ， 分 别 适 用 于 横 剖 面 形 状 为 U 、 V 和 中 间 型
二、端部横剖线形状
图6-7所示为四种常规船型的横剖型线，其 形状特征可分为：V形、中V形、中U形、 U形
U形-大型运输 船及中、高速 船舶 V形---小型船 舶 中V形或中U形 -中型船舶
第五节 首尾部轮廓线及船底线
一、首轮廓线
二、尾轮廓线
三、船底线
第六节 甲板线
船舶设计原理_06_船舶总布置设计_0604_主船体内主要船舱的布置
116.4主船体内主要船舱的布置第六章船舶总布置设计6.4 主船体内主要船舱的布置在将主船体内的体积空间从几何上划分为多个围蔽空间之后，我们需要进一步在划分好的体积空间中，布置不同功能用途的船舱。
对于民用运输船舶而言，主要船舱包括货舱、机舱、压载水舱、油水舱等。
在船舶总布置设计中，保证货舱舱容是设计的出发点。
货舱压载水舱机舱6.4 主船体内主要船舱的布置一、货舱的布置民用运输船舶的货舱和机舱主要被布置在船舶的中部舱，即双层底内底板之上，上甲板之下，尾尖舱舱壁之前，防撞舱壁之后。
货舱布置工作主要包括货舱形式，货舱数和货舱舱长的确定。
设计时应保证尽可能大的货舱舱容和尽可能均匀的横舱壁间距。
具体货舱布置设计时，还需要考虑规范和法规以及货物装卸的要求等。
货舱形式货舱数机舱6.4 主船体内主要船舱的布置一、货舱的布置1.考虑规范和法规的要求各类运输船舶货舱的具体分舱要求各不相同，但必须满足规范和法规的相关要求。
●例如，民用运输船舶的横舱壁数量需要满足规范所规定的最少舱壁数。
●例如，当散货船大于150m，装载密度大于1吨每立方米的干货时，破舱稳性应满足任一货舱破损进水的要求。
●例如，为防止油船海损造成海洋环境污染，油船的货油区横剖面结构、货油舱舱长及单舱容积需要满足MARPOL和我国法规的具体规定。
6.4 主船体内主要船舱的布置一、货舱的布置2.考虑货物装卸的要求（1/3）货舱的形式、尺度以及货舱口的大小，必须考虑货物的性质以适宜于货物的装载和卸载。
●例如，对散货船货舱进行分舱时，需要考虑货物的合理配载，防止船体产生过大的弯矩和剪力。
●例如，主要用于装运谷物和煤炭的散货船，一般以均匀舱长来布置。
●例如，谷物和矿砂兼运的散货船，为了不使装矿砂时重心过低，初稳性过大，可采用长短舱组合的布置方式。
长舱装谷物，短舱装矿砂，这样不致在载运矿砂时因重心过低而引起剧烈的横摇。
6.4 主船体内主要船舱的布置一、货舱的布置●例如，集装箱船货舱数目和长度与集装箱布置有关，其货舱舱长是根据集装箱及导轨布置而定的。
第六章 型线设计
桨和舵的安全，同时避免桨叶工作时吸入空气。
江苏科技大学船舶与海洋工程学院
㈢横剖线的形状和参数
• 中剖面（或最大剖面）线的形状
由中剖面系数、平板龙骨半宽和舭部半径等参数所决定。
• 端部横剖线形状
设计船端部的横剖线形状很大程度上取决于横剖面面积曲 线和设计水线端部的配合情况。
江苏科技大学船舶与海洋工程学院
对于常规双桨船，一般用V形剖线。
江苏科技大学船舶与海洋工程学院
②UV形尾横剖线对流场的影响
对于肥大型船，UV形对流场的影响更为明显。
V形轴向伴流的脉动量大，且径向也不均匀。 U形轴向伴流均匀，可提高推进效率，并可减小螺旋桨叶梢 部分的空泡和激振力。 总的说来，尾剖横剖线形状对推进效率的影响大于对阻力 的影响，且改善振动。
舯剖面系数 2h/B (%)
0.99 0.8
0.98 1.6
0.97 2.6
0.93 7
江苏科技大学船舶与海洋工程学院
⒉首部横剖线
江苏科技大学船舶与海洋工程学院
不同首横剖线形状的比较
静水阻力
V形湿表面积小；舭部较瘦，有利于减小丰满船的舭涡；对 应设计水线首段丰满，半进流角大，兴波阻力大；
U形排水量集中在下部，设计水线消瘦，但湿表面积大。 对于总阻力来说，在低速和高速时，V优于U；在 0.18 Fn 0.25
⒈中横剖线
江苏科技大学船舶与海洋工程学院
①舯剖面系数的选择
• 对中低速船，如果方形系数与傅氏数配合偏大时，应尽量采
用较大的舯剖面系数，以降低棱形系数；随着方形系数和L/B 的减少，也应适当降低舯剖面系数。
• 对于高速船，由于型线较瘦，为使中部不致过分凸起而造成 明显的突肩，宜采用较小的，从而使棱形系数接近最佳值。
船舶设计原理课设 型线设计
5000t江海直达船——船舶设计原理课程设计书型线设计部分指导老师：刘卫斌学生姓名：韩全生学号：012006024308院系班级：船海0606班完成日期：2009年6月14日1.补全主尺度根据母型船舶型线图和相关数据可知，母性船的比例为1：50，设计吃水为T=5.8m，因此作出水线5800，并从半宽水线图中量取设计水线长为LWL=105.2m。
从纵剖线图中量取船舶总长为LOA=102m，垂线间长LPP=102m（站距5.1m，共20站）。
型宽B=17.5m，型深D=7.6m。
梁拱（中站面甲板边线与甲板中心线高度之差）为0.25m，首舷弧（甲板中心线首端与最低点高度差）为0.30m，尾舷弧为0.12m2.横剖线面积曲线横剖线面积曲线是以船长为横向坐标，设计水线下各横剖面面积为竖向坐标所绘制的曲线，1.首先作出5800水线，根据横剖面图，用CAD自带量取各站在设计水线下的面积。
所得面积数据如下（单位m2）2.根据所得横剖面面积数据，以船长为横坐标，以各站面积为纵坐标画横剖线面积曲线（横坐标以m为单位放大20倍，纵坐标以m2为单位放大4倍，方便画图以及观看）图如下：3．横剖线面积曲线的物理意义①横剖线面积曲线与横向坐标轴所包围的面积等于设计水线以下船的排水体积；；②横剖线面积曲线的丰满度系数等于船在设计水线下的纵向菱形系数CP③横剖面面积曲线与横向坐标轴所围的面积的形心横向坐标，等于船的浮心纵向坐标X；b ④曲线的最大纵坐标值代表最大横剖面面积A MAX；4.根据横剖线面积曲线求各项参数同时.由形心得船舶浮心纵向坐标X b=0.9082m（船中靠前）5.原船主尺度完整数据如下总长：110m垂线间长：102m设计水线长：105.2m型宽：17.5m型深：7.6m设计吃水： 4.5m结构吃水： 5.8m排水量：8855.7t浮心纵向坐标：0.9115m（船中靠前）梁拱高：250mm艏舷弧：300mm艉舷弧：120mm肋距：#10-#140：0.7m；其他区域：0.6m6.根据1-CP法增加船舶排水量＆X=（1—X）＆CP/（1—CP）＆CP=10%CP然后根据书本介绍1-C P法进行改造，改造后图如下：同理量取改造后排水量为9232.3t，增加6.1%，误差0.5%以内。
船舶设计原理_06_船舶总布置设计_0603_主船体内体积空间的垂向划分
116.3主船体内体积空间的垂向划分第六章船舶总布置设计6.3 主船体内体积空间的垂向划分一、甲板的布置对主船体内体积空间的垂向划分，主要是通过设置甲板、平台和双层底来实现的。
甲板是船体的重要构件，是船舶结构中位于内底板以上的平面结构，用于封盖船内空间,并将其水平分隔成层。
甲板的布置主要从层数和层高两方面考虑。
6.3 主船体内体积空间的垂向划分一、甲板的布置1.甲板层数的确定船舶甲板层数的确定，主要从装载所需要的甲板布置地位和使用要求考虑。
某客船●例如，散货船、油船、集装箱船、矿砂船、运木船、小型货船、拖船、渔船以及许多内河船等多采用单层甲板。
●例如，中、大型多用途船等多采用双层甲板。
●例如，滚装船和车客渡船等多采用多层甲板。
●例如，客船可以有双层、三层甚至多层甲板。
6.3 主船体内体积空间的垂向划分一、甲板的布置对于民用运输船舶，主体部分的甲板层高主要根据货物种类以及作业条件等使用要求而定。
某车客渡船某多用途船2.甲板层高的确定某客船6.3 主船体内体积空间的垂向划分二、平台的布置平台是指局部的水平分隔。
平台的设置主要是出于充分利用空间的考虑，以便在有限的空间内增加布置地位。
舵机舱平台机舱平台首尖舱平台需要注意的是，设置平台时要考虑纵向水平构件的连续性，特别是位于船中处，长度又较大的平台，更应注意间断处过大的应力集中问题。
6.3 主船体内体积空间的垂向划分三、双层底的布置双层底，一般是指船底板、内底板及其骨架组成的船底结构和空间的统称。
双层底的设置，主要是为了提高船舶在触礁或搁浅等海损事故时的抗沉能力以及船舶的纵向强度。
同时，还可作为燃油、淡水储存舱或压载水舱等。
无论是从安全性角度考虑，还是从使用角度考虑，船舶都应该设置双层底。
双层底某大型油船某散货船6.3 主船体内体积空间的垂向划分三、双层底的布置对于双层底的布置，船舶法规和规范有相关的具体规定。
●例如，对于客船和500总吨及以上的货船应设置双层底，且在适应船舶设计及正常作业的情况下，该双层底应尽实际可能自防撞舱壁延伸到尾尖舱舱壁。
船舶设计原理第6章
§6-2 选取主要要素的综合分析
选取B时应考虑的因素 二.选取 时应考虑的因素 选取
B 总布置 初稳性 快速性 耐波性 ↑ ↑，布置地位型船和中小型船舶，B多 ，布置地位型船和中小型船舶， 多 取决于布置 GM↑ 取决于B/T，当B↑同时 ， 同时Cb↓，阻力 取决于 同时 ，阻力↓ 横摇周期减小
船 舶 设 计 原 理(Ch6)
第六章 船舶主要要素的确定
§6-1 §6-2 §6-3 §6-4 §6-5
概述 选取主要要素的综合分析 载重量船主尺度的确定 布置地位型主尺度的确定 主尺度选优
§6-1 概述
主要要素是描述船舶几何形状的一些最基本的特征数据， 主要要素是描述船舶几何形状的一些最基本的特征数据， 是描述船舶几何形状的一些最基本的特征数据 对船舶设计质量起着决定性的作用。 对船舶设计质量起着决定性的作用。 船舶主要要素: 船舶主要要素
§6-3 载重型船主尺度的确定 1.载重型船 载重型船 载重量与排水量的比值(DW／∆)较大、较稳定的船舶。 较大、 载重量与排水量的比值 ／ 较大 较稳定的船舶。 油船、散货船及杂货船） （油船、散货船及杂货船） 设计主要矛盾是DW 设计主要矛盾是 主尺度确定往往从重力与浮力平衡入手。 重力与浮力平衡入手 主尺度确定往往从重力与浮力平衡入手。 2.布置地位型船 布置地位型船 为了布置各种用途的舱室需要较大舱容或甲板面积的船 客船、科学考察船、车客渡船、集装箱船和载驳船） （客船、科学考察船、车客渡船、集装箱船和载驳船） 主要矛盾是容量， 主要矛盾是容量， 主尺度确定通常从总布置入手。 总布置入手 主尺度确定通常从总布置入手。
§6-3 载重量船主尺度的确定
一、排水量估算
(一)载重量系数法 一 载重量系数法
船舶型线设计说明书
船舶设计课程设计指导老师：刘卫斌班级：船海0701姓名：张帅学号：U200712588一、 “1-Cp ”法改造。
（1） 通过计算得到母型船横剖面面积曲线在型线图中，输入area 命令，选择从0站到20站各站区域，获得各站横剖面面积，制作excel 表格绘图。
表格如下：其中原坐标对用于在AUTOCAD 中绘制横剖面面积曲线。
（2）通过area 命令求Cpf和Caf，计算δX=()X -1a ,而()CCpfpfa -=1/δ， 列出表格，连同之前得到的数据如下。
（3）由以上δX 在无因次横剖面面积曲线上平移。
计算“1-Cp ”法后0581.0Cp =δ，满足前述Cp 增大6%的要求，“1-Cp ”法改造成功。
二、改造浮心位置——迁移法（1）保持Cp 不变，仅移动型心位置，将横剖面面积曲线向前或向后推移，保持曲线下面积不变，使曲线型心总坐标向船尾方向移动1%L 。
步骤如下：1） 作出横剖面面积曲线形心B 02） 作KB 0垂直于水平轴，BB 0垂直于KB 0，使BB 0=1%，连接KB3）过每站作垂线与原横剖面面积曲线相交，同时过每站作平行于KB的斜线4）依次由各站所作垂线与横剖面面积曲线的交点引垂线分别与斜线相交。
5）顺次连接各交点，即得到新的横剖面面积曲线。
改造数据及横剖面面积曲线如下（2） 以L/2处为坐标原点，分析迁移前后无因次横剖面面积曲线形心纵坐标；迁移前Xb= 2.43m ，迁移后Xb ’= 1.55m 。
垂线间长104.1m ，则迁移前后%934.01.104x x x 'b b =-=bδ（3） 改造前后，面积曲线下面积分别为迁移前：A 1= 37385.4922 迁移后：A 2= 37386.3928%0024.0121A =-=AAA δ由此知迁移前后排水体积保持不变。
三、 面积曲线改造后型值的产生新船Cm 与母型船相同，则新船方形系数Cb 也已满足要求，此时新船的各主尺度保持不变。
船舶设计原理_06_船舶总布置设计_0606_上甲板上主要上层建筑的布置
116.6上甲板上主要上层建筑的布置第六章船舶总布置设计6.6 上甲板上主要上层建筑的布置本节课的主要内容有两个一是，上层建筑的主要形式二是，上层建筑布置的一般原则一般来讲，上层建筑是指上甲板以上各种围蔽建筑物的统称。
上层建筑可以用来设置各种用途的舱室，例如生活舱室、工作舱室、储藏室和机电设备舱室等。
在总布置设计中，对上层建筑的区划与布置是指对其形式、尺度、层数、外部造型及内部各舱室的划分和布置等多方面的工作。
首楼一、上层建筑的主要形式船楼是指在上甲板上伸至两舷或距舷边的距离小于4%船宽的上层建筑。
依其在长度方向上位置的不同，船楼又可分为首楼、尾楼及桥楼。
桥楼常见于老式货船，现代货船已不多见。
6.6 上甲板上主要上层建筑的布置上层建筑主要有船楼和甲板室两种。
因船楼与主体有同样宽度，其优点是增加了内部容积和有利于舱室布置。
如果船楼的结构强度和封闭条件符合载重线公约关于封闭上层建筑的条件时，船楼作为储备浮力对稳性有一定的贡献，从而有助于提高船的安全性。
尾楼桥楼6.6 上甲板上主要上层建筑的布置一、上层建筑的主要形式甲板室是指侧壁从船两舷向内缩进，船侧留有外走道的上层建筑，多为现代大型船舶所采用。
外走道的设置，方便于人员在甲板上的首尾通行、上下船方便，还有利于乘客在外走道观赏风光。
甲板室甲板室甲板室6.6 上甲板上主要上层建筑的布置二、上层建筑布置的一般原则船舶上层建筑的布置，应根据船的使用要求和特点来确定。
下面就设计时的一般原则作简单说明。
某邮轮某半潜船某散货船二、上层建筑布置的一般原则首楼的设置主要是考虑船迎浪或斜迎浪航行时减少甲板上浪。
甲板上浪严重将威胁到甲板上船员、设备和甲板开口封闭装置等的安全。
因此，载重线法规对船首的最小高度有明确的规定。
6.6 上甲板上主要上层建筑的布置首楼甲板的尺度还应满足锚泊和系泊设备及其它设备布置地位的需要。
1. 首楼的布置2. 中尾部上层建筑的布置3. 机舱棚的布置4. 层数与层高5. 舱室划分6. 外观造型23160751875200 2.080.609 1.6030.0129100100100b b wf L L L L h C C d =−+×+−− bh 为船L 为船b C 为方wf C 为前1d 为最二、上层建筑布置的一般原则6.6 上甲板上主要上层建筑的布置首楼有长首楼和短首楼之别，一般运输货船通常设置短首楼。
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船舶原理与设计
6.2 横剖面面积曲线
第六章、型线设计
二、 浮心纵向位置XB 的选择
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。
船舶原理与设计
6.2 横剖面面积曲线
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
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。
船舶原理与设计
6.2 横剖面面积曲线
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
船舶原理与设计
第六章、型线设计
θ
θ
θ
θ
θ
θ
θ
θ
θ
0
1
2
3
4
K 5
6
7
8
9
10
6.3 型线几何形状特征和参数的选择 一、设计水线及横剖线形状特征和参数的选择
船舶原理与设计
第六章、型线设计
设计水线的形状特征和横剖面形状特征是相关的，设计水线丰满意味 着横剖面在设计水线处较宽，在一定的横剖面面积下，下部必然较窄，剖 面形状成V形。反之，设计水线削瘦，横剖面形状成U形 （1）设计水线 设计水线的特征主要有水线面系数CW、平行中段长度、端部形状、半 进流角iE（近首垂线处设计水线相对中心线的夹角）。 水线面系数CW 设计水线的首端形状和半进流角（iE） 设计水线尾段的形状 设计水线的平行中段长度
6.2 横剖面面积曲线 四、生成横剖面面积的母型改造法
船舶原理与设计
第六章、型线设计
Hale Waihona Puke δCPFxX
图中各无因次量表示： CPF——修改前曲线下的面积，即前半体棱形系数； δCPF——CPF 的修改量，即阴影部分的面积； lPF——前半体平行中体长度； δlPF——lPF 的修改量； hF——δCPF 的形心距中； xBF——CPF 的形心距中，
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。 在船舶的使用方面，因平行中体一段的横剖面形状完全相同，使中部的 船舱方整，便于装载货物。 设置平行中体还简化了工艺和降低建造成本。 因此，从实用出发，平行中体长度希望取长些，但以不引起阻力性能恶 化为限。
船舶原理与设计
6.1 概 述
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。 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。
6.3 型线几何形状特征和参数的选择 一、设计水线及横剖线形状特征和参数的选择
（2）首部横剖线形状 阻力方面： V形的横剖线形状湿表面积较 小，可减小摩擦阻力，同时它 的舭部较瘦，有利于减少丰满 船（CB＞0.75）的舭部漩涡。 但V形剖面兴波阻力较大，因 为它所对应的设计水线首端丰 满，半进流角也大。 U形剖面船的排水量相对集中 在下部，设计水线削瘦，半进 流角小，有利于减小兴波阻力， 但湿面积大，摩擦阻力大。
船舶原理与设计
第六章、型线设计
6.3 型线几何形状特征和参数的选择 一、设计水线及横剖线形状特征和参数的选择
（2）首部横剖线形状
船舶原理与设计
第六章、型线设计
耐波性方面： 船在纵摇和升沉运动中，V形剖面下沉时，浮力和阻尼力矩大，能减小 纵摇和升沉运动，且能缓和船底砰击（尤其当波长与船长之比λ/L＞1.0 时），但V形剖面增加波浪中航行的阻力（尤其是λ/L＜1.2时）。由于耐 波性的问题与船的大小关系密切，大船这方面的矛盾较小。
船舶原理与设计
6.2 横剖面面积曲线
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。 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。
船舶原理与设计
6.2 横剖面面积曲线 三、横剖面面积曲线形状的选择 （1）平行中体长度和位置
第六章、型线设计
航速高的船不能设置平行中体。原因是这种船一般船体已很瘦削，设置 平行中体后，平行中体和过分瘦削的首部连接处会形成凸肩，航行时产生 的肩波和严重的肩部旋涡使阻力性能恶化。Fn>0.25（CB<0.62~0.64）的船， 不宜设置平行中体。 确定平行中体长度和位置的原则是确定不引起阻力激增的最短进流段长 度和去流段长度。 通常，设计中平行中体长度和位置可以根据优良的母型船资料并参照经 验公式来确定。
《船舶设计原理》
第 六章
封面
型线设计
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。 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。
0 0
1
1
得：a=δCPF / (1－CPF) , 代入式δx 的表达式，可得：
δ x=
1− x 1 − C PF
δ C PF
6.2 横剖面面积曲线 四、生成横剖面面积的母型改造法 （2）同时修改CP 和 lP （3）同时修改CP，lP 和 xB （Lackenby 法 ） （4）仅修改浮心纵向位置xB
CP >0.785 0.75~0.78 <0.182 >0.182 <0.238 >0.238 0.164~0.253 >0.268 0.224~0.253 0.283~0.313 =0.358 =0.537 Fn 横剖面面积曲线两端形状 两端均用直线形 两端均用直线形 前端微凹，后端直线形 前端微凹，后端直线形 前后端均应微凹 前端以凹形为佳，不能用直线形； 后端为直线或微凹 前端为直线，后端直线或微凹均可 前后端均宜用微凹 两端均应用直线形 前端为直线，后端微凸 前后端均微凸 说明 前肩曲度尽量小。 据爱末生(Emerson)试验,CP=0.7~0.78 时前肩曲度尽量小，船首下部切去使 船首倾斜，对阻力有利。 当Fn<0.209时，后端形状稍变对阻力 影响不大。
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。
船舶原理与设计
6.2 横剖面面积曲线
第六章、型线设计
平行中体长度LP 进流段长度LE
去流段长度LR Ai或 Ai/AM
X或X/L LPP/2 LPP/2
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， 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。
船舶原理与设计
6.2 横剖面面积曲线
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。 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。
6.3 型线几何形状特征和参数的选择 一、设计水线及横剖线形状特征和参数的选择
（2）首部横剖线形状
船舶原理与设计
第六章、型线设计
综合静水阻力和耐波性的因素，船的前体横剖线形状大致可这样考虑： 低速船采用V型比较有利；船长较大的中速船（如Fn＝0.23左右），航行 中较少遇到波长超过船长的波浪，可偏重静水阻力来考虑，采用较U形的 剖面形状；小船更偏重耐波性因素的考虑，加上L/B通常较小，从几何关 系上处理也应采用较V形的横剖线形状。