船舶设计原理第4章

§4-1快 速
性
1.2经验公式 经验公式，是针对某类型船舶的统计资料，分析归 纳出来的，如适用于油船及散货船的瓦持生近似估算公 式。 1.3阻力及推进系数估算方法 （1）阻力估算 泰勒法： 此法适用于船速较高，船型较瘦长的双桨船。 陶德法(系列60)： 其横剖面为U型，适用于单桨运输船。 SSPA系列： 其横剖面型线为偏V型及中U型，适用于中保 速单桨运输船。 NPL系列： 英国国家物理研究所提供的高速排水型艇的系 列资料。 长江客货船系列： 上海船舶运输科研所提供的长江客货船 裸体有效功率估算资料．
§4-4耐波性
3.甲板淹湿性与失速 3.1甲板淹湿性 甲板淹湿性是指当船舶在波浪中的纵摇和升沉异常激烈时，在船 首住处．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。 主要要素对甲板淹湿他的影响： 当船首干舷一定时可得如下几点结论： (1)甲板淹湿的概率随方形系数的增大而减少； (2)甲板淹湿的概率随船长的增加而减小； (3)甲板淹湿概率随航速的增加而增加。 3.2失速 造成船在波浪中失速的原因，在一般海况时，是阻力的增加； 而在恶劣海况时，是为了避免发生因剧烈的纵摇及升沉运动而引起 的严重的甲板上浪、首部砰击或飞车，船被迫降低航速(航速常常是 大幅度下降)或适当改变航向；也有可能为避免严重的横摇而适当改 变航向。这些都会造成一定的速度损失。因此．要改善船的失速， 一是减小船在风浪中阻力的增加；二是改善在恶劣海况中船的运动， 以求被迫减速的幅度不大。
§4-3分舱及破舱稳性
船舶分舱及破舱稳性是船舶在一舱或数舱进水后，仍能保持一 定浮性和稳住的能力． 1.有关的名词定义 (1)客船 载客超过12人的船舶。 (2)分舱载重线 用以决定船舶分舱的水线。 (3)最探分舱载重线 相应于适用的分舱要求所允许的最大吃水的水线。 (4)舱壁甲板 横向水密舱壁所达到的最高一层甲板。 (5)安全限界线 在船侧由舱壁甲板上表面以下至少76mm处所绘的线。 (6)某一处所的渗透率 短处所能被水浸占的百分比。当该处所伸展至 限界线以上时，该处所体积仅量至限界线的高度。 (7)风雨密 在任何风浪情况下，水不应运入船舱内。 2.分舱检验 （1）可浸长度计算（2）许可舱长（3）分舱检验 3.破舱稳性 根据总布置图和各种载况稳性的计算结果，分析并挑选稳性最 差的载况作为核算载况．假定有多种对稳性和横倾最不利的破损情 况．则按船舶静力学中的方法进行计算。
§4-2稳性
1.初稳性及其估算 1.1衡准方法及其实用数据 衡准一艘船的初稳性好坏的指标是 GM 值。我国《海 船稳性规范》对各类船舶的 GM 值提出了要求。规范对 各种船舶的最低初稳性值都有规定。 初稳性上限值是从横摇缓和性上考虑的，设计时，在 保证初稳性下限的前提下，应力求使船的横摇缓和些。 (1)干货船 这类船在满载到港时稳住最差，对于船宽＞ 12m的船舶，如果取满载出港时的 GM/B为0.04~0.05， 一般即可保证满载到港时仍有必要的初稳性值(GM在 0.25m以上），对于中小型船舶，则GM/B需取更大的的 值,如0.05—0.07。 (2)客船及客货船 通常 GM / B 在0.045~0.055范围；对于 小型客船满载出港时的值应取得更大。 (3)油船 布格氏认为，修正自由液面影响后大于 0.1 ∆ / L 即可。
船 舶 设 计 原 理(Ch4)
第四章 船舶性能预报
§4-1 快速性 §4-2 稳性 §4-3 分舱及破舱稳性 §4-4 耐波性 §4-5 船舶最小干舷 §4-6 操纵性
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§4-1快 速
性
1.快速性的初步估算 1.1海军系数法 当选用的母型船的主尺度比、船型系数、设 计排水量及相对速度等与设计船比较接近时、可 用母型船的海军系数c预估新船的主机功率或航 速。 海军系数c是一艘船的阻力与推进性能的综 合反映，如果新船与母型船在阻力或推进方面有 较大差别时，应对c值进行修正。
§4-5船舶最小干舷
3.2国际航行船舶季节区的最小干舷 3.3国内航行船舶的最小干舷 4.载重线标志 ZC——中华人民共和国船舶检验局登记入级的船舶； BDD——冬季北大西洋(WNA)； U——冬季(W)； X——夏季(S)； R——热带(T)； Q——夏季淡水(F)‘ RQ——热带淡水(TF)。 5.设计中实际考虑的因素 （1）最小干舷船 （2）富裕干舷船 （3）变吃水船
§4-1快 速
性
（2）推进系数估算 PC=ηOη HηR η GηS 1.4回归公式法 埃及学者萨比脱应用回归分析方法，给出系列60阻力试 验数据的回归方程。 2.设计中保证快速性的措施 (1)选取合适的尺度、系数； (1) (2)选用合适的、优秀的节能船型及节能推进装置； (3)对于高速小艇，应尽量减小排水量； (4)采用低转速、大直径的螺旋桨，以获得较高的敞水效率； (5)减小附体阻力，其他附体应与船体有良好的水动力配合； (6)减小迎面受风面积，以减小空气阻力。
§4-6操纵性
船舶操纵性包括以下三方面的内容：航向稳定性、回转性、转 首性。对于常规船型．船舶操纵性并不难保证，只需要从舵面积的 选取及在舵、螺旋桨和船体型线的配合上加以注意即可。 1.舵面积的确定 目前．通常采用统计方法和经验来确定舵面积、舵面积比。 舵面积比的选取与船舶类型和航运有关，设计时一般参照舵的 数目相同而布置上又相似的操纵性良好的母型船选取。 2.设计中要考虑的因素 (1)舵、螺旋桨、与船体尽部型线要有很好的配合． (2)受航道限制时．应持别注意船的回转性能。 (3)推、拖船(尤其是港口拖船)都要求船的回转性能好． (4)有的船舶、如巨型油轮、散装货船、渡船，为更好地控制船的航 向和缩短靠离码头的时间，或节约拖船费用，应根据具体情况，分 析是否有采用首部侧推装置的必要性。 (5)从航向稳定性看，L/B小、Cb及么B/T大的船是不利的。空载吃水 太泼会使船的航向不稳定。 (6)近年来，发现肥大型船(方形系数大)可能存在操纵性异常规象， 即在小舵角下船可能是稳定的、也可能是不稳定的。
§4-4耐波性
船舶耐波性是指船舶在风浪中遭受外力扰动而产生各种摇摆运 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。 1.横摇 1.1横摇的影响因素 （1）初稳性（2）船舶主要要素和船体形状（3）其他因素 1.2设计衡准 (1)为使救生艇和工作随在风浪情况下能顺利下放到水面，通常要求 (1) 横格幅值不超过15度 (2)从对船上人员的身体运动能力的影响来看、横格幅值不应超过10 度，相应的横摇周期应大于5~6s。 (3)为保证拖网渔船的正常工作，横摇幅值应不超过10度。 (4)为保证直升飞机安全起飞祁降落，应使横摇幅值小于3度。 1.3设计时要考虑的因素 通常采用的最主要措施是控制GM值，加装舭龙骨、适当加大舭 部升高及竖向菱形系数等；只有对耐波性有持殊要求的船，才装设 专门的减格装置。
§4-2稳性
(4)拖船 国内这类船的GM/B在0.12~0.13范围。 (5)军舰GM/B大体在0.06~0.10的范围。 GM 1.2初稳性估算及影响因素分析 由船舶静力学知，初稳性高可由初稳性方程计算。 影响因素： (1)型宽及 B/T (2)水线面系数CW (3)型深D 1.3初稳性值的核算 在设计深入开展，完成型线图、总布置图、结构图等及技术文 件后，要核算船具有的初稳性精确值．往往是与核算浮态一起进行 的。根据规范对基本核算载况的规定，按设计船的使用特点，选取 核算载况。然后进行各载况的排水量与重心位置的计算，按表格核 算船的浮态与初稳性。
§4-4耐波性
2.纵摇与升沉运动 2.1主要影响因素分析
（1）航向角（2）波长（3）调协因素（4）主尺度及船型特征
2.2设计时要考虑的因素 (1)一般来说，改变主尺度的可行范围是不大的．故通常从 线型上进行考虑。对大型船舶来说、首横剖面形状采用U 型、V型均可。而对于航区波长相对于船长较大的中小型 船舶，宜采用V型首横剖面形状： (2)应保证船在空载时有必要的首、尾吃水，满载时有充分 的首部干舵，以改善首底砰击、螺旋桨飞车、甲板上浪 等。
§4-5船舶最小干舷
1.概述 从船舶静力学可知．船的干舷是泛指船舶浮于静水面时、自水面 至露天甲板上表面舷边处的垂直距离。 规定船舶的最小干舷．是从以下两个方面来考虑的： 一方面是要减小甲板上浪。 另一方面是要保证有一定的储备浮力。 2.规范基本精神 规范适用于船长L>24m、150总吨以上的一般民用国际和国内 航行船舶。规范不适用于军船及L＜24m的民船、150总吨以下的现 有船舶、非营业游艇及渔船等。规范对最小干舷规定的基本着眼 点．是保证船舶具有必要的储备浮力，而储备浮力的大小，除了干 舷以外，还取决如下因素： （1）甲板上浪程度（2）影响储备浮力大小的其他因素 （3）船主体灌水的可能性：A/B型船舶 3.最小干舷计算 3.1国际航行船舶的夏季最小干舷 FX=F0+f1+f2+f3+f4+f5
§4-2稳性
2.大倾角稳性 大倾角稳性是指船在外力作用(如较大的风和浪作用)下，横倾角 超过10~15度时的稳性，它涉及到船在航行中能抗多大风浪或横倾 力矩而不倾覆。 2.1规范主要内容 规范以大倾角稳佳作为船舶稳性的基本衡准．并依船舶的使用 任务待点对最小初稳性和需要核算的使用情况作了规定。 2.2核算步骤 (1)根据排水量从稳性横截曲线中找出各倾角处对假定重心的复原力 臂，修正重心高度的差别后就可其出实际复原力臂。绘出静稳性曲 线，检验静稳性曲线各要累是否符合要求。绘制动稳性曲线。 (2) 计算自摇周期，进而计算出横摇角。 (3)用作图法找出最小倾覆力臂或最小倾覆力矩。 (4)由总布置图的侧视图计算受风面积人及其形心距水面高度。 (5)由Z及船的航区查出计算风压。 (6)计算风压倾侧力臂或风压倾侧力矩。 (7)计算稳性衡准数是否大于1.0。