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1、第五章 船舶主要要素的确定,第一节 总体设计方案的构思第二节 主要要素的考虑和选择第三节 确定船舶主要要素的基本方法第四节 设计方案的优化与技术经济评估,第一节 总体设计方案的构思,总体设计方案构思的任务 分析设计任务书，明确设计要求；分析同类型船的资料，确定各个设计参数可能的选择范围，设立一个初步的新船总体设计方案；估算并分析新船的主要技术和经济指标，考虑并解决可能存在的主要矛盾。,总体设计方案构思,总体设计方案构思的内容 船型特征和总布置设想 主要要素的考虑和选择(第二节)主要技术性能的估算与分析(第四章已讲)其他重要方面的考虑,船型特征和总布置设想,船型特征和总布置设想的主要内容：a.主
2、船体特征 b.机舱位置 c.甲板层数 d.货舱形式 e.上层建筑的大小和位置 f.船体结构特点各船型布置特点,船舶类型散货船,布置特点：大多为尾机型；货舱设有顶边舱和底边舱；一般为单甲板；常设有起重设备。,船舶类型集装箱船,布置特点：机舱位置：中小型船为尾机型；大型船为中尾机型；货船区采用双壳结构，并设有抗扭箱；上层建筑长度短、层数多；小型船设起重机、大中型则不设；压载舱多：舷舱、双层底、首尾尖舱。,船舶类型滚装船,布置特点：几乎封闭的机舱在尾部，机舱上面为主要交通要道；两舷一般为双层；货舱为水平分隔（横隔壁不设或很少），甲板间联系通过斜坡道或升降机；首尾或两舷设开口（配水密门）和跳板；上层建
3、筑可设于尾部或舯前部；船型为平甲板型（无梁拱）。,船舶类型油船、化学品船,船舶类型液化气船,船舶类型旅游船,船舶类型交通船,船舶类型工作船,其他重要方面的考虑,主要技术装备 主机、电站、操纵设备、舱盖和起货设备、锚泊设备、消防救生设备、通讯导航设备等。主机：型号（功率、转速）、外形尺寸和重量、价格和油耗法规和规范对设计船的要求 完整稳性、分舱与破舱稳性、最小干舷、防污 在选择母型船时应注意新旧法规或公约的差别,第二节 船舶主要要素的考虑和选择,选择船舶主要要素时考虑的因素 选择船长时应考虑的因素 选择船宽时应考虑的因素 选择吃水时应考虑的因素 选择型深时应考虑的因素 选择方形系数时应考虑的因素
4、主要要素之间的联系规律船舶主要要素的选择,选择船长时应考虑的因素,选择船宽时应考虑的因素,选择吃水时应考虑的因素,选择型深时应考虑的因素,选择方形系数时应考虑的因素,满足浮性方程 对布置的影响 方形系数小时首尾相对尖瘦，对机舱等布置不利 对快速性的影响 对船体重量及载重量的影响 在排水量一定时，增大方形系数可以减小尺度，降低空船重量，从而增加载重量,船舶主要要素之间的联系规律,设计研究结果表明，主尺度之间的比例关系（长宽比L/B、宽度尺水比B/T、宽深比B/D等）与船舶的多项性能直接相关。在选择主尺度时，可以从尺度比的规律中找出新船的尺度比参数范围，加上方形系数和主尺度的限制条件，那么对于常规
5、船型就很容易大体上确定出新船的主尺度范围。,长宽比L/B,对阻力的影响 L/B小，则剩余阻力大 如必须取较小的L/B时，为了减少阻力上的不利影响，可取较小的方形系数来弥补。L/B对耐波性、操纵性都有一定的影响，选取时应综合考虑。在尺度不受限制的情况下，从降低造价考虑，现代散货船和多用途船的L/B一般在6左右。,长宽比L/B对剩余阻力的影响,不同L/B对方形系数取值的影响,宽度吃水比B/T,对稳性和横摇的影响 B/T增大，横稳心半径会迅速增大，从而初稳性高变大，横摇周期减小。一般中小型运输船B/T在2.5左右（大于3属宽浅吃水船）；大型船B/T在3左右。对阻力的影响 B/T大，排水体积较多集中在
6、水面附近，兴波阻力会增加；同时湿面积会加大，对摩擦阻力有较大影响。,长深比L/D和宽深比B/D,对总强度的影响 规范有要求（CCS为L/D17、B/D2.5）对干舷和舱容的影响 对抗沉性的影响,船舶主要要素的选择,船长的选择船宽的选择吃水的选择型深的选择方形系数的选择,船长的选择,选择船长时，应针对设计船的具体情况及使用特点，找出影响决定船长的主要因素。对于耐波性重要的军舰、客船、救助拖船等，则希望适当增加船长以改善其耐波性；对于港作拖船及推船，则应尽可能缩短船长以提高回转性能；对于港口供应船，则应提高装载量以保证其经济性。,船宽的选择,同船长一样，影响确定船宽的因素也很多，而且各因素之间还有
7、矛盾（例如稳性和横摇）。此外，选择B也应与L、T结合起来考虑。对于浅吃水船，常采用较大的船宽；对于拖船，考虑急牵稳性的需要，常选用较大的船宽；对于集装箱船，考虑到货箱的列数及箱之间的间隙要求，往往按布置要求来决定船宽；对于客船及工作船，为了保证船在恶劣海况下能有良好的耐波性，则要求船在保证稳性下限的前提下，尽可能减小船宽，以增大横摇周期，使横摇尽量减缓。,吃水的选择,吃水的确定主要从限制条件、浮力和适当的螺旋桨直径来考虑。即把限定吃水当作设计吃水，或根据螺旋桨最佳直径来决定吃水的下限值。一般螺旋桨直径与吃水之比：单桨0.70.8，双桨0.60.75。,型深的选择,对于载重地位型船舶，积载因数小
8、时型深按最小干舷决定；积载因数大时型深按舱容的要求来选择。对于布置地位型船，其型深主要取决于上甲板以下各层甲板间高度和舱室高度的要求。对于小型海船，其型深常按保证大倾角稳性来确定。实践证明，干舷对小型海船的安全性十分重要，故宜适当取大些。对于大型载重型船舶，要注意总纵强度的要求，L/D不宜过大。,第三节 确定船舶主要要素的方法,确定主要要素的基本思路 确定主要要素应满足的约束条件 确定新船主要要素的步骤 载重型船主要要素确定的方法 布置型船主要要素确定的方法,确定主要要素应满足的约束条件,满足重力与浮力相平衡条件，即空船重量加载重量应等于船在设计吃水时的排水量；满足设计船所需的容量和建筑地位；
9、满足设计船各项技术性能要求；满足航线环境和建造修理对主要要素的限制；满足用船部门对设计船的使用要求；优良的经济性能。,确定新船主要要素的一般步骤,在分析设计任务书的基础上，确立设计思想，并就其认真调查研究，寻找与设计船要求相近的母型船或分析同类船的规律。根据已知的母型船或已得的近似规律，粗略估算出主要要素的第一次近似值。根据第一次近似值粗略地核算相应的技术性能，然后根据核算结果对第一次近似的主要要素进行调整，得出第二次近似的主要要素。如调整的幅度较大，还需对第二次近似的主要要素作性能核算和调整。,根据前一步的主要要素绘制总布置草图、型线草图、中横剖面结构图等，并选定主机型号（如任务书中未规定时
10、），然后根据这些资料及有关参考资料，对船舶的技术性能作进一步的较详细的核算，并再次根据核算结果调整主要要素。根据设计船的特点，选取合适的优选衡准，利用优化方法，进行多方案的比较分析，选取最佳方案。,载重型船舶主要要素确定的方法,初始排水量的确定 第一次近似的主要要素 初步校核 根据校核结果调整主要要素,主要要素的调整,重力与浮力不平衡 舱容不满足要求 初稳性不满足要求 快速性不够,重力与浮力不平衡,当 时，也可利用诺曼系数来调整排水量：式中：第一次估算的排水量 诺曼系数,诺曼系数,诺曼系数的简单分析,恒大于1值的大小取决于空船重量所占排水量比例其值随、的大小而变，如=1，其值就是载重系数的倒数
11、为调整排水量而修改不同的主尺度时，其值也应不同,、的取值,修改L时：=1.21.5，=0.50.8，=0.20.3修改B时：=1.0，=0.7，=0.2修改吃水和方形系数时：=0.4，=0，=0,重力与浮力不平衡浮力小于重力,当浮力小于重力时，如干舷有余或吃水允许增加，则以增大T最有利；如T已限定，则可根据具体情况调整L、B、：稳性嫌差时增大B；快速性嫌差但稳性充分时增大L；快速性有保证且稳性充分时增大；快速性和稳性都嫌差时同时增大L和B，或增大L和B的同时适当减小。,重力与浮力不平衡浮力大于重力,当浮力大于重力时，差额不大时可暂作为空船重量裕度；当差值较大时：如舱容及快速性有保证，可先考虑缩
12、短L；如舱容及稳性有保证，可减小B。当然减小T和方形系数最方便。,舱容不满足要求,在舱容不足时：如稳性充分，首先应考虑加大D或同时增大D和B；如快速性也嫌差，可考虑同时增大D、L和B。在舱容偏大过多时：如干舷充分，首先可考虑降低D。,初稳性不满足要求,当不足时或嫌大时，可先考虑改变水线面系数和B。改变B时应注意对浮力和舱容的影响，必须相应地改变T或或L。,快速性不够,如舱容和干舷都充分时，首先从增加T、减小上考虑；如初稳性高度不嫌大时，可增大B、减小；通常增大L、减小最有效，但对造价不利。,布置地位型船主要要素确定的方法,布置地位型船舶的主要要素主要取决于主体内及上甲板以上的布置所需的地位。因
13、此设计客船、拖船、集装箱船等布置地位船时，一般都需从布置上所需的地位入手，计算分析所需的最小L、B、D值，然后再结合重力与浮力的平衡、快速性、稳性、耐波性等条件，确定合理的主要要素。,第四节 设计方案的优化与技术经济评估,设计方案的优化 可行方案 主尺度优化 约束条件和优选的目标及衡准 技术经济性评估 技术指标 经济指标,(一)设计方案优化可行方案与可行域,可行方案：是指满足约束条件的方案。可行域：新船主要要素在一定范围内取值就能满足约束条件，我们称这个范围为新船主要要素的可行域。,技术经济评估,技术指标：单项指标：装载能力、快速性、稳性、耐波性、操纵性、强度等 综合指标：载重量系数、海军系数、舱容利用率、油耗等经济指标：静态：单位投资、运输成本等 动态：RFR、IRR、T,复习思考题-5,就一般情况来说，船舶总体设计方案构思主要考虑哪些方面？对于散货船和集装箱船，方案构思时如何考虑？选择船舶主要要素时应考虑哪些因素？确定主要要素应满足哪些约束条件？对于载重性船舶和布置型船舶，确定主要要素的方法如何？正确理解“诺曼系数”概念。重力和浮力不平衡时如何考虑？容量不足或过大时如何分别考虑？稳性、快速性不满足时如何考虑？,
