《船舶设计原理》期末复习题(2)

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《船舶设计原理》复习题

一、填空

1. 按照海船稳性规范将海船划分为 远海航区（或无限航区）、近海航区、沿海航区、遮蔽航

区 等4类航区；内河船舶的航区，根据水文和气象条件划分为 A 、B 、C 三级，其中某些水域，依据水流湍急情况，又划分为急流航段，即 J 级航段 。

2. 从船舶的用途角度，船舶一般分为 军用船舶 和 民用船舶 ，民用船舶主要有 运输船 、

工程船、工作船以及特殊用途船 等类型。 3. 对新船的设计，主要满足 船舶适用、安全、经济和美观 等4个方面的基本要求 4. 船舶在某一装载情况下的总重量是 空船重量 与相应载况下的 载重量 之和。

5. 船舶稳性衡准公式1/≥=f q l l K 中，q l 和f l 分别指船舶的最小倾覆力臂和风压倾侧力臂。

6. 计算船舱进水后船舶浮态和稳性的基本方法有 增加重量法 和 损失浮力法 。

7. 船舶在航行和停泊中的污染主要有 油类污染 、 散装有毒液体物质污染 、 包装的有害物

质污染 、 船舶生活污水污染 、 放射性污染 等。

8. 对船用垃圾的处理主要有 直接投弃法 、 粉碎处理法 、 焚烧处理法 等3种方法。 9. 船舶防火的措施包括 一般防火措施 和 结构防火措施 。一般防火措施包括 控制可燃物

质 、控制通风 、 控制热源 、 设置脱险通道 等几方面。

10. 船宽增加将 有利于初稳性， 不利于 大倾角稳性。（有利于或不利于） 11. 船舶的尺度比影响船舶的性能，其中：

L/B 主要影响 快速、操纵性、B/d 主要影响 稳性及横摇 性、 L/D 主要影响 强度 性、D/d 主要影响 抗沉 性。

12. 估算船舶航速常用海军部系数法。一艘船舶的满载排水量为200t ，主机功率为800kW ，若

取相近型船的海军常数为144.5，则该船的航速为 25 kn 。(P106 4-14公式)

13. 已知某货船的货舱容积由两部分组成，现量得其中一部分的体积及其型心为V=100m 3

，

x1=2.0m ，z1=2.5m ；另一部分的体积及其型心为V=150m 3

，x1=1.0m ，z1=2.2m 。则该货船容积为 X=1.4 ，容积心位置为 Z=2.32 。

14. 估算船舶空船重量及重心时，先估算出船体钢料、木作舣装、机电设备的重量和重心分别

为：h W =805t ，h X =0.01m ，h Z =3.1m ；f W =112t ，h X =1.01m ，h Z =2.3m ；h W =72t ，h X =—5.32m ，h Z =1.3m ；则空船重量和重心为：W = 989 ，X = -0.26 ，Z = 2.88 。 15. 重质货物的积载因素 小，对船舶的货舱舱容要求 低 ，对船舶主要要素起作用的因素是重

量 ，重质货物船属载重量型的最小干舷船，对应的积载因素在1.4以下。 16. 法规对客船的结构防火规定，载客超过36人的客船，其船体、上层建筑及甲板室应以A-60

级分隔为若干主竖区。“A-60”的意义是指：A 级分隔，应用认可的不燃材料隔热，使规定

的区域在 60 分钟内，其背火一面的平均温度较原温度升高不超过140℃，且在任何一点包括任何接头在内的温度较原温度升高不超过180℃。

17. 船舶的型线设计归纳起来有 改造母型法 、 自行设计法 、 数学船型法 等三种方法。 18. 表征船舶外形的特征参数主要有 主要尺度和船型系数 、 横剖面面积曲线形状 、 设计水

线形状 、 横剖线形状 、 首尾轮廓及甲板线形状 。

19. 常见的船尾型式主要有 巡洋舰尾 及 方尾 等常规型、球尾、双尾鳍、不对称尾及涡尾、

隧道型及纵流船型。

20. 船体水下部分的横剖线形状有 U 型和 V 型。

21. 船舶横剖面面积曲线下的面积相当于船舶的 排水体积 ，其丰满度系数等于船舶的 棱形系

数 ；面积形心的纵向位置相当于船舶的 浮心纵向位置 。

22. 船舶纵倾调整方法的实质，就是采取一定的措施改变 重心纵向位置Xc 和型线设计时合理选择 浮心纵向位置X B 的问题。 23. 位于舱壁甲板以下的机器处所，应设有相距尽可能远的 2 部钢梯引向的通往上层甲板

的门，当设置有困难时，至少要有 部钢梯引向的通往上层甲板的门和 2 个能通往登乘甲板的应急逃生孔。

24. 为了满足船舶在航行和操作中的各种要求，一般货船上配备各种必要的设备，如：

起货设备 、锚泊和系泊设备、救生设备 、 操纵设备 、 航行、信号设备 等。

二、简答题

1. 什么叫船舶的续航力和自持力？与航速有何关系？

答：续航力：一般是指在规定航速或主机功率下，船上一次装足的燃料可供船连续航行的距离。自持力：有时也叫自给力，指船上所带淡水、食品等能在海上维持的天数。

2. 民船空船重量由哪几部分组成？载重量由哪些重量组成？

答：船体钢料重量W h ，木作舾装重量Wf 和机电设备重量Wm 三大部分。

载重量包括货物、旅客及其行李、船员及其行李、燃油、滑油及炉水、食品、淡水、备品及供应品等重量

3. 船舶的横摇角主要与哪些因素有关？

答：船宽、吃水、初稳性高度、船舶类型和舭龙骨尺寸 4. 民船典型的载况与排水量有哪几种？

答：民船典型的排水量及其载况有：

（1） 空船排水量：船舶建成后交船时的排水量，此时的排水量就是空船重量。 （2） 空载排水量：船上不载运货物、旅客及其行李的载况。其相应的载况有空载到港（油

水等载重为设计储备量的10%）、空载出港（油水等载重为设计储备量的100%）。

（3） 满载排水量：船上装载了预定的设计载重量的载况称为满载，相应的排水量即为满

载排水量（或设计排水量）。其相应的载况有：满载到港（油水等载重为设计储备

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量的10%）、满载出港（油水等载重为设计储备量的100%）。

（4）最大排水量：有些载运轻泡货物的货船，为加大载运重货时的载重量以提高其经济性，把吃水设计成可变的，在设计水线之上还加一个设计重载吃水线，结构设计时要满足这种吃水状态对结构强度等的要求，此时的吃水叫做结构吃水。这种典型载况叫做重载，对应的排水量叫做最大排水量，也称重载排水量

5. 船舶在某一装载情况下的总重量由哪几部分组成？ 答：空船重量和相应载况时的载重量之和

6. 客船分舱和破舱稳性常规计算的目的是什么？

答：保证船舶在一舱或数舱破损进水后仍能保持一定的稳态和稳性 7. 船舶的固定压载是指什么？在什么情况下需加固定压载？

答：固定压载是固定加在船上的载荷，通常采用生铁块、水泥块和矿渣块，一般在船下水前后放在船底部。

8. 何谓结构吃水？

答：有些载运轻泡货的货船，为加大载运重货时的载重量以提高其经济性，把吃水设计成可变的，在设计吃水线之上还加一载重吃水线，结构设计时要满足这种吃水状态对结构强度等的要求，此时的吃水称为结构吃水。

9. 解释：舱室渗透率、船舶的可浸长度及其曲线、安全限界线、分舱因数、分舱指数 答：舱室渗透率是船舶破损后，在限界线下的被水侵占的舱室容积与各舱室容积之比。 船舶的可浸长度及其曲线是为了不使船舶沉没对船舱长度所规定的限制。 安全限界线是在船舶侧视图上，舱壁甲板边线以下76mm 处的一条曲线。 分舱因数决定许用舱长的因数

分舱指数是船体遭受碰撞损坏后残存的概率

10. 何谓—舱制船舶、二舱制船舶和三舱制船舶，各对应的分舱因数F 的范围是多少？

（0.5

11. 确定国际航行船舶的最小干舷时，为什么要将海洋划分为若干季节区？主要划分为哪些季

节区？

答：船舶的安全性与其所在海域的风浪情况关系密切。海区不同其风浪要素不同，则对船舶甲板上浪影响不同。法规根据各海区在一年内各时期的风浪情况，将海洋划分为若干季节区。季节区分为：北大西洋冬季区，冬季区，夏季区，热带区，夏季淡水区，热带淡水区。

12. 何谓船舶的排水量裕度？其原因是什么？

答：船舶设计时，在估算的重量中，通常要加一定的排水量储备，也称为排水量裕度。 其原因大致有：估算误差、设备增加、采用代用设备和材料。

13. 何谓船舶的吨位、总吨GT 、净吨NG ？其用途有哪些？吨位与载重吨一样吗？船舶总吨位、

净吨位各依据什么进行计算？

答：船舶吨位是指按《国际船舶吨位丈量公约》，或有关船舶管理当局规定的方法核定船舶容积大小的一种度量。船舶吨位有总吨位和净吨位两种。总吨位是依据上甲板以下主船体和上甲板以上永久围蔽处所的总容积计算的。净吨位是按赢利处所，即载货处所和旅客处所的容积计算的。船舶吨位用途有：（1）作为费用支付的基准（2）作为营运管理中划分等级的依据和配置安全设施的衡准（3）作为表示商船建筑规模大小的一种度量。

船舶吨位与载重量概念不同，后者符合常规概念，是重量的度量单位

总吨位GT=K1V （K1=0.2+0.02lgV ；V —扣去免除部分后的船内所有围蔽处所的型容积之和） 净吨位NT 是根据有收益处所如货舱容积等计算的，NT=K2Vc(4T/3D)^2+K3(N1+N2/10)(Vc —各载货处所的总容积；D —型深；T —型吃水；N1--不超过8个铺位的客舱中乘客人数；N2—其他乘客数；K2,K3—系数)

14. 船舶固定压载的目的？

答：降低船舶的重心以提高稳性；增加船舶重量以加大吃水；必要时用来调整船舶的浮态。 15. 何谓船舶容量、包装货舱容积、散装货舱容积及液体货舱容积？ 答：船舶容量是船舶舱室容积和甲板面积的总称。 包装货舱容积：装载的货物是包装货。

16. 何谓积载因素、载重型最小干舷船、容积型富裕干舷船、型容积利用系数？

答：货物的积载因数是每吨货物所需的货舱容积。

载重型最小干舷船 是指重质货物，其积载因数小，对船舶的货舱舱容要求低，对船舶主要要素起控制作用的因素是重量（载重量），其干舷为满足规范要求的最小干舷，而其所对应的型深使船舶具有的货舱舱容能够满足货物对容积的要求。

容积型富裕干舷船是指轻质货物，其积载因数大，对船舶的货舱舱容要求高，船的主要尺度相对也大，此类船的型深要按容积要求来计算。（有效装载容积与其型容积之比） 17. 设计船舶主体内各舱所需的总型容积包含哪些项目？

答：货舱所需容积Vc ，油水舱所需形容积Vow ，专用压载水舱所需容积Vb ，机舱所需容积Vm 和其他舱所需的型容积V a.Vh=Vc+Vow+Vb+Vm+Va-Vn(Vn —上甲板以上装货的容积) 18. 何谓船舶的舱容要素曲线？有何用途？

答：舱容要素曲线是指各液体舱的容积和容积形心随液面高度变化的曲线。

舱容要素曲线可用来计算各种载况时液舱装载量和重心位置，是计算浮态与稳性（包括破舱稳性）的基础资料；并可用来制定油水舱“液位容积表”供船员使用。

舱容要素曲线一般利用静力学中求体积及重心的公式，计算出各液面高度下的容积及容积形心，然后，以容积为纵坐标，以容积和容积形心坐标为横坐标，绘制出相应的曲线。 19. 规定船舶最小干舷的目的是什么？船舶最小干舷的大小取决于哪些因素？

a) 答：所谓最小干舷，对海船来说，就是按照《国际载重线公约》或我国法规中有关载

重线的规定计算出的允许装载的最小干舷值。

b) 计算船舶最小干舷的目的：船舶的使用实践表明，装载过重，干舷不足，常常是海损

事故的一个重要原因。因此，为了保证船舶的安全，就要限制船舶营运过程中的最大

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吃水，从而提出了最小干舷的要求。（C 船长，船体型线与上层建筑形式，水灌进船主体内部的可能程度，海域风浪情况）。

20. 何谓船舶主要要素？确定船舶主要要素应满足哪些基本要求？

答：船舶的排水量、主要尺度（船长、型宽、型深、吃水等）、船型系数（方形系数、棱形系数、水线面系数、中剖面系数等）、浮心位置、航速及主机功率、载重（货）量等统称为船舶的主要要素。

21. 简述确定载重型船舶主要要素的一般步骤和方法？ 答：1、分析设计任务书，确立设计思想；

2、从浮力入手初步拟定排水量、主要尺度和方形系数；

3、设计空船重量、重量和浮力平衡

4、性能校核

22. 简述确定布置地位型船舶主要要素的一般步骤和方法？ 答：（1）首先从布置入手初步拟定Lpp ，B ，D 值；

（2）计算重量，选择吃水，重力和浮力平衡，计算方形系数； （3）进行性能校验，调整主要要素。

23. 解释：经济船长、载重型船、布置地位型船、载重量系数。

答：民用运输船从营运经济角度出发，常选用阻力稍有增加的较短船长，称其为经济船长Le 。 载重型船布置地位型船没有确切定义 自己总结

载重量与排水量之比称为载重量系数。

24. 设计初始阶段，估算船舶航速的目的是什么？如何估算船舶的航速？ 答：1、初步估算设计船在给定主机情况下的航速

2、初步确定在所要求航速下需要的主机功率

3、检查在给定主机情况下所要求的航速是否合理

4 、在方案比较时，通过对各方案的航速估算，为选择最佳方案提供航速方面的依据。 估算航速V 的主要工作有两项：一是估算设计船的阻力，即有效功率曲线（EHP-V ）；二是估算总推进系数Ct,Ct=EHP/BHP

25. 何谓船舶的稳性？何谓初稳性高的下限值和上限值？船舶初稳性衡准中为什么要规定上限

值和下限值？设计的初始阶段如何估算设计船的初稳性GM ？影响GM 的主要因素有哪些？如初稳性GM 不足可采用哪些措施来改善？

答：船舶在外力作用消失后保持其原有位置的能力称为船舶的稳性。

船舶初稳性的下限值是保证船舶具有足够的航行和使用安全的最小初稳性高度值，使得： （1） 在较小的静横倾力矩作用时，船舶的横倾角尽量小，从而使船舶有较为稳定的正浮状态。 （2） 有抗沉性要求的船舶在海损后又足够的剩余初稳性高度。

（3） 保证船舶顺浪航行船中处于长时间的波峰时，减少后的初稳性高度足够维系。

（4） 对客船旅客集中一舷或者全速回航、起重船起吊、集装箱船恒风作用时，船舶的静倾角

不超过极限静倾角。

（5） 对于船舶的大倾角稳性，保证一定的稳性储备和稳性范围。

船舶初稳性的上限值就是保证船舶横摇缓和的最大初稳性高度值。 提高初稳性高的措施主要有：

（1） 降低船舶的重心。在船舶底部加压载物是最常用的方法。

（2） 增加干舷。某些稳性不足的老船可将载重线降低以增加干舷高度。

（3） 增加船宽。在船舶的两舷水线附近加装相当厚度的护木和浮箱等，或在舷侧加装一

个突出体。

26. 提高型深对大倾角稳性有何影响？ 答：改善大倾角稳性

27. 为何低速船舶一般比较短粗，而高速船舶均瘦长？

答：由于不同航速时，摩擦阻力和剩余阻力占总阻力的比例是不同的，所以船长对阻力的影响随船速不同而不同。对低速船（Fn>0.18的船）来说,摩擦阻力占总阻力比例很大，所以总阻力随船长增大而增加，较短的船长可以获得较低的摩擦阻力，其最低阻力船长较短。高速船（Fn>0.3的船）因剩余阻力占总阻力的比例很大，所以总阻力随船长增加而减少，较长的船长可获得较低的剩余阻力，其最低阻力船长较长。基于上述原因，通常低速船都设计的短而肥，而高速船设计的较为瘦长。

28. 大的吃水对增加螺旋桨的性能有何好处？

答：增加设计吃水可增大大螺旋桨直径，提高其效率，吃水增加可加大螺旋桨的埋水深度，降低空泡，有利于螺旋桨工作。

29. 船舶设计时，从哪几个方面考虑提高船舶的推进效率？ 答：（1）提高螺旋桨敞水效率 （2）提高相对螺旋效率 （3）提高船身效率 （4）提高轴系效率

30. 为什么说将船舶横剖面面积曲线无因次化后其曲线下的面积相当于船舶的棱形系数？ 答：

31. 什么是盲区？客船、货船和油船的盲区一般要求多大？

答：从驾驶室里驾驶员眼睛到首端舷墙顶点引一直线，通常把这一直线与水面的交点和首柱间的一段区域称为盲区。客船的盲区长度为0.60Lpp ～0.70Lpp ，货船及油船满载时平均为1.25Lpp,压载航行时约为2.0Lpp.

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32. 船舶在压载航行时，为什么要保证一定的首吃水、尾吃水和平均吃水？

答：船舶的装载情况变化，船舶的浮态也随之发生变化。当尾吃水不足时，将使桨叶出水，使推进效率降低，引起空泡和振动；当首吃水不足时，首拍击现象严重，将引起首底破坏；而平均吃水过小，则船舶的受风面积增大，对稳性及航向稳定性都不利

33. 船舶纵倾调整有哪些措施？

答：1、改变双层底内油、水舱的布置 2、改变双层底以上舱室的相互位置 3、移动机舱位置

4、设置首部平衡空舱或深压载水舱

5、改变浮心位置

34. 船上通道、出入口与扶梯布置应遵循哪些原则？ 答：1、各舱室的船员、乘客易于从其居住舱室进出； 2、各舱室的船员、乘客易于到达露天甲板

3、遇有紧急情况，备舱室的船员、乘客易于到达救生艇登乘甲板

三、计算题：

1. 有一客货船，t 2430=?，主机2台，每台功率971KW ，其耗油率h kw kg g ./217.00=，

续航力为3000mile n .（海里），航速13kn ，辅机和锅炉燃油储备为燃油的30%，滑油储备为燃油的5%，船员人数100人，旅客1300人，淡水储备400t ，食品5t ，备品15t ，载货量t W c 430=。风浪储备系数K=1.1，船员按每人重65kg 、行李50kg 计算；旅客按每人重65kg 、行李30kg 计算。求该船的空船重量LW ，及满载到港时的排水量。 解：

船员及旅客重量及其行李：100×（65 + 50）/1000 + 1300×（65 + 30）/1000 = 135 (t) 燃油和滑油：0.217×971×3000/13 ×2/1000 ×1.1×（1+0.3+0.05） =144.4 (t) 供应品：400 + 5 + 15 = 420 (t)

载重量DW = 载货量 + 船员及旅客重量及其行李 + 燃油和滑油 + 供应品

= 430 + 135 + 144.4 + 420 = 1129.4 (t)

空船重量LW = Δ – DW = 2430 - 1129.4 = 1300.6 (t)

满载到港时的排水量 = 设计排水量 -燃油和滑油的90% = 2430 - 144.4×90% = 2300 (t)

2. 有一艘沿海小货船，其主尺度为：m T m D m B m L pp 2.3,0.4,4.8,44====，主机功率

P=294KW ，用另一艘小型货船资料估算该船的m f h W W W ,,和GM 值。型船资料如下：

m T m D m B m L pp 4.3,2.4,8.8,480000====

t W t W t W KW P m f h 46,105,199,2940000==== m Z m r m Z g b 11.3,78.1,84.1000===

解：

估算船舶的m f h W W W ,,和GM 的公式分别为：

LBD C W h h =，)(D B L C W f f +=，B m m P C W =，

g b Z r Z GM -+=，t Z Z b b 0=，t b r r /20=，0/B B b =，0/T T t =，D Z g ξ=

则：

0000/D B L W C h h ==199/(48×8.8×4.2) = 0.112， LBD C W h h == 0.112×44×8.4×4.0 = 165.8(t)

)(/0000D B L W C f f +==105/(48×(8.8+4.2)) = 0.168， )(D B L C W f f +==0.168×44×(8.4+4.0) = 91.8(t) B B m B m m P P W P C W 00/=== 46/294 ×294= 46(t)

D D Z D Z g g 00/==ξ=3.11/4.2×4.0 = 2.96， 0/B B b ==8.4/8.8 = 0.95，0/T T t = =3.2/3.4 = 0.94，

t Z Z b b 0==1.84×0.94 = 1.73，t b r r /20==1.78×0.95×0.95/0.94 = 1.71，

g b Z r Z GM -+==1.73 + 1.71 – 2.96 = 0.48

3. 设计一艘散货船，初步计算排水量Δ=24000t ，船型系数K=1.004，Cb=0.8，若从性能角度

考虑给定L/B=7，B/d=2.5，试初步确定该船主尺度L, B, d

4. 设计一艘载重量17500t 的货船，初步选定一个主尺度方案后，估算排水量为24000t ，船

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体钢料重Wh=4430t ，舾装设备重Wf =1590t ，机电设备重Wm=1045t ，利用诺曼系数法修正设计船舶的排水量。（诺曼系数按公式N=1/(1-Wh/Δ-2/3*Wf/Δ)计算）。 （LW=Wh+Wf+Wm ， δDW=LW+DW-△， δΔ=N ?δDW ，Δ1=Δ+δΔ）

5. 有一艘小型船，垂线间长pp L =40m ，p C =0.62，浮心纵向位置b x = —1.064m ，现用垂线间长pp L =44m ，p C =0.65船的型线图进行

（p C -1）法型线变换，型船的浮心纵向位置b x = —1.12m ，设两船的C M 相同，将两船各分20站，求设计船19、 18、17、16、15站各横剖面型线在型船型线图相应移动的距离i x δ。前后体棱形系数用下式计算：Cpf=Cp+2.25Xb, Cpa=Cp-2.25Xb 解：

母型船前体棱形系数：00025.2b p pf x C C +==0.65 + 2.25×(-1.12) /44 = 0.593

设计船前体棱形系数：b p pf x C C 25.2+==0.62 + 2.25×(-1.064) /40 = 0.560 前体棱形系数变化量：0pf pf pf C C dC -==0.560 – 0.593 = -0.033

2

110pp pf

pf i

i L dC C x x --=δ 19x δ=(1-0.9)/(1-0.593)×(-0.033)×40/2 = -0.162 18x δ=(1-0.8)/(1-0.593)×(-0.033)×40/2 = -0.324 17x δ=(1-0.7)/(1-0.593)×(-0.033)×40/2 = -0.483 16x δ=(1-0.6)/(1-0.593)×(-0.033)×40/2 = -0.649 15x δ=(1-0.5)/(1-0.593)×(-0.033)×40/2 = -0.811

6. 某成品油船主要要素为：船长L pp =126.0m ，型宽B=22.4m ，型深D=10.6m ，设计吃水d=

7.5m ，

设计吃水时载重量11000t ，方形系数C B =0.69，结构吃水d ’=8.0m ，结构吃水时载重量12000t 。试求该船结构吃水时的载重量系数DW η。 解：? = r ×k ×L pp Bd C B

设计吃水时排水量? = 1.025×1.004×L pp Bd C B

= 1.025×1.004×126.0×22.4×7.5×0.69 = 15030.95 ( t)

空船重量LW = ?– DW = 15030.95 – 11000 = 4030.95 ( t)

结构吃水时的排水量? = LW + DW = 4030.95 + 12000 = 16030.95 ( t) 结构吃水时的载重量系数DW η = DW / ? = 12000/16030.95 = 0.7486

7. 设计一艘货船，载重量2000t ，船长110m 。现有2艘母型船资料：一艘船长94m ，载重量

1860t ，总重2735t ；另一艘船长122m ，载重量2480t ，总重3397t ；；利用载重量系数法估算设计船的总重。 答：η1=1860/2735=0.68 η2=2480/3397=0.73 （ 110-94）/（η

-η1）=（122-110）/（η2-η）

η=0.71

设计船的总重：2000/η=2817