船舶设计原理第三章
华科船舶设计原理课程设计
华科船舶设计原理课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握船舶设计的基本原理，包括浮力、稳性、阻力等关键概念；2. 学习船舶结构、材料及动力系统的知识，并能运用到实际设计中；3. 掌握船舶设计流程和规范，能运用相关软件进行初步的船舶设计。
技能目标：1. 培养学生运用科学方法分析和解决船舶设计过程中遇到问题的能力；2. 提高学生团队协作、沟通表达及创新能力，能在设计项目中发挥个人特长；3. 培养学生运用船舶设计软件进行设计实践的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对船舶设计学科的兴趣和热情，激发学生主动探索的精神；2. 培养学生严谨的科学态度和良好的工程伦理观念，关注船舶设计对环境和社会的影响；3. 增强学生的民族自豪感，认识到我国船舶工业的发展成就，激发学生为国家和民族作出贡献的意愿。
课程性质：本课程为华科船舶工程专业核心课程，以实践性、应用性为主，注重理论联系实际。
学生特点：学生具备一定的船舶基础知识，具有较强的逻辑思维和动手能力，但对船舶设计实践尚缺乏经验。
教学要求：结合学生特点，注重启发式教学，引导学生主动参与，培养创新精神和实践能力。
通过课程学习，使学生在船舶设计方面具备一定的理论水平和实际操作能力。
二、教学内容1. 船舶设计基本原理：包括浮力、稳性、阻力的概念及其在船舶设计中的应用；讲解船舶的排水量、船体形状、船体结构对性能的影响。
教材章节：第一章 船舶设计基本原理2. 船舶结构、材料及动力系统：介绍船舶的构造、主要材料及动力系统的类型和选型原则；分析不同结构、材料和动力系统对船舶性能的影响。
教材章节：第二章 船舶结构与材料和第三章 船舶动力系统3. 船舶设计流程与规范：讲解船舶设计的基本流程、设计规范以及相关法规；指导学生如何运用规范进行船舶设计。
教材章节：第四章 船舶设计流程与规范4. 船舶设计软件应用：教授船舶设计常用软件的基本操作，如CAD、CAE 等；指导学生利用软件进行船舶设计实践。
第三章船舶管路系统的原理设计
五、柴油机排气管路布置
（一）布置形式
自由补偿型。
柴油机的废气直接由排气管，经消声器排出。管路的热膨 胀由管路的弯曲来自动补偿。这种形式，其适用范围为没有 废气锅炉的小型船舶。
补偿器型。 装有热膨胀补偿器排气管路的布置形式。它不仅广泛应用 于辅柴油机的排气管路，而且对于没有废气锅炉的主柴油机排 气管也是常见的布置形式。
大的管路。对于大、中型船舶，海水总管连通左、右海水门和 高位海水门，并将舷外水引进管内，供给各需用机械。其布置 形式均为横跨机舱。为保证船舶在横倾3°～5°的情况下，海水 泵的吸水性能不受影响，同时还应考虑避免管内沉积泥砂，故 海水总管应按舱底设置的自然高进行水平布置，不能有局部低 凹或凸起。且净空间高H大于所通过管路最大管径的法兰外径 。
1、水灭火系统的管路布置 水灭火系统是用来扑灭机舱、干货舱以及居住和公用舱室的
一般火灾。此外，还可用作冲洗甲板、舱室及锚链，可作舱底 水吸射泵的动力源。
（1）水灭火系统管路布置形式。布置形式有总管环节布置、线 形布置和混合布置。
环节布置是将消防总管布置成环形，当管路在任一舷发生故障 时，水源能从另一舷通过，并达到所需要的场所。一般都是以 左、右通道处布置总管，在横通道适当场所布置横跨接管，分 隔阀则设在显而易见的部位。
燃油系统设置吸入口的处所一般为双层底油舱、沉淀油舱 （柜）。不同用途舱柜的吸口布置有其相应的要求：
1、双层底油舱大多底部为曲面，因此，吸口应布置在最深部 位，这有利于扫舱、清洁。
2、沉淀油柜的作用是沉淀燃油中的水和杂质，然后再运至 储存油柜或直接驳进日用油柜。若吸口太低，吸出的首先将是 沉淀物，失去沉淀意义；若吸口较高，清除沉淀物又会出现困 难。故燃油的驳运、输送、净化管路在沉淀油柜中，一般都设 高、低位吸口，其中高位吸口一般比低位吸口高出400～ 1000mm。
船舶原理 必背
船舶货运符号1、船舶形状2、船型系数3、常用位置点3．其它4．稳性参数基本公式：第二章：近似算法梯形法 )2(00nni i y y y l A +-=∑= 辛一法 )4(31321y y y l A ++=辛二法 )33(834321y y y y l A +++=第三章：浮性1．重量、重心计算：i P D D ∑+=1 11)(1D M D X P X D X xp i g g i =⋅∑+⋅= 1)(1D Y P Y D Y i p i g g ⋅∑+⋅=11)(1D M D Z P Z D Z Zp i g g i =⋅∑+⋅=注意：利用合力矩定理，∑==n1i (力矩）分力对该轴或支点取的的力矩合力对某一支点或轴取其中：11g g 1g 1Z ,Y ,X ,∆为装卸后重量、重心。
g g g Z ,Y ,X ,∆为装卸前重量、重心，Pi Pi i P iZ ,Y ,X ,P ，为装卸货物重量、重心，装货为+，卸货为—x M ：全船重量纵向力矩； Z M ：全船重量的垂向力矩；2．少量装卸对吃水影响TPC100Pd P =δ W A TPC ρ01.0=其中：TPC -当前水域密度下的每厘米吃水吨数。
P -装卸货物重量，装货为+，卸货为—3．舷外水密度变化对船舶吃水的影响⎰=b aydxA⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯=1100211ρρδρTPC Dd 其中： 1ρ-先前的水域密度；2ρ-后来的水域密度第四章 稳性1．初稳性高度定义式：g M Z Z GM -= M Z 根据型吃水查静水力资料，g Z 利用公式计算 2．船内垂移货物（初始正浮）： Dpl GM M G z-=1 3．船内横移货物（初始正浮）：GMD P tg y ⋅=θ4．自由液面的影响 Di GM M G xii ∑-=ρ1其中：自由液面修正量为 DiGMix i f∑=ρδx i -水线面的自由液面惯矩，对于矩形液面 3x lb 121i =对于等腰梯形液面)b b )(b b (481i 222121x ++=注意：GM 是指船舶装载与液体同重的固体时的初稳性高度，即没有考虑液体的流动性。
船舶设计原理
船舶设计原理船舶设计原理是指在设计和建造船舶时所要遵循的一系列原则和规范。
这些原理不仅包括船体结构设计，还包括船舶机电设备的选择和安装，船舶稳性和操纵性的考虑等方面。
在船舶设计中，船体结构、船型布置和机电设备的可靠性都是设计的核心内容。
本文将重点介绍船舶设计原理的第3章。
第3章主要是关于船体结构的设计原理。
船体结构是船舶的骨架，承受着风浪、船载荷等外力的作用，因此在设计中应该注重结构的强度和刚度。
船体主要由船壳、船底、甲板和船舱等部位组成，每个部分的设计都要考虑到船舶性能和使用要求。
船壳是船舶的外部壳体，其主要作用是保护船舶内部设备和货物免受外界环境的影响。
船体结构设计时，需要确定船壳的材质和厚度，以及不同部位的承载能力。
船壳的材料一般采用钢材或铝合金，其选择应根据船舶类型、用途和航行环境等因素综合考虑。
船底是船舶的底部结构，承受着船舶自身重量和水压等力的作用。
船底结构设计时，需要考虑到船舶的稳定性和良好的浮力性能，并确保船舶在各种条件下的安全性。
船底的设计还要考虑到船舶的航行性能，如减小阻力、提高航速等因素。
甲板是船舶的上部结构，承受着甲板上的设备和货物的重量，并提供船员的工作和活动空间。
甲板结构设计时，需要考虑到甲板的强度和稳定性，以及甲板上的设备布置和船员的工作需求。
甲板的设计还要考虑到船舶的不同航行状态和环境下的安全性。
船舱是船舶内部的空间区域，用于存放货物、设备和提供船员的居住和工作空间。
船舱结构设计时，需要考虑到货物的稳定存放和船员的安全需求。
船舱的设计还要考虑到货物的装载和卸载过程中的稳定性和安全性。
总之，船舶设计原理中的船体结构设计是船舶设计的重要组成部分。
通过合理设计船壳、船底、甲板和船舱等结构，能够保证船舶的强度、稳定性和安全性，提高船舶的航行性能和经济效益。
未来随着船舶技术的不断进步，船体结构设计原理也将不断完善和发展，以满足船舶设计的需求。
船舶设计原理答案最全
1.试航航速V t：一般指满载试航速度，即主机在最大持续功率的情况下，静止在水中（不超过三级风二级浪）的新船满载试航所测得的速度。
服务航速V S是指船平时营运时所使用的速度，一般是平均值。
2.续航力：一般指在规定的航速或主机功率情下，船上一次装足的燃料可供船连续航行的距离。
3.自持力：亦称自给力，指船上所带淡水和食品在海上所能维持的天数。
4.船级（船舶入级）：是指新船准备入哪个船级社，要求取得什么船级标志，确定设计满足的规范。
5.积载因数C：对于干货船，通常用其表征货物所需的容积，即每吨货所要求的货舱容积数，单位是T/m3。
6.船型：是指船的建筑特征，包括上层建筑形式，机舱位置，货舱划分，甲板层数，甲板间高等。
7.载重量系数ηDW=D W0/Δ0：它表示D W0占Δ0的百分数，对同样Δ的船来说，ηDW大者，L W小，表示其载重多。
而对同一使用任务要求，即D W和其他要求相同时，ηDW 大者，说明Δ小些也能满足要求。
8.平方模数法：假定W h比例于船体结构部件的总面积（用L,B,D的某种组合）如W h=C h L(aB+bD)。
该方法对总纵强度问题不突出的的船，计算结果比较准确，适用于小船尤其是内河船。
9.立方模数法：假定W h比例于船的内部总体积（用LBD反映）则有W h=C h LBD。
该方法以船主体的内部体积为模数进行换算，C h值随L增加而减少的趋势比较稳定。
对大、中型船较为适用。
缺点：没有考虑船体的肥瘦程度，把LBD各要素对W h的影响看成是等同的。
明天10.诺曼系数N:,表示的是增加1Tdw时船所要增加的浮力。
11.载重型船：指船的载重量占船的排水量比例较大的船舶。
12.布置地位型船：又称容积型船，是指为布置各种用途的舱室，设备等需要较大的舱容及甲板面积的一类船舶。
13.失速：风浪失速是指船舶在海上航行，由于受风和浪的扰动，航行的速度较静水条件时的减少量，这种速度损失有时是相当大的。
14.甲板淹湿性：是指在波浪中的纵摇和垂荡异常激烈时，在船首柱处，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。
船舶设计原理课程设计
本科课程设计说明书船舶设计原理课程设计学院专业学生姓名学号指导教师提交日期2011年6月26日课程设计任务书,内容如下：1.课程设计题目：一艘多用途工作船的船型方案主尺度的设计2.应完成的项目：1总体设计方案构思2船舶主尺度及排水量确定3编写课程设计说明书3.参考资料以及说明：1船舶设计原理顾敏童主编,上海交通大学出版社出版,20012船舶设计实用手册,中国船舶工业总公司编,中国交通科技出版社,20074.课程设计的基本要求：1在对设计技术任务书进行全面分析的基础上,对新船的设计方案必须有一个方案构思,提出设想和对各种可能存在的问题进行分析和思考;2对选用的母型船资料和各种估算方法应分析其合理性和适用性;3在选择新船主要要素过程中,除了考虑技术因素以外,必须考虑到新船的经济性,例如造价、营运成本等因素;本课程设计中,不要求对新船的经济性指标进行详细的计算和论证,但是在新船的主尺度选择中必须考虑经济性因素,并对此进行必要的分析和讨论;4应勾画总布置草图,区划主船体舱室等,以便能较为准确地校核布置地位和舱容;5空船重量和主要性能的估算或计算要求可靠和准确；初稳性计算至少应包括两种装载情况;6课程设计说明书应能反映设计思想和设计工作的全过程,每一部分都应有必要的说明和小结,应条理清楚,文字通顺,排版工整,要求用计算机打字成文;5.本课程设计任务书于2011年6月20日发出,应于2011年6月26日前完成目录第一章绪论5概述5研究意义 5 国内外多用途工作船的发展 6 课程设计技术任务书 6课程设计的主要工作内容和基本要求 7方案构思 8母型船资料 8第二章船舶主尺度及排水量的初步估算10确定主尺度应考虑的因素10主尺度选择的一般步骤 11主尺度的确定方法 11根据统计资料和近似计算公式来确定船长范围 11船宽的初步估算 12型深D和吃水d的确定 12方形系数的估算 12其它船型系数的确定 12船舶重量估算及载重量的估算 13船舶重量估算 13 小结 13第三章性能平衡及校核14舱容及重力与浮力平衡校核 14舱容校核 14重力与浮力平衡校核 15初稳性校核 16初稳性高度及横摇周期估算16自由航速校核 17 计算有效马力曲线 17总推进系数计算 18干舷校核 20本章小结 21第四章主尺度方案的确定22结束语 22 参考文献22第一章绪论概述本课程设计是与船舶与海洋工程专业主干课程船舶设计原理课程配套的实践性课程;它的任务是通过课程设计来加深对船舶设计原理理论知识的理解,重点是培养学生综合分析问题、解决问题的能力和实践动手能力;本课程设计要求按照技术任务书,完成一艘多用途工作船的船型方案主尺度的设计;本课程设计是在船舶设计原理的基础上,结合一学期所学内容,综合分析计算出所要求的船只;因为知识和时间的限制,本计算是较粗略的,在excel表格中计算只是大体满足了基本的要求;主尺度计算主要是通过母型船的公式,估算和校核基本依照书本所给的公式;通过最后调试和校核,最后得到是满足所给主机功率的各项数值;因为学识所限,感觉纯在着许多漏洞,希望老师在批改的时候能指正;研究意义随着海上石油和天然气开发工程的迅速发展, 为海上工程提供各种服务的特种工作船舶,已成为海上石油和天然气勘探和开采工程不可缺少的一个组成部分;其主要用途是：1作为钻井、采油、修井作业等各类平台或海上其他大型漂浮物远距离拖航的主拖船,执行拖带等作业任务；2执行钻井、采油、修井等各类平台或海上其他大型构筑物的安全守护、抢险救助任务；3执行钻井、采油、修井等各类平台供应燃油、淡水、钻井水、钻采器具、液态泥浆、水泥等物资；4为钻井、采油、修井等各类平台、浮吊进行起抛锚、移位、就位等生产施工作业;简单的说,就是物资载运、拖带、供油、供水、供水泥、消防等;这要求船舶有较好的操纵性,能够适合在各种风浪、流条件下靠离平台,适合在复杂海况下拖带平台就位;该类船上除了具备通用的拖轮设备外,安装的专用设备主要有：导管式或喷水式推进器、全回转螺旋浆、首侧推装置、大功率的消防炮、泡沫消防系统等;通过以上分析可以看到,多用途工作船具有很多的功能,并要求具有处理海上突发性事故的能力;国内外多用途工作船的发展趋势多用途工作船的发展经历了一个由不成熟到逐渐成熟的发展过程;以胜利石油管理局的多用途工作船为例,船总长米,型宽米,型深米,总吨 496吨,净吨149 吨,吃水米,主机功率 370KW×2,仅具有一定的物资供应能力和小型拖带能力,不具备拖带现有平台的能力;对钻井平台一口井位的物资供应需要多个航次,且拉运水泥需要装载水泥的专用车辆,不具备对外消防能力；而 10000HP多用途工作船是胜利油田有限公司“十五”期间海洋石油生产的重要工程之一,它的建造是为提高油田应对海域及周边海区突发性事件的紧急救助能力,减少因恶劣天气和海况对财产和生命安全造成的损失;该船具有拖力大、功能强、用途多、设备先进的特点,是目前我国自行设计建造的大马力、具有动力定位功能和强大消防功能的多用途工作船;随着能源产业和海洋工程事业的迅速发展,多用途工作船也根据海上作业需要不断发展,船舶性能逐渐改善,船舶功能逐步完善,能够满足多种海上作业需求,成为真正意义上的多用途工作船;课程设计技术任务书1船型及用途本船为双机、双桨海洋多用途拖轮,主要用于拖带、消防、港口作业等多种用途,航行于近海海域;2船级及规范本船入中国船级社,设计建造应满足中国船级社现行规范、规则及有关公约的要求; 3稳性与干舷本船稳性与干舷应满足中国海事局 2004 年颁布的船舶与海上设施法定检验技术规则·国内航行海船法定检验技术规则中对近海航区拖轮的要求;4船体结构本船为全焊接钢质拖轮,骨架形式按结构设计要求选用横骨架式,结构构件的尺寸按中国船级社钢质海船入级与建造规范 2006进行设计;5船员本船定员为14 人;6航速、拖力航速：在风力不超过蒲氏风标 3 级、主机以额定转速运转时,拖轮在满载状态静水中航行时的自由航速大于节,拖带航速 6 节;系柱拖力：～400kN;7主机、齿轮箱主机：型号 6320ZCd-6型柴油机或自选额定功率 1470kW×2额定转速 525 转/分齿轮箱：型号 GWC45·49转速范围：400～900 转/分减速比：：18续航力本船续航力为 3000 浬,能携带燃料油～500 吨,轻柴油～35 吨,滑油～9 吨,淡水～320吨;9自持力本船自持力为30 天;课程设计的主要工作内容和基本要求课程设计的主要工作内容1总体设计方案构思；2船舶主尺度及排水量确定；3编写课程设计说明书;课程设计的基本要求1在对设计技术任务书进行全面分析的基础上,对新船的设计方案必须有一个方案构思,提出设想和对各种可能存在的问题进行分析和思考;2对选用的母型船资料和各种估算方法应分析其合理性和适用性;3在选择新船主要要素过程中,除了考虑技术因素以外,必须考虑到新船的经济性,例如造价、营运成本等因素;本课程设计中,不要求对新船的经济性指标进行详细的计算和论证,但是在新船的主尺度选择中必须考虑经济性因素,并对此进行必要的分析和讨论;4应勾画总布置草图,区划主船体舱室等,以便能较为准确地校核布置地位和舱容;5空船重量和主要性能的估算或计算要求可靠和准确；初稳性计算至少应包括两种装载情况;6课程设计说明书应能反映设计思想和设计工作的全过程,每一部分都应有必要的说明和小结,应条理清楚,文字通顺,排版工整,要求用计算机打字成文;方案构思按设计任务书要求,本船为海洋多用途拖轮,应具备以下特点：1较高的自由航速；2保证优良的操纵性；3具备较大的系柱拖力；4足够的稳性和适航性；5海洋多用途拖轮应有的其他性能和设备;根据以上的特点,本船设计应做到以下几点：1本船采用双机双桨,以获得较高的自由航速,快速到达作业海域;2为保证本船优良的操纵性,应力求减小船长;3为提高本船的推进效率,增加拖力,应加大尾吃水,以增大螺旋桨的直径;4在保证足够稳性和适航性的情况下,型深不应过大,以免引起重心升高和受风面积的增大;5本船应需配备以下主要设备：大功率的自动拖缆机,相应能力的起吊设备和对外消防设备等;母型船资料一、概述本船是航行于沿海航区的2940KW 的海洋多用途拖轮;钢质结构,单连续甲板,长首楼,双机,双桨,双舵船舶,主要任务是营救遇难船舶,拖带搁浅、触礁以及失去机动能力的船舶返回安全地区;二、主尺度及主要要素船长LOA垂线间长LPP型宽B型深 D设计吃水d满载排水量Δ方形系数CB棱形系数CP舯剖面系数CM水线面系数CW浮心纵向位置XB自由航速V12kn三、主机型号6320ZCd-6型柴油机额定功率1470kW×2额定转速525 转/分齿轮箱减速比：1四、螺旋桨采用四叶外旋定螺距螺旋桨 2 个,材料为镍铝青铜;第二章船舶主尺度及排水量的初步估算确定主尺度应考虑的因素1、船长对于各类不同用途的拖轮,其船长的选择是不同的,如对于内河浅水拖轮,由于吃水过小,为了得到一定的排水量不得不加大船长,对于港作拖轮则应尽量减小船长以得到港内自身回转的灵活性,而对于长途航行的拖轮及海洋拖轮,要考虑到减小阻力以及对风浪的抵抗能力,则应适当的增加船长;本船的基本考虑因素有以下几点：1满足布置要求;主甲板以下要布置机舱、淡水舱、重油舱及首尾尖舱等,这些舱室应分布合理,使拖轮在满载和空载情况下尾部吃水变化较小,以保持车叶和舵的良好性能,必要时需考虑设置压载舱,船长应能满足以上布置的要求;2航道限制;内河拖轮,特别是运河和浅水急流航道的拖轮要考虑航道的最小曲率半径对船长的限制;3考虑阻力;拖轮在自航时,对应的速长比约为～,所以增加船长可以降低速长比,即减少了拖轮的剩余阻力;求某些要求自由航速较高的拖轮,可考虑选取较大的船长,但要注意避“峰”求“谷”,即避开阻力的峰值,请结合任务书的要求来考虑;4造价考虑;拖轮船长愈大则重量愈大,造价愈高;2、船宽拖轮船宽主要决定于稳性以及必要的甲板面积,需要考虑的因素有：1稳性要求；2航道限制；3布置要求;3、型深型深对纵向强度、剩余稳性均有很大的影响;由于型深＝设计吃水+最小干舷,故吃水为一定时, 根据最小干舷就可以决定最小型深;4、干舷干舷直接关系到船舶的剩余阻力和大倾角稳性;拖轮的干舷较一般的船舶高, 一般多在～之间,视船舶大小及航区而定;主尺度选择的一般步骤船舶主尺度的选取主要涉及到以下几个方面：① 满足承受重量所需要的浮力,即空船重量加载重量应等于船在设计吃水时的浮力； ② 满足新船所需要的布置地位舱容及甲板面积；③ 满足对新船的各项技术性能快速性、稳性、操纵性、耐波性和强度等的要求； ④ 考虑航线环境、建造与修理厂设备条件对新船主尺度的限制； ⑤ 满足用船部门对新船的有关使用要求; ⑥ 经济性好;具体步骤和方法如下： 1确定主尺度的选择范围首先根据新船的船型、布置地位、航速等和主尺度的限制条件,参考母型船资料,初步确定一个主尺度的选择范围;具体方法是：采用一些主尺度估算公式,对主尺度进行估算,大致确定新船的主尺度范围;2主尺度的第一次近似计算主尺度的初始值可以采用以下方法估算：①采用母型船换算法：采用适当的换算方法粗估新船的主尺度初始值; ②应用统计公式或经验公式：对常规船型,在选用统计公式或经验公式粗估主尺度时,特别要注意公式的适用范围,如果对这些公式的适用范围不清楚,可以用母型船资料来试算,从而了解这些公式的适用范围;3重力与浮力的平衡、舱容和布置地位的初步校核对于布置地位型船：首先校核布置地位与舱容,然后校核浮力与重力的平衡;当吃水允许改变时,用调整吃水的办法来平衡重力与浮力是比较容易的,也可以采用调整方形系数的方法;主尺度的确定方法根据统计资料和近似计算公式来确定船长范围可参考船舶设计手册,根据所给统计资料,进行选择,我选择的是4由船长和主机功率的统计公式来粗略估算：其中：14702 1.4B P KWm =⨯=,结合母型船资料船长LPP 为50m 到60m 之间;结合后面的各种校核可知LPP 为58m;船长对船造价是影响最大的,所以在可能的前提下尽可能的去减小船长;由于要达到相应的马力,所以在无耐之下增加船长从而使其达到相应的要求;船宽的初步估算对于船宽,由于拖轮在工作过程中往往受到被拖船舶的急牵,其稳性要求较高,所以船宽通常按稳性要求结合布置的情况来确定;根据统计资料和母型船来确定船宽范围由母型船换算得到型宽算的船宽为14m型深D 和吃水d 的确定拖船吃水一般由螺旋桨所需的浸沉深度、港口航道条件及对稳性影响较大的B/d 值来选定;本船一般在深水港区和近海海域,因此其吃水不受限制,故吃水的选择主要应从提高推进效率及要求一定的尾吃水和稳性角度来考虑;在一定吃水条件下,型深的大小对稳性、储备浮力等均有影响,因此型深的确定要考虑干舷的要求和型深吃水比的影响以及设计建造的方便;均采用母型船换算公式根据母型船资料, 2.86Bd= 中部吃水取 d 为根据母型船资料,L/D= 型深D 可以取为方形系数的估算沿海船舶方形系数推荐用下式计算：根据 1.08/2B C V L =-但当 1.0V L =时,B C 应减 其中：V 为自由航速,为14kn ； L 为垂线间长英尺初步算的为其它船型系数的确定1. 棱形系数P C沿海船舶的棱形系数和速长比关系采用蒋慰昌公式：1.10/2P C V L =-上式适用于/V L 以下;2. 中剖面系数M C/M B P C C C ==3. 水线面系数W C沿海船舶的水线面系数W C 和方形系数的关系可以用以下表示：0.730.30W B C C =+=4. 浮心纵向坐标B X5.56.5B X V =-拖轮的浮心位置一般在船舯之后,可取在2%--3%LPP 处; 这些均为初步估算,具体校核下面会提及;船舶重量估算及载重量的估算根据同类型船的情况,分别找出各部分的重量系数;1、船体钢料重量H H W C LBD =,系数H C 取自母型船； 为2、舾装重量2/30()O W C LBD =,系数0C 取自母型船； 为3、机电设备重量0.5(/0.7355)M M D W C P =,系数M C 取自母型船；为360t4、排水量裕度取空船重量LW 的5%,综上所述,空船重量LW=105%W H +Wo +W M =1372t1、人员及行李：每人平均重65kg,船员行李50kg; 共2、食品及淡水：食品每人每天4kg,淡水每人每天200kg;可算出食品重量,另外,任务书给出携带淡水～320t; 共353t 3、燃料油+轻柴油：任务书给出携带燃油～535 t; 共535t 4 滑油：任务书给出携带滑油～9t 共9t 5、备品及供应品：该部分通常取为%～1%LW ; 共11t 综合以上,可求出载重量DW ; DW= LW+DW =船舶重量估算根据浮性方程式kLBd B C ρ∆=,由初步选取的主尺度参数计算新船的排水量；Δ=小结由这一章可以大体算出主要尺寸和相关系数以及船体重量;但是这些数据是不可靠的,换需要从新去校核换算;Lpp =58m B =14m d = D =C B = C P = C M = C W = X B =第三章 性能平衡及校核舱容及重力与浮力平衡校核舱容校核一、新船所能提供的舱容的估算主船体总容积的估算,据主尺度包括方形系数,可粗估垂线间长范围内的主船体的型容积1H BD PP V C L BD ==^3BD C 为计算到型深的方形系数,11d d BD B B C C C =+-（）（D-）/(C ）,其中1C 取4;1D 为计入舷弧和梁拱的相当型深,10.7C M D D S =++=; 二、分项舱容的校核1、机舱容积V M机舱所需容积实际上由机电设备布置地位所需的机舱长度L M 和机舱位置所决定;拖轮机舱位置布置在船长中部;已知机舱所需长度L M 和位置时可按下式估算机舱容积：V M =K M L M B D-h DM式中：K M 为机舱体积丰满度系数,取K M =1；h DM 为机舱双层底高度,取h DM = ;机舱长度：L M= l m + C式中：l m =,系数C= ;求得：V M =658m 3 ;2、压载水舱容积V B 压载平均吃水d B =+已知要求的压载航行平均吃水d B 后,可按下式计算压载排水量ΔB,d d BWC C B B =∆∆（） 2-6-4求得： ΔB=<LW= ,即暂时无需压载水舱;求得：V B =0m 33、油水舱容积V OW船上油水舱包括燃油舱、淡水舱、轻柴油和滑油舱等;这些舱所需容积可按储存量来计算：OW i V V =∑ i ci·k ii W V ρ= 2-6-3 式中：i W 为油、水等储存量t ；i ρ为油水的密度t/m 3ci k 为容积折扣系数,对于水舱可取结构折扣系数,对油舱再考虑膨胀系数,重油最后可知道V OW =4、其他舱室容积V A主船体其他舱室还有首尖舱、尾尖舱等等,此范围内上述舱室的容积约占总容积的5%；另外,防污染公约规定,污油、污水舱的舱容不得小于油水舱容积的3%;即可知道V A 占总舱容5%三、全船舱容的校核综上所述需要的总容积为1724m^3小于所能提供的垂线间型容积2908m^3;重力与浮力平衡校核根据初步估算的空船重量LW 和载重量DW 计算出船舶的重力；根据初步选取的L 、B 、D 、d 及B C计算出新船的排水量；比较重力与浮力,采用诺曼系数法进行平衡,最终浮力应略大于重力,并应满足平衡条件的要求;由于排水浮力太过大于船重,不满足要求;因此要进行重力与浮力的平衡校核,采用诺曼系数法进行平衡;采用修正B C来平衡,则诺曼系数： 式中：α= ,β=0 ,γ=0 ;求得：N = ；则δΔ=N ·DW δ= ；再次平衡可知浮力Δ=2281t,略大于LW+DW =,满足条件; 并且从新估算了航速(1.08)B V C =-⨯=此时圆圈P=F R /处在有利“干扰区”初稳性校核拖船的稳性对其安全性和使用效能均有重要的影响,且受稳性规范的约束,是设计中要很好处理的一项重要技术性能;在开始确定主要尺度及船型系数时,就必须给予重视;在此仅考虑初稳性的校核;初稳性高度及横摇周期估算1、满载出港根据船舶静力学,初稳性高 GM=KB+BM-KG亦可化为：212g GM=a d a dB Z +- 式中：g Z =KG 表示重心高度,并且求得：1a =,2a =;最后估算出初稳性高是GM= 横摇周期估算：我国法规的完整稳性规则非国际航行船舶中,横摇周期按下式估算：2240.58f B KG T GM φ+= 3-1-3式中：f=1+B/=,因为B/d>；0GM 为未计及自由液面修正的初稳性高;可求得：T φ=>9s 故,船舶满载时能满足规范对初稳性和横摇性能要求; 2、压载到港`∆≈1789t,/1'('/)0.53w B C C B B C C d d -== ；/1'('/)0.67w B C C W W C C d d -==11 2.53BW C a C ⎛⎫=- ⎪⎝⎭= ；22(0.170.13)W W B C C a C +== 符合法规对我国沿海船只的初稳性高的要求对于3a ,参考相近的船型得出30.78a =,故此时初稳性高有2212314'0.571 4.040.0760.78 5.9 1.37'4B GM a d a a D m d =+-=⨯+⨯-⨯=符合法规对我国沿海船只的初稳性高的要求f= 则横摇周期有：22224144 4.040.580.5818.811.37O B KG T fs GM φ++⨯==⨯=满载和压载都大于8s,符合我国法规自由航速校核计算有效马力曲线Lpp 58 B 14 T Δ B/T Cb xcL/Δ^1/3 Δ^速度13 14 15 Vs/√gLC0 265 220 195 CbcCb%Cb 修正Cb修正数Δ1已修正Cb之C1B/T修正%=-10CbB/T-2%B/T修正数量,Δ2已修正B/T之C2标准xc,%L,船中前或后实际xc,%L,船中前或后相差%L,船中前或后xc修正%xc修正数量,Δ3已修正xc之C3长度修正%=/Lwl长度修正数量,Δ4已修正长度C4Vs^3 2197 2744 3375 Pe可知道,当V=的时候,其有效马力为1501kw总推进系数计算推进系数为：0.H R S P C ηηηη=以上各项效率分别为：船身效率ηH ；敞水效率η0；相对旋转效率ηR ；轴系传送效率S η1螺旋桨敞水效率:22340(75.880.8450.827100.32510)/100P P P B B B η--=-+⨯-⨯1/21/22.52.5525(2940/0.7457)(/0.7457)2.467124.34(14.46(10.145))P a N P B V ⨯===⨯-P —螺旋桨收到功率 N —螺旋桨a V =V1-w即敞水效率: 00.57η=2船身效率(1)(1)H t w η-=- 由海克休公式有0.70.30.70.5760.30.153p w C =-=⨯-=0.500.180.500.5760.180.108P t C =-=⨯-=(1)10.1081.05(1)10.153H t w η--===--3 相对旋转效率ηR ：取4轴系传送效率S η：取,有减速箱;故估算推进系数: 0. 1.050.5970.980.93120.57H R S P C ηηηη==⨯⨯⨯= 而由有效功率曲线知：Pe=则: 1501.0.5112940Pe P C P === 两者相近,符合要求干舷校核按国内航行海船法定检验技术规则.2004进行计算校核 1、 基本干舷0f 按下式计算：查B 型船舶的基本干舷 得0f =544mm<100m 的B 型船舶干舷修正值1f取封闭上层建筑有效长度E 为 所以1f =03. 方形系数对干舷的修正2f当实船的方形系数CB<=时,取2f =0所以本船2f =04.型深对干舷的修正值3f 当D1>L/15时31(/15)f D L R =- mm R=L/ 可以求得3f =5. 有效上层建筑和凸形甲板对干舷的修正值4f 4f =K 4f K= 可求得4f =6.舷弧对干舷的修正值5f50.7522F A S S l f S L +⎛⎫⎛⎫=-+- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ mm S=SF,SA 的求值如下表50.7522F A S S l f S L +⎛⎫⎛⎫=-+- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭=综上所述知最小干弦：012354400263.580.6877.8804.6F F f f f mm =+++=+++-+=而本船干弦:590049001000f D B mm =-=-= 大于最小干弦,是符合规定的;本章小结经过重力与浮力调整,舱容校核与调整后,新船的有关参数如下： 排水量∆=2281m 3,空船重量LW=1372t ,载重量DW=机舱容积V M =653m 3,油水舱容积V OW =984m 3,其他舱室容积V A = C B = C P = C M = C W = D 1=第四章 主尺度方案的确定本船的主要要素：58PP L m = 14B m = 5.9D m = 4.9d m = 0.556B C = 0.576P C = 0.706w C = 0.965M C = 2.26%b PP X L =- 2280.98t ∆= 14.46V kn =结束语：本课程设计是在船舶设计原理的基础上,结合一学期所学内容,综合分析计算出所要求的船只;因为知识和时间的限制,本计算是较粗略的,在excel 表格中计算只是大体满足了基本的要求;主尺度计算主要是通过母型船的公式,估算和校核基本依照书本所给的公式;通过最后调试和校核,最后得到是满足所给主机功率的各项数值;因为学识所限,感觉纯在着许多漏洞,希望老师在批改的时候能指正;参考文献：船舶原理上下册盛振邦、刘应中主编,上海交通大学出版社出版,2003；船舶设计原理顾敏童主编,上海交通大学出版社出版,2001；船舶设计实用手册,中国船舶工业总公司编,中国交通科技出版社,2007；国内航行海船法定检验技术规则中华人民共和国海事局 2004 ;。
第3章--知识点3--3船舶设计原理
数字信号处理第三章z变换The z-TransformROC 在z 平面是中心在原点的一个圆环或圆盘,R r L r R r Lr 含单位圆当且仅当x[n]的z 变换的ROC 包含单位圆时，x [n ] 的傅立叶变换才绝对收敛。
性质1: 即：0≤r R ＜∣z ∣＜r L ≤∞性质2：ROC 内不能包含任何极点。
性质3：若x[n]是一个有限长序列，即序列在有限区间内-∞＜N 1 ≤ n ≤ N 2＜+∞取非零值，其余值均为零，那么其z 变换的ROC 就是除去可能的z = 0 或z = ∞外的整个z 平面。
()21[]N nn N X z x n z -==∑性质4: ROC:若N1＜0,N2 ≤0（n 为负值或0）→0 ≤ |z| ＜∞若N1＜0,N2 ＞0（n 有正有负）→0 ＜|z| ＜∞若N1 ≥0, N2 ＞0（n 为正或0 ）→0 ＜|z| ≤ ∞若x [n ]是一个右边序列,即序列在n ＜N 1＜+∞是零，那么X (z )的ROC 是从X (z )的最外面(即最大幅值)的有限值极点圆向外延伸至(可能包含)z = ∞。
[]()[]()[]1123nn x n u n u n =+-1:2ROC z <若x [n ]是因果序列,即当n <0, h [n ]=0, 则ROC 包含∞, 否则不含∞。
()()()111212()111123z z X z z z ---=-+[1]n δ++<∞z +性质5:左边序列的ROC若x [n ]是一个左边序列,即序列在n ＞N 2＞-∞是零，那么其ROC 是从X (z )的最里面(即最小幅值)的非零值极点圆向内延伸至(可能包括)z = 0。
[][][][]40.5170.8131.21n n n x n u n u n u n =⨯--⨯--⨯---+-:ROC 0.8 1.20.5()0.84(0.5)(0.8)( 1.2)X z z z z =---()7340.50.8 1.2X z z z z -=++---[1]n δ+-0<1z -+1z -+0.5z <性质6:()111212111132z z X z z z --⎛⎫- ⎪⎝⎭=⎛⎫⎛⎫+- ⎪⎪⎝⎭⎝⎭若x [n ]是一个双边序列(无限长序列), 那么其ROC 一定由z 平面的一个圆环所组成,其内外边界均由某一极点所界定, 其内不能包含任何极点。
《船舶设计原理》课后习题及答案
《船舶设计原理》习题集第一章绪论1.从船舶的用途角度，船舶一般分哪些类型？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。
2.对新船的设计，主要满足那几个方面的基本要求？适用、安全、经济和美观4个方面3.船舶设计遵循的基本原则：贯彻国家的技术政策遵守国际、国内各种公约、规范和规则充分考虑船东的要求4.民船设计技术任务书主要包括哪些内容？①航区、航线；②用途；③船型；④船级；⑤船舶主要尺度及型线；⑥船体结构；⑦动力装置；⑧航速、续航力；⑨船舶性能；⑩船舶设备；⑪船员配备及其舱室设施5.海船的航区如何划分？内河船的航区如何划分？遮蔽、沿海（Ⅲ类航区）、近海（Ⅱ类航区）和无限航区（Ⅰ类航区）内河船舶航行区域，根据水文和气象条件划分为A，B，C三级，其实某些水域，一句水流湍急情况，又划分为急流航段，即J级航段6.目前，我国将新建船舶的设计划分为哪几个阶段？制定产品设计技术任务书、报价设计、初步设计（合同设计）、详细设计、生产设计、完工设计7.何谓船舶的设计航速与服务速度、试航速度、自由航速？设计航速、服务航速：设计航速是指在船舶设计时理论上给定的速度，服务航速是船舶在航行时实际的速度，船舶会根据班期，风向，水流等多种因素来调整船舶速度。
一般按设计航速的85%计算。
试航速度：船舶在满载情况下，静水域中主机额定功率所能达到的速度叫试航速度。
8.解释：航速、续航力、自持力以及他们之间的关系航速（kn，km/h）：民用运输船为要求达到的满载试航速度。
拖船常提出拖带航速、拖力的要求及自由航速的要求。
续航力（n mile，km）：在规定的航速或主机功率下（民船通常按主机额定功率的85%~90%的螺旋桨设计点时），船上所携带的燃料储备可供航行的距离。
自持力（d）：船上所携带的淡水河食品可供使用的天数。
9.船舶的六大性能：浮性、稳性、抗沉性、快速性、适航性、操纵性第二章海船法规的相关内容10. 船舶稳性衡准公式1/≥=f q l l K 中，q l 和f l 分别指什么，如何确定？q l ：最小倾覆力臂，m ，应用计及船舶横摇影响后的动稳性曲线来确定 f l ：风压倾侧力臂，m ，按下式计算f l =p A f Z/9810Δ11. 船舶的横摇角主要与哪些因素有关？船宽、吃水、初稳性高度、船舶类型和舭龙骨尺寸12. 按照法规要求，对干货船、油船、客船、集装箱船规定各核算哪些载况？干货船：满载出港、满载到港、压载出港、压载到港客船：满载出港、满载到港、满客无货出港、满客无货到港、压载出港、压载到港油船：满载出港、满载到港、部分装载出港、部分装载到港、压载出港、压载到港集装箱船：满载出港、满载到港、压载出港、压载到港13. 客船分舱和破舱稳性常规计算的目的是什么？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14. 主船体水密舱室划分时，如何决定其舱长？船舶处于最深分舱吃水时，船舶在一层或数层限定垂向浸水范围的甲板及其以下部分最大投影型长度（不一定对）15. 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）16. 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、分舱指数舱室渗透率：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。
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• 应把多宽的板计算到与它相连的骨架当 中？各国船级社都有不同规定。 • 由于骨架受力的不同，带板宽度有两种 不同的定义和数值： • 压杆的稳定性带板宽度（We） • 梁的弯曲带板宽度（be）
稳定性带板We
• 由于受拉的板与骨架，全部剖面都能同样 的工作；但受压时，板与骨架稳定性差别 很大，板不能有效的参加工作。 • 稳定性带板宽度We：就是把沿半宽方向 的压应力用效果同样的平均分布在复板附 近的假想压力来代替，这种假想平均分布 的压力在复板上宽度就是压杆带板宽度。
使用带板宽度be代替后，实际效果不变，而计算 带板骨架剖面模数概念明确，计算方便。
第三章
•
• •
掌握局部强度及计算模型的含义。
了解计算模型的原则及结构处理模型 化。 掌握强度带板及稳定性带板含义。
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2 d 载重吃水 , m hB 计算波高， m
m
• 另一种是波浪摇摆时，船舶倾斜同时还受到波浪 冲击作用，船舷浸水至甲板边线，左翼静水压力 可认为是型深D，结构中大多数骨架都是焊接 在钢板上，当骨架受力发生变形时，与 它相连接的板也一起参加骨架抵抗变形， 为此，为估算骨架承受能力，也应把一 定宽度的板计算在骨架剖面中，作为他 的组成部分来计算骨架梁剖面积，惯性 矩和剖面模数等几何要素，这部分板就 称为带板或附连翼板。
3.1.3骨架支撑条件的简化
• 把局部构件或结构从整体结构分离出来进行局 部强度计算，需要考虑相邻构件对计算结果影 响——支承条件或支座。 • 支座有三种形式： ① 自由自持在刚性支座上 ② 刚性固定 ③ 弹性支座和弹性固定
•
简化成何种构件由相邻构件同计算构件之间的 刚度，以及构件受力后变形特点决定。
• 载荷模型化对结构计算起决定性作用。
• 由于船舶实际受载荷的复杂，因此载荷 估算具有一定的近似性。 • 目的：选择在营运中可能遇到较危险和 经常性载荷，并用有限参数来描述载荷
载荷模型化需要考虑的问题：
① ② ③ ④ 确定作用于结构上的载荷工况 确定载荷性质与类型 确定其大小，其作用在那些物体上 确定载荷的组合和搭配
第三章 船体结构局部强 度计算
一、基本概念：
1. 局部强度:从局部上研究其变形规律和 抵抗破坏能力 2. 计算模型或力学模型:把实际复杂结构 抽象为可以用力学方法计算的简化模 型. 3. 建立计算模型的原则:力学上能反映实 际结构变形特征,计算上又不过于复杂 的模型.
二、影响计算模型主要因素
1. 结构的重要性:对重要结构应采取比较精确的 计算模型. 2. 设计阶段:不同设计阶段对模型精确性要求不 同.在初步设计阶段可用较粗糙的模型,在详 细设计阶段采用较精确模型 3. 计算问题的性质:对于静力分析,一般可用较 复杂的计算模型;对于结构动力和稳定性分析, 可用简单模型
3.1.2构件尺寸简化
• 在进行局部强度计算时,不可能也没有必要对 实际结构各种因素加以考虑,在确定一些几何 要素时,将结构作一些理想话处理. 1. 板架计算时,其长度和宽度取相应支持构件距 离.如:船底板架和甲板板架长度取横舱壁之 间距离，宽度取船宽 2. 肋骨刚架计算时，其长度，宽度取组成肋骨 框架梁中心轴线距离，用中和轴线代替实际 构件。
实肋板看成纵 骨的刚性支座
由于变形以肋 板为支点左右 对称，可看成 两端刚性固定 的单跨梁来做
根据变形特点， 可看成两端自 由支持的单跨 梁计算
3.1.4结构处理模型化
• 结构处理模型化任务就是：尽可能用 简化的模型来计算实际结构，以减少 计算工作量。 1. 结构对称性利用 2. 等效模型利用
3.1.5载荷模型化
• 带板宽度be:把本来较宽(b)而应力分布不 均匀的附连翼板，用一块宽度较小(be)应 力等于复板边缘最大应力δmax的带板来代 替。
两者区别
• 计算We时所 4 2 E We t 用的应力是材 2 12 1 Y 料的屈服极限。 而计算be时所 用的应力是骨 b/2 b/2 架弯曲时带板 b X 2 0 x dy t 2 0 x dy e m ax t m ax t m ax 中x方向的正 应力。
注意：这里定义的带板在We宽度之外是完全不承 受压缩力的，所以，它代表受压板格可能的最大有 效宽度。
强度带板be
• 骨架弯曲时，与复板连接的面板也跟着伸 长或缩短，板变形的主要原因是复板边缘 给他剪切，其次才是弯曲的影响。 • 剪切滞后：在复板正面上的面板部分弯曲 应力最大，沿面板宽度离开复板逐渐减小 的现象
• 局部强度计算载荷主 要有货物重量和水压 力： • 货物重量常用水头高 度表示 • 水头高度：用一定高 度的水压力对结构的 作用来模拟结构实际 载荷。
h
H1
1 .36 h 水头高
m
H 1 货舱载货高度
• 水压力分两种情况考 虑：
• 一种是船舶静置在波 浪上的静水压力作为 计算载荷，这时水头 高度：