船体主尺度、尺度比和船型系数
(船舶与海洋工程概论)03第三章 船舶几何特征和技术性
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§3-2. 表示船舶形状的图样和参数
设计水线面
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§3-2. 表示船舶形状的图样和参数
中站面
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§3-2. 表示船舶形状的图样和参数
纵剖线图 与中线面平行的辅助平面与船体型表面的截交线 投 影到中线 面上——反映为真实型状 在其他两个投影面上为直线
§3-2. 表示船舶形状的图样和参数
型宽 B ——船长中点处宽度
型深 D ——甲板边线最低点处高度。
吃水 d ——设计水线到龙骨基线垂直高度。
干舷 F ——船舷最低处至水面的垂向距离。
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§3-2. 表示船舶形状的图样和参数
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§3-2. 表示船舶形状的图样和参数
中线面（V）————纵向投影（将船分成左右两部分）
设计水线面（H）——水平面 （将船分成上下两部分）
中站面（W）————横剖面 （将船分成前后两段）
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§3-2. 表示船舶形状的图样和参数
三 个 互 相 垂 直 的 基 准 投 影 面
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§3-2. 表示船舶形状的图样和参数
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§3-2. 表示船舶形状的图样和参数
一、船体型线图
船体是一个具有双重曲度（不可展开曲面）的复杂的流 线体。其表面形状是一个复杂的光顺曲面。故用专门的线型 图表示。
型线图是在三个互相垂直的投影面上，用船体型表面的截 交线、投影线、外轮廊线来表示船体外形的图样。
三个互相垂直的基准投影面为：
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船舶原理(2)
1）水线面面积静矩（对船中）
半宽值(m)
站号
L2 bp 20 ( X f ) AW x y ( x) dx 200 0
L 2
2）水线以下横剖面面积静矩（对基线）
型吃水(m) 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0.00
1、船长
（4）设计水线面长度LWL——设计水线面前后 两端之间的距离。 （5）登记长度LR——量自龙骨板上缘的最小 型深的85％处的水线长度的96％，或沿该水线 面从首柱前缘量到上舵杆中心线的长度，两者 取较大者。
第一节 船舶主尺度、主尺度比和船型系数
2、船宽
（1）最大船宽Bmax——包括外板和永久性突出 物在内的船舶最大宽度。 （2）型宽（Moulded breadth）B——设计水线 面的最大宽度，不包括外板及其他突出物。 （3）登记宽度BR——船舶的最大宽度处的宽 度，包括两舷外板，但不包括固定突出物。
Z c Am 2 z y( z ) dz
0
d
5.00
10.00
15.00
半宽值(m) 20.00
第三节 船体近似计算
一、船体静水力计算的基本内容
3、求型排水体积
W
L
Vm Aw ( z ) dz
0
L 2
d
Vm L Am ( x) dx
2
第三节 船体近似计算
一、船体静水力计算的基本内容
2、求体积静矩
W
L
M YOZ X b Vm L x Am ( x) dx
学生-204-船舶工程概论3-1
3.2.1.3 中横剖面线形状与型值表
船体中横剖面线形状 横梁线
梁拱
舷 侧
底边 升高
舭部
船底线
梁拱： 一般取 1/50~1/80
基线
3.2.2 船体主尺度、尺度比和船型系数
3.2.2.1 船体主尺度 船体主尺度：船体外形大小的基本量度，即船长、 船宽、型深和吃水。 1． 船长(L)： 总长(LOA)：自船首最前端至船尾最后端平行于设计 水线的最大距离。 垂线间长(LPP)：首垂线与尾垂线之间的水平距离。 设计水线长(LWL):设计水线面与船体型表面首尾端 交点之间的水平距离。
在空船排水量和满载排水量之中又可分为 出港和到港两种。
出港：食品、淡水、燃油、润滑油按设计 规定的数量带足。
到港：食品、饮用淡水、燃油、润滑油按 设计规定的数量还剩10% 。
一般满载排水量作为设计排水量。
舰艇载重的分类
我国《舰船通用规范》中规定全船重量16个分项：
1）船体结构（Wc)，2）推进系统（Wj) ， 3)电力系统（Wa) ，4)电子信息系统（Wh) ， 5）辅助系统(Wt)，6）船体属具与舱室设施(Wz) ， 7）武器发射装置与保障系统（Ww) ， 8）供应品（Wg) ，9）弹药（Wd) ， 10）人员、行李、食品、淡水（Wr) ， 11）燃油、滑油、给水、喷气燃料（Wy) ， 12）储备排水量（Wb) ，13）液体负荷（Wf) ， 14）特殊装载（Wzz) ，15）压载（Wyz) ， 16）超载（Wcz) 。
3.2.2.1 船体主尺度
（3）型深（D） 在船的中横剖面处，沿船舷由平板龙骨上 缘至上层连续甲板横梁上缘的垂直距离；对 甲板转角为圆弧的船舶，则由平板龙骨上缘 量至横梁上缘延伸线与肋骨外缘延伸线的交 点。
【管理资料】船型系数汇编
远
方形系数的大小表示船体水下型排水体积的总体肥瘦程度。
双
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船 舶
4、棱形系数（或称纵向棱形系数） CP
性
船体水线以下的型排水体积▽与相对应的中横剖面面积AM、船
能
长L所构成的柱体体积之比，即
计 算
CP
AML
CB CM
张
几何意义：
远
棱形系数的大小表示船体水下型排水体积沿船长方向的分布情况。
型深D：在上甲板边线最低点处，自龙骨线上表面（即基线） 至上甲板边线的垂直距离。
通常，甲板边线的最低点在中横剖面处。
张 远 双
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船 4、吃水
舶
吃水d或T：基线至水线间的垂直距离。
性
有些船具有设计纵倾，设计的首尾正常吃水不同，则有首吃水、
能
尾吃水和平均吃水，当不指明时，是指平均吃水d（T），即
快速性优良的船舶应满足：
1、航行所遭受的阻力要小，即所谓“优秀船型”（或称“低阻船
张 远
型”）的选择问题。
双
2、推进器应发出足够的推力且效率要高。
3、推进器与船体和主机之间要协调一致。
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2
船
舶
性
能
计
5、操纵性
算
船舶在航行时能按照驾驶员的意图保持既定航向的能力或改变
航行方向的能力。包括：
体积系数
5、垂向棱形系数CVP
张 远 双
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船 舶 性 能
1、水线面系数CWP
与基平面相平行的任一水线面的面积AW与船长L、船宽B所构成 的矩形面积之比，即
计 算
A W C WP LB
船体结构与识图-魏莉洁
第一章船体线型及结构概述船体结构型式依据船舶的类型而定，与所用材料和连接方式有关，也与船体形状、尺度及受力情况有很大关系。
第一节船体线型与尺度一、船体线型为了使船舶航行时所受到的阻力最小，船体的表面都做成流线形的光滑曲面，船体两端尖瘦中间肥大，如图1-1所示。
图1-1 船体形状（船图P13图1-2-1）不同船舶的船体的形状也不完全相同。
船体形状可以从三个方面来看：1．船体侧面形状船体侧面形状包括甲板边线、龙骨线及首、尾外形轮廓线形状。
（1）甲板边线和龙骨线甲板边线有首尾升高的舷弧形曲线、折线和水平直线形状等。
舷弧可以减少首尾上浪，也可增加首尾的储备浮力。
有些内河船舶为简化结构和便于施工，也用水平的甲板线。
龙骨线有水平直线、倾斜直线、曲线或断折曲线几种形式。
水平直线式使用最广，便于制造和进坞修理。
倾斜直线式一般均为尾倾。
这往往是因为首吃水受到限制，或是为了放置较大直径的螺旋桨，如登陆艇、拖船、渔船、快艇等。
机帆船及滑行快艇等特殊船型的龙骨线则为曲线或断折曲线式，图1-2所示为几种形式的甲板线和龙骨线形状。
图1-2 甲板线和龙骨线形状（船图P13图1-2-2）（2）船首形状如图1-3所示，常见的船首形状有：直立型首，首柱呈与基线相垂直或接近垂直的直线，首部甲板面积不大。
这种首现在主要用于驳船和特种船舶上，见图1-3a）。
前倾型首，首柱呈直线前倾或微带曲线前倾，首部不易上浪，甲板面积大，在发生碰撞时船体水线以下的部分不易受损，外观上比较简洁，有快速感。
军船上多采用直线前倾型，民船上常用微带曲线前倾型，见图1-3b）。
飞剪型首，首柱在设计水线以上呈凹形曲线，首部不易上浪，且较大的甲板悬伸部可以扩大甲板面积，有利于布置锚机和系船设备。
飞剪型首常用在远洋航行的大型客船和一些货船上，见图1-3c）。
破冰型首，设计水线以下的首柱呈倾斜状，与基线约成30°夹角，以便冲上冰层。
该型式的首用于破冰船上，见图1-3d）。
2-1_船体形状及近似计算方法
Cwp反映水线面的丰满程度，影响船的稳性和快速性。
中剖面系数Cm
• 它是中横剖面在设计水线下的型面积Am与对
应的设计水线宽和吃水乘积(即矩形面积B×T) 的比值：
Cm = Am／(B×T)
内河船和大型运输船的Cm值大，中横剖面较丰满。 快速船和中小型船Cm值较小，中横剖面较瘦削。
必须掌握 注意掌握它们与船舶 性能的关系 理解生成的原理
第2节 船体计算及近似计算方法
1. 2. 3.
船体常见计算 船体坐标系 近似计算方法
1. 船体常见计算
与面积相关的计算 面积 形心位置 面积矩 面积惯矩 与体积相关的计算 体积 形心 ……
2. 船体坐标系
Cp = ▽／(Am×L)
Cp的大小反映船舶排水体积沿船长的分布情况。
值越大，表示排水体积沿船长分布较均匀。 值越小，表示船舶的排水体积较集中于中部，两端瘦削。
该系数与船舶的快速性有密切关系。
五、船体型线图
船舶主要尺度表示出船体的外形尺寸； 主尺度比和船型系数则反映出船体形状的特征； 它们都未能完整地反映出船体这一空间几何体的 准确形状。 船体型线图是一张完整、精确地表示船体形状 的图样，是造船的重要依据。 型线:是船体型表面与平行于基准面的一系列平 面相交而得到的曲线。
基平面 通过中线面和中站面交线上的船底板上缘， 并且平行于设计水线面的平面。 基线 基平面和中线面的交线
二、船舶主要尺度
表征船舶大小的尺寸称为船舶的主要尺度。
钢质船体的内表面称为船体的型表面，凡 吃水（T、d）——通常指在中站面处，自 设计水线长（Lwl）——设计水线面上船 型宽（B）——船体型表面之间垂直于中线 垂线间长（Lpp）——首垂线和尾垂线之间 型深（D、H）——通常指在中站面处，沿 总长（Loa）——船体首尾两端点之间的 是量到型表面的尺寸称为型尺寸，在计算 龙骨线量至设计吃水的垂直距离。 体型表面首尾端点之间的距离； 面的最大水平距离； 的水平距离，又称两柱间长； 舷侧自龙骨线量至上甲板边线的垂直高度； 水平距离； 船舶性能时通常用到的就是型尺寸。
船舶原理-第一章-船体几何要素及近似计算课件
第一节 主尺度、船型系数和尺度比
备注
选择各个要素的基本出发点 (1)船长L：浮力、总布置(舱容及布置地位)、快速性； (2)船宽B：浮力、总布置(舱容及布置地位)、初稳性； (3)吃水T：浮力以及螺旋桨有适宜直径； (4)方型系数CB：浮力和快速性 (5)型深D：对于载重型船舶：规范规定的最小干舷和舱容 要求决定；对于布置地位船：上甲板以下各层甲板间高度以 及舱室高度。从增加舱容的角度，以增加型深最有利，因为 对船体重量的影响最小且不影响快速性。
船体水线以下排水体积的肥瘦程度 4. (纵向)棱形系数 (Prismatic coefficient)
排水体积沿船长方向的分布
第一节 主尺度、船型系数和尺度比
二、船型系数
5.垂向棱形系数 (Vertical prismatic coefficient)
排水体积沿吃水方向的分布
船型系数举例
a:CWP=1；Cm=0.5； CB=0.5；CP=1；CVP=0.5
船舶原理
绪
论
一、船舶原理的重要性
u 船舶原理是船舶设计与制造专业的一门重要的专业技术 基础课程，是研究船舶航行性能的一门学科。 u 基础课程： 《高等数学》《工程力学》《流体力学》 u 后续课程： 《船舶设计》《造船生产设计》等
绪
论
二、船舶原理研究的内容(六大航行性能)
船舶静力学 船舶动力学
1.浮性 2.稳性 3.抗沉性 4.快速性----推进和阻力 5.耐波性性(适航性) 6.操纵性
求曲线下相邻两个纵坐标之间所包围的面积。
第二节 船体近似计算法
四、数值积分法在船体计算中的应用 1.水线面计算
第二节 船体近似计算法
船体近似计算法练习
(1)用新浦生第一法求曲线OB下面积 (2)用新浦生第二法和[5,8，-1]法求曲线CB下面积
船体结构与识图教案1-1
课题：船体线型与尺度【授课类型】【授课时间】【授课班级】【教学内容及其分析】学习船体线型需要一定的空间想象力，在三视图的基础上，观察船体这个有复杂曲面的结构，从而对于船体的外型形成一定的认识。
对于船体尺度，在高一船舶概论中已经学习过，故只需做适当的复习。
【教学目标】【知识与技能】1.熟记船体侧面、设计水线面、中部横断面的形状2.对于船体的外形能够熟练掌握3.熟记船体主尺度【过程与方法】1.能够区分各种不同的艏艉形状2.对于船体主要舱室的分布能够熟练掌握3.能够写出船体的主尺度并在图中表示出来【情感态度价值观】1.培养学生的空间想象力2.巩固学生的专业知识，加深对于船舶专业的兴趣【重点难点】【教学重点】1.船体侧面、设计水线面、中部横断面的形状2.船体主要舱室的分布【教学难点】1.船体设计水线面、中部横断面的形状2.主尺度比和船型系数【教学方法】电教法，设问讲授法，图示教学法【教学资源准备】哈尔滨工程大学出版社《船体结构与识图》；多媒体网络教学环境；多媒体课件结构教学内容教师活动学生活动设计意图与时间分配导入1．设置情境，导入新课1.展示PPT，让学生观察立体图形的三视图，然后提问：三视图是哪三个识图？2.展示PPT，从三个方向观察船舶的外形，让学生描述他们所看到的图形1.观看PPT回答问题：主视图、侧视图、俯视图2.描述所看到的图形并上黑板画出触类旁通创设情境导入新课新授新授任务一船体线型任务二船舶外形1.展示PPT船体侧面形状，提问：船体侧面形状轮廓线由哪些组成？2.结合PPT介绍甲板边线和龙骨线的特点3.PPT展示船首、船尾的形状4.PPT展示设计水线面、中部横断面形状1.展示船舶外形图片，提问：在图中观察到哪些部分？1.分小组讨论并回答：甲板线、龙骨线3.观察PPT结合课本掌握船首船尾各种不同名称4.观察两个面的形状1.学生回答：艏艉部分形状，上层建筑形式，机舱位置的安排及烟囱、桅杆等上部舾装件的形状和布置教师引导学生观察小组讨论发表观点独立思考相互交流形成结论结构教学内容教师活动学生活动设计意图与时间分配新授2.展示上层建筑的不同形式3.PPT展示机舱位置的图片，提问：在图中能否看出上层建筑和机舱位置之间的关系2.观察PPT3.思考并回答结构教学内容教师活动学生活动设计意图与时间分配新授任务三船体主尺度、尺度比和船型系数1.船体主尺度有7个，组织学生上黑板在图中标出主尺度。
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船体主尺度、尺度比和船型系数一、船体主尺度
船舶的大小：
船长
型宽
型深
吃水
图2-2-1 船体主尺度
1. 船长（L）——通常选用的船长有三种，即总长、垂线间长和设计水线长。
总长（L OA）：自船首最前端至船尾最后端平行于设计水线的最大距离。
垂线间长（L PP）：首垂线（F.P）与尾垂线（A.P）之间的水平距离。
一般情况下，如无特别说明，习惯上所说的船长常指垂线间长。
水线长（L WL）：平行于设计水线的任一水线与船体型表面首尾端交点间的水平距离。
所谓设计水线长，即设计水线在首柱前缘和尾柱后缘之间的水平距离。
军舰一般均以设计水线长为垂线间长。
在船舶静水力性能计算中，通常采用垂线间长L PP，在分析阻力性能时常用设计水线长L WL，而在船进坞、靠码头或通过船闸时应注意它的总长L OA。
2. 型宽（B）——指船舶型表面（不包括船体外板厚度）之间垂直于中线面方向度量的最大距离，一般指船长中点处的宽度。
对于设计水线或满载
水线处分别称为设计水线宽或满载水线宽。
最大宽度是指包括外板和伸出两舷的永久性固定突出物（如护舷材等）在内的垂直于中线面的最大水平距离。
3. 型深（D ）——在船舶型表面的甲板边线最低点处，自龙骨板上表面（即龙骨基线）至上甲板边板的下表面的垂直高度。
通常，甲板边线的最低点在舯剖面处。
4. 吃水（d ）——龙骨基线至设计水线的垂直高度。
在有设计纵倾时，首尾吃水不同，则取其平均值，即)(2
1A F M d d d += 式中：M d ——平均吃水，也就是舯剖面处吃水；
F d ——首吃水，沿首垂线自设计水线至龙骨线的延长线之间的距离；
A d ——尾吃水，沿尾垂线自设计水线至龙骨线的延长之间的距离。
5. 干舷（F ）——自设计水线至上甲板边板上表面的垂直距离。
一般船舶在首、中和尾处的干舷
是不同的，因此在舯剖面处干舷F 等于型深D 与吃水d 之差再加上甲板的厚度。
二、尺 度 比
1. 长宽比（L/B ）——与船的快速性有关。
该比值越大，船越细长，在水中航行时所受的阻力越小，特别是高速航行时。
2. 宽度吃水比（B/d ）——与船的稳性、快速性和航向稳定性有关、
3. 型深吃水比（D/d ）——与船的稳性、抗沉性、船体坚固性以及船体内部的容积密切相关。
4. 船长吃水比（L/d ）——与船的回转性有关，比值越小，船越短小，回转越灵活。
5. 船长型深比（L/D ）——与船体总强度有关，长深比小，船短而高，强度好。
三、船 型 系 数
1. 水线面系数（C WP 、α）——与基平面相平行的任一水线面面积A 与垂线间长L 、型宽B 所构成的长方形面积之比，即LB A C W WP / ，C WP 的大小表示了水线面的肥瘦程度。
2. 舯剖面系数（C M 、β）——舯剖面在水线以下的面积AM 与型宽B 、相应吃水d 所构成的长方形面积之比，即 Bd A C M M /=，M C 的大小表示了水线以下的舯剖面的肥瘦程度。
图2-2-2 水线面系数和舯剖面系数
3. 方形系数（C B 、δ）——船体水线以下的型排水体积▽与船长L 、型宽B 以及相应水线吃水d 所构成的长方形体积之比，即 LBd C B /∇=，B C 的大小表示船体水下体积的肥瘦程度。
图2-2-3 方形系数
4. 棱形系数（C P 、φ）——又称纵向棱形系数。
船体水线以下的型排水体积与由相应水线下舯剖面浸水面积AM 和船长L 所构成的棱柱体体积之比，即L A C M P ∇=，或M B M B P C C BdL C LBd C C ==，P C 大小表示了排水体积沿船长方向的分布情况。
P C 大，表示▽沿船长方向分布较均匀；P C 小则表示▽主要分布于船中，两端较尖瘦。
图2-2-4 棱形系数
5. 垂向棱形系数（C VP 、φV ）——船体水线以下型排水体积▽与由相应水线的水线面面积AW 和吃水d 所构成的棱柱体体积之比，即d A C W VP
∇=，或WP B WP B VP
C C LBd C LBd C C ==，C VP 的大小表示了排
水体积沿吃水方向分布情况。
C VP大，表示▽沿吃水分布较均匀；C VP小，则表示▽主要分布于靠船的水线。
图2-2-5 垂向棱形系数
上述各系数的定义，如无特别指明，都是指设计水线而言。
在计算不同水线处的各系数时，其船长、船宽常用垂线间长（或设计水线长）和设计水线宽。
例题：如图2-2-6所示，其中a船的水下形状为一三棱柱体，b船水下形状为一首尾尖瘦的棱体，两船的长L、宽B及吃水d均同，排水体积▽亦相等。
根据定义可得：
a船：C WP=1.0, C M=0.5, C B=0.5, C P=1.0及C VP=0.5；
b船：C WP=0.5, C M=1.0, C B=0.5, C P=0.5及C VP=1.0。
图2-2-6 船型系数的物理意义。