船舶设计原理4-3性能预报

§2—3 操
纵
性
船舶操纵性包括以下三方面的内容：航向稳 定性、回转性和转首性。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。
一、舵面积的确定 舵面积是船舶操纵性的一个重要要素，舵面 积越大，舵的回转力矩就越大，操纵性要求越易 得到满足。但是舵面积过大，将增加舵机功率、 舵设备的重量和水阻力，同时舵面积大到一定程 度之后，对回转性的影响相对来说就不很重要了， 因此，舵面积有一个适当的数值范围。
(5—6)
式中，Mc——装卸效率(t／d)，其值取决于码头的设 备条件与劳动组织、船舶本身的装卸设备情况及货舱敞开 程度、船舶大小与货种等等因素。故各船之Mc值要根据 航线、各港资料和相近实船的实际资料经仔细分析后，加 以确定。 t22采用同航线同型船舶的近期统计资料。 t23的数值一般较小，可根据实船资料(如航次报告)统 计确定。
§5—2 基础经济数据计算
为了评价一条船舶的经济性，必须计算其基础 经济数据，即计算年运量，船价、年运输成本及年 收入。 进行船舶基础经济数据计算的前提是；
(1)依据船舶设计任务书给定了船舶设计载重量、 主机类型与功率以及设计服务航速； (2)通过调研，获得了预定航线的有关营运、经 济数据； (3)通过初步论证，拟定了船舶主尺度要素。 以下依次介绍单船基础经济数据的计算。
(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B／T大的 船是不利的。空载吃水太浅会使船的航向不稳定 ，有的船需加呆木以解决航向稳定性问题；
(6)近年来，发现肥大型船(方形系数大)可能 存在操纵性异常现象，即在小舵角下船可能是稳 定的，也可能是不稳定的。这主要是由于船型丰 满而产生的水流分离或舭部涡流造成的。两种肥 大型船不稳定情况的典型丁，—占，曲线如图 4—4所示，图中；尸是无因次定常回转角速度， 扩为舵角，从图中可见，在 小舵角时，当舵角为正 值时，回转角速度可能 为正，也可能为负，所 以船的回转方向有可能 与预定的相反。
二、设计中要考虑的因素
(1)舵、螺旋桨、与船体尾部型线要有很好的 配合，以保证：船体、舵和螺旋桨之间保持合适的 间隙；螺旋桨有良好的来流；舵能利用螺旋桨的来 流以及螺旋桨和舵需要受到适当的保护，等等。 (2)受航道限制时，应特别注意船的回转性能 ，这时，以选取较短的船长和较大的舵面积系数为 宜。 (3)推、拖船(尤其是港口拖船)都要求船的回 转性能好，以利于作业时灵活，故也应采用较短的 船长和较大的舵面积系数。
1．年营运天数z的确定 z是船舶使用期限(船龄期或寿命期)内每年的平
均营运天数，等于365减去船舶修理及航线港口
封冻停航天数所得的差值。计算时，z根据同型船 舶的多年营运实绩统计分析后确定。一般远洋货 船为290—320d，沿海货船为280～290d，沿海客 货船为300～315d；长江拖轮为240—280d，驳船
(四)港口费S4
港口费(S4）可分为与登记吨位有关的费用及 与载货吨有关的费用。 1、与登记吨位有关的费用 包括拖轮服务、引水、码头、港务、代理等 费用，可正比于净吨位计算。年开支正比于净吨 位及年航次数，可按同航线相近的船舶换算。
2、与载货吨有关的费用
包括装卸费、理货费、代理费、税金等，此项
费用按年货运量吨数计算并依货种而变。
为310—340d。
2．每航次所需天数t的计算 t = t 1 + t2 式中，t1 , t2 － 航行时间与停泊时间(d) (1)航行时间t1的计算 t1包括以服务航速(vks ) 航行的时间t11和通过运河、进出港时减速航行的 时间t12 (d)，其中t11为 (5－5)
式中，R1以服务航速运行的里程； vks －一年内 各航次的平均服务航速，可取为主机额定功率的 80％～85％时的试航速度。
年收入可用下式估算：
年收入＝年运量×平均货运单价
平均货运单价(元／t或元／(t，n mile))随时间、
货种及运输里程而变，杂货船因货种众多，可取同
航线的相近船舶的平均统计值。
(二)年利润 在不计企业所得税的情况下，年度营运收入的 分配如图5—1所示。
年收益A＝年收入总额B－年营运费用Y
年营运费用Y＝年总成本S－年折旧费D
远洋取15％：85％。
柴油发电机常用功率，在航行与用船上起货 设备装卸货时取为其最大持续功率的80％，停泊 时则取为70％。
一般柴油机船航行时用废气锅炉，停泊时用 燃油锅炉，锅炉油耗量可按航次停泊时间的25％ －50％进行计算。客船取暖与油轮货油加温等特 殊需要所耗燃料则应另行计算。
2．润料费
润料费可按主辅机与锅炉的润滑油消耗率细 算，但一般取燃料费的一个百分比。海船低速机 约为燃料费的7％～10％，中速机取10％～15％， 长江船一般取16.7：
三、年营运成本
年营运成本(S)，是船舶一年内各种成本的总
和，亦称年总成本，包括：船员费用、与船价相关
的费用(折旧费、修理费、保险费)、燃润料费、港 口费和其他费用。 (一)船员费用S1 ， 包括船员基本工资、伙食费、航行津贴、奖金 等直接项目及劳保福利等附加项目。 S1＝船员定额人数 X 人均年度费用
运输系统，如沿海煤炭海运系统、上海宝山 钢铁总厂铁矿砂运输均属运输系统。 运输系统的经济性涉及港、航、船、厂这样 一个综合的经济性问题，船舶只属运输系统中的 一个环节，单船经济性与系统经济性要协调配合， 不仅单船经济性要好，而且系统经济效益要高。
对单船经济性的研究和掌握是从事船队分析
和运输系统经济论证的基础； 分析单船经济性时，必须涉及到船舶年运量、 船价(总投资)、年运输成本、年营运收入、评价 船舶方案的经济指标等诸方面问题。
年度港口费S4＝船次数×净吨位×与净吨有关
的费率＋年货运量×与货运吨有关的费率
另一种估算方法，是统计船舶营运航线上海吨
或每干吨海里的港口费率，进而求得港口港口费在
年总成本中所占比例大体为：远洋船为1／3，长江 船为1／5，沿海船为1／10
(五)其他费用S5
其他费用(S5)包括物料(供应品)费、企业管理费、 其他开支等，一般取为总成本的15％。
客流)的均衡性程度。对油、矿砂、煤等大宗货 专用运输船，因是单程满载，单程空载，故ac
可取为50％。对杂货船，除航线的货流情况外，
还与货种的变化(舱容限制了载货量)、营运组织，
货源组织等因素有关，需根据航线上现有船舶
的实际进行统计分析，并预测发展趋势加以选 取。
(二)年航次数m的确定
m＝z / t
t12根据运河、进出港里程及对航速限额的 规定来计算，航行部门有这类资料可查阅。对 多港停靠的船舶t11及t12的计算应分航段进行。
(2)停泊时间t2 的计算，t2包括装卸作业时间t21 、非生
产性停泊时间t22 (等泊位、移泊、候潮水等)和辅助作业(装 卸作业前的准备和开航前补充油、水、物料等)时间t23之 总天数。t21可用下式计算：
(二)与船价相关的费用S2 ： 1．折旧费 新船投入营运后逐年损耗，待到使用期满时 其价值仅剩余船舶残值。因而在使用年限内针对 这种损耗每年计入一笔折旧费。计算折旧费最常 用的是直线折旧法，按这种方法每年的折旧费相 同，即 年折旧费＝(船价一船舶残值)／船舶使用年限 船舶残值一般可取为船价的10％；船舶使用 年限(根据交通部颁布的《公路、水运主要技术政 策》(1985)规定)如表5—2所示。
一、投资不计利息时的静态经济指标
1．单位运输成本
单位运输成本是船舶完成单位运量所付出的 成本，即 bt=S/Qt
二、船价
船价是设计与建造一艘新船所花费的总投资， 包括各种材料费(钢材，木材等)、设备费(舣装设 备、机电设备等)、加工工时费及其他费用(设计
费、检验费，利润、税收等)。
(一)整船概算法 在缺少资料，且对估价的精度要求不高的情况 下，可根据载重量或排水量(客船可根据载客量、 拖船可按主机功率)等，参考有关型船资料进行估 算，如按下式估算：
一、年运量
船舶在一年内完成的运输量Qt 或运输周转量 Qtm称为年运量，其表达式：
(5—2)
式中，ac一年内往返航程载货量(或载客量)的
平均利用率，或称负载率(％)；m－年航次数(往 返算一次)；R －预定航线的航程(nmile或km)。
(一)载货量(或载客量)平均利用率ac的确定
ac的数值取决于一年内各往返航程货流(或
2、修理费 我国现行船舶修理，分为岁修与特检两种。平 均到每年的修理费可按船舶造价提成，所提取的 百分数分别为：长江船4．5％，沿海船3．5％， 远洋船2．5％。 3．保险费 航运公司向保险公司提请保险而交付的费用。 远洋船舶通常向国外保险，由航运公司提出保价。 保价不等于船价，但在论证阶段，可假定与船价 相等。为简单起见，年保险费可取为船价的一个 百分数，其年度保险费率，一般杂货船取0.55％， 油船取0.7％。
课题五
船舶经济性与船型论证
§5 －l
概
述
由表5－1可见，在同一航线上从事同样 的运输业务，采用35000t级浅吃水运煤船， 其经济性较之20000t级运煤船有明显提高，
年利润增加1.4倍，投资回收期缩短3年。由
此可见，进行船舶经济性研究并用于船舶设
计实践的重要性。
船舶经济性分为单船经济性、船队经济性和运 输系统经济性等。 船队分析包括船型、吨级、航速、船队船舶艘 数、船舶与港口航道的关联等方面的论证分析。 船队中单船经济性和船队总投资效果是评价船 队建设方案最主要的依据。
年利润AC＝年收入总额B－年总成本S
由于企业要交纳所得税，因此就产生税前年利 润和税后年利润的概念不计企业所得税的年利润即 为税前年利润；而年收入总额扣除年总成本和所得 税以后的余额为税后年利润。它们之间的关系如图 5—2所示。