船舶型线设计
船舶设计原理(第六章)型线设计
低速船（如Fn＜0.2），兴波阻力所占比例不大，CP 对总阻力影响较小， 但选取较小的CP 总还是有利的。低速船一般CB 都比较大，所以这种情况下 CM 都取得很大，以利减小CP 。一般运输货船CM 为0.98~0.99，大型船甚至 达到0.995。
6.2 横剖面面积曲线 一、 棱形系数CP 和中剖面系数CM 的选择
船舶原理与设计
第六章、型线设计
中等航速的船（如0.2<Fn<0.3），兴波阻力已占总阻力相当的比例， 且兴波主要发生在首部，船首应尖瘦些，所以取较小的CP 可减少剩余阻 力，对总阻力有利。但过小的CP 意味着CM 很大，会引起横剖面面积曲线 和水线明显的突肩，这是不利的，应避免。所以随着Fn增加，在CP 减小 的同时，CM 也应相应地取小一些。
从阻力方面看，当浮心位置改变时，前体兴波阻力和后体形状阻力的相 对比例发生变化。浮心位置向后移动，前体丰满度就减小，后体丰满度增 大，因而形状阻力由小变大，而兴波阻力由大变小。因此，对应于给定速 度的船，存在着一个阻力最小的最佳浮心位置。
6.2 横剖面面积曲线
船舶原理与设计
第六章、型线设计
二、 浮心纵向位置XB 的选择
Байду номын сангаас
航速较高的船（如Fn>0.3），随着Fn的增加，船首兴波的区域逐渐 扩展到船长的很大部分，此时，在一定的CB 下，过小的CP 会导致船体中 部过分凸起，从而造成更大的兴波阻力，因此CP 不宜过小。
6.2 横剖面面积曲线
船舶原理与设计
第六章、型线设计
二、 浮心纵向位置XB 的选择
浮心纵向位置XB 决定了船前后半体的相对丰满度。 XB 的选择主要从快速性上有利的最佳浮心位置和与总布置所确定的 重心纵向位置相配合这二个方面来考虑。
船舶设计原理_05_船舶型线设计_0507_设计水线形状的选择
第五章船舶型线设计5.7 设计水线形状的选择5656第五章船舶型线设计5.7 设计水线形状的选择设计水线的形状设计水线的形状特征和横剖面形状特征是相关的，设计水线丰满意味着横剖面在设计水线处较宽，在一定的横剖面面积下，下部必然较窄，横剖面形状成V形。
反之，设计水线瘦削，横剖面形状成U形，如图所示。
第五章船舶型线设计5.7 设计水线形状的选择设计水线的形状设计水线形状确定以后，很大程度上已决定了横剖面形状(UV程度)，所以在选择设计水线形状时应对横剖线形状有一个清楚的认识，并将两者结合起来统一考虑。
5.7 设计水线形状的选择设计水线的特征和参数第五章船舶型线设计近水面处的水线形状对兴波阻力影响较大，通常以设计水线为代表进行研究。
设计水线的特征和参数包括：水线面系数C w 、设计水线首段形状及半进流角i e (近首垂线处水线与中心线的夹角）、平行中段长度、尾段形状及去流角等。
(1)水线面系数C w 水线面系数C w 与多种因素有关，这些因素包括快速性、稳性、耐波性、总布置与型线等。
在实际船舶设计中，水线面系数C w 的选取一般先考虑快速性，然后校核稳性、耐波性、总布置与型线等方面，看是否合适。
5.7 设计水线形状的选择设计水线的特征和参数第五章船舶型线设计(2)设计水线首段形状及半进流角ie设计水线首段形状对兴波阻力的影响机理与前面所述的横剖面面积曲线相类似。
它的选取与相对速度密切相关，所以，首段形状特征如下：0.16<Fr <0.20 由凸形到直线形；0.20<Fr <0.22 直线形或微凹形；0.22<Fr <0.32 微凹形；Fr>0.32 直线形，整个进流段保持和缓的曲度。
5.7 设计水线形状的选择设计水线的特征和参数第五章船舶型线设计设计水线的半进流角i e 对船首部兴波阻力有重要影响，适宜的半进流角i e 主要与傅汝德数F r 有关，其次与C p 、L/B、C w等有关。
船舶设计原理_05_船舶型线设计_0511_型线设绘的基本要求
第五章船舶型线设计5.11 型线设绘的基本要求9191第五章船舶型线设计5.11 型线设绘的基本要求型线图的设绘方法型线图的设绘方法主要有4种，自行设绘法、母型改造法、系列船型方法和数学型线方法，我们已经在5.2横剖面面积曲线的特征这一节中学过。
无论采用何种型线设计方法，现在都可以借助计算机和绘图机来进行型线图的设绘。
目前，国内外已开发应用的许多船舶CAD软件系统中，很多具有型线设计功能。
但是，任何型线设计软件的应用，使用者都必须掌握型线图设绘的基本原理和方法，否则，盲目操作软件是不可能得到符合设计意图的优良型线的。
第五章船舶型线设计5.11 型线设绘的基本要求型线图的表达形式型线设计的结果是以型线图来表达的。
型线图是以横剖线图、水线图和纵剖线图(包括斜剖线)来表达船体形状。
横剖线图是以一组沿船长不同位置，垂直于基平面的横剖面与船体型表面相交的横剖线叠绘在一起而得。
由于船体形状一般左右对称，所以仅绘一侧横剖线即可，规定前半体绘在右侧，后半体绘在左侧。
横剖面的位置称为站，站号编排自尾向首(军船和国外有些民船是自首向尾的)。
站距通常按垂线间长20等分，也可取10等分，首尾可再加密(如1/2站或1/4站等)。
第五章船舶型线设计5.11 型线设绘的基本要求型线图的表达形式水线图是以一组平行于基平面的平面与船体型表面相交的水线叠绘在一起而得到的，通常只绘左侧。
设计水线以下的水线根数常取5-8根，在底部船体表面宽度变化剧烈处加密，设计水线以上的水线根数可取2-4根。
水线间距可不按设计吃水等分，而取整数。
纵剖线图是以一组平行于中纵剖面的平面与船体型表面相交的纵剖线叠绘在一起而得到的。
纵剖线的数目和位置根据船体表面的弯曲程度来选取，可取2-5根。
纵剖线的间距最好与水线间距一致或成倍数，这样便于放样。
纵剖线图还包括侧面轮廓线。
甲板边线、折角线、舷墙顶线等空间曲线在三个平面上的投影线均应分别绘制在横剖线图、水线图和纵剖线图上。
船舶设计原理 第六章 型线设计
6.2 横剖面面积曲线
船舶原理与设计
第六章、型线设计
一、 棱形系数CP 和中剖面系数CM 的选择
棱形系数CP 对船的剩余阻力RR 影响很大，而对摩擦阻力RF 影响极小。 CP 对剩余阻力的影响主要反映在兴波阻力上，它是随船的相对速度（傅汝 德数Fn）而变化的。
8300 8200 8150 8100 8030 7980
7800 7840 7880
舷墙 顶线
6850 6510 6440 6400 6400 6400 6400 6400 6400 6400 6400 6400 6400 6530 7600 8390 8600 8800
2700 #19
距BL8300
380
1000 水线
770 2050 3360 4585 5540 6150 6480 6590 6590 6590 6520 6380 6140 5730 5055 4140 2970 1760
630 100
2000 水线
980 2595 4085 5310 6115 6550 6700 6700 6700 6700 6700 6700 6600 6300 5790 4935 3735 2345 1020
500
距BL5680
4580水线 4200水线 3000水线 2000水线
13
14
135
16
17
18
75
80
85
90
95
100
105
19
110
191/2
20
船舶型线信息化设计方法
05
船舶型线信息化设计流程与规 范制定
设计流程梳理与优化建议
梳理现有设计流程
对现有船舶型线设计流程进行全 面梳理，包括设计准备、初步设 计、详细设计等阶段。
02
加强多学科协同设计研究，实现 多专业之间的无缝对接。
拓展该系统的应用范围，将其应 用于更多类型的船舶设计中。
03
加强与国内外相关研究机构的合 作与交流，共同推动船舶型线信
息化设计技术的发展。
04
THANKS
谢谢您的观看
实施方案
02
03
持续改进
制定具体的实施方案，包括规范 宣传、培训、监督检查等环节， 确保规范的有效实施。
根据实施情况，对规范进行持续 改进和优化，不断提高设计质量 和效率。
持续改进措施与未来发展方向
持续改进措施
建立持续改进机制，定期对设计流程和规范进行评估和改进，确保设计工作的不断完善和提高。
未来发展方向
02
船舶型线信息化设计概述
船舶型线定义与分类
船舶型线定义
船舶型线是描述船舶外形和浮力性能的重要参数，包括船体基线、横剖线、纵剖 线等。
船舶型线分类
根据船舶类型和用途，船舶型线可分为民用船舶型线、军用舰船型线、工程船型 线等。
信息化设计概念及特点
信息化设计概念
信息化设计是指利用计算机技术、网络技术等信息技术手段 ，对产品进行设计、分析、优化和管理的过程。
参数化设计
通过参数化设计方法，实现船舶型线的快速修改和优 化。
中型豪华游船直立艏型线设计和优化研究
中型豪华游船直立艏型线设计和优化研究中型豪华游船是一种具有高度舒适性和豪华设施的游轮，通常用于长途航行和游览。
直立艏型线设计和优化是中型豪华游船设计中非常关键的一部分，可以影响船舶的航行性能和船体稳定性。
本文将探讨中型豪华游船直立艏型线设计和优化的相关内容，并探讨其在实际设计中的应用。
1.直立艏型线的概念和作用直立艏型线是游船船体设计的一部分，主要位于船船头的上部。
它是船体的外形曲线，在整个船舶船体结构中起到重要作用。
直立艏型线的设计可以影响船舶的航行性能，包括速度、稳定性、航行平顺性等方面。
一个合理优化的直立艏型线可以降低船舶的阻力，提高船舶的速度性能，同时也可以提高船体的稳定性，减小船只在航行中的晃动和倾斜，提高乘客的舒适度。
2.直立艏型线设计的方法和技术直立艏型线设计通常是一个多学科、多参数的复杂问题，需要结合流体动力学、结构设计、材料力学等多个方面的知识进行综合考虑。
常见的直立艏型线设计方法包括形状参数化建模、流体动力学模拟和优化算法等。
形状参数化建模可以将直立艏型线的曲线形状进行数字化描述，方便后续的设计和优化。
流体动力学模拟可以通过计算流体动力学软件对不同的直立艏型线方案进行性能评估和比较。
优化算法可以结合设计要求和约束条件，自动最优的直立艏型线设计方案。
3.直立艏型线优化的应用案例在实际的游船设计中，直立艏型线优化是非常重要的一环。
通过合理的直立艏型线设计和优化，可以提高游船的性能和乘客的舒适度，降低船舶运营成本。
以型中型豪华游船设计为例，设计团队通过流体动力学模拟和优化算法进行直立艏型线设计和优化，最终得到了一个符合设计要求的最优直立艏型线方案。
该方案不仅提高了游船的速度性能和稳定性，还减小了船舶的阻力，节约了燃油成本，提升了游船的整体竞争力。
总之，中型豪华游船直立艏型线设计和优化是游船设计中非常重要的一环，其合理设计和优化可以显著提高游船的航行性能和船体稳定性。
未来，随着游船设计技术的不断进步和发展，直立艏型线设计和优化将继续发挥重要作用，推动中型豪华游船领域的创新和发展。
船舶型线设计
实体模型生成： 先生成曲面，再通过曲面围出 船体实体模型。先生成实体毛 坯，利用生成的曲面进行切割， 及倒、圆角等机械加工手段， 将实体模型毛坯加工成船体实 体模型。
三、国内外计算机辅助型线设计系统
国外：
挪威 AUTOKON
(二维线框造型)
西班牙 FORAN
(二维线框造型)
瑞典 VIKING
要想准确表达船体表面形状，我们可以在三个平面同时剖切船 体，形成三组截交线。
纵剖面情况 用一系列纵剖平面可以反映出船体型表面不同船宽处沿船长方 向的变化。
横剖面情况
横剖面可以反映出沿船长方向船舶横向形状尺寸的变化情况。 用平行于中横剖面的一组平面切割船体时，与船体曲面相交 得一组交线，称为横剖线，它们表示船体的横向外形。
武汉理工
长江大中型客船CAD (二维线框造型)
上海船舶运输研究所 CAES/CAD (三维线框造型)
SDICAD
（实体造型）
四、型线图的作用
①、型线图表达的形状
我们知道，我们的型线图表达的是船体的表面形状，反映了船 体曲面的变化情况。但是，钢板有一定的厚度，且厚度也是随 位置不同而不同，型线图是表达的钢板的外表面还是内表面的 呢？
③、型线图的由来
引例1、圆柱体表面形状是如何形成的？
引例2、球体表面形状是如何形成的？ 由上面两个例子我们可以看出，其表面 形状可以由一定的曲面沿着某轴移动或 旋转得来的。
针对曲线面而言，曲面可以分为直线面和曲线面两大类。上 述的圆柱面就是直线面，而球体表面就是曲线面。
对于曲线面而言，上述的球体表面曲线在绕轴旋转的过程中， 曲线的形状和大小都没有发生改变，我们成这一类曲面为定线 曲面；反之，如果曲线的形状或大小在旋转的过程中发生了改 变，则称所得曲面是变线曲面。
船舶设计原理_05_船舶型线设计_0508_首部型线的选择
第五章船舶型线设计5.8 首部型线的选择6464第五章船舶型线设计5.8 首部型线的选择横剖线形状如图所示的为四种常规船型的横剖线形状，根据形状特征可分为：U形、V形、中U形、中V形。
第五章船舶型线设计5.8 首部型线的选择横剖线形状(1)U形。
排水量沿吃水高度分布较均匀，使设计水线瘦削，半进流角小，有利于减小兴波阻力。
在尾部U形剖面使伴流比较均匀，有利于提高船身效率，改善螺旋桨工作条件，降低螺旋桨激振力。
但相对于V形，U形剖面湿面积较大，摩擦阻力大些，耐波性也差些。
一般大型运输船及中、高速船舶采用U形剖面。
(2)V形。
V形剖面的面积分布偏于上部，湿表面积较小，对减小摩擦阻力有利。
在尾部，V形剖面使去流段水流顺畅，可减小旋涡阻力。
V形剖面可增加纵摇和升沉的阻尼，对耐波性有利。
小型船舶多采用V形剖面。
(3)中U形或中V形。
兼顾阻力和耐波性两方面的要求，为大多数中型船舶所采用。
5.8 首部型线的选择首部横剖线第五章船舶型线设计首部横剖线形状主要从静水阻力和耐波性这两方面来考虑。
(1)静水阻力方面。
V形横剖面形状湿表面积较小，可减小摩擦阻力，同时它的舭部较瘦，有利于减少丰满船(Cb >0.75) 的舭部旋涡。
但V形剖面设计水线首端丰满、半进流角大，兴波阻力较大。
U形剖面船的排水量相对集中在下部，设计水线瘦削，半进流角小，有利于减小兴波阻力，但湿面积大，摩擦阻力大。
由此，从总阻力方面来考虑，对应不同速度，首部横剖线存在一个阻力上有利的形状选择问题。
第五章船舶型线设计5.8 首部型线的选择首部横剖线哥德堡船舶研究院曾对图示的无球首前体横剖线形状U形和V形的船模进行对比试验，其典型的阻力曲线见图所示。
第五章船舶型线设计5.8 首部型线的选择首部横剖线(2)耐波性方面。
V形横剖面，船舶在纵摇和升沉运动时，浮力和阻尼力矩增大，能明显减小纵摇和升沉运动，且能缓和船底砰击(尤其当波长与船长之比λ/L>1.0时)，但V形剖面会增加波浪中航行的阻力(尤其是λ/L<1.2时)。
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水线剖面情况 可以反映出不同高度处船体型表面的变化情况。
船舶形状示意图
为了更有效的表达船体表面，可以将船 体表面划分成若干个区域，每个区域以 不同的方法表达。
尾部 后部区域
中部平行舯体部分
前部区域
是柱体的一部分，横剖面形状相同，舷侧是直 壁式的，舭部为一段圆弧，而船底则为一个水 平面—无底边升高，或为两个相交的平面—有 底边升高，
内表面
外表 面
船体的外板表面有外表面和内表面之分，甲板也有上表面和下
表面之分。对于金属船体而言，型线图所表达的形状是外
板内表面和甲板下表面的形状。
我们所绘制的型线图是船体型表面的形状。
②、型线图的作用
型线图是船舶设计阶段重要的图文文件，它有很重要的作用。
1）可以表征船体的形状和大小。
2）是计算船舶航海性能的重要依据。 3）是绘制后续船体其它图样的依据。 4）是进行船体放样的依据。 总之，型线图是船舶设计建造的第一个重要图样文件，其决 定了船舶的形状大小和性能，是船舶建造的基础。
武汉理工
长江大中型客船CAD (二维线框造型)
上海船舶运输研究所 CAES/CAD (三维线框造型)
SDICAD
（实体造型）
四、型线图的作用
①、型线图表达的形状
我们知道，我们的型线图表达的是船体的表面形状，反映了船 体曲面的变化情况。但是，钢板有一定的厚度，且厚度也是随 位置不同而不同，型线图是表达的钢板的外表面还是内表面的 呢？
对于船体曲面而言，我们不难发现， 其表面的形状沿高度、长度及宽度方 向都有变化，所有船体曲面属于变线 曲面的范围。
甲板表面可以近似的认为是定线曲面。
船体外形表面是变线曲面。
④、船体型表面的绘制原理
通过上面的讨论我们可以知道，对于定线曲面可以通过给出 决定曲面性质的几何要素以及曲面外形轮廓的投影就可以定 出曲面的形状。
③、型线图的由来
引例1、圆柱体表面形状是如何形成的？
引例2、球体表面形状是如何形成的？ 由上面两个例子我们可以看出，其表面 形状可以由一定的曲面沿着某轴移动或 旋转得来的。
针对曲线面而言，曲面可以分为直线面和曲线面两大类。上 述的圆柱面就是直线面，而球体表面就是曲线面。
对于曲线面而言，上述的球体表面曲线在绕轴旋转的过程中， 曲线的形状和大小都没有发生改变，我们成这一类曲面为定线 曲面；反之，如果曲线的形状或大小在旋转的过程中发生了改 变，则称所得曲面是变线曲面。
但是，对于变线曲面仅仅 依靠这些就不能如实反映 其真实形状和尺寸了。
我们知道，船体曲面是一个 有三维曲度的变线曲面，对 于这种变线曲面，应该如何 反映其表面的形状及其变化 的情况呢？
对于变线曲面，通过一些几何要素已经无法表达出其实际形 状了。 对于变线曲面，一般要画出曲面投影以及一系列平面截切曲 面所得的若干截交线的投影来表示。
二、型线生成方法 1 优秀母型船改造 2 模型系列资料 3 数学方法生成。
线框生成：通过母型船交换 或船型系数生成型值表，从 型值表中读取数据，选用二 维样条函数进行型线拟合， 生成横剖线、水线、纵剖线 等。
曲面生成： 利用给定的空间点列构造B 样条曲面，通过适当调整特 征网格，用交互设计的方法
控制曲面。 利用支撑软件，通过B样条 曲线，生成船体曲面片，将 各曲面片连接成一个完整的
§7—1 概 述
一、 型线设计在船舶设计中的地位： 船舶型线是关系到船舶的技术性能和经济指标的全局 性设计之一，对新船设计的成败有重要的影响。 1 船舶的静力和动力性能，大多与船体型线有关，包 括浮态、稳性、快速性、操纵性、耐波性等 阻力：取决于船舶型线（兴波阻力、粘压阻力） 稳性：横剖面特征是U型还是V型，对船舶的浮心高度 和横稳性高度有很大的影响。 2 总布置 包括船舶主体内舱室的布置，特别是尾机型 船舶或尾部型线复杂的船舶的机舱布置，甲板面积及 甲板上的设备和舱室布置 3 结构与工艺 结构上强度、振动是否合理，施工是否 方便。
中部平行舯体部分
要想准确表达船体表面形状，我们可以在三个平面同时剖切船 体，形成三组截交线。
纵剖面情况 用一系列纵剖平面可以反映出船体型表面不同船宽处沿船长方 向的变化。
横剖面情况
横剖面可以反映出沿船长方向船舶横向形状尺寸的变化情况。 用平行于中横剖面的一组平面切割船体时，与船体曲面相交 得一组交线，称为横剖线，它们表示船体的横向外形。
船体曲面。
实体模型生成： 先生成曲面，再通过曲面围出 船体实体模型。先生成实体毛 坯，利用生成的曲面进行切割， 及倒、圆角等机械加工手段， 将实体模型毛坯加工成船体实 体模型。
三、国内外计算机辅助型线设计系统
国外：
挪威 AUTOKON
(二维线框造型)
西班牙 FORAN
(二维线框造型)
瑞典 VIKING
TRIBON
(曲面造型)
英国 HULLTEC
(曲面造型)
美国 ISDP CATLA
芬兰 NAPA
(曲面造型)
CADMATIC
(曲面造型)
荷兰 NUPAS
(框造型)
国内：
上海造船工艺所 CSH
(二维线框造型)
中国船舶工业总公司 CASIS/CAMS
上海交大和大连理工 MPSDS
对于上图的船体，我们可以通过绘制其表面的投影及一系列的 截交线比较准确地反映出船体曲面的各处形状。
三组截交线
对于船体而言，它是有三维曲度的实体，通过一个方向的截 交线很难准确地反映实际形状和尺寸。
由上面的图我们可以看出，仅靠一个平面上面的剖切只能表达 一个平面上曲线变化情况。而船体是一个三维曲面，显然这还 是不够的。 怎样才能如实且简单地表达船体曲面的变化情况呢？