船舶设计原理4-4主尺度(15-16)

单位功率载量（t/kW）。在相同航道条件下， 单位功率载量越大，反映船舶阻力越小，船舶 性能优良。京杭运河标准船型t/kW值在2—3之 间。

船舶耗能（kg/kt.km）。船舶耗能与主 机油耗、功率、船舶航速及载量等因素 有关，直接反映船舶性能和成本的高低。
船舶效率指标（t.km/kW.h）。它反映 船舶运输效率的高低。京杭运河标准船 型的该值在25—40之间。
对于载运轻货的富裕干舷船，则按舱容要求确定D；
布置地位型船、小型船舶一般按总布置要求选取D； 小型海船，从船舶安全性考虑，一般取适当大的D，
5、选取Cb时应考虑的因素
(1)浮力 (2)快速性与耐波性 (3)经济性 (4)总布置
六
载重型船主尺度的确定
(一)、船舶类型划分 1、载重型船 (DW／△)较大、较稳定的船舶 2．布置地位型船 容积型船


3)型深D
在船中点处，有平板龙骨上缘量至干舷甲板横梁上缘 的垂直距离；对甲板转角为圆弧形的船舶，则由平板 龙骨上缘量至甲板型线与船舷型线与船舷型线的交点。
4)型吃水d
在船长中点处，由平板龙骨上缘量至夏季载重水线的 垂直距离。 通常用垂线间长、型宽、型深表示船体外形的大小。 这三个尺度称为船舶主尺度，一般写成下面的形式：
七
布置地位型船主尺度的确定
布置地位型船的主尺度主要取决于所需的船主体容 积及上层建筑甲板面积． 现以集装箱船为例加以说明。
集装箱船的主尺度与船的装箱数及集装箱装载 的行、列、层(集装箱在船长、船宽和型深方 向的排列，依次称为行、列、层)数密切相关。 因此，集装箱船选取主尺度之初首先要确定集 装箱 的布置，然后可采用如下步骤确定主尺 度。
四、确定主要要素的一般步骤

任务书分析
估取第一近似值 (根据母型船) 性能校验 绘图核算 主尺度选优
调查研究



五 选取主要要素的综合分析

(一）共性: 1、选取L B T 时 考虑主尺度限制和快速性 2 、选取L B D 时 考虑总布置的影响
(二）综合分析: 1、选取L时应考虑的因素 首先考虑码头、船闸及航道的限制，船长一般不超过航道 (1)浮力 弯曲半径的1/4。 (2)经济性 其次是满足总布置对船长的需求，根据货舱、机舱、舱室 和甲板等布置，确定最小的船长。 (3)耐波性等性能
船宽的增加还受到船闸、桥孔和航道的限制。 船宽增加，湿表面积相应也增加，摩擦阻力增大； 由于长宽比减小，兴波阻力明显加大； 船宽增加对布置有利。
3、选取T时应考虑的因素
(1)浮力 同时影响螺旋桨工作效率，对船舶阻力和稳性也 (2)经济性 将产生影响。

船舶吃水受到航道和港口水深的限制。
在排水量不变的条件下，吃水增加，浮心也随之 提高，初稳性高度将减小，浅水阻力相应也加大。 吃水应根据航道和港口的水深条件来确定，最大 限度利用水深资源。 目前最流行的做法是采用变吃水：根据洪、枯水 季节和干支航道水深的变化情况，确定变吃水的 范围，使船舶在洪水期和干线航道上，充分利用 水深资源；在枯水和支流航道上，实行减载航行， 从而提高船舶的效益。
(二) 排水量估算
1 、载重量系数法 载重型船第一次估算△时通常利用载重量系数dw ，即 △ ＝ DW ／dw
dw
DW ——设计船的载重量；
——载重量系数
下面对dw作些简要分析：
(1)． dw的物理意义
dw表示船的载重量DW占排水量厶的百分数。
dw大者，LW小，表示其载重多。 dw的大小就成了船舶设计质量的一个衡准指标。
、 lf分别为机舱长度、尾尖舱长度及首尖舱长度，
K－考虑首、尾削瘦舱容减少的舱容系数， lm 、 la
、 lf及hd可分析同型船资料取一个值。
2 利用有关统计式计算 通常，可按巴士裘宁公式求上，按亚历山大公式求Cb即
则满足浮力要求的B及T的乘积为
BT＝△／ρκLCb
然后按航道和港口水深条件选取T，即可求出B， 然后估取D.
3 以L／B、B/T、Cb(或直接以L，B、Cb)为自变量，进 行计算。 若初步选定L／B、B／T、D／B及Cb，则可设：
这样
4、性能校核与主尺度调整
重量校核，舱容及最小干舷校核、稳性和横摇周期校核、 航速校核等。
(一)重量校核
(二)舱容及最小干舷校核
(三)稳性和横摇周期校核
(四)航速校核
如航速不满足要求，则应调整主尺度改善快速性，一 般可首先从增加T、减小Cb上考虑(如干舷富裕)，次 为增大B、减少Cb，通常增大L并减小Cb最有效，但 对造价最不利。设计中可把几种措施结合起来考虑。
长度吃水比（L/T）。该比值大，船舶回 转性能差，京杭运河标准船型L/T值在 15—20，长江及三峡库区标准船型L/T值 在20—30之间。
型宽吃水比（B/T）。该比值大，反映 船体较宽，船舶稳性较好，但船舶阻力 增加，横摇周期小，耐波性变差。现有 标准船型B/T值在3.5—4.5之间。

型深吃水比（D/T）。该比值大，干舷 高，抗沉性好，但船舱容积增大，重心 提高，稳性受到影响。现有标准船型D/T 值在1.1—1.5之间。
內河船舶： 一般內河客船 內河驳船 长江拖轮 L/B ＝4.5～6 L/B ＝4.0～4.8 L/B ＝4.0～4.5 內河油船 L/B ＝5～7
内河小拖船
内河浅水拖轮
L/B ＝3.5～4.5
L/B ＝4.0～5.3
三、确定船舶主要要素应满足的基本要求


浮力要求 容量要求 各项技术性能要求 船东对新船的使用要求； 客观条件的限制； 新船的经济性。

3、 船体最大尺度 船舶在停靠码头、进坞及过船闸、桥梁、 架空电线和狭窄航道、船舶避碰操纵等 要用到船体最大尺度。 1) 总长LOA 包括两端上层建筑在内的船体型表面最 前端与最后端的水平距离。 2) 最大船长Lmax 船舶最前端与最后端之间包括外板和两 端永久性固定突出物（如顶推装置等） 在内的水平距离。
主尺度=垂线间长LBP×型宽B×型深D

2、海船吨位规范中定义的船舶尺度------登记尺度 主要适用于登记船舶、丈量与计算船舶吨 位的，故称登记尺度。 1） 登长LR 指量自龙骨板上缘的最小型深85%出水线 长度的95%，或沿该水线从船首柱前缘量 至上舵中心的长度，取两者中较大者。 2） 登深D 登深是指在船长LR中点船舷处从平板龙骨 上表面量至上甲板下表面的垂直距离。 3） 登宽B 是指船长LR中点处的最大宽度。

1、在船舶入级与建造规范中定义的船舶 尺度-------船型尺度 它主要是从船体型表面上量取尺度，在 船舶的许多性能的理论计算中和一些主 要的船舶图纸上，均使用这种尺度。它 也成为理论尺度和计算尺度。

1) 船厂LBP 沿设计夏季载重水线，有船首柱前缘量 至舵后缘的长度。 2) 型宽B 在船体的最宽处，有一线的肋骨外缘量 至另一舷的肋骨外缘之间的水平距离。
当具有很相近的母型船且新船载重量与母型船相差 不太大时，可采用诺曼系数法来估算新船△。
如果按
则
经整理归并后有
式中，N——诺曼系数，
现对诺曼系数作简要分析。
( 1).诺曼系数N的物理意义
N越大表示载重量增加时其LW的增加越多。 (2)．诺曼系数N的数值特点 如果载重量增加1t，则排水量必须增加1t以上。 载重型船的N较小，而布置地位型船的N较大。 对应某一δDW，改变L时N最大，改变B次之，改变D、T或Cb 时，N渐次变小。
(三)、主尺度初选
在排水量△估算出来后，选取主尺度的方法相当 灵活，下面介绍几种可行的途径
1 按母型船ห้องสมุดไป่ตู้例换算
当设计船与母型船航速、载重量差别不大时，可 先暂时假定二者的Cb相同，则
D也可按货舱容量方程式求得：
式中，Wc－载货量；
c －货物积载因数；
kc －型容积利用系数；
hd －双层底高度； lm 、 la


2、什么叫最小干舷船、结构吃水？ 答：最小干舷船：按“载重线”法规所 要求的最小干舷来确定型深的船舶，称 为最小干舷船。 对于富裕干舷船，在设计时保证最小干 舷所求得最大装载吃水Tmax，并使船体 结构设计符合Tmax的要求，则此Tmax 称为结构吃水。
课题五、船舶主尺度确定


一、 船舶尺度 船舶尺度，主要表示船体外形大小的尺 度，即船的长、宽、深和吃水等。它是 根据各种船舶规范和船舶在营运中使用 上的要求定义的。按照不同的用途，主 要可分为三种： 船型尺度、登记尺度和船舶最大尺度。
集装箱船，是一种专门运载集装箱的特种船舶。 货舱多为单层甲板，双船壳，可堆放3-9层集装箱。经 济航速为19-24kn，集装箱规格：40ft（40×8×8ft)和 20ft(20×8×8ft)两种。

3) 最大船宽Bmax 包括外板和永久性固定突出物（如护舷 材、水翼等）在内的垂直于中线面的船 舶最大水平距离。 4） 最大高度 是从船舶的空载水线面垂直量至船舶固 定建筑物，包括固定的桅、烟囱等在内 的任何构件最高点的距离。净空高度等 于最大高度减去池水。

船舶设计中使用的船体主尺度




杂货船 - “TIMBUS”轮
作业2：


1．什么是容量图？它是如何绘制出来的? 有哪些用途? 2．总吨位与净吨位的主要差别是什么? 主要作用有哪些?

1、什么是船舶的耐波性？ 答：是指船舶在风浪中遭受外力干扰产 生各种摇摆运动以及砰击、上浪、失速 等情况下，仍能维持一定航速在水面上 航行的性能。
4、选取D 时应考虑的因素
(1)舱容 在吃水一定的条件下，型深的大小决定了干舷的高低， (2)甲板上浪与抗沉性 型深增加干舷加大，船舶储备浮力增加，抗沉性增大， 与此同时，船舶进水角也加大，复原力矩增大，对船 (3)稳性 舶稳性有利； (4)强度与经济性 型深增加，横剖面模数迅速加大，对船舶纵向强度有

1）总长Loa： 2）设计水线长Lwl： 3）垂线间长Lpp： 4）型宽B：
5）型深D：

6）吃水T： 7）干舷Ｆ：

二、船舶主尺度比 船舶主尺度比是表示船体几何形状特征 的重要参数，其大小与船舶的航海性能 有密切关系。常有的有：
L/B、L/D、L/T、B/T、D/T、B/D、 DW/△、 t/kW、kg/kt.km、t.km/kW.h等



长宽比（L/B）。该值越大，船体越瘦长， 其快速性和航向稳定性越好，但回转半 径也增大，受到航道和港口的限制，现 有标准船型L/B值在5—6之间。 长度型深比（L/D）。该比值越大，船体 纵向强度弱，稳性差，规范限制自航船A 级航区，L/D≤25。现有标准船型L/D值 在15—20之间。


型深对船舶稳性、抗沉性、总纵强度、干舷、容积等 因素都有影响。
利；型深增加舱容也增大，对机舱布置有利；但型深 增加，船舶钢材也增加，船舶重量同时也增加。船舶 吃水加上最小干舷是确定型深的下限，在此基础上， 综合稳性、抗沉性、总纵强度和容积等因素选择型深 参数。
实船设计中型深D 的选取
对于载运重货的最小干舷船，按最小干舷来确定D ；
型宽型深比（B/D）。该比值对稳性、横 摇和强度都有较大影响，规范限制自航 船A级航区，B/D值≤4。现有标准船型 B/D值在2.5—3.5之间。

载货量系数（DW/△）。即船舶载货量与船 舶排水量之比。在同一排水量下，载货量系数 越高，船舶装载能力就越大，船舶经济效益将 越好。京杭运河标准船型DW/△值在0.75—0.8 之间。川江及三峡库区标准船型DW/△值在 0.6—0.7之间。
(2)． dw的变化规律
因为
△＝LW+DW＝Wh+Wf+Wm+DW
＝Ch △ +Cf△+Cm △ +DW
所以有
据统计资料， dw的变化规律是，对于载重量大的船， dw
要大些，这是因为△大的船，Ch、Cf及Cm的值相对较小，也就 是LW在排水量中所占的比例要小些，因而DW所占的比例大些。
2
诺曼系数法

同时还要考虑选择总阻力最小的船长。
还应考虑船长对操纵性和适航性的影响。
船长增加，纵摇可减轻，但船体钢材重量相应也增加，船 舶造价随之上升。因此选择船长要做到利大于弊。
2、选取B时应考虑的因素
船宽关系到船舶的稳性、阻力、总布置等因素。当 船宽增加时，初稳性也增大，对船舶稳性有利。但 (1)稳性与横摇 船宽增加，横摇的角速度、角加速度也增大，横摇 加剧。 (2)浮力和经济性