2022年船舶设计方案原理复习资料 .pdf
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1、第三章4、我国船舶的航区、航线是如何划分的?海船航区常分为沿海航区、近洋航区、远洋航区,遮蔽航区。航区划分通常是依据距航线离岸距离和风浪情况。按海船稳性规范分为、及三类航区,其中类航区称为无限航区。内河船常按水系名称来分,如我国长江水域根据风浪及水流情况分为A,B,C 级航段。不固定航线的船通常提出主要航行的航线或航区。定航线船通常给出停靠的港口等等。7、何谓船舶入级? 航行于国际航线的船舶依照国际惯例办理船级业务,应按海船入级章程申请入级,经检验合格后,发给相应的船级证书后,才能进行国际航行。8、试航速度 Vt 与服务航速 Vs 有什么不同? 试航速度一般指满载试航速度,即主机在最大持续功率
2、情况下,静止深水中的新船满载试航所测得的航速。而服务航速是指船平时营运所使用的速度,一般是一个平均值。通常 Vs较 Vt 慢 0.51.0kn。9、什么叫船的续航力和自持力?续航力一般是指在规定航速或主机功率下,船上一次装足的燃料可供船连续航行的距离。自持力有时也叫自给力,指船上所带淡水、食品等能在海上维持的天数。11、举例说明设计船的尺度受限制的原因?船长 L,因泊位短,港域小,河道曲折而调头困难及通过船闸、船坞等原因,而使船长或最大长度有所限制;吃水T,受航道或港区水深所限制;船宽B,主要受过闸门、过运河的限制;船的水上高度部分,主要考虑过桥的限制。12、船舶主要要素一般是指哪些?通常是指
3、排水量,载重量DW,船长 L,船宽 B,吃水 T,型深 D,方形系数 Cb,航速 V 及主机功率 P等。13、什么是设计螺旋线? 描述设计过程中逐步近似的特点,常用设计螺旋线表示。设计螺旋线表示的意思是:如任务书已给定载重量DW 及主机类型(包括功率及转速),此时可首先参考型船及有关资料,初估得一个排水量,并据此初估船长、型宽、吃水及型深,初选一个方形系数,并使其满足浮性方程,即=KaLBTCb。然后,根据这套主尺度,参考型船及有关资料,估计空船重量,求出船的排水量,看其是否与第一步初估得的排水量相吻合,如有差别,再进行主尺度及系数调整,直至排水量符合要求为止。这就是船的重量与浮力平衡的过程。
4、根据已满足重量与浮力平衡后的一套主尺度进行航速估算、总布置、容量估算、干舷检验、稳性及其他性能校检等,即校核船的各个主要性能是否满足使用要求。在校核中,如发现某一项或几项性能不符合要求,则必须调整船的主尺度及系数,再重复一次上述的循环,直至设计者认为满意为止。14、船舶设计分为几个阶段?各阶段的作用、内容如何?(1)初步设计有进一步论证新船设计任务书合理程度的作用。这阶段只要求提供新船方案的主要技术文件,船体方面包括:船体说明书;型线图;总布置草图;中剖面结构图及结构强度计算书;航速、稳性、舱容等估算书;主要设备、材料规格明细表等。(2)技术设计作为施工设计或签订合同的依据。在这阶段要求船体方
5、面完成的技术文件有:船体设计说明书;较详细的总布置图;正式的型线图;中横剖面结构图,基本结构图,外板展开图,肋骨型线图,首、尾部及舱壁等结构图;锚泊、起货、操舵等设备图;各系统的原理图;重量及重心计算书;各项性能的详细计算及有关说明书;详细的设备、材料规格明细表等。(3)施工设计所需文件的范围依各厂情况而不同,在船体方面主要为分段结构的施工图和工艺规程,以及设备、舾装的零件图等(4)完工文件应根据建造期间对原设计图纸所作的改动,绘出完工图纸,根据实船倾斜实验结果,修改原来的有关计算书,完成各项实验并写出报告书。第四章1、船舶平浮在预定吃水的条件是什么?浮力等于重力,重力与浮力的作用线在同一铅垂
6、线上。2、船的典型排水量与载况有几种?为什么说他们是典型的民船的典型排水量通常为空船排水量和满载排水量;对于货船,设计中通常取四种典型载况:满载出港,满载到港,空载出港,空载到港。所取的这些排水量和载况是实际航行时的两端极限情况,实际航行中的船的性能可由这些排水量和载况估算推断而得,所以说是典型的。3、如何理解准确估算空船重量的重要性?民船空船重量有哪几个部分组成?重量估算是影响后续设计的基本工作,从某种意义上讲,空船重量估算的准确与否是船舶设计能否成功的关键之一。这是因为空船重量 LW 占整个排水量的很大一部分,且影响因素多,不容易估算准确。而如果船舶建成以后,空船重量与原先估计的值相差较多
7、,特别是超重过多的话,船舶的技术性能和经济指标都将发生很大的变化,引起的后果十分严重。当然,重量估算过大,船长也大,对经济性不利。因此对空船重量的估算,要特别注意,切不可粗心大意。民船的空船重量LW 分成船体钢料重量Wh,木作舾装重量 Wf 和机电设备重量 Wm三大部分。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 11 页5、估算 Wh 选取船型时应注意哪些问题?设计某海船时,找到各方面都相近的内河船,能不能直接用作型船估算 Wh 值,为什么? 主尺度及系数;布置特征;船级,规范,航区;结构材料。不能,因为航区不同,对 Wh 的影响
8、也就不同。7、Wh=ChLBD 的估算方法有什么不足,是如何改进的?立方模数法的缺点是:没有考虑船体的肥瘦程度,把 L、B、D、各要素对 Wh 的影响看成是同等的。为了提高估算的准确性,将式Wh=ChLBD1改为Wh=ChLBD1(L/D )1/2(1+1/2CbD)。当新船与型船的甲板层数不同,估算时也要对Ch 值进行修正,通常认为增加一层甲板, Ch 值增大约 56%。11、 船舶设计初始阶段为什么通常都要加排水量裕度?在什么情况下有的船需要加固定压载?在一般货船上加固定压载是否合理?加排水量裕度是:估算误差,设备增加,采用代用品;加固定压载的情况是,需要降低重心以提高稳性,增加重量以加大
9、吃水,或者需要调整浮态时。不合理,货船加固定压载会影响船的载货量,影响经济效益。12、 载重量包括哪些部分?它们分别是怎样估算的?(1)人员及行李、食品、淡水人员重量:65kg/人;船员行李 4065kg,人员携带的行李:长途旅客4065kg,短途旅客 1535kg;食品、淡水分别根据人数、自给力天数及有关定量标准按下式计算:总储备量=自给力 (天) 人员数定量 (kg/人),自给力 (天)= R/(Vs 24),R续航力, Vs服务航速,人员数为船员和旅客两者标准不同,应分别计算,食品定量 2.54.5kg/人 天,淡水在全带足情况下50100kg/人 天,内河船可以少些。(2)燃油燃油储备
10、量W0=0.001g0P*R*k/Vs 。g0油耗率,通常为主机常用持续功率P时耗油率 gr的 1.101.15倍;k考虑风浪影响所增加系数;通常取1.151.20;R续航力, Vs服务航速, P主机持续常用功率。(3)滑油取燃油总储量某一百分数W1= W0 ,一般柴油机 35%,汽轮机 1%。(4)炉水炉水储备主要考虑蒸汽漏失量,具体数量为:W=每小时蒸汽耗量G 漏失率 连续航行时间 t。G据主机要求和辅锅炉参数; 汽轮机 23%,辅锅炉 56%;t=R/Vs。远洋船有制淡水装置补充淡水,故只需少量炉水储备。( 5)备品、供应品备品:备用零部件、设备与装置。供应品即零星物品,国外又是放在空船
11、重量内,我国归在载重量内,通常取0.51%LW。13、 选取主要要素涉及哪些基本问题?重量与浮力的平衡;满足船对容量与甲板面积的需要;保证船的各种技术和经济性能;考虑使用、工艺等条件。14、 载重型船舶与容积型船舶各自的特点是什么?载重型船的载重量占排水量比例较大,设计时首先要使船能够满足载重量要求,即确定船的主尺度时应首先从重量与浮力平衡入手。容积型船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,这类船的主尺度的确定,主要取决于船主体的容积及甲板面积的需要,二者设计时的入手点不同。15、载重量系数 dw的物理意义是什么?为什么可用公式dw来粗估载重型船的,而容积型船则不行? 载重量
12、系数 dw表示 DW 占的百分数。载重型船的载重量占排水量比例较大,设计时首先要使船能够满足载重量要求,容积型船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,这类船的主尺度的确定,主要取决于船主体的容积及甲板面积的需要,后考虑载重量要求。13、 诺曼系数 N 的物理意义是什么?它有什么特点?诺曼系数 N 的物理意义是增加1tDW 时船舶要增加的浮力。诺曼系数N 的特点:必有 N1 ;N 的大小取决于 LW/的大小; N 的数值还随 Wh、Wf 和 Wm估算公式中的指数不同而变化;对设计船来说,为达到平衡所改变的主尺度不同,N 也是不同的。14、 船舶重心估算的重要性?它们与船的哪些性
13、能有关?(1)通常取船的中心坐标为Xg、Yg 和 Zg。其中 Yg=0,所以重心估算主要是指船的重心的纵向坐标Yg 和重心高度 Zg的估算。 Xg 关系到船的浮态,即影响船的纵倾; Zg 影响船的稳性,要引起高度重视。Zg 的估算不准将带来严重的影响。(2)纵向重心坐标 Xg 影响船沿船长方向的布置,且影响船的纵倾;横向重心坐标Yg 影响船的横倾;垂向重心坐标Zg 影响稳性,横摇周期Td。第五章1、载重型船与容积型船所需的布置地位有什么区别?载重型船通常第一步是解决重量与浮心平衡问题,第二步就是校核舱容。容积型船往往是从舱容与甲板面积入手,即参考型船大体确定一组尺度后,从核算是否满足舱容与甲板
14、面积的需要出发,确定合适的主尺度,继而进行重量与浮心的平衡,并确定有关系数和排水量,在核算各项性能。3、为什么说设计要求的积载因数C1.4 的新船时,应特别注意舱容问题?轻质货物的积载因数大,对船舶的货舱舱容要求高,对船舶主要要素起控制的因素是容积,此类船的型深按最小干舷确定对其货舱舱容不能满足货物对容积的要求。轻质货物船的干舷要大于最小干舷,属于“容积型”的富裕干舷船。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 11 页4、新船载货所需的舱容Vc 如何估算? 货舱型容积 Vc=Wc C/Kc。Wc载货量,任务书给出,有时给DW,则
15、计算出 DW 中各项重量后 可得 Wc=DW-Wi ;C积载因数,具体数字参见表3-2 及设计手册。如果 C1.4,则对容积问题特别注意。对液货,常用密度c, 此时 C改为 1/ c; Kc型容积利用系数,表示舱容利用率的高低。9、初步确定主要要素后,如何估算船主体所能提供的总型容积?主尺度确定后,可用下式估算出船主体所能提供的型 Vh=CbDLppBD1 。Lpp垂线间长, B 型宽,D1 只记入首尾船弧积梁拱影响的相当型深 D1=D+A/Lpp ,CbD 计算到型深 D 的方型系数 CbD=Cb+(1-Cb)(D-T)/(3T)。根据Vh=V,其中 V=Vc+Vow+Vb+Vm+Va-Vu
16、 ,核算新船所需舱容,其结果应是Vh=V 或 Vh 略大于 V。如果Vh0.30的高速船,在 、L 基本不变的情况下,结合减小Cb 以增加B,对阻力性能是有利的,特别是原设计的Cb偏大时更是这样。如果是保持一定的B,减小 Cb 并增加T,则不仅对减小剩余阻力有利,且对增大螺旋桨直径、提高推进效率也有好处。(2)通常设计中,选取B 主要是从稳性、总布置的需要出发考虑。而吃水T 的数值则希望能取大些。但 T 的选取往往受到航道、港口水深的限制;同时T 的过分加大又要影响到L、B、Cb等值的大小,使舱容、浮力、稳性等都会发生变化,这就要求权衡考虑加以确定。9、影响阻力估算准确性的因素有哪些?剩余阻力
17、系数 Cr,湿面积 S,附加阻力。12、船舶设计中通常遇到的快速性计算的情况有哪两种?怎样使船的快速性符合要求?(1)载重量 DW与主机已定,初估排水量,选择主尺度与系数,校核航速。当VVk 较多,如果船东不需要这么高的航速,则V 过高意义不大,说明主机的功率选大了。此时最理想的情况还是选择更合适的主机,以便使得航速符合设计要求。(2)载重量 DW 与航速 v 已定,初估排水量 ,选择主尺度与系数,估算所需的主机功率,选择主机。从设计角度看,这样作比较合理。但条件是主机的系列齐全,对达到要求航速所需的主机功率,有合适的主机机型可选,及主机的功率、转速、重量、尺度、价格等方面都比较合适。13.
18、影响航速的因素有哪些?设计中通常是如何考虑的?(1)排水量。设计中选取机、电设备、舾装件,以及进行结构设计时,应注意控制船的重量LW,尽可能减小船的,对保证快速性有重要意义。(2)主尺度及船型系数。中低速船舶L 和 Cb的选取还要顾及到经济性等其他因素;而对高速小型船精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 11 页舶 Cb一般较小,由于参数L/ 1/3对剩余阻力影响很大,因此增大L 对减小阻力有明显作用。(3)船体型线。选择型线不仅要看其静水快速性能,还应顾及到在波浪中的失速及其他运动性能,尤其是对客船和其他对耐波性要求高的船。
19、在设计开始阶段,要考虑是否采用球首或球艉等措施。(4)动力装置。选取主机类型时应注意到主机的功率及转速、耗油率、重量、外形尺寸、价格、使用期限、保养及维修要求等等多方面的参数以及主机来源,交货期等实际问题。(5)纵倾。中低速运输船设计排水量时通常为正浮状态,其他的装载情况设计成略有尾倾是合理的,而拖船等为了取得更大的推力,常有较大的设计尾倾。(6)浅水影响。根据国际水池会议试航规程和内河船舶设计手册。(7)污底。船舶底部受海水脏污的速率与航线、港湾条件、水温、盐度及船停港的时间等有关,比较难于估算或考虑。一般可近似地按每年增加总阻力的2% 计算。(8)风及汹涛阻力。船舶在航行过程中遇到大风,将
20、遭受附加风阻力,对于一般的中低速船舶,风阻力 Raa可用下式估算: Raa=kCaa 0.5 gAVVr29.8 。第七章1. 什么是船舶稳性?船舶设计中的稳性问题包括哪些方面?船舶稳性是指船舶受外力作用离开平衡位置而倾斜,当外力消除后能自行回复到原来平衡位置的能力。稳性问题包括:外力和内力,及计算方法;稳性衡准,即判断船舶安全与否的一种度量;影响稳性的因素分析,如何保证船舶有足够的稳性。3. 选取 GM 应考虑的因素有哪些?为什么GM 值不能太小,也不宜过大?初稳性的下限值 GMmin安全性与使用要求;初稳性上限缓和摇摆。从安全角度看,因初稳性与大倾角稳性有一定的联系,GM 太小很可能使大倾
21、角稳性不符合规范的要求。此外,GM 太小,船受外力作用后回复很慢,且小船稍遇外力即倾斜。当船随波浪处于中拱状态时,GM 将减小,若果原来的GM 过小则可能变为负值,危机船的安全。从使用要求看,因船在外力作用下的横倾角与 GM 有关,GM 太小将影响船的正常使用。因此GM值不能太小。船横摇固有周期T与初稳心高 GM 直接有关,且随 GM 增大而减小。 GM 过大,会使船在波浪中的自摇周期短,摇幅大,不仅影响船的安全性;也使船上作业困难,仪表易出故障,货物易受损,更易使乘员晕船或感到不舒服。因此,GM 也不宜过大。5. 影响 GM 的主要因素有哪些?各自的作用如何?(1)型宽 B 及比值 B/T:
22、GM 随 B 及 B/T 的加大而迅速增加,特别是加大B 对增加 GM 效果更好。 (2)方形系数 Cb:减小 Cb 对增加 GM 有一定好处。 (3)水线面系数 Cwp:加大 Cwp 对提高 Zb 和 BM 都有好处,特别是对BM 有利。 (4)型深 D:减少 D 对增加 GM 有好处。8、如何初估船的大倾角稳性?一般船舶稳性衡准数: K=Me/Mw 1。K 稳性衡准数, Mc最小倾覆力矩, Mw风压侧倾力矩。其中风压倾侧力矩的计算公式为:Mw=0.001PAvZ(kN?m),式中 Av 为船侧向受风面积, Z 为受风面积中心距实际水线的垂直距离,Av包括的满实面积和非满实面积对实际水线的静
23、距处以 Av则得 Z,P为单位计算风压,根据Z和航区查得。最小倾覆力矩Mc的计算, Mc表示船本身所能抵抗的最大风压倾侧力矩,可用作图的方法求的。校核结果,在任一装载情况下,K 值都不小于 1.0,则船的大倾角稳性符合要求。10. 设计中控制 GM 的主要措施是什么? 选取合适的型宽 B 及比值 B/T,方形系数 Cb,水线面系数 Cwp和型深 D 等参数。在设计初始阶段,GM 值主要参考相近的型船选取B/T,或者把 GM 值作为选取 B 的主要参考因素。11. 船的静稳性曲线有些什么特征?它们与哪些要素有关?曲线在原点处的斜率;最大静稳性臂及其对应的横倾角;稳性范围以及曲线下的面积;在原点处
24、的斜率代表初稳心高;曲线最高点为最大静稳性臂,代表了船舶所能承受的最大静倾力矩,其对应的角为max,是船舶大倾角稳性的重要指标,应不小于30,计及上层建筑的静稳性曲线如有两个峰点,则第一个峰点对应的横倾角应不小于25;与横轴交点横坐标值为稳性消失角,消失角不小于55;曲线下的面积代表船舶倾斜后具有的位能,判断稳定平衡和不稳定平衡。 影响因素: 型宽 B、吃水 T、干舷 F、脊弧 h、外飘、重心高Zg 。第八章1. 什么是船舶抗沉性?船舶破损进水后是否会沉没或倾覆取决于哪些因素?抗沉性是指船舶在一舱或数舱破损浸水后仍能保持一定浮性和稳性的能力,它是船舶的一项重要技术性能。船舶破损进水后是否会沉没
25、或倾覆取决于以下因素:船舶设计时对抗沉性问题考虑的合理、周密程度;船舱破损的位置、尺寸和进水量;发生海损时的环境条件海况;海损后船员所采取的损管措施。3. 分舱载重线、最深分舱载重线各自的含义是什么?分舱载重线:决定船舶分舱时所用的水线,对具有连精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 11 页续舱壁甲板且无交替装载旅客或货物舱室的船舶,通常为相应于设计吃水的水线。最深分舱载重线: 相当于分舱要求所允许的最大吃水的水线,对具有连续舱壁甲板的船舶,通常为相当于最大设计吃水的水线。5、什么是限界线? 限界线是指在船侧该甲板上表面以下不
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