船舶设计原理预习复习资料.doc
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1、 第三章第三章 4、我国船舶的航区、航线是如何划分的?、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?、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、试航速度 V
2、t 与服务航速与服务航速 Vs 有什么不同?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?、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?、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
3、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?、船舶主要要素一般是指哪些?通常是指排水量,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?、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
4、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。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?、船舶设计分为几个阶段?各
5、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
6、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,根据实船倾斜试验结果,修改原来的有关计 算书,完成各项试验并写出报告书。 第四章第四章 1、船舶平浮在预定吃水的条件是什么?、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、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
7、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?、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,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,
8、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。 5、估算、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 作型船估算作型船估算 Wh 值,为什么?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 的影响也就不同。 7、Wh=ChLBD 的估算方法有什么不足,是如何改进的?的估算方法有什么
9、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?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
10、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?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/(Vs24),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
11、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
12、。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?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
13、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、载重量系数 dw的物理意义是什么?为什么可用公式的物理意义是什么?为什么可用公式= DWdw 来粗估载重型船的来粗估载重型船的,而容积,而容积 型船则不行?型船则不行?载重量系数 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。 16、诺曼系数诺曼系数 N 的物
14、理意义是什么?它有什么特点?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。 17、船舶重心估算的重要性?它们与船的哪些性能有关?船舶重心估算的重要性?它们与船的哪些性能有关?(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;
15、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
16、说设计要求的积载因数、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?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。 4、新船载货所需的舱容、新船载货所需的舱容 Vc 如何估算?如何估算?货舱型容积 Vc=WcC/Kc。Wc载货量,任务书给出,有时 给 DW,则计算出 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
17、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?、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,核算新船所需舱容,其结果应是 Vh=V 或 Vh 略
18、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?、影响阻力估算准确性的因
19、素有哪些?剩余阻力系数 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?、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
20、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. 影响航速的因素有哪些?设计中通常是如何考虑的?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
21、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。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
22、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=kCaa0.5gAVVr29.8。 第七章第七章 1. 什么是船舶稳性?船舶设计中的稳性问题包括哪些方面?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. 选取选取 GM 应考虑的因素有哪些?为什么应考虑的因素有哪
23、些?为什么 GM 值不能太小,也不宜过大?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
24、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. 影响影响 GM 的主要因素有哪些?各自的作用如何?的主要因素有哪些?各自的作用如何?(1)型宽 B 及比值 B/T: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?、如何初估船的
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