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大四上杨敬东船舶设计原理

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②驾驶室布置在船尾时要主要满足驾驶视线盲区的要求,例如巴拿马运河的规定。为满足驾驶视线的要求,驾驶室在船尾的甲板室层数有多达6~8层,并且船首的集装箱层数需适当减少。也有将驾驶室前移,以减少甲板室层数,在船尾再布置一些集装箱。驾驶室和居住舱室全部移至船首,果然可以增加集装箱的布置地位,但船的造价相对要增加。

③甲板上集装箱在船宽方向的布置应尽量利用船的全宽。堆放在舷侧的集装箱通常用立柱撑起,箱的另一侧搁在舱盖上,舷侧集装箱的下部作为通道。

④船舶在航行时有很大的运动,因此布置在甲板上的集装箱不仅需要平面内定位,上下也要固定。具体的绑扎要求和绑扎设备的强度需按规范的要求计算确定。40ft的集装箱两端都需绑扎,对于20ft的轻箱允许单端绑扎。绑扎时需要操作地位,因此甲板上两个40ft箱的端部之间需要留出0.55m~0.65m的间隙。

第五章

1、问:船舶主尺度的选择

a)船长的选择:在满足船长尺度限制的条件下,初次选择船长可以从浮力、总布置、快速性这三个最基本的因素来考虑。对于载重型船舶,还可以首先从浮力和快速性两个方面来考虑,对于布置地位重要的船可以首先从布置地位和快速性两个方面来考虑。还应考虑经济性、耐波性、操纵性、破舱稳性、纵总强度等方面。

b)船宽的选择:在满足船宽尺度限制的条件下,首先考虑基本因素是浮力、总布置和初稳性高,最小船宽常由稳性下限条件和总布置要求所决定,这对于小型船舶和布置地位型船舶尤其是这样。

c)吃水的选择:吃水的确定主要从港口和航道限制条件、浮力和适当的螺旋桨直径(关系到耐波性和推进性能)来考虑。即把限定吃水当作设计吃水,或根据螺旋桨最佳直径来决定吃水的下限值 。一般螺旋桨直径与吃水之比:单桨0.7~0.8,双桨0.6~0.75。

d)方形系数的选择:主要根据浮力和快速性来选择。对于载重型船舶因浮力的需要,选择大的CB,可以减少L和B,对减轻空船重量是很有利的。对于布置地位重要的船L和B由所需布置地位决定,主要要求快速性。

e)型深的选择:对于载重地位型船舶,积载因数小时型深按最小干舷决定;积载因数大时型深按舱容的要求来选择。对于布置地位型船,其型深主要取决于上甲板以下各层甲板间高度和舱室高度的要求。 2、载重型船主要要素确定的方法

初始排水量的确定 ;第一次近似的主要要素 ;初步校核 ;根据校核结果调整主要要素 3、布置地位型船舶主要要素确定的方法

布置地位型船舶的主要要素主要取决于主体内及上甲板以上的布置所需的地位。因此设计客船、拖船、集装箱船等布置地位船时,一般都需从布置上所需的地位入手,计算分析所需的最小L、B、D值,然后再结合重力与浮力的平衡、快速性、稳性、耐波性等条件,确定合理的主要要素。

4、快速性是船舶总体性能中一项极为重要的性能,与船舶经济性关系重大。影响快速性因素:主尺度参数、方形系数的选取、船体型线、推进方式和效率的考虑、新船采用特殊节能增效技术措施的可能性。 5、船舶的完整稳性包括初稳性和大倾角稳性。与初稳性相关的因素:重心高度、型宽以及水线面系数。与大倾角稳性有关的因素除了上述因素外,还与干舷、上层建筑(符合封闭条件的部分)、进水口位置以及受风面积和形心高度有关。

6、改善横摇问题:主要是提高船舶固有横摇周期和减小横摇幅值。

7、改善横摇措施:选用合适的减摇装置(舭龙骨、减摇鳍、被动式减摇水舱、可控式减摇水舱以及舵减摇系统等。舭龙骨是最简便又有效的减摇装置,其减摇作用是增加横摇阻尼。舭龙骨安装在舭部距横摇中心最远的部位,通常位于中剖面舭部的方框内,纵向沿流线布置。减摇鳍是各种减摇装置中效果最显著的,减摇效果可达80%以上,有收放型和非收放型两种,减摇鳍造价较高)。

8、改善纵摇和升沉的措施,主要从主尺度的选择以及型线设计方面考虑。就主尺度而言,船长L越大越有利,为此取较大的L/d,较小的CB和较大的CW,d/L应不小于0.045.保证船舶空载或压载航行时一定的首尾吃水也是减少船首砰击和螺旋桨飞车的重要措施。型线的剖面形状一般以V形为有利。减少甲板淹湿性是保证船舶具有足够船首高度的重要措施。 9、改善失速的措施:

1)尽可能控制上层建筑的大小和形状。2)合理的主尺度和船形系数。3)适当的功率储备 10、操纵性:从合理地配置舵和呆木、尾鳍等附体来保证新船所需的操纵性能。

11、操纵性异常:指回转阻尼过小,回转性过强,在零舵角附近航向左右不稳定;更有甚者,在把定某一小舵角后,船首还会左右摇摆,甚至反向回转。

原因:船型丰满度太大,特别是船尾型线过于肥钝或尾框设计不当,舵桨处的流场过分紊乱,存在不定常横流并导致尾部水流不对称分离,从而产生不定向的侧向力。

改善肥大船航向稳定性的措施:适当增加舵面积,尽量增大呆木或尾鳍的面积,优化尾端型线和尾框的设计。

12、船体强度包括纵总强度和抗扭强度。

13、避免有害振动的措施:减小激振力和改变振动源频率。从机型、螺旋桨设计、船体与舵之间的间隙考虑。

14、主机选型的考虑因素:类型、功率、转速、外形尺寸和重量、耗油量与燃油品质、价格、振动与噪声、其他因素(主机的遥控和自动化要求,节能措施等)。

15、选择船长可以从浮力、总布置、快速性三方面考虑。一般来说,总阻力会随着船长的增加而减小。对耐波性要求高的船舶,要适当增加船长;对回转性能要求高的船舶,应取较短船长。 16、船宽考虑的基本因素是浮力,总布置和初稳性高。

17、方形系数主要根据浮力和快速性考虑。载重型船舶因浮力的需要,选择大的方形系数,可以减小L和B,对减轻空船重量很有利。对于低速运输货船,取大的方形系数。 18、长宽比参数对阻力的影响较大,主要反映在剩余阻力上。 19、宽度吃水比对性能的影响主要是稳性与横摇以及阻力性能。 20、近似估算方法一般分为经验公式和统计公式。

21、主机功率、拖轮尺度对拖船布置地位起决定性作用。

22、拖船的特点:操作灵活,回转半径小;稳性好;较高的推进效率;横摇较缓和。

第六章

1. 型线设计注意的几个方面:1)保证良好的航海性能。2)考虑总布置的要求。3)考虑船体机构的合

理性和工艺性,施工维护方便。4)外观造型。

2. 控制船体型线的要素:横剖面面积曲线;设计水线和甲板边线;横剖线形状;侧面轮廓线;甲板线。 3. 横剖面面积曲线的特征,问:参数

①横剖面面积曲线下的面积相当于船的型排水体积(▽),曲线下面积的丰满度系数等于船的纵向棱形系数CP(CP=▽/(AM ·LPP));

②面积形心的纵向位置相当于船的浮心纵向位置XB;

③丰满船的横剖面面积曲线的中部有一平行段,称为船的平行中体,长度为LP,平行中体前、后的两段长度分别称为进流段长 LE 和去流段长 LR;

④方形系数小的船一般都没有平行中体,最大横剖面常位于船中(MS)之后。

4. 航速高的船不能设置平行中体。原因是这种船一般船体已很瘦削,设置平行中体后,平行中体和过分

瘦削的首尾部连接处会形成凸肩,航行时产生的肩波和严重的肩部漩涡使阻力性能恶化。Fn>0.25的船,不设平行中体。

5. 无平行中体的船舶,最大横剖面位置决定了进流段和去流段的长度。 6. 横剖面面积曲线修改方法:

7、设计水线及横剖线形状特征和参数的选择

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,剖面形状成V形。反之,设计水线削瘦,横剖面形状成U形 (1)设计水线

设计水线的参数主要有水线面系数CW、平行中段长度、端部形状、半进流角iE(近首垂线处设计水线相对中心线的夹角)。 水线面系数CW

设计水线的首端形状和半进流角(iE) 设计水线尾段的形状 设计水线的平行中段长度 (2)首部横剖线形状 静水阻力方面:

①V形的横剖线形状湿表面积较小,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)的舭部漩涡。但V形剖面兴波阻力较大,因为它所对应的设计水线首端丰满,半进流角也大。

②U形剖面船的排水量相对集中在下部,设计水线削瘦,半进流角小,有利于减小兴波阻力,但湿面积大,摩擦阻力大。

耐波性方面:船在纵摇和升沉运动中,V形剖面下沉时,浮力和阻尼力矩大,能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形剖面增加波浪中航行的阻力(尤其是λ/L<1.2时)。由于耐波性的问题与船的大小关系密切,大船这方面的矛盾较小。

综合静水阻力和耐波性的因素,船的前体横剖线形状大致可这样考虑:低速船采用V型比较有利;船长较大的中速船(如Fn=0.23左右),航行中较少遇到波长超过船长的波浪,可偏重静水阻力来考虑,采用较U形的剖面形状;小船更偏重耐波性因素的考虑,加上L/B通常较小,从几何关系上处理也应采用较V形的横剖线形状。

水上部分的形状 船首水上部分的横剖线形状通常具有一定的外飘,这样储备浮力和甲板面积都大些。适量的外飘可减少甲板的上浪和淹湿 (3)尾部横剖线和水线的形状

①从阻力上看,后体的型线应力求避免水流的分离。V形剖面能使进入去流段的水流较顺畅地向后沿斜剖线流动,而且V形剖面湿面积也小。U形剖面船尾容易引起舭涡而且湿面积也大。可以说,U形的尾部横剖线形状在各种Fn下阻力性能都比V形差些。

② U形和V形剖面对船尾伴流场的影响是不同的,对于肥大型船这种差别更为显著。U形尾的轴向伴流分布比较均匀,可以提高推进效率,并能减少螺旋桨叶梢部分的空泡和激振力

尾部剖面形状对推进效率的影响大于对阻力的影响,况且还有对尾部振动的考虑,因此,现代中低速船舶尾部大多采用U形剖面,甚至加球尾。有些情况下,为了兼顾阻力性能或布置要求等因素的考虑,后体型线也有将V形剖面形状在接近螺旋桨处逐渐过度到U形。 ③尽量减少水流分离。水流分离形成旋涡,造成能量损失。、

④保证螺旋桨良好的供水。螺旋桨前方的水线末端应尽可能尖削,水线形状成直线或微凹形,这样有利于螺旋桨吸水,减小螺旋桨推力减额,推高推进效率。 (4)中剖面形状

中剖面舭部一般采用圆弧,小船和很瘦削的船采用抛物线形形状。 名:船舶主尺度

大四上杨敬东船舶设计原理

②驾驶室布置在船尾时要主要满足驾驶视线盲区的要求,例如巴拿马运河的规定。为满足驾驶视线的要求,驾驶室在船尾的甲板室层数有多达6~8层,并且船首的集装箱层数需适当减少。也有将驾驶室前移,以减少甲板室层数,在船尾再布置一些集装箱。驾驶室和居住舱室全部移至船首,果然可以增加集装箱的布置地位,但船的造价相对要增加。③甲板上集装箱在船宽方向的布置应尽量利用船的全宽。堆放
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