船舶设计原理修订版Word文档下载推荐.docx
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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？
（1）、初步设计
作用：
初步设计有进一步论证新船设计任务书合理程度的作用。
内容：
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）、施工设计
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
1、船舶平浮在预定吃水的条件是什么？
根据浮性原理，船舶平衡于静水中的条件是：
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
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。
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，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。
4、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？
1）主尺度及系数；
2）布置特征；
3）船级，规范，航区；
4）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？
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）
式中，增加（1+1/2CbD）项是考虑船体肥瘦的影响，其中CbD为计算到型深处的方形系数，可近似的按下式估算：
CbD=Cb+（1—Cb）（D-T）/3T
式中增加（L/D）1/2项，是从强度出发考虑的修正，反映L、D对Wh的不同影响。
此外，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5～6%。
8、木作西装部分重量Wf的特点是什么？
与船的△和主尺度有关的是哪些重量？
与船上人员有关的有哪些重量？
木作舾装部分重量Wf的特点是：
名目繁多，各自独立，规律性差。
与船的排水量和主尺度有关的重量——如船舶设备与系统，包括锚、舵、系泊、消防管系、油漆等。
与船上人员有关的重量——如舱室木作、家具、卫生设备、救生设备等。
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？
（1）、估算误差。
从Wh、Wf、Wm的估算公式可以知道，方法是近似的，其结果有误差往往是不可避免的。
（2）、设备增加。
在设计过程中船东提出增加设备是常有的事。
（3）、采用代用品。
在建造过程中，常常由于材料和设备规格的短缺，需采用代用品而造成的重量增加。
固定压载的作用在于降低船的重心以提高船的稳性，增加重量以加大吃水，必要时也用以调整船的浮态。
在设计过程中加固定压载有时是不可避免的，有时则是由设计失误造成的。
如通常在渔船、拖船、客船、调查船、集装箱船等船上要加一定数量的固定压载，其数值应根据使用要求，通过具体计算而定。
但对一般货船来说设计成加固定压载是极不合理的。
13、选取主要要素涉及哪些基本问题？
（1）重量与浮力的平衡；
（2）满足船对容量与甲板面积的需要；
（3保证船的各种技术和经济性能；
（4）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？
载重型船是指载重量占排水量比例较大的船舶。
一般来说，这类船的主尺度能满足排水量要求时，容积也容易满足。
容积型船是指为了布置各种用途的舱室、设备等需要较大的舱容以及甲板面积的一类船舶。
一般来说，这类船的主尺度能满足容积及甲板面积要求时，排水量也容易满足。
15、载重量系数ηdw的物理意义是什么？
为什么可用公式△=ηdw\DW来粗估载重型船的△，而容积型船则不行？
ηdw表示载重量占排水量的百分数。
统计资料表明，排水量大的船，ηdw要大些，因为△大的船，Ch、Ct、Cm的值相对较小。
也就是LW在排水量中所占的比例要小些，DW所占的比例大些。
对一般货船或油船等载重型船，ηdw随△变化有相对稳定的范围，因此可用ηdw来粗估△。
16、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：
（1）、必有N>
1。
（2）N的大小取决于LW/△的大小。
（3）N的数值还随Wh、Wf和Wm估算公式中△的指数不同而变化。
（4）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。
第六章
3、为什么设计低（高）速运输船时不选用对应于阻力性能最佳的船长？
（设计Fn>
0.3的高速船时，一般总阻力Rt随L增加而减少。
通常L增加对总阻力是有利的，但当L增加到一定数值时，总阻力减小的趋势变得不太显著，这时对L应综合快速性、钢料重量、布置地位等多方面因素有关，进行比较分析后加以确定。
）实际设计中，选取不同的L值，船的Δ将是不同的。
大的L将使船体钢料Wh等重量增加，即空船重量加大，船的Δ也加大，阻力也将略有增加，更重要的是这时船的造价（因Wh等增加）和相应的营运开支将增加，对经济性不利。
因此通常低速运输船从经济观点出发，应选用使船的经济性最好的经济船长。
5、如何初选Cb？
经济方形系数的含义是什么？
（1）、赛氏公式：
Cb=1.216-2.40Fn；
（2）、亚历山大公式（Fn≤0.30）：
Cb=C-1.68Fn（一般情况C=1.08）
（3）瓦特生统计曲线：
设计新船时，Cb与Fn相配合的点子处于范围内时，可认为Cb接近经济方形系数。
经济方形系数Cbe是综合经济性和阻力性能等各方面因素而选择的使船的经济性最好的方形系数。
6、船宽B和吃水T对船的快速性有什么影响，设计初始阶段选择B和T时应考虑哪些因素？
B/T对摩擦力影响很小。
就剩余阻力来说，一般认为加大B，船体的散波波高增加，而吃水T增大时，横波波高有所增加。
对于Fn>
0.30的高速船，在Δ、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。
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？
（1）剩余阻力系数Cr；
（2）湿面积S；
（3）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。
1、v<
vk，vk为要求达到的航速，这时应采取更换主机或其他措施以提高航速，使其达到要求的指标。
2、v≥vk，及新船航速等于或略大于vk，这是最一般的情况，因为任务书要求的vk，与规定的主机机型通常是相当的。
3、v>
vk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.影响航速的因素有哪些？
设计中通常是如何考虑的？
A排水量：
由于排水量减少可以使船的阻力降低，所以船舶设计中应尽量降低排水量，这样做对于高速小船的快速性更为明显和有利。
B主尺度及船型系数：
中低速船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/
对剩余阻力影响很大，因此增大L对减小阻力有明显作用。
吃水T在条件允许情况下适当取大些，对减小Cb或其他尺度，提高推进效率等有好处。
（一般来说，L较大，Cb较小，对减小阻力有明显作用，而T较大，对减小Cb或其它尺度，提高推进效率等都有好处。
）
C船体型线：
选择型线（特别是首尾形状）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较高的船。
D动力装置：
选择主机机型时应注意主机功率及转速，耗油率、重量、外形尺寸、价格、使用期限、保养及维修要求等多方面的参数以及主机来源、交货期等实际问题。
对于中、高速船舶，通常选用中高速机，由于管理要求高，寿命短、价格贵等，需要征求使用者意见，但在主机的重量、外形尺寸等方面，一般对船体尺度及布置有利。
E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。
F浅水影响：
试航时不产生浅水影响的水深h为：
h>
3
或h>
2.75v2/g。
G污底：
一般可近似地按每年增加总阻力的2%计算。
H风及汹涛阻力：
对于一般的中低速船，风阻力可用下式估算：
Raa=k*Caa*0.5*pgAvVt*9.8；
航行中为了保持航向稳定性进行操舵引起的阻力增加一般为水阻力的1%左右。
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。
A外力和内力，以及它们的计算方法；
B稳性衡准，即判断船舶安全与否的一种度量；
C影响稳性的因素分析，如何保证船舶有足够的稳性。
3.选取
应考虑的因素有哪些？
为什么
值不能太小，也不宜过大？
（1）、A初稳性的下限值
—安全性与使用要求；
B初稳性上限值
-—缓和摇摆。
（2）、从安全角度考虑，因初稳性与大倾角稳性有一定的联系，
太小很可能使大倾角稳性不符合规范的要求。
此外，
太小，船受外力作用后回复很慢，小船稍遇外力即倾斜。
当船随波浪处于中拱状态时，
将减小，若果原来的
过小则可能变为负值，危机船的安全。
从使用要求考虑，因船在外力作用下的横倾角
与
有关，
太小将影响船的正常使用。
因此
值不能太小。
船横摇固有周期T
与初稳心高
直接有关，且随
增大而减小。
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，
也不宜过大。
5.影响
的主要因素有哪些？
各自的作用如何？
A、型宽B及比值B/T：
随B及B/T的加大而迅速增加，特别是加大B对增加
值效果更好。
B、方形系数Cb：
减小Cb对增加
有一定好处。
C、水线面系数Cwp：
加大Cwp对提高Zb和
都有好处，特别是对
有利。
D、型深D：
减少D对增加
有好处。
10.设计中控制
的主要措施是什么？
控制
值的有效措施是选择合适的B（或B/T）及Cwp等参数。
11.船的静稳性曲线有些什么特征？
它们与哪些要素有关？
静稳性曲线全面反映了静水中船在不同倾角下具有的复原力臂。
保证静稳性曲线包围的面积并使其有良好的形状特征，是提高船抗风能力的关键所在。
在面积相同时，GM值适中（静稳性曲线原点处的斜率较小）、最大静稳性力臂Gzmax所对应的角度较大，以及消失角φv较大的稳性曲线有较好的动稳性，抗风能力也较强。
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（满载）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（如结构吃水）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小于76mm处所绘的线。
7、为什么说分舱因数F体现了对船舶抗沉性要求的高低？
通常所说的一舱制、二舱制、三舱制是指什么？
（1）当业务横准数Cs一定时，F随着L增加而减小，这就意味着船长越大，对分舱要求也就越高；
而在L一定时，随Cs增加，F将减小，这就意味着旅客人数越多，限界线以下载客人数就越多，对船的安全性要求也就越高。
（2）许可舱长=可浸长度×
分舱因数F。
0.5＜F≤1称为一舱制船，0.33＜F≤0.5称为二舱制船0.25＜F≤0.33称为三舱制船。
11、船舶主要要素与抗沉性的关系如何？
答：
1、船长L。
一般说船长的增加对抗沉性是有利的。
2、船宽B。
船宽B改变时，可浸长度保持不变，随着B的增大，初稳心高GM增大。
如GM一定时从破舱稳性角度出发，随着B的增加，破舱稳性的损失也随之增加，因此对B大的船，破舱稳性要特别注意。
3、型深D。
型深决定了储备浮力的大小，因此增加型深D（吃水不变）是提高船舶抗沉能力最有效的措施。
4、吃水T。
当型深一定时，减少吃水可增加储备浮力而有利于抗沉性。
5、方型系数Cb。
方型系数虽然于抗沉性又关（小则有利），但影响不大，而且也不是选取Cb时所考虑的主要因素。
6、水线面系数Cwp。
水线面系数增加时，可浸长度增加而破舱稳性损失也增大。
7、舷弧。
首尾舷弧与储备浮力密切相关舷，弧增加时首、尾端的可浸长度与破损后的残余干舷增加，因而往往称为提高抗沉性的有力措施。
14、初始设计阶段对船舶抗沉性问题应考虑哪些问题？
答：
（1）、D或D/T。
型深对船舶的抗沉性有重大影响。
（2）、GM。
在确定GM值时就应顾及到破舱稳性的要求。
（3）、注意合理布置。
在总布置设计中应注意合理分舱，且减少不对称淹水舱的布置。
第九章
1，什么是船舶耐波性？
设计中对耐波性通常是从哪几方面进行考虑的？
船舶耐波性是指船舶在风浪中遭受外力扰动而产生各种摇摆运动以及抨击、上浪、失速、飞车、和波浪弯矩等，仍能维持一定航速在水面上安全航行的性能。
船舶耐波性，一般可从适居性、使用性及安全性三个方面加以考虑。
2，船舶横摇性能与哪些因素有关？
设计中应如何考虑与控制？
（1）、初稳性。
在设计中，为顾及耐波性的要求，船舶的GM值应在满足稳性要求时尽可能取得小些。
（2）、船宽B、吃水T、垂向菱形系数Cvp。
随着Cvp,T/λ,B/λ的增加，修正系数kT,kB将减小，因而波浪的扰动力矩亦将减小，从而可减小船舶摇摆的摆幅。
但应注意，B的增大虽有利于扰动力矩之减小，但B的增大将导致GM的提高，从而使横摇周期减小而摇摆加大。
（3）、横剖面形状及附体。
A、船舶横摇阻尼随方形系数Cb和中横剖面系数Cm增加而增加，就改善横摇性能而言，通常采用的方法是保持Cb不变而增加Cm。
B、船舶横剖面的舭部愈尖，则横摇阻尼愈大，在一定的Cm值时，通常把舭部升高加大而使舭部半径减小。
但应注意，过分尖的舭部会使船舶的横摇不均匀。
C、船宽B增大，从横摇阻尼来看有利，但B的确定常不从这方面来入手的。
D、附体（如竖龙骨、舭龙骨、呆木等）双螺旋桨及附加的轴、轴包架（或轴支架）都会增加横摇阻尼。
（4）、减摇装置。
重力式减摇装置——如U型、平面-槽型及可控被动式减摇水舱等；
流体动力式减摇装置——如舭龙骨、主动式减摇鳍等等。
6，什么是甲板淹湿性？
它与哪些因素有关？
设计中应如何加以考虑？
甲板淹湿性是指当船舶在波浪中的纵摇和垂荡异常激烈时，在船首柱处，船与波浪相对运动的幅值大于船首柱处的干舷，波浪涌上甲板的现象。
当船首干舷一定时，甲板淹湿概率随船长的增加而减小；
随航速的增加而增加；
随方型系数Cb的增大而减小。
7、自然失速与被迫减速有什么不同？
设计中应如何减少船舶在波浪中的失速？
自然减速是指推进动力装置的功率调定后，船在风浪中航行时，由于船的摇摆等运动引起的阻力增加，风引起的附加阻力和推进效率降低等所造成的减速。
被迫减速则指在恶劣的气候条件下，船舶不仅会因为激烈运动使阻力与推进性能变坏而造成很大的失速，还会因为出现甲板严重上浪、砰击及螺旋桨飞车等现象时，被迫人为地降低其航速，即主动减速，或改变航向，这时驾驶人员将限制船的航速并使船的航行距离增加。
在设计中，除了改善船舶的运动性能外，通常在满载时考虑有充分的干舷，在空载时保持有必要的首尾吃水以减少船在波浪中的失速。
第十章
1、什么是船舶的操纵性？
船舶设计中操纵性通常包括那几方面的内容？
船舶操纵性是指船舶能保持或改变航向、航速、位置的性能。
即船舶按驾驶员的指令要求改变或保持其运动状态的性能。
根据船舶运动的特点，操纵性可分为下述三方面的内容：
1.航向稳定性，2.回转性，3.应舵性。
7、影响船舶操纵性的主要内容有哪些？
设计中应如何根据不同类型船舶的特点进行考虑？
1.船型（a.修长度，b.宽度吃水比，c.纵中平面面积F及其形心位置，d.首尾肋骨形状，e.重心位置，f.水上受风面积，g.航速，h.吃水水深比），2.附体面积及位置（加大尾鳍，加装稳定鳍），3.舵（a.舵面积，b.舵的数量，c.特种舵）。
第十一章
1、什么是船的最小干舷、，《海船载重线规范》等为什么要规定船的最小干舷？
所谓最小干舷，对海船来说，就是根据《海船载重线规范》的有关规定计算得的Fmtn值，它是从保证船的安全性出发，为限制船舶在营运过程中的最大吃水而提出的要求。
所以要规定船的最小干舷是因为：
（1）.减小甲板上浪；
（2）.保证一定的储备浮力。
2、船的最小干舷大小取决于那些因素？
取决于船厂L、型深D、方形系数、季节区、上层建筑、舷弧等。
5.最小干舷船与富裕干舷船有什么区别？
最小干舷船：
对于货船，如运载积载因数小（c<
1.3）的重货（煤、矿石），可按《载重线规范》来决定最小干舷，从而可确定船的型深D，这种船称为最小干舷船，其D既符合最小干舷的要求，也满足容积要求。
富裕干舷船：
当设计C较大的货船时，按《载重线规范》求得的最小干舷Fx所决定的D，不能满足货舱容积的要求。
型深D需根据舱容确定，船的实际干舷大于最小干舷，这种船称为富裕干舷船。
6.什么是船舶登记吨位？
其主要作用有哪些？
所谓船舶登记吨位RT是指按《船舶吨位丈量规范》的有关规定计算得到的船内部的容积，1登记吨位=2.832m3。
总吨位主要作用：
①表示运输船的大小；
②统计世界或一个公司的船舶拥有量；
③造船或租船费用，以及有些国家用作造船补助金、航海津贴以至船员工资等的计算标准；
④在某些公约和船舶法规中，如作为公约生效的条件、区分船舶等级、船员配备、技术管理及某些船舶设备（如安全设施）的配置要求等的标准；
⑤船舶检验、船舶登记、丈量的收费标准；
⑥其它收费标准，如引水费、拖驳费、浮筒费和进坞费等钞税、港口费、灯塔费、码头费和代理费等。
8.设计时对登记吨位应如何加以考虑？
答
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