哈工程大二实习专题报告船体Word格式文档下载.docx
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这里提出一点是有时为了设计竞标，技术指标往往提得较高。
这就给设计带来了一定风险，要适度把握。
以运输船舶为例，船东使用要求通常包括下列几个方面：
（1）航区和航线。
（2）应满足的公约、规范、规则、船级和船藉。
（3）船型。
（4）用途：
例油船的载重量、油舱容积、油品；
集装箱船的载箱数、实箱数；
客滚船的乘客数、车辆数、客舱等级；
特种货物的规格、重量、危险程度……等等。
（5）动力装置、主机类型、台数、燃油品种、推进方式等。
（6）航速和续航力。
（7）船体结构：
船体材料、结构型式、冰区加强等级、载荷、高强度钢使用比例和等级。
（8）各种设备：
例如起重设备能力和型式；
泵型式和排量；
侧推装置类型；
减摇装置类型；
特种专用设备等等。
（9）生活设施：
例如船员人数、住舱标准、公共舱室种类和要求。
（10）各种限制条件：
例如主尺度船长、船宽、吃水的限制，过运河、船闸、港口的限制以及其他特殊要求。
3.设计阶段划分
现代造船技术的特征是，根据成组技术原理，实行船体建造、舾装和涂装一体化。
与之相适应的设计阶段划分如下。
（1）初步设计（合同设计）
这一阶段应根据船东使用要求，从船舶总体设计的全局出发，对船舶尺度、总布置、主要性能、船体结构、舾装、内装、轮机、电气、空调、遥控和自动化等各个主要方面，通过计算、绘图及多方案的分析比较，得出一个能满足船东使用要求或比船东要求更合理的设计方案。
主要的是提供详细的设计说明书（又称主要技术规格书）、总布置图、舯剖面图、机舱布置图、主要设备厂商表、房间布置图、电力负荷估算书、主要系统原理图等。
主要图样和技术文件应取得船东的认可，作为下阶段设计的依据。
主要技术指标和规格是交船验收的依据。
当洽谈合同需要且有足够的技术把握时，这一阶段可称为合同设计，当船的技术复杂程度较高或进行船型开发时，初步设计之前可增加方案设计（或基本设计、概念设计）阶段；
当以技术设计的技术资料作为签订建造合同的依据时，可用方案设计取代初步设计。
方案设计一般只出较少的图纸。
为了对船东的询价要求迅速作出反应，可提出概要的技术规格书、简明的总布置图和主要设备厂商表，这些工作通常称为报价设计，不属于正式设计阶段，只起初步报价作用。
（2）详细设计
这一阶段应对设计方案的细节深入进行设计、绘制详图、编制计算书，有的项目还需进行模型试验并编制试验报告，完成准确而完备的图样和技术文件。
这个阶段的主要图样和技术文件，应按有关规范、规则的规定和船东的要求，提交船级社、主管机关和船东审查认可，并按退审意见进行修改。
最终完成的设计资料是生产设计的建造交验的依据。
这一阶段完成内容的深度和广度较浅时，称为技术设计。
（3）生产设计
生产设计是结合建造厂的具体工艺条件，绘制建造所需的全部施工图纸，编制具体的施工工艺规程等技术文件。
（4）完工文件
这一阶段应按照建造的实际情况（包括布置、材料、结构、设备的修改）绘制完工图纸，编制各项试验、试航报告。
一般完工图纸由建造厂绘制，但大多数情况其总体专业的完工文件由设计室承担、设计室按照实际船体型线值以及倾斜试验结果（或载重量测定结果）编制完工文件，并根据航行和操作需要编制有关使用手册和操作手册。
涉及稳性、强度和航行安全的项目需提交船级社审查批准。
近几年来，出于对安全的重视和公约、规范、规则的修正要求，对提交审查批准的项目越来越多，现需提交审查批准的项目大致有以下几项：
倾斜试验报告、载重线标志、装载手册、防火控制图、压载水管理手册、破损控制图、安全撤离图……等。
不同船型项目会有所增减。
完工技术资料是使用和维修的重要依据，也是科研和设计工作借鉴的宝贵资料，应做到准确和完整。
（二）总体设计工作考虑要点
总体设计主要考虑的工作如下：
主尺度及系数的选择、排水量和重量的平衡；
船体型线设计；
船舶总布置；
船舶主要性能计算：
航速计算及主机选型；
静水力性能计算；
舱容计算；
完整稳性与破舱稳性计算；
干舷计算；
吨位估算；
耐波性计算；
操纵性估算；
静水弯矩和剪力计算；
主要技术规格书的编制；
防火区域和危险区域的划分。
下面就上述问题一一进行简单阐述。
1.主尺度及系数的选择、排水量和重量的平衡
对船舶性能和使用影响最大的便是船舶的主要尺度及系数。
船长L、型宽B、型深D（H）、吃水d（T）、方形系数Cb。
此外还有水线面系数Cw，舯剖面系数CM，棱形系数Cp。
排水体积▽=Lpp·
B·
d·
Cb
排水量△=·
k·
r（k—船壳系数1.003~1.006，r海水比重1.025）
（1）船长L
总长LOA，垂线间长（两柱间长）Lpp，水线长LWL
计算船长L，在载重线规范中定义为在85%型深处的水线长度LW'
L'
96%LW'
≤L≤97%LW'
。
（2）型宽B
少数船型，船宽在水线之上外飘，因此水线宽BWL＜型宽B
（3）型深D
舯处上甲板至船底的距离。
首尾处许多船型都有首舷弧和尾舷弧。
（4）吃水d
设计吃水dd
结构吃水（又称夏季吃水、最大吃水ds）。
根据船东要求，一般用设计吃水考核航速指标，但船舶的稳性（包括完整稳性和破舱稳性）、船体强度、干舷均要用结构吃水来校核是否满足规范要求。
（5）方形系数
bLppBdC=∇，其中船长L
在民用船舶中：
L一般均用垂线间长Lpp来计算。
在军用船舶中：
L较多地用水线间长LWL来计算，它与快速性指标有较密切关系。
（6）排水量△与重量P平衡
△=LW+DWLW—空船重量，DW—载重量
载重量等于载货重量加燃油、清水、人员重量再加压载水重量。
载货重量是技术指标。
燃油、清水、人员重量分为消耗品重量和固定重量，与续航力有关。
压载水重量是某些船型（例客船）由于稳性需要而增加的压载水重量。
船舶总体设计的第一步就是排水量与重量的平衡，由于设计之初船舶的空船重量是一个未知数，所以大多数情况下是要收集母型船资料，从已知的母型船资料估算（或推算出）设计船的重量。
空船重量一般分为三大项：
船体结构重量、舾装设备重量和机电设备重量（特殊船型还需加特种设备重量）。
在我们708所一般是由各个专业的重量叠加而成空船重量。
如计算错误将可能导致该船舶载重量的不足，是船舶罚款乃至弃船的主要技术指标，因此请各专业务必注意这个问题。
特别是船体结构专业，在整个空船重量中结构专业所占的比重是最大的，当然管系和主要设备的重量也占了相当大的比例。
（7）主尺度选择前考虑的限制条件
①苏伊士运河的航行限制
船长无限制
船宽74.671m（245ft）
船宽大于74.672m时，须专案申请
船宽大于64.005m时，横向风速不大于10kn
吃水船宽不大于47.546m时；
17.068m（56ft）
船宽大于47.546m时，按表格所列限制吃水
对于超级油船（ULCC），经苏伊士运河管理局特别批准，船宽最大允许值为70.101m至71.015m。
巨型油船（VLCC）可以在苏伊士港部分卸载，北向通过运河后在塞得港重装。
②巴拿马运河的航行限制
船宽32.31m
船长294.13m
吃水12.04m
水面上高度57.91m
总长超过274.32m的船舶，必须事先将图纸送审，在首次通过时接受检查。
③圣劳伦斯航道及其通航限制
尺度限制如下：
总长不大于222.5m
最大船宽（包括固定护舷材）不大于23.8m，最大船宽超过23.2m时须经航道主管部门审批。
水面以上高度不超过35.5m
吃水不大于7.92m
④基尔运河的航行限制
基尔运河，或称北海运河，通过船舶的限制长度为235m、宽32.5m、水面上的高度限制为40m。
（8）船舶主尺度选择时考虑的主要因素：
船长：
航道、港口的限制条件；
装载能力；
布置需要；
快速性；
耐波性；
造价；
规范规则许多特定条件的规定：
如散货船的150m，货船的80m。
船宽：
运河的限制条件；
装载能力；
稳性；
耐波性等。
型深：
舱容；
大倾角稳性；
破舱稳性；
船体结构强度；
载重线等。
吃水：
港口、航道的水深条件；
方形系数：
浮力与重量的平衡；
快速性等。
2.船体型线设计
船体型线是关系船舶技术、经济性能的全局性设计项目之一，它包括水线以下和水线以上两部分型线，即船舶主船体的形状。
在构思设计方案时需结合各方面的因素对型线特征加以考虑，在型线设计时必需研究以下几个方面：
1）保证船舶具有良好的航海性能。
型线对船的快速性、耐波性、稳性、操纵性等都有重大影响。
型线设计时，除某些对耐波性有特别要求的船外，一般都把快速性放到首位来考虑，所以通常型线需要按照船模试验结果来最后确定。
所谓快速性是指阻力和推进因子的结合，要选择阻力低而推进因子高的型线。
但在保证设计航速的同时，又要使船舶具有良好的耐波性，适宜的稳性和灵活的操纵性。
2）满足总布置要求。
总布置需要的甲板地位、船舱尺度、货舱的尺度、机舱设备的布置、浮态的调整等要求都要在型线设计对有所体现。
在总布置与快速性的矛盾处理上，往往是为了总布置的要求，往往以适当牺牲快速性来照顾布置上的适宜性或使用上的要求。
明显的例子是集装箱船的线型在水下是尖瘦的，而水线之上外飘是非常大的，这是为了高航速和布置箱位的需要。
一个符合设计要求的优良型线是船舶性能、总布置、结构、工艺等矛盾的统一体。
一般情况是参照优秀的母型型线，用适当方法加以修改完成。
型线设计的方法有以下四种：
①母型船型线变换；
②系列船型型线变换；
③人工逐步绘制和计算机辅助型线组合生成；
④以数学船型为基础的型线生成。
最常用的也是最可靠的方法是母型船型线变换法，但这主要是水线以下的型线，水线以上的型线较多的是人工和计算机辅助绘制。
型线的形状特征和主要参数是：
侧面轮廓线——首尾轮廓线、甲板线、龙骨线。
横剖面型线和参数以及横剖面面积曲线。
水线和参数。
3.船舶总布置
总布置设计是船舶设计极为重要的一项，是影响全局的设计工作，船体结构、舾装设备、内装设计、轮机、电气、空调通风、冷藏等各个专业都要依据总布置图来开展本专业的工作，总布置图也是建造合同的主要附件，是体现船舶技术状态和使用要求的图面资料。
总布置图的设计者应综合运用各种专门知识，包括制造工艺和建筑美学，使船舶及其各个组成部分都能充分发挥应有的功能。
总布置设计的主要工作包括：
（1）总体布局的区划
①主船体内部船舱的划分
主船体内部船舱的划分涉及到公约、规范、规则、“法规”的规定；
各种装载下的浮态和稳性（包括完整稳性和破舱稳性）；
船体结构的总纵强度（静水弯矩和剪力）和局部强度；
使用要求的船舱大小。
根据各种要求的综合考虑，将主船体分为首、尾尖舱、机舱、货舱、燃油舱、清水舱、压载水舱以及双层底舱，最主要的是确定各主横舱壁的合适位置、纵舱壁的位置和双层底、各层平台的高度。
②上层建筑的形式和布置（客船还包括上层建筑的外观造型）
上层建筑的布置主要包括船员及旅客舱室的布置；
公共舱室（餐厅、休息室、会议室等）及服务处所（厨房、储藏室、冷库等）的布置；
工作舱室包括驾驶室、海图室、应急发电机室、应急消泵控制室、CO2室等的布置。
（2）舱面设备的布置包括锚泊设备及系泊设备的布置；
救生设备的布置，装卸设备的布置（起货设备、油船输油接头、油管吊、杂物吊等）。
（3）通道及扶梯布置，这布置需要十分关注，涉及到人员的安全。
①货舱区域的扶梯及通道，包括检修通道。
②舷梯及室外梯的布置
③室内扶梯及通道的布置
④脱险通道的布置
（4）其他设备的布置
①舷墙及横杆的布置
②桅及信号设备的布置
③通风筒的布置
4.主要性能计算
（1）航速计算及主机选型
航速是船舶最主要的性能，也是罚款指标之一，是设计者最重视的一个数据。
航速计算又称为快速性予报，有两种情况，一是达到船东要求的航速计算主机功率，二是在船东选下的主机型号和功率情况下，计算能达到多大的航速。
在初步设计中，应用型船资料可用图谱或计算方法作粗略估计，适用于主机初步选型或航速初估，较精确的快速性予报应通过船模试验得到。
平时统称的航速实际上有两种情况，一是试航速度，一是服务航速。
试航速度是指在轻载情况下（通常货船是在20%载重量的情况下）主机发出最大的持续功率MCR，在风平浪静（一般在蒲氏风级3级以下）深水，新船时所达到的速度，以节计（即每小时航行的海里数）。
服务航速是指在主机发出常用功率CSR（可以是MCR的90%或85%）且带有一定的海上裕度（可以是15%SM或10%SM）所达到的确良速度，以节（kn）计。
航速是在试航时进行测定。
船舶快速性优良是指阻力低（PE↓）和推进因子高（QPC↑）这样所需的主机功率是最小的，但往往PE低的型线其QPC不一定最氏，要设计者平衡。
船舶推进主机的选型是在航速计算以后，从总体要求出发，船、机、桨合理匹配，并进行全面的技术经济分析后选定。
主机在选型时要考虑的主要因素是：
类型：
根据主要功能选择主机类型，包括选择低速机、中速机和高速机。
功率：
取决于航速和船舶阻力与推进性能。
转速：
考虑螺旋桨的效率，一般低转速，螺旋桨直径大，效率高及齿轮箱减速比的选用。
外形尺寸和重量：
考虑机舱布置和载重量的需要。
油耗：
是追求的目标，直接涉及营运经济性。
振动、噪声、操作、可靠性、可维修性及价格。
（2）静水力性能
静水力性能计算是船舶总体性能的最基本计算，是稳性计算的基础。
目前均在型线确定以后通过计算机计算出各项静水力要素数值，静水力主的要素如下：
排水体积▽（m3）及排水量△（t）；
浮心纵向位置LCB（m）（浮态计算有用）；
浮心垂向位置KB（m）；
横稳心垂向位置KM（m）；
水线面面积AW（m2）；
每厘米纵倾力矩MCT（t•m/cm）；
漂心纵向位置LCF（m）；
每厘米尾纵倾排水量变化Dzj（t/cm）；
各船形系数：
方形系数CB=▽/LBd；
舯剖面系数Cm=Am/Bd；
水线面系数CW=Aw/LB；
棱形系数Cp=CM
CB
除此之外，还要计算出邦氏曲线：
横剖面面积曲线、横剖面面积矩曲线；
形状稳性
力臂曲线——不同横倾角时排水体积与形状稳性力臂的关系曲线；
进水角曲线和可浸长
度曲线。
（3）舱容
散货船、油船、液化气体船、化学品船等船舶其货舱容积是船东十分关心的技术指标，应予以精确计算。
除了货舱容积计算以外，还需计算各油水舱的容积，包括燃油舱、滑油舱、淡水舱、压载水舱等，其计算目的是为船舶各种装载情况的浮态稳性计算提供基础资料，以及营运中船员进行配载和控制船舶的浮态和稳性提供基础资料。
舱容计算是计算船舱的舱容和形心位置，包括垂向，纵向位置，某些情况下还要计算横向位置。
目前都用计算机程序进行，计算结果是型容积，计算净容积要考虑骨架系数，油舱还要考虑膨胀容积。
（4）完整稳性与破舱稳性
完整稳性按照规范、规则要求进行校核，国外船舶以及挂中国国旗的国际航行船舶按国际海事组织A749（18）“关于IMO文件包括的所有船舶的完整稳性规则”要求进行校核。
国内航行船舶按中国海事局2004“国内航行海船法定检验技术规则”（简称“法规”）
要求进行校核。
完整稳性计算主要是大倾角稳性计算，它的衡指标是：
各种典型的装载工况下经自由液面修正后的初稳性高度GM，最大静稳性力臂的对应横倾角，最大静稳性力臂值，突风和横摇衡准数等。
此外不同船型还有不同的衡准要求。
在稳性校核中，我国的“法规”与“IMO”稳性规则有较大的区别，一般来说“法
规”的要求更严于“IMO”要求。
法规还对航区作了划分，分远海航区（I类）、近海航区（II类）、沿海航区（III类）和遮蔽航区，不同的航区其风压值，横摇角都是不相同的。
除此之外，装谷物的散货船还要进行散装谷物稳性计算。
破舱稳性即船舶破损以后船舶的残存能力和水线位置是否满足有关公约、规则和规范的要求。
涉及破舱稳性要求的公约、规则和文件很多，其假定的破损范围、破损部位、残存能力和计算办法都各不相同，这里列表简略提一提。
序
号
名称适用船种生效日期使用性质
1ICLL66及1988议定书“A”，“B-60”，“B-100”型船1996.7强制
2SOLAS90客船1990.4强制
3SOLAS92（B-1规则）货船1992.2强制
4IMOA.265（Ⅷ）客船1973.11等效
5MARPOL73/78现有油船1983.10强制
6MARPOL73/78及1992年修正案油船1993.7强制
7SOLAS74/83修正案，IBC规则散装化学品船1986.7强制
8SOLAS74/83修正案，IGC规则散装液化气船1986.7强制
9IMOA.469（Ⅶ）近海供应船1981.11推荐
10IMOA.491（Ⅶ）核动力商船1981.11推荐
11IMOA.534（Ⅶ）特殊用途船1983推荐
12IMOMSC36（63）高速船1996.1强制
13SOLAS97第Ⅻ章散货船1999.7.1强制
ICLL66——1966年国际载重线公约。
ICLL66/1988年议定书——1966年国际载重线公约1988年议定书。
SOLAS90——1990年国际海上人命安全公约综合文件，包括1974年国际海上人命安全公约，
1978年议定书，1981，1983，1988（4），1988（10）等修正案。
SOLAS92（B-1规则）——国际海上人命安全公约1992年综合文本的B-1规则。
IMOA.265（Ⅷ）——国际海事组织大会决议A.265（Ⅶ）。
MARPOL73/78——1973年国际防止船舶造成污染公约及1978年议定书。
IBC规则——国际散装运输危险化学品船舶构造和设备规则。
IGC规则——国际散装运输液化气体船舶构造和设备规则。
IMOMSC36（63）——国际海事组织海上安全委员会决议MSC36（63）。
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（5）干舷
型深与结构吃水之差称之为干舷。
它是衡量船舶储备浮力大小和甲板上浪机会的技术参数。
装载过重，干舷不足常是海损事故的一个重要原因，并且早就引起人们的重视。
国际载重线公约规定了最小干舷的标准。
最小干舷的数值与下述因素有关。
船长，国际载重线公约按船长大小定出了基本干舷F。
数值。
船体丰满度（在0.85型深处的方形系数）、船舶上层建筑或第一层甲板室的长度、首和尾舷弧的大小、型深的大小都对最小干舷产生影响，经过这四个因素的修正后才得到载重线公约规定的最小干舷值。
按载重线公约要求，船舶分A型、B型、B-60、B-100型船。
A型船是散装液体的船（例油船），它的最小干舷值可以小些。
B-60、B-100型船同样最小干舷值可以小一些，即吃水可大些，可多装货，但它们的破舱稳性要求则更严了。
由于双底双壳油船的出现，为了满足油舱容积的需要，型深都比较大，从而干舷也比较大，所以目前大多数油船已不是A型船，而是B型船了。
此外还根据季节区分为冬季北大西洋区、冬季区、夏季区、热带区、夏季淡水区、热带淡水区。
冬季区风浪大要求干舷大，热带区要求干舷小。
船舶季节区的划分，反映在载重线标志上。
此外，载重线公约还对船舶首部的最小高度也作了规定。
__（6）吨位
船舶吨位包括总吨位GT和净吨位NT。
商船的总吨位大体代表了它的总容积，它表示船舶的大小。
而净吨位大体代表了船舶能用于营利的有效容积，它表示船舶的营运能力。
是船舶尺度的基本参数。
注意吨位是容积的概念，不是重量的概念。
它不同于载重吨，载货吨或者排水量。
吨位的作用有以下三条：
船舶吨位是税收和各类收费的基准。
例如向港口交纳的停泊费、引水费、灯塔费、码头费、进坞费及海关税、检验费等。
此外，在造船、买卖船舶以及船舶保险时也以总吨位的大小来计算费用。
在一些规范和国际公约中常用总吨位来划分船舶大小等级，以此来规定设备配备的标准。
例如，液货船消防设施的配置按2000总吨以上，500~2000总吨，500总吨以下，三种不同标准配置。
船舶总吨位是各类船舶统计的一种常用衡准。
吨位计算的办法历经了多次演变，目前民用船舶统一用“1969年国际船舶吨位丈量公约”规定的方法进行。
我国是该公约的缔约国，也基本按此方法进行。
该公约采用摩逊体制，其核心是计算型容积，然后再对某些处所进行免除。
但是苏伊士运河当局不执行69年公约，它对吨位丈量仍按它
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