船舶设计原理 2份.docx

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船舶设计原理2份

机密★启用前

大连理工大学网络教育学院

2019秋《船舶设计原理》

期末考试复习题

☆注意事项：

本复习题满分共：

200分。

一、单项选择题（本大题共8题，每小题2分，共16分）

1、船舶是一种水上建筑物，具有环境条件特殊、类型多、系统复杂、技术含量高、投资巨大、使用周期长等特点。

因此，船舶设计必须持认真、慎重的态度。

以下哪项不属于船体设计的三大部分。

（B）

A．总体设计B．轮机设计

C．结构设计D．舾装设计

2、船舶在设计及建造的时候应该按照规范设计和建造，符合船级社规范要求，下列哪个是美国船级社。

（D）

A．CCSB．BV

C．DNVD．ABS

3、总布置图在船舶哪一个设计阶段就开始存在。

（A）

A．报价设计B．合同设计

C．详细设计D．生产设计

4、下列货物中积载因数最大的货物是（A）。

A．大豆B．沙子

C．钢材D．铁矿石

5、当船舶舱容不足时通常使用（B）的措施比较有效。

A．增加船长B．增加型深

C．增加船宽D．减小机舱长度

6、舱容要素曲线是指各液体舱的容积和容积形心随（D）变化的曲线。

A．液体体积B．液面形心

C．液面面积D．液面高度

7、船舶所核算的各种载况下的稳性衡准数应当（A）。

A、大于等于1B．小于等于1

B、大于0D．小于0

8、设计水线平行中段的长度取决于（A）的大小和水线首尾端的形状。

A．水线面系数B．棱形系数

C．方形系数D．垂向棱形系数

9、使球鼻首开始有阻力收益的航速为（B）

A．最大航速B．界限航速

C．设计航速D．平均航速

10、下列哪项不是船体外形特征的主要参数。

（D）

A.平边线平底线C．设计水线形状

C．横剖面面积曲线形状D．邦戎曲线形状

二、多选题（本大题共8题，每小题3分，共24分）

1、一艘船舶的产生，一般要经历（ABCE）几大阶段。

A．制定设计任务书

B．设计

C．建造

D．装配

E．交船试航

2、确定船舶排水量和主尺度有几个突出特点（ABC）。

A．矛盾错综复杂

B．问题具有多解

C．过程逐步近似

D．目标统一固定

E．结果精确最优

3、对于新设计的船舶，一般应满足以下哪些基本要求（ABCDE）。

A．适用

B．经济

C．安全

D．环保

E．美观

4、船舶设计从最初参考母型船或统计资料的粗略估算，到最后按设计船的施工图纸或施工文件，整个过程有（BCDE）的特点。

A．精准设计

B．逐渐深化

C．逐渐精确

D．多次循环

E．螺旋式上升

5、计算船舶各装载情况下的初稳性高度和复原力臂曲线时，除非有特殊规定，否则均应符合以下要求。

（AC）

A．初稳性高度不应小于0.15m

B．初稳性高度不小于0.2m

C．横倾角等于或大于30度处的复原力臂，应不小于0.2m

D．横倾角等于或大于30度处的复原力臂，应不小于0.3m

E．船舶最大复原力臂对应的横倾角，应不小于30度

6、一般在航行计算时规定对燃料、淡水及备品的携带量为：

出港（），航行中途（），到港（）。

（ADE）

A．100%

B．80%

C．60%

D．50%

E．0%

7、船舶设计是依据设计技术任务书，经过大量详细的设计计算和绘图，提供船舶建造和使用所需的全部技术文件，包括（ACE）等。

A．设计合同书

B．设计说明书

C．设计图纸

D．设计原理书

E．技术条款

8、在确定排水量和主要尺度阶段，船舶性能校核一般包括（ABCDE）。

A．稳性校核

B．航速校核

C．干舷校核

D．容量校核

E．振动频率校核

9、船舶经济性包括（ADE）。

A．单船经济性

B．人员经济性

C．燃料经济性

D．船队经济性

E．运输系统经济性

10、进行航区划分一般分为（BCDE）几类航区。

A．里海航区

B．远海航区

C．近海航区

D．沿海航区

E．遮蔽航区

三、判断题（本大题共10题，每小题2分，共20分）

1、设计任务书中要明确的给出船舶的机电设备类型。

（对）

2、在船舶设计阶段提高载重量就会降低航速。

（错）

3、船舶的结构吃水对应的是满载排水量。

（错）

4、从提高螺旋桨性能来看，大的吃水有利于降低空泡。

（对）

5、在一定的棱形系数下，对于低、中速船，当浮心位置向尾部移动时，船的兴波阻力增减小，涡旋阻力增加。

（对）

6、船舶重力预计过大会导致船舶耐波性变差。

（错）

7、设计部门或船厂向船东提供的船舶稳性报告书不包括极限重心高度曲线图。

（对）

8、多用途船舶一般都有大开口。

（对）

9、低速船的总阻力随船长的增加而减小。

（错）

10、对于大船来说，增加型深D对总纵强度有利。

（对）

四、简答题（本大题共10题，每小题6分，共60分）

1、船舶总体设计的工作主要包括哪些？

答案：

（1）主尺度和船型参数的确定

（2）总布置设计

（3）型线设计

（4）各项性能的校核

（答对一条2分，两条3分，三条4分，全答出满分6分）

2、从强度要求上分析船长L是如何影响船体钢料重量的？

答案：

从强度要求上看，船长越长，其所受的纵向弯矩越大，对船体纵总强度的影响亦大。

（2分）为满足强度要求，船体等值梁的剖面模数也应大。

（2分）从而船体纵向构件的强度、尺寸也就大。

（2分）所以，船长对船体钢料重量的影响最大。

3、从强度要求上分析型深D是如何影响船体钢料重量的？

答案：

从强度上分析，对大船来说，型深较大，船体梁的剖面模数也大，对强度有利，纵向构件尺寸可以减小，从而抵消因型深增加所引起船侧舱壁等结构尺度加大的影响，即型深增加，重量不一定增加，有时甚至有利于减轻重量；（4分）

而对小船来说，增加型深会导致船体钢料重量的增加。

（2分）

4、从强度要求上分析吃水d是如何影响船体钢料重量的？

答案：

增加吃水要求船体梁的剖面模数增加，这就需要加大纵向构件的尺寸。

（2分）

吃水增加，舷外压力也随之增大，从而需增强船底及船侧结构。

（2分）

所以，增加吃水也会引起重量的增加，但总的来说，吃水对船体钢料重量的影响相对较小。

（2分）

5、船舶本身的内在矛盾错综复杂，请列举三对船舶设计中存在的矛盾。

答案：

（1）在排水量不变的情况下，提高载重量与提高航速之间的矛盾

（2）提高稳性与改善横摇缓和性之间的矛盾

（3）航向稳定性与操纵灵活性之间的矛盾

（4）水密分舱上，使用合理性与抗沉性之间的矛盾

（5）增加船舶吃水与航道和港口水深限制之间的矛盾

（6）降低造价与要求高航速之间的矛盾

（7）采用先进技术与可靠性、经济性之间的矛盾等

（每对两分，答出三对即满分）

6、法规规定根据主船体进水的可能程度，把船舶划分为哪两大类？

答案：

（1）“A”型船舶——载运液体货物的船舶（如油船）。

这类因这类船舶具有货舱口小且封闭条件好，露天甲板的完整性较好，货物的渗透率低，抗沉安全程度较高等特点，将其划为一类，称为“A"型船舶，其最小干舷可低些。

（4分）

（2）“B”型船舶——不符合“A”型船舶特点的其他船舶，它们的最小干舷应大些。

（2分）

7、船用垃圾焚烧处理有什么优缺点？

答案：

焚烧处理法有如下优点：

（1）处理后的垃圾减容（或减重）比最大，如减重可达97%~99%；（1分）

（2）在焚烧前可以不需要预先分类和挑选废物；（1分）

（3）处理后的残渣稳定，其排放不受海区的限制；（1分）

（4）二次污染小。

（1分）

其缺点是需要消耗一定的能源（燃油），但如能设法利用焚烧的热量，则会收到好的效益。

（2分）

8、选择船长时应该考虑的主要因素有哪些？

答案：

（1）船长对阻力的影响

（2）使用条件及建造条件对船长的限制

（3）总布置对船长的要求

（4）船长对操纵性、耐波性、抗沉性的影响

（5）船长对重量及造价的影响

（6）船长应满足浮力要求

（每条一分）

9、吃水是如何影响稳性的？

答案：

（1）吃水对初稳性的影响：

在排水量一定时，增加吃水d，浮心垂向坐标Zb将提高，但由于B/d减少，稳心半径r减小较大，总的来说，初稳性高度将减小。

（3分）

（2）吃水对大倾角稳性的影响：

在型深D不变的情况下，增加吃水降低了干舷，使储备浮力减少，大倾角横倾时，甲板边缘提前入水，对抗沉性及大倾角稳性都是不利的。

（3分）

10、航速校核的实质是航速估算或功率估算，其目的是什么？

答案：

（1）初步估算设计船在给定主机情况下的航速

（2）初步确定在所要求航速下需要的主机功率

（3）检查在给定主机的情况下所要求的航速是否合理

（4）在方案比较时，通过对各方案的航速估算，为选择最佳方案提供航速方面的依据

（答对一条2分，两条3分，三条4分，全答出满分6分）

5、论述题（本大题共8题，每小题10分，共80分）

1、船舶设计往往不是一蹴而就，要在既往船舶发展的情况下进行改革创新，请论述船舶设计都使用什么方法，分别有什么特点。

答案：

（1）母型法：

是指在现有船舶中选取一条与设计船技术性能相近的优秀船舶作为母型船，将其各项要素按设计船的要求用适当的方法加以改造变换，既得到设计船的相应要素。

有经过里实践考验的母型船作为新船设计中的借鉴，使新船的设计有了一个具体的实践基础。

（3分）

特点：

在母型船基础上，设计者能够比较准确的抓住设计船的矛盾，比较容易地确定设计船的改进方向及措施，比较有把握的选取设计船的各项技术参数，因而母型船不但可以使设计工作大为简化，而且还可以提高准确程度，减少逐步近似的次数。

（2分）

（2）统计资料方法：

在设计中还经常应用一些同类船舶的统计资料。

例如统计公式或统计图表，这些公式及图表是从一定类型的大量船舶的有关资料中统计归纳出来的，能反映出该类船舶的一般情况。

（3分）

特点：

公式和图表所给出的数据，大约相当于所统计船舶的平均值。

因此，各种统计资料所反映的都是一定类型船舶的一般规律，能够代表一个总的趋势，至于个别船舶的具体特点，它却反映不出来。

这一点，在应用统计资料时应当注意。

（2分）

2、试论述船舶重量重心计算的目的。

答案：

为使设计船舶准确地漂浮在预定吃水线上，就必须比较准确地估算船舶的重量与重心。

（2分）

重量计算的误差如果过大，船将不能漂浮在预订的吃水线上，影响船舶使用性能。

特别是沿海船和内河船，航道对船舶吃水有限制，当重力大于浮力时，实际吃水将超过设计吃水，船舶就不能在预定航区中航行，或须减载航行，这势必影响船舶的使用性能和经济性能。

同时，由于实际吃水超过设计吃水，干舷减少，储备浮力减少，抗沉性难以满足，甲板容易上浪，结构强度也可能不满足要求。

（2分）反之，船舶的重力预计过大时，则船的实际吃水必然小于设计吃水，这样的设计既不经济又会对航行性能造成损害，例如螺旋桨可能会露出水面而影响推进效率，若在海上航行还可能因吃水变小而使耐波性变差。

（2分）

重心计算误差还会引起船的纵倾或横倾，造成初稳性高度不应有的减少或增加，从而改变船舶预定的稳性和横摆性能。

（2分）

所以，重量重心计算如不准确，船舶就满足不了原定设计要求，各项设计性能变坏，经济性能变差，甚至会使船舶无法投入使用，后果严重。

（2分）

3、论述浮心纵向位置的选择。

在一定的棱形系数下，浮心纵向坐标Xb表明了排水量对船中分布不对称的程度，即表明排水量沿船长分布情况。

因此它对船的剩余阻力有较大影响，特别是对低、中速船，当浮心位置向首部移动时船的兴波阳力增加。

而旋涡阻力降低；浮心位置移向尾部时则产生相反的效果，减小了兴波阻力，增大了旋涡阻力。

（5分）

这样，相对于每种情况而言，一定的浮心纵向位置Xb必有定的最小总阻力与之对应，这个浮心纵向位置Xb通常称作最佳浮心位置。

船模试验证实，最佳浮心位置Xb是和很多因素有关的，但其中最主要的是船的相对速度，即傅汝德数Fn和纵向棱形系数Cp。

因此，仅就阻力而言，总的原则应当是：

对于低速货，船及油船，由于方形系数较大。

其兴波阻力所占比重较小，所以浮心纵向位置Xb。

应在船中以前，以免在船尾产生大量旋涡增加旋涡阻力。

对傅汝德数Fn>0.24的中、高速船，因船型较为瘦削，不至发生大量旋涡，因此浮心纵向位置Xb需在船中以后，以使前端变得较为尖瘦从而减小兴波阻力。

（5分）

4、如果货舱和压载水舱的总容积已足够，调整货舱与压载水舱容积的比例可通过调整双层底高度以及首尾尖能的长度来达到，有边舱时还可调整边舱的尺寸。

调整时应注意那些问题？

答案：

（1）调整双层底高度时，应满足双层底高度的最低要求（详见第七章有关双层底高度的要求）。

如考虑增大双层底高度，则要注意满载时重心升高对稳性的影响。

（2分）

（2）边舱的尺寸也有一定的范围，调整双壳体边舱的宽度时要注意到对破舱稳性的影响。

（2分）

（3）对首尖舱的长度，规范和法规有要求，不可超越规定的范围。

（2分）

（4）缩短首尾尖舱的长度对增加货舱实际的有效舱容是很有限的。

因为，对于尾机型船，尾尖舱缩短后，机舱后端更尖瘦，机舱布置的长度利用率将降低，即机舱一般不可能等长度后移。

首尖舱缩短后也因为首部型线削瘦，所增加的货舱容积利用率不高，即货舱首端处舱容亏损会增加。

（2分）

（5）如果采用增大首尾尖舱的长度，将多余的货舱容积转移到首尾压载水舱容积中去，这种做法对于大船来说，很可能导致压载航行时船舶所受的弯矩比其他载况都大，这一点对于散货船尤为严重。

散货船由于压载量大，通常压载航行时的总纵弯矩比满载时还要大。

大船压载水的分布对总纵强度的影响在总体设计中应充分重视。

（2分）

5、论述船舶平行中体的长度和位置的选择。

平行中体就是船中部设计水线下横剖面面积大小和形状完全一样的部分，其长度通常|用Lp表示。

平行中体的前、后部分分别称作进去流段，其长度分别以LE和LR表示，平行中体主要用于低速的运输货船、油船。

在一定的Fn范围内，船体采用适量的平行中体，无论从阻力性能方面还是在使用和建造方面都是有利的。

因为当船的排水量、主尺度及纵向棱形系数Cp决定后，采用适当长度的平行中体，将使船的排水体积相对移向中部而船的两端形状变得瘦削，因而使横剖面面积曲线在平行中体两端形成两个肩形，两肩附近引起的波浪与船两端引起的波浪将产生干扰现象。

（4分）

船模试验证实，合适的平行中体长度和位置，对改变兴波主要集中于端部的低速船和兴波干扰作用明显的中速船的兴波阻力将是有意义的。

通常在傅汝德数Fn<0.24~0.25、对应的方形系数Cb>0.62~0.63、纵向棱形系数Cp>0.63~0.65的船上都采用平行中体。

因为除阻力上有收益外还可以增大货舱容量，简化建造工艺，降低建造成本。

（3分）

根据船模试验研究可知，平行中体对阻力的影响主要是由它的最适宜的长度及最有利的位置所决定。

平行中体在船的后半体的长度增大，必然导致形状阻力的增加。

而船的前半体平行中体过长也很难实现进流段向平行中体的光滑过渡。

这样会使平行中体起点处所产生的波浪强化，势必增加兴波阻力。

因此，一定的船型必有较为适宜的平行中体长度Lp和进去流段长度LE，LR与之配合。

在设计中往往都是依据方形系数Cb来确定各段的长度。

（3分）

6、论述船舶生活污水的处理方式，一般有哪几种类型？

答案：

为了防止船舶排放生活污水污染环境，法规要求在距最近陆地4海里以内排放生活污水时，船舶应装有生活污水处理装置；如只需在距离最近陆地4海里以外排放生活污水，船上应装有把生活污水打碎和消毒的装置；如果只需在距离最近陆地12海里以外排放生活污水，船上可只设容量足够大的集污舱柜。

（4分）

船舶生活污水处理方式有三种类型：

（1）储存柜式：

在船上设置储存柜（又可分单纯储存方式和真空收集方式，后者冲洗水量少）。

当船舶航行于内河或沿海时，将生活污水储存于柜内，到港时由岸上接收装置接收（派船接收），或船舶航行至非限制海域排放人海。

（2分）

（2）处理排放式：

在船上设置生活污水处理装置，将生活污水净化消毒处理达到排放；准后排放到舷外。

（2分）

（3）再循环式处理：

将用生活污水处理装置处理后的液体作再循环冲洗介质。

液体再环前，一般要过滤、澄清和添加化学药剂杀菌及改变冲洗介质的外观（加染料）。

（2分）

7、论述船用垃圾都有哪些，对垃圾的处理方法主要有哪些？

答案：

船舶在营运过程中会产生各种垃圾。

生活方面的垃圾有厨房垃圾（食品残渣、罐头盒等）、居住舱室垃圾和生活污水处理装置中的污泥等；运行方面的垃圾有各种废油、油泥以及工作用品的废弃物（如棉纱头、橡皮和金属等）；此外，还有来自清扫货舱的各种垃圾，如垫舱物包装材料和破损货物等。

对这些垃圾必须要妥善处理，不能随意卸下。

（4分）

对垃圾处理的方法主要有：

①直接投弃法：

当船舶在管制海域时，先将垃圾保存在船上，待船舶航行在非限制海域时，再将垃圾直接排放人海。

此法的缺点是储存的垃圾会腐烂而产生臭气，不卫生。

（2分）

②粉碎处理法：

用粉碎机将垃圾粉碎，使其粒度达到排放要求后再排放人海。

长期航行在禁止投弃垃圾海域的船舶可在舷侧装一个储存柜，粉碎后的垃圾贮存在里面，当船舶航行至非限制海域再排放。

（2分）

③焚烧处理法：

将可燃烧的垃圾（固体垃圾和液体垃圾）送人焚烧装置内焚烧掉。

垃圾焚烧装置主要由焚烧炉、燃烧器、风机、废油柜、燃油泵及电气控制箱等组成。

（2分）

8、破舱稳性概率衡准方法与确定性方法比较，主要有哪些区别？

答案：

破舱稳性概率衡准方法与确定性方法比较，主要有以下区别:

（1）规定了船舶破损的最大范围，在该范围内横向、纵向和水平的分隔都可能破损，即不限制破损的部位，无论单独舱或两个舱或两个以上相邻舱组都有破损浸水的概率。

（2分）

（2）规定了船舶受损浸水后的残存概率，即规定了残存船舶的浮态和稳性指标与生存概率之间的关系。

（2分）

（3）规定了破损前船舶的状态，然后对每一种状态计算所有可能对船舶破损后的“生存力”有贡献的舱和舱组（假定这种舱或舱组浸水），全部的这些贡献之和称为船舶达到的分舱指数（A）。

（2分）

（4）破除了确定性方法中分舱因数F（即所谓“一舱制”、“两舱制”、“三舱制"）的概念，允许某些舱或舱组浸水后船舶残存能力低于衡准的要求。

取而代之的是，根据统计资料规定了一个要求的分舱指数（R），当船舶达到的分舱指数（A）不小于要求的分舱指数（R）时，就认为船舶破舱稳性满足要求。

（4分）