第二节 任务书分析及船舶主要要素的确定剖析.docx

1、第二节 任务书分析及船舶主要要素的确定剖析第二节 任务书分析及船舶主要要素的确定1. 任务书分析的要求1.1任务书的内容 1.1.1概 念 船舶设计技术任务书是船舶设计的依据。是由船东或业主根据使用要求，考虑技术和经济条件等实际情况，经过技术经济论证之后编制的。 1.1.2内 容 航区、航道、气象、用途、尺度要求、主要技术经济性能、主辅机及主要设备、舱室标准、经费预算、规范和标准的规定和要求、一些特殊要求等。 1.1.3名词概念 航区：根据水域航道、气象、风浪等划分的船舶航行区域。 内河航区划分：A级航区吴凇口至江阴 B级航区-江阴至宜昌 C级航区宜昌以上 海洋航区划分：遮蔽航区10海里（n

2、mile）以内 沿海航区1020海里（n mile） 近海航区20200海里（n mile） 无限航区200海里以外 试航速度（kn或km/h）：主机最大持续功率情况下，蒲式风级不超过三级的满载试航速度。 服务速度（kn或km/h）：船舶平时营运所使用的速度。 续航力（n mile或km）：在规定的主机功率或航速情况下，船上一次所带 燃料可供连续航行的距离。规定续航力是为了计算燃料储备量。 自持力（自给力）（d）：船上所带淡水和食品能在海上维持的天数。1.2任务书的分析任务书的分析必须包括以下内容： 1.2.1 船型、主尺度、主要系数、航速、续航力、自持力 设计船的材料、甲板形式、单、双机、桨

3、、驱动的动力、船类（干散货船、件杂货、集装箱、油船、客船等）；航区、航线；主要用于装载什么货物（矿石、钢材、建材）为主，兼装货物。 该船舶优、缺点。 是否吃水受到航道的限制，平面尺度如何，方型系数如何、是否合理。 该船的佛氏数在什么范围，航速为多少左右设计航速不大于、不小于多少是合理的。 分析设计船的续航力、自持力（讨论油水、食品、备品与经济性的关系）。1.2.2 船级、法规、规范、规则、标准 该船入级否，入那个船级社（CCS、BAS、BV、GL、NK等）。 用何法规、建造规范、标准对该船航区的要求、设计衡准。 着重分析安全（稳性、结构强度、救生、防火）、环保（防污染结构、规则）等要求。 1.

4、2.3 动力装置及设备： 从经济性和航速要求，该船选择的尺度、型线、主机耗油率、功率大小是否优良，主机和辅助设备，主机转速，推进形式、螺旋桨形式，选择是否适当。1.2.4 是否考虑操纵性能。 1.2.5 装卸设备，装卸效率与起货设备的考虑、是否有利于船舶本身的建造和航运经济性。 1.2.6 总布置要求 尾机型、中机型的优缺点、设计船选择哪种、总布置设计应满足那些要求（如使用、规范、法规）。这里着重分析设计船布置中主要的矛盾（如出现严重首、尾倾时，浮态如何调整、压载水舱等） 1.2.7 船员编制 查阅法规及海事、航政方面有关舱室设备与船员定员的规定（如航区、船型、吨位）。 2 船舶设计的方法 2

5、.1 分析、解决设计船的经济与技术（安全、环保、性能等）矛盾 抓住主要矛盾、中心问题、关键问题，确定正确的设计思想，寻求解决问题的合理途径，其他问题的解决服从于主要问题的解决。 2.2 逐步近似法、科学继承性 近似法：将复杂的设计任务分成若干近似环节，初次近似时只考虑少数主要因素，而后一次近似计入较多因素，反复进行几次近似，每后一次近似都是前次近似结果的补充、修改和发展，如此进行若干次近似，总可以得到符合要求的设计结果，且协调各方面的矛盾。 继承性：任何优秀船舶的出现都必然是以往船舶发展的结果。在设计过程中以分析批判的态度正确应用以往的经验是十分重要且必不可少的，这就是科学的继承性。应用经验的

6、两种基本方法： （1）型船设计法：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，将母型的技术要素（L,B,D,d,Cb,Cp,Xb）按设计船的要求用适当的方法加以改造，即得到设计船的技术要求。这是船舶传统设计中最简单又根本的方法。 （2）统计法：应用大量同类型实船的技术经济统计数据、图表和经验公式进行设计。这些统计能反映同类型船舶的一般规律，能表明同类型船舶一个总的趋势。 2.3优化设计和现代计算机技术的应用 寻找一个能满足所有限制条件，且使主要设计指标最为先进的设计方案。第三节 船舶主要要素的确定3.1 船舶主要要素 船舶的排水量、主要尺度(船长、船宽、型深、吃水)以及船型系数

7、(方形系数、棱形系数、水线面系数、中剖面系数)统称为船舶主要要素。 3.2 重要意义 船舶主要要素是描述船舶几何形状的一些最基本的特征数据。这些要素对船舶技术经济性能诸如快速性、稳性、耐波性、重量、强度、容量、总布置及经济性等都有重大的影响，对船舶质量起着决定性的作用。因此合理地确定船舶主要要素，是船舶设计中最基本最重要的工作之一。 3.3 名词概念 载重型船舶：载重量系数DW=DW/较大且比较稳定，先利用载重量系数求得排水量，然后再确定相应的主尺度的船舶。（货船、油船等）。 布置型船舶：先从布置地位需要拟定主尺度，然后计算排水量的船（客船、拖船、集装箱船等）。 3.4 设计步骤 3.4.1载

8、重型船舶 按图1框图步骤执行，先估算排水量，再计算尺度，得出设计船的最佳方案。 或修改总体布置修改主尺度及系数修改主尺度及系数Wi不满足Wi=满足图 13.4.2布置地位型船舶 按图2框图步骤执行，先确定尺度要素，再校核排水量，得出设计船的最佳方案。 或修改总体布置修 修 度改 改 及主 主 系尺 尺 数度及系数 Wi Wi 不满足 满足图23.5 确定设计船主要要素的基本原理 选择船舶主要要素是设计者理论水平、独立工作能力、综合运用多学科知识和创新能力最集中的体现。这项工作主要考虑五个方面： 建造和使用条件的限制；技术性能要求；使用和经济性能要求；采取的技术措施。 3.5.1 应满足的条件

9、1满足重力与浮力平衡条件。 2满足建造和使用条件，容量，建筑地位。 3满足各项技术性能。 4满足船东对设计船的有关要求。 5经济性要好。 3.5.2 基本思路 1确立设计思想，抓住主要矛盾，兼顾其他。各主要要素相互联系且相互制约，处理好 LB、BD、Dd、LD、及CbFn的关系。 2根据母型船及统计规律，粗估第一次主要要素。 3对第一次近似值进行性能校核，协调尺度要素，估算出第二次要素近似值。 4对第二次值绘制布置、型线、中剖面结构草图，进一步核算性能，调整尺度要素。 5进行尺度要素的优化，选取最佳方案。3.5.3 特点 （1）矛盾的复杂性：各种要求既相互联系又相互制约。抓住中心问题，采取技术

10、措施，兼顾其他。 （2）问题的多解性：在众多方案中求解最佳方案。 （3）整个过程是逐步近似的，螺旋式的求解方法。3.6 选择设计船主要要素时应考虑的因素选择船舶主要要素是设计者理论水平、独立工作能力、综合运用多学科知识和创新能力最集中的体现。这项工作主要考虑五个方面： 建造和使用条件的限制；技术性能要求；使用和经济性能要求；采取的技术措施；各主要要素的相互联系且相互制约的关系。 3.6.1 船长 (1) 注意限制条件:使用条件：航道、码头、泊位、桥粱、闸门等。LLk-L 建造条件：船坞、船台、建造条件与设备等。 (2)满足浮力方程式。 (3)满足布置要求。 (4)技术性能要求（考虑设计船的主要

11、技术性能） 快速性：中高速船宜取较大船长，以减少兴波阻力；低速船宜取较短船长，以减少摩擦阻力，并注意选取经济船长。 操纵性：增加船长对回转性不利，对航向稳定性有利。 耐波性：增加船长减少纵摇，对耐波性有利。 抗沉性：增加船长对抗沉性有利。 (5)经济性性能：增加船长会消耗钢材和增加船体重量，造价上升。 (6)初估方法 自行统计型船分析综合或利用前人统计图谱资料（注意收集查找资料，吸取设计船所需要的资料）。 利用统计经验公式（教科书、设计手册、文献）。 不同船舶、不同航行水域具体处理（全面分析处理）。 3.6.2 船宽 (1) 注意限制条件 使用条件：航道、码头、泊位、桥粱、闸门等。B0.5+0

12、.05B 建造条件：船坞、船台、建造条件与设备等。 (2) 满足浮力方程式 (3) 满足布置要求。 (4) 技术性能要求 稳性：增加船宽对初稳性效果明显；但进水角减小，稳性范围减小，对大倾角稳性不一定有利；须综合考虑。 耐波性：增加船宽使横摇加剧，对耐波性不利，与稳性配合选取GM的上下限值。 快速性：和L保持不变，增加船宽，减小Cb，特别对中高速船有利。 (5)经济性性能：增加船宽会消耗钢材和增加船体重量，造价上升，但影响没有船长大。如果增加船宽，以减小船长，对船体结构重量有利。 (6)初估方法 自行统计型船分析综合或利用前人统计图谱资料（注意收集查找资料，吸取设计船所需要的资料）。 利用统计

13、经验公式（教科书、设计手册、文献）。 不同船舶、不同航行水域具体处理（全面分析处理）。3.6.3 吃水 (1) 限制条件 使用条件：航道、码头、泊位、桥粱、闸门等。T=H-H 建造条件：船坞、船台、建造条件与设备等。 (2)满足浮力方程式。 (3)技术性能要求 稳性：减少吃水对稳性有利，B/D增大，进水角增大。 快速性：增大吃水，可增加螺旋桨直径，对推进效率有利。同时减小 Cb，使剩余阻力降低，特别对中高速船有利。但对浅水阻力不利。 耐波性：吃水浅的船舶易产生砰击和漂移现象，海上航行时耐波性较差。 (4)初估方法 自行统计型船分析综合或利用前人统计图谱资料。 利用统计经验公式。 不同船舶、不同

14、航行水域具体处理。3.6.4 型深 (1)使用性：布置，容量，趸船的配合。 (2)技术性能要求（注意法规对最小干舷的要求） 稳性：增大型深，进水角大，同时不易上浪进水，对大倾角稳性有利。但重心提高，对初稳性不利，综合考虑。 耐波性：型深小，甲板易上浪，淹湿性不好。 抗沉性：型深小，干舷小，储备浮力小，对抗沉性不利。 总纵强度：大型深对总纵强度有利，注意规范对L/D,B/D的要求。 (3)经济性性能：增加型深，大船不一定增加船体重量，小船会增加船体重量。 (4)初估方法 自行统计型船分析综合或利用前人统计图谱资料。 利用统计经验公式，特别是舱容计算公式及干舷规范计算。 不同船舶、不同航行水域具体处理。3.6.5 方形系数 (1)满足浮力方程式。 (2)快速性：对于快速船减小Cb，增大船长，对剩余阻力有利，Cb不宜过大。中低速船和浅水船适当增大Cb，减短船长及吃水，对摩擦阻力和浅水阻力有利。 (3)经济型：根据设计船的类型分析方形系数大小对经济型的影响后确定方形系数。 (4)初估方法 自行统计型船分析综合或利用前人统计图谱资料。 利用统计经验公式，特别要注重经济方形系数的考虑。 不同船舶、不同航行水域具体处理。3.7 性能校核（1）浮性 = DW+LW+1-5%LW（2）稳性 GM（3）舱容（布置型船不校核）（4）快速性 V（5）横摇周期 T3.8 尺度优化（本次设计不做）