第四章 主尺度排水量确定（F）

null第四章 主尺度排水量确定第四章 主尺度排水量确定4-1 船型总体构思4-1 船型总体方案构思null4-2 选择船舶主要要素时 考虑的因素4-2 选择船舶主要要素时 考虑的因素 船长，L； 型宽，B； 型深，D； 吃水，d； 方形系数，Cb； 一、选择L时考虑的因素 一、选择L时考虑的因素 1、L对阻力的影响 2、使用建造条件对L的影响 3、总布置对L的影响—布置型船 4、L对操纵性、耐波性、抗沉性 5、L对重量（LW）及造价的影响 6、L应满足△（浮力） L对阻力的影响： 低速船短而肥；高速船瘦而长。L对阻力的影响： 低速船短而肥；高速船瘦而长。 L对阻力的影响 L对阻力的影响　 高速船（Fn>0.3）：兴波阻力 低速船（Fn<0.18）：摩擦阻力 　　　　　　　　　　 ※最佳船长(Lopt)、经济船长(Le)： （与造价P、油价相关）使用建造条件对L的影响使用建造条件对L的影响黄浦江航道曲率半径要求 L<200m； 巴拿马运河船闸长度：295m； 码头泊位长度； 船台、船坞尺度；总布置对L的影响—布置型船总布置对L的影响—布置型船客船； 拖船； 集装箱船；  L对操纵性、耐波性、抗沉性的影响  L对操纵性、耐波性、抗沉性的影响 回转性； 纵摇、升沉：L>1.3 ； L大，则可浸长度增加，稳性损失降低； 对L的综合分析(例)：对L的综合分析(例)： Tugs L要小→操纵性好 L对重量（LW）及造价的影响 L对重量（LW）及造价的影响影响LW的要素按重要性排序：L、B、D、d、Cb…… L与LW及造价的关系； L与燃油消耗量的关系；二、选择B时考虑的因素 二、选择B时考虑的因素 1、对稳性及耐波性的影响 2、对阻力的影响 3、使用、建造条件对B的影响 4、总布置对B的影响 5、满足浮力要求 6、对造价P的影响  B对初稳性的影响 B对初稳性的影响 B对大角稳性的影响  B对大角稳性的影响  B对阻力的影响 B对阻力的影响null使用、建造条件对B的影响：船闸，船台 (大连船厂6.5万吨成品油船)； 总布置对B的影响 ：客船，集装箱船，拖船； 满足浮力要求 ：浮力方程 对造价P的影响：增加B有利于减小P三、选择d时考虑的因素 三、选择d时考虑的因素 1、对快速性的影响 2、对初稳性、大角稳性、耐波性等的影响 3、浮力要求 4、航道港口水深对d的影响 d对快速性的影响d对快速性的影响d大，可加大螺旋桨直径，提高效率；增大埋深，降低空泡； 排水量一定时，L、B不变，增大d，则Cb和B/d减小，使剩余阻力降低； ∴ 在吃水不受限制时，尽量选用大的d。d对其它性能的影响 d对其它性能的影响 在∇一定时，增加d则Zb将提高，但由于B/d减小使稳心半径r减小较大，使得GM减小； 在型深D不变时，d增大使得干舷降低，甲板边缘提前人水，对抗沉性和大角稳性变差； d大，砰击和漂移程度轻，耐波性好。 四、选择D时考虑的因素四、选择D时考虑的因素1、对稳性的影响 初稳性、大角稳性 2、对抗沉性的影响 3、对总强度和造价的影响 4、对容量布置的影响 D对大角稳性的影响 D对大角稳性的影响 D对总强度和造价的影响 D对总强度和造价的影响大型船舶：结构构件尺度按照确定计算确定，D增大时，Wh不一定增加； 小型船舶：结构构件按照工艺及构造要求确定， D增大时，Wh将增加；五、选择Cb时考虑的因素 五、选择Cb时考虑的因素 1、浮性方程式 △=r·k·L·B·d·Cb 对主尺度的影响 2、对布置的影响 3、对LW、DW的影响 4、对阻力的影响 最佳Cb、临界Cb、经济Cb  Cb对阻力的影响 Cb对阻力的影响 中低速船→经济Cb 中高速船→最佳Cb  船舶的实际Cb： 船舶的实际Cb： 载重型船--Cb大 布置型船—重力浮力平衡，Cb与Fn配合 浅水航道船—增大Cb以减小尺度 工作船（Tug）--由于航速较高，Cb小，对阻力有利  船舶的实际Cb： 船舶的实际Cb：六、小结--主尺度要素与船舶性能的联系 六、小结--主尺度要素与船舶性能的联系 4-3 确定主要要素的基本原理 4-3 确定主要要素的基本原理 布置型船 　　　Container、Passenger、Tugs… 载重型船 Tanker、Bulk、Ore-Carrier…一、基本步骤（布置型、载重型）一、基本步骤（布置型、载重型） 1）确立指导思想 2）初步拟定L、B、D、d、Cb、… 3) 重力浮力平衡、容积满足要求 4）性能校核 一个 可行方案null二、主尺度要素初步拟定 二、主尺度要素初步拟定 （一）△估算 1. 重量方程法 2.修改母型法 （二)主尺度初步拟定 1.母型修改法 2.统计法 null （一）△估算 1、以△为变量的重量方程法 1） 其中，载重量系数可由统计数据得到 null 2）假设各部分重量可达为　 null2、以L、B、D等为变量的重量方程法（二）主尺度初步拟定 （二）主尺度初步拟定 1、统计公式法确定L、B、D、d 2、确定 Cb 3、按尺度比（L/B，B/d等）确定主尺度 4、按限制条件定主尺度 5、按总布置估算主尺度 1、 统计法确定主尺度 1、 统计法确定主尺度 1）油船（DW＝3.5～13万吨） null2）散货船 null3）多用途 null4）港作拖轮 null 2、确定 1） 当主尺度和排水量确定后 2）（统计法） A、B为统计系数，取决于船型、速长比等。 （查表4-2） 3、按尺度比确定主尺度3、按尺度比确定主尺度4、 按限制条件定主尺度4、 按限制条件定主尺度港口、航道水深→d； 航道曲率半径→L； 港口泊位长度→L； 船台、船坞尺度→L,B 5、按总布置估算主尺度5、按总布置估算主尺度50000吨多用途船50000吨多用途船三、重力与浮力平衡 三、重力与浮力平衡 　　1、变载重量法 　　 　　 改变载重量DW使等式成立。 2、固定载重量法 null 2、固定载重量法 1） 用平衡 2）诺曼系数法 当 ∴ N—诺曼系数 null诺曼系数推导： 设，N的计算与各项重量与△的幂次有关。即 则null求全微分： = ∴ 其中，诺曼系数：其中，诺曼系数：民船诺曼系数例：民船诺曼系数例：设：1）Wh与△成正比； 2）Wf的3/5正比于 ； Wf的1/5正比于 ； Wf的1/5与△无关； 3）Wm的3/5正比于 ； Wm的2/5与△无关； 则， nullnull诺曼系数应用例题：改变船主尺度 ∵ ∴ 　　 则，null若令则，得，四、性能分析与估算四、性能分析与估算null　　　　１、 稳性 　　　　 ｒ与　　 的估算： 1） 根据母型船换算 2)由公式估算 3）稳性下限—安全：3）稳性下限—安全：a)使船的倾角尽量小； b)有足够的剩余初稳性高度； c)船随浪处于波峰较长时间时的倾覆 d)旅客集中一舷、全速回航时的倾角； e)起重船起吊时， 集装箱船受横风作用时； f)大角稳性曲线在原点处的斜率不能过小； “规范” 对 要求：“规范” 对 要求： 客、货、油 ≥0.15m 集、渔 ≥0.3m 运木 ≥ 0.1m（出港） 起重 ≥0.16B4） 上限—缓和摇摆：4） 上限—缓和摇摆： 防止船与波浪谐摇的条件： 典型船的稳性数据： 典型船的稳性数据：1）干货船—满载到港时稳性最差 ①B>12m船： = 0.04~0.05 ②中小型船： = 0.05~0.07 ③中途可加压载的船： 可小些 ④干舷较低船： 不宜过大， 否则 稳性消失角不易满足 ⑤矿砂船：选取较小的 表4-7 内河客船稳性表4-7 内河客船稳性3）运木船：若满载时初稳性高度过高，对部分装载时的横摇不利。 ∵所运木材对大角稳性有利， ∴ 在满载且甲板装货时 >0 即可；3）运木船：若满载时初稳性高度过高，对部分装载时的横摇不利。 ∵所运木材对大角稳性有利， ∴ 在满载且甲板装货时 >0 即可；4）油船：自由液面修正 5）拖船：在拖索急牵力矩作用下，横倾角不超过甲板边缘入水角表4-8 典型拖轮稳性表4-8 典型拖轮稳性null2、快速性 • 给定主机时求航速 • 给定航速时定主机 1）有效功率EHP估算 a) b) 其他（艾尔法、莱普法…） 表4-9 有效功率估算方法表4-9 有效功率估算方法2)推进系数估算 2)推进系数估算 提高敞水效率措施：大直径，低转速提高敞水效率措施：大直径，低转速提高敞水效率措施：大直径，低转速提高敞水效率措施：大直径，低转速提高船身效率措施：改进船舶线型提高船身效率措施：改进船舶线型3、耐波性3、耐波性4、操纵性： 航向稳定性与回转性相互矛盾4、操纵性： 航向稳定性与回转性相互矛盾5、结构强度、振动及噪声5、结构强度、振动及噪声null End of chapter 4