船舶設(shè)計(jì)原理第1章

1、 第一章 緒 論 第一章 緒 論 設(shè)計(jì)實(shí)踐證明設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中必須注意以下幾點(diǎn)：1：認(rèn)真貫徹國家的技術(shù)政策；2：熟悉并遵守各項(xiàng)規(guī)范和公約；3：認(rèn)真做好調(diào)查研究；4：注重在借鑒與繼承的基礎(chǔ)上創(chuàng)新；5：采用逐步近似的方法，逐步深化，最終使設(shè)計(jì)結(jié)果接近最佳組合。設(shè)計(jì)的新船應(yīng)達(dá)到以下基本要求：適用、經(jīng)濟(jì)、安全可靠、美觀。 1-1 船舶設(shè)計(jì)階段的劃分一一 船舶各設(shè)計(jì)階段的基本內(nèi)容船舶各設(shè)計(jì)階段的基本內(nèi)容1. 1. 編制設(shè)計(jì)技術(shù)任務(wù)書編制設(shè)計(jì)技術(shù)任務(wù)書 設(shè)計(jì)技術(shù)任務(wù)書是船舶設(shè)計(jì)的依據(jù)，它全面地反映了對(duì)設(shè)計(jì)船技術(shù)性能的要求，并對(duì)船舶的主要技術(shù)要素做了具體規(guī)定，如船舶類型、用途、噸位、航速、航距、機(jī)電設(shè)備等。

2、 1-1 船舶設(shè)計(jì)階段的劃分 2. 2. 初步設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì) 初步設(shè)計(jì)是按設(shè)計(jì)技術(shù)任務(wù)書進(jìn)行的，是船舶設(shè)計(jì)的主要階段， 在這個(gè)階段里，要確定與船舶技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能關(guān)系最大的一些項(xiàng)目，如船的主尺度和排水量、船體型線、建筑型式及總體布置、基本結(jié)構(gòu)、主輔機(jī)及主要裝置系統(tǒng)等。同時(shí)要進(jìn)行船舶主要性能計(jì)算，繪制型線圖、總布置圖、橫剖面結(jié)構(gòu)圖等主要圖紙，編制出全船說明書和材料設(shè)備清單。1-1 船舶設(shè)計(jì)階段的劃分 3. 3. 技術(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì) 技術(shù)設(shè)計(jì)是初步設(shè)計(jì)的進(jìn)一步深入，是整個(gè)設(shè)計(jì)中的重要一環(huán)，新船的所有主要技術(shù)性問題都須在這個(gè)階段內(nèi)解決，要做大量準(zhǔn)確詳細(xì)的計(jì)算工作，并繪制數(shù)量較多的圖紙。 這個(gè)階段所提出的技術(shù)

3、文件，應(yīng)能滿足船級(jí)社審查、承造廠進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備、估算造價(jià)、訂貨以及繪制施工圖紙等方面的需要。1-1 船舶設(shè)計(jì)階段的劃分 4. 施工設(shè)計(jì)施工設(shè)計(jì) 技術(shù)設(shè)計(jì)被審查批準(zhǔn)之后，根據(jù)建造廠的具體生產(chǎn)技術(shù)條件和船舶各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)文件、應(yīng)制定建造該船所需的船體、輪機(jī)、電氣三方面的全部圖紙相技術(shù)文件，稱為施工設(shè)計(jì)。在船體方面要繪制分段結(jié)構(gòu)施工圖和制定工藝規(guī)程以及船舶設(shè)備，舾裝的施工圖等。1-1 船舶設(shè)計(jì)階段的劃分 5. 制定完工文件制定完工文件 船舶在建造施工中，往往會(huì)對(duì)原設(shè)計(jì)作一些修改，如經(jīng)傾斜試驗(yàn)確定了準(zhǔn)確的重心豎向高度等。因此，原來的設(shè)計(jì)圖紙和技術(shù)文件(如浮態(tài)與穩(wěn)性計(jì)算等)就與實(shí)船不完全相符了。為反映真實(shí)情況，

4、在船舶竣工后，應(yīng)按實(shí)際情況修改圖紙及進(jìn)行必要的修改計(jì)算，為用船部門提供竣工圖紙和技術(shù)資料，即制定完工文件。 1-1 船舶設(shè)計(jì)階段的劃分二二 船舶設(shè)計(jì)階段的改革船舶設(shè)計(jì)階段的改革 為了適應(yīng)國際造船市場(chǎng)的需要，中國船舶工業(yè)總公司制定了民用船舶產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段劃分和審批工作的若干規(guī)定(試行)這規(guī)定將新建船舶的設(shè)計(jì)劃分為：制定產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)任務(wù)書、報(bào)價(jià)設(shè)計(jì)(需要時(shí))、初步設(shè)計(jì)(含簽訂造船合同所需技術(shù)文件)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)設(shè)計(jì)、編制完工文件等六個(gè)階段。 1. 1. 報(bào)價(jià)設(shè)計(jì)報(bào)價(jià)設(shè)計(jì) 根據(jù)船東提出的技術(shù)要求或招標(biāo)說明書進(jìn)行設(shè)計(jì)。其主要內(nèi)容為：初步確定新船的技術(shù)條件和形狀、提供總布置簡(jiǎn)圖、主要設(shè)備清單、簡(jiǎn)要說明書

5、、估算造價(jià)。報(bào)價(jià)設(shè)計(jì)的目的是設(shè)計(jì)方向船東提出報(bào)價(jià)，力爭(zhēng)中標(biāo)，并使船東了解新船概貌及船價(jià)，挑選中標(biāo)單位。報(bào)價(jià)設(shè)計(jì)是商談定船合同之前的一項(xiàng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，它不作為最終簽訂造船合同的技術(shù)附件。1-1 船舶設(shè)計(jì)階段的劃分2. 2. 初步設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì) 初步設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)任務(wù)書和造船合同，對(duì)造船的總體方案作出規(guī)劃，對(duì)船舶的總體性能和主要技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，對(duì)動(dòng)力裝置和各種系統(tǒng)原理圖進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過理論計(jì)算和必要的試驗(yàn)，確定產(chǎn)品的主要參數(shù)、主要結(jié)構(gòu)、主要設(shè)備選型等。船體方面要完成的主要技術(shù)文件有：船體設(shè)計(jì)說明書；總布置固；型線圖；航速、穩(wěn)性、干舷、艙容等計(jì)算書；船中橫剖面結(jié)構(gòu)圖和總縱強(qiáng)度計(jì)算書，鋼料預(yù)估單、主要設(shè)備

6、明細(xì)表。1-1 船舶設(shè)計(jì)階段的劃分1-1 船舶設(shè)計(jì)階段的劃分 3. 3. 詳細(xì)設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì) 它是依據(jù)造船合同及其技術(shù)文件或經(jīng)審查修改后的初步設(shè)計(jì)方案進(jìn)行的。這一階段的設(shè)計(jì)工作，是在總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)備局部問題進(jìn)行深入分析，并進(jìn)行各個(gè)項(xiàng)目的詳綱設(shè)計(jì)計(jì)算和繪圖最終確定船舶的全部技術(shù)性能和船體結(jié)構(gòu)對(duì)重要材料及設(shè)備提出訂貨選型要求。詳細(xì)設(shè)計(jì)所提出的技術(shù)文件和圖紙應(yīng)能滿足驗(yàn)船部門審查、船東認(rèn)可、造船單位訂購原材料和設(shè)備的需要，同時(shí)也是進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)計(jì)的依據(jù)。 4.4.生產(chǎn)設(shè)計(jì)生產(chǎn)設(shè)計(jì) 在詳細(xì)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)承造廠的工藝裝備條件、工藝水平、施工區(qū)域和組裝單元，繪制有工藝要求和生產(chǎn)管理指標(biāo)的工作圖和表，為建

7、造船舶提供建造方案、施工要求、施工圖紙和生產(chǎn)管理圖表。 1-1 船舶設(shè)計(jì)階段的劃分一一 制定設(shè)計(jì)技術(shù)任務(wù)書前的論證工作制定設(shè)計(jì)技術(shù)任務(wù)書前的論證工作1.1.運(yùn)輸類型的論證運(yùn)輸類型的論證 運(yùn)輸有五種形式：水運(yùn)、鐵路、公路、航空、管道等。要完成所需的運(yùn)輸任務(wù)，首先要研究采用哪一種運(yùn)輸形式或哪幾種聯(lián)運(yùn)的形式、使得投資最少，經(jīng)濟(jì)效益最好。這一論證涉及的面比較廣，一般由國家某部門或某地區(qū)才能完成。 1-2 設(shè)計(jì)技術(shù)任務(wù)書1-2 設(shè)計(jì)技術(shù)任務(wù)書 2. 2. 船型論證船型論證 承擔(dān)某一運(yùn)輸任務(wù)，如貨運(yùn)，可供選擇的船型有：貨艙、集裝箱船、頂推分節(jié)駁、載駁船等。在具體選取時(shí)要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證。 如果確定用普通貨

8、船來承運(yùn)，還要探討船舶的大小、航速的高低。要以最適用最經(jīng)濟(jì)的方案作為制定任務(wù)書的基礎(chǔ)。1-2 設(shè)計(jì)技術(shù)任務(wù)書二二 設(shè)計(jì)技術(shù)任務(wù)書主要內(nèi)容設(shè)計(jì)技術(shù)任務(wù)書主要內(nèi)容 航區(qū)、航線航區(qū)、航線 這是指新船航行的區(qū)域。海船航區(qū)分為：無限、近海、沿海、遲蔽等航區(qū)。內(nèi)河船舶常按水系來分，如我國長(zhǎng)江水系根據(jù)風(fēng)浪及水流情況，分為A、B、C級(jí)航區(qū)及J級(jí)航段。不固定航線的船，通常提出主要航行的航線或航區(qū)，定航線的船通常要給出?？康母劭诘取?2.2.用途用途 這是指新船的裝載數(shù)量與性質(zhì)。 客船、客貨船包括人數(shù)(各等級(jí)的分配數(shù)、艙室標(biāo)準(zhǔn))、載貨噸數(shù)以及艙容要求。 貨船包括貨物的數(shù)量及理化性質(zhì)。就數(shù)量來說，任務(wù)書中有時(shí)結(jié)出“

9、載重量”，即包括貨物、燃油、滑油、淡水、食品等的重量。有時(shí)給出“載貨量”，即貨物重量。貨物有多種多樣如液貨、散貨、雜貨、集裝箱等，對(duì)于一般貨物，要給出載重噸數(shù)，而對(duì)于集裝箱，則是給出箱數(shù)。 1-2 設(shè)計(jì)技術(shù)任務(wù)書 3. 3. 船型船型 這是指船的建筑持征，包括上層建筑、機(jī)艙部位、貨艙劃分、甲板層數(shù)、甲板間高等。 4. 4. 船級(jí)船級(jí) 這是指按什么規(guī)范、哪一級(jí)設(shè)計(jì)新船。要注意不同規(guī)范從不同角度提出的要求。走國際航線的船舶、還應(yīng)符合有關(guān)的國際規(guī)則與公約，以及有關(guān)國家、地區(qū)、運(yùn)河等頒布的待殊規(guī)則。1-2 設(shè)計(jì)技術(shù)任務(wù)書1-2 設(shè)計(jì)技術(shù)任務(wù)書5. 5. 動(dòng)力裝置動(dòng)力裝置 主機(jī)的類型、功率、轉(zhuǎn)速、臺(tái)數(shù)等

10、6. 6. 航速、續(xù)航力、自持力航速、續(xù)航力、自持力(1)航速：民船的航速常分為試航航速與服務(wù)航速。(2)續(xù)航力：在規(guī)定的航速和主機(jī)功率下，船上所帶的燃油可供船連續(xù)航行的距離(n.mi1e/km)或連續(xù)航行的時(shí)間(h)。(3)自持力:這是指船上所帶淡水、食品等能供人員在海上維持的天數(shù)，也有稱自給力以天(d)計(jì)。7. 7. 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 這是指船體與上層建筑材料、船體結(jié)構(gòu)形式、甲板負(fù)荷、特殊加強(qiáng)等的要求。8. 8. 設(shè)備設(shè)備 這是指起貨設(shè)備的形式及能力如錨和錨機(jī)、舵和舵機(jī)、減格裝置、通風(fēng)、空調(diào)、導(dǎo)航等方面的要求。9. 9. 性能性能 這是指性能要求，如穩(wěn)性要求、浮態(tài)要求、分艙及破艙穩(wěn)性的要求、耐波性

11、及操縱性的要求等。1-2 設(shè)計(jì)技術(shù)任務(wù)書1-2 設(shè)計(jì)技術(shù)任務(wù)書10. 10. 船員船員這是指船上編制人數(shù)，同時(shí)也有對(duì)生活設(shè)施提出具體要求。11. 11. 尺度限制尺度限制(1)船長(zhǎng)：它受泊位長(zhǎng)度、港域?qū)挾?、河道曲率、以及船閘、船塢等的限制。(2)吃水：它受航道與港區(qū)的水深限制。(3)船寬：它主要受運(yùn)河、過船閘、進(jìn)船塢等限制。(4)船的水上部分高度：它主要是考慮橋高的限制，如南京長(zhǎng)江大橋高出水面28m、珠江大橋高出水面8m等限制。 一一 認(rèn)真調(diào)查研究認(rèn)真調(diào)查研究 應(yīng)考慮進(jìn)行調(diào)查研究工作，廣泛征求使用部門及航道、港務(wù)、船級(jí)社等有關(guān)部門的意見看法，搜集有關(guān)的資料(包括國外實(shí)船資料和文獻(xiàn))，再經(jīng)過一番

12、去粗取精、去偽存真的改造制作過程，才能形成初步的設(shè)計(jì)方案使設(shè)計(jì)從一開始就建立在比較符合客觀實(shí)際的基礎(chǔ)上。隨著設(shè)計(jì)工作的深入，設(shè)計(jì)人員有時(shí)還需帶著設(shè)計(jì)方案和問題，通過各種形式做深入的調(diào)查研究，征求意見、這樣就可少走彎路。1-3 設(shè)計(jì)工作方法1-3 設(shè)計(jì)工作方法 二二 在借鑒與繼承的基礎(chǔ)上創(chuàng)新在借鑒與繼承的基礎(chǔ)上創(chuàng)新 在新船設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者常采用一種行之有效的方法母型改造法。所謂母型，即與新船在主要方面相近的實(shí)船或已設(shè)計(jì)好的船，將其各項(xiàng)要素按設(shè)計(jì)船的要求用適當(dāng)?shù)姆椒右愿脑熳儞Q，即可得到新船的相應(yīng)要素。這是一種既方便又可靠的設(shè)計(jì)新船的辦法，至今仍披人們廣泛應(yīng)用。 但是借鑒并不是不加分析地生搬硬套，繼

13、承也只能繼承過去的精華。要結(jié)合新船的特點(diǎn)，考慮到新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝、新材料在新船上的應(yīng)用，做到有所創(chuàng)新、有所前進(jìn)。 三、逐步近似三、逐步近似 由于船舶的內(nèi)在矛盾錯(cuò)綜復(fù)雜，設(shè)計(jì)工作不可能一次完成，而是循著一個(gè)逐步近似的過程。初次近似只考慮少數(shù)主要因素而后一次近似則計(jì)入更多的因素，后一次近似結(jié)果是前一次近似的修正、補(bǔ)充和發(fā)展。經(jīng)過幾次近似后最終得到符合各項(xiàng)要求的設(shè)計(jì)結(jié)果。這個(gè)過程用圖11所示的螺旋線表達(dá)出來既富有哲理又十分形象。1-3 設(shè)計(jì)工作方法1-3 設(shè)計(jì)工作方法 上世紀(jì)60年代國外船舶CAD/CAM有很大的發(fā)展，陸續(xù)研制出了一批造船集成系統(tǒng)，如挪威的AUTOKON系統(tǒng)、西班牙的FORAN

14、系統(tǒng)及瑞典的VIKING系統(tǒng)等。我國從70年代開始船舶CADCAM研究，至80年代也獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展。在此期間，完成了單程序運(yùn)算程序系統(tǒng)(程序包)集成系統(tǒng)的進(jìn)化。例如上海交通大學(xué)、上海船舶設(shè)計(jì)院等單位聯(lián)合研制的多用達(dá)干貨船輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)MPSDS，上海造船工藝所研制的船體建造集成系統(tǒng)HCS等。1-4 計(jì)算機(jī)輔助船舶設(shè)計(jì)1-4 計(jì)算機(jī)輔助船舶設(shè)計(jì) 90年代以來船舶CADCAM有了進(jìn)一步的發(fā)展如瑞典KCS公司集各國之經(jīng)驗(yàn)成功地開發(fā)了STEERBEAR造船交互設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)。其功能極強(qiáng),覆蓋了船舶詳細(xì)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)設(shè)計(jì)中大部分內(nèi)容，包含實(shí)用性很強(qiáng)的三維圖形系統(tǒng)、船體系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、報(bào)表生成和數(shù)據(jù)管理等九大系統(tǒng)相20多個(gè)分類數(shù)據(jù)庫。該系統(tǒng)已由大連造船