船舶設(shè)計基礎(chǔ)緒論和第一章

緒論ThemeGallery船舶設(shè)計基礎(chǔ)的重要性船舶設(shè)計原理是在船舶原理、船體結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度、造船工藝學(xué)、船舶制圖等課程的基礎(chǔ)上，在長期的船舶設(shè)計、建造與營運(yùn)的實(shí)踐中總結(jié)出來的一門工程設(shè)計理論課，為實(shí)船設(shè)計做理論上的準(zhǔn)備和指導(dǎo)。船舶設(shè)計是一門綜合性的科學(xué)技術(shù)，必須從港、航、船整個系統(tǒng)著眼，不能只考慮單船的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，而要使整個系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益好。具體到船舶設(shè)計，及船、機(jī)、電各專業(yè)的有效配合，才能使船舶有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能。CompanyLOGO船舶設(shè)計程序及特點(diǎn)船體設(shè)計內(nèi)容船舶設(shè)計任務(wù)書的編制了解船舶CAD本章學(xué)習(xí)重點(diǎn)第一節(jié)船舶設(shè)計程序船舶設(shè)計程序及內(nèi)容市場經(jīng)濟(jì)下船舶設(shè)計階段的劃分主要方面

船舶類型

船舶用途

船舶噸位

航速及機(jī)電設(shè)備等編制任務(wù)書初步設(shè)計技術(shù)設(shè)計施工設(shè)計制定船體、輪機(jī)、電氣三方面的全部施工圖紙和技術(shù)文件

主尺度、排水量及型線建筑形式及總體布置

基本結(jié)構(gòu)及裝置系統(tǒng)

主要性能計算并繪制圖紙

解決所有主要技術(shù)問題

做準(zhǔn)確詳細(xì)的計算

繪制大量圖紙一、船舶設(shè)計程序及內(nèi)容1、報價設(shè)計2、初步設(shè)計3、詳細(xì)設(shè)計4、生產(chǎn)設(shè)計根據(jù)中國船舶工業(yè)總公司制定了《民用船舶產(chǎn)品設(shè)計階段劃分和審批工作的若干規(guī)定》將新建船舶的設(shè)計劃分為六個階段二、市場經(jīng)濟(jì)下船舶設(shè)計階段的劃分1、報價設(shè)計根據(jù)船東提出的技術(shù)要求或招標(biāo)說明書進(jìn)行設(shè)計主要內(nèi)容初步確定新船的技術(shù)條件和形狀，提供總布置圖、主要設(shè)備清單、簡要說明書和估算造價目的向船東提出報價，力爭中標(biāo)，并使船東了解新船概貌及船價，挑選中標(biāo)單位定義2、初步設(shè)計定義依據(jù)設(shè)計技術(shù)任務(wù)書和造價合同進(jìn)行設(shè)計主要內(nèi)容對造船的總體方案做出規(guī)劃，對總體性能和技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行計算，對動力裝置和系統(tǒng)原理圖進(jìn)行設(shè)計目的為進(jìn)行造船合同談判提供必要的技術(shù)文件，也為詳細(xì)設(shè)計提供技術(shù)依據(jù)3、詳細(xì)設(shè)計定義根據(jù)造船合同及技術(shù)文件或經(jīng)審查修改后的初步設(shè)計方案進(jìn)行設(shè)計主要內(nèi)容確定船舶的全部技術(shù)性能和船體結(jié)構(gòu)，對重要材料和設(shè)備提出訂貨選型要求。目的滿足驗(yàn)船部門審查，船東認(rèn)可，造船單位訂購原材料和設(shè)備的需求，同時為生產(chǎn)設(shè)計提供依據(jù)4、生產(chǎn)設(shè)計在詳細(xì)設(shè)計的基礎(chǔ)上，根據(jù)船廠的特點(diǎn)和條件，按建造的技術(shù)、設(shè)備、工藝、生產(chǎn)管理進(jìn)行設(shè)計主要內(nèi)容在確定船舶建造方針前提下，按工藝階段、施工區(qū)域和單元繪制記錄各種工藝技術(shù)指標(biāo)和各種管理數(shù)據(jù)的工作圖表，提供與生產(chǎn)信息有關(guān)的文件目的提高造船質(zhì)量，縮短建造周期和提高生產(chǎn)效率。定義第二節(jié)設(shè)計技術(shù)任務(wù)書可行性論證工作設(shè)計技術(shù)任務(wù)書主要方面一、可行性論證工作可行性論證船型運(yùn)輸類型01、水運(yùn)

02、鐵路

03、公路04、航空05、管道01、雜貨船02、集裝箱船03、滾裝船等12354航區(qū)、航線船型船級用途動力裝置01、航區(qū)（海船和內(nèi)河船）02、航線（不固定航線和固定航線）01.新船裝載數(shù)量02.新船性質(zhì)01、上層建筑02、機(jī)艙部位03、貨艙劃分04、甲板層數(shù)05、甲板間高等01、主機(jī)類型02、功率和轉(zhuǎn)速03、主機(jī)臺數(shù)01、船級社規(guī)范

02、國際規(guī)則與公約03、特殊規(guī)則二、設(shè)計技術(shù)任務(wù)書678109航速、續(xù)航力、自持力設(shè)備性能結(jié)構(gòu)尺度限制三者定義01、上層建筑材料02、船體結(jié)構(gòu)形式03、甲板負(fù)荷等01、設(shè)備形式02、設(shè)備能力01、船長02、吃水03、船寬等01、浮性02、穩(wěn)性03.快速性04、抗沉性05、耐波性06、操縱性第三節(jié)設(shè)計工作方法一、調(diào)查研究

設(shè)計人員進(jìn)行調(diào)查研究工作，廣泛征求使用部門及航道、港務(wù)、船廠等有關(guān)部門的意見和看法，收集有關(guān)資料，使設(shè)計從一開始就建立在符合客觀實(shí)際的基礎(chǔ)上。二、母型改造法

所謂母型改造法，就是設(shè)計時，首先選擇一艘和設(shè)計船技術(shù)性能相近的優(yōu)秀實(shí)船作為母型船，新船的各項(xiàng)要素都是在母型船的基礎(chǔ)上加以改造與創(chuàng)新而得到的。三、計算機(jī)輔助設(shè)計CAD方法四、綜合分析、逐步近似的方法船舶是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，船舶的各項(xiàng)技術(shù)性能之間，安全性與經(jīng)濟(jì)性之間，對設(shè)計的要求常常是相互矛盾的，因此設(shè)計工作不可能一次完成，而是逐步近似得到過程。ThemeGallery

第一章船舶經(jīng)濟(jì)技術(shù)論證CompanyLOGOCompanyLOGO船舶年?duì)I運(yùn)成本、年收入與年利潤計算、船價估算船舶靜態(tài)和動態(tài)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計算船型論證本章學(xué)習(xí)重點(diǎn)第一節(jié)概述最佳船型的概念

最佳船型的設(shè)計，不再限于最優(yōu)的線性、最有效地船體結(jié)構(gòu)和最先進(jìn)的設(shè)備，而高效能、低成本、高利潤與設(shè)備可靠性往往成為人們所注目的?？梢哉f，在保證航行安全的前提下，營運(yùn)最經(jīng)濟(jì)的船型就是最佳船型

船舶經(jīng)濟(jì)性單船經(jīng)濟(jì)性Sub01DepartmentSub01Department船隊(duì)經(jīng)濟(jì)性Sub01DepartmentSub01DepartmentSub01DepartmentSub01Department船舶經(jīng)濟(jì)性運(yùn)輸系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性船舶經(jīng)濟(jì)性的相關(guān)概念船舶經(jīng)濟(jì)性分為：單船經(jīng)濟(jì)性，船隊(duì)經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)輸系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。船隊(duì)分析包括：船型，噸級，航速，船隊(duì)，船舶艘數(shù)，船舶與港口航道的關(guān)聯(lián)等方面的論證。運(yùn)輸系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性涉及港、航、船、廠綜合的經(jīng)濟(jì)性問題，船舶只屬于運(yùn)輸系統(tǒng)中的一個環(huán)節(jié)。進(jìn)行船舶基本經(jīng)濟(jì)參數(shù)計算的前提是：

前提一：前提二：

前提三：依據(jù)船舶設(shè)計任務(wù)書給定的船舶設(shè)計載重量、主機(jī)類型與功率以及設(shè)計服務(wù)航速通過調(diào)研，獲得了預(yù)定航線的有關(guān)營運(yùn)，經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)通過初步論證，擬定了船舶主尺度要素第二節(jié)基本經(jīng)濟(jì)參數(shù)一、年運(yùn)量

負(fù)載率

年航次數(shù)

預(yù)定航線航程

的確定：=一年?duì)I運(yùn)天數(shù)，每航次所需天數(shù)

的確定：取決于一年內(nèi)各往返航程貨流（或客流）的均衡性程度。船舶一年內(nèi)完成的運(yùn)輸量或運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量

二、船價船價是設(shè)計與建造一艘新船所花費(fèi)的總投資。包括各種材料費(fèi)、設(shè)備費(fèi)、加工工時費(fèi)及其他費(fèi)用。在船舶設(shè)計初級階段或船型論證中，因設(shè)計圖紙資料不詳，通常采用如下的兩種簡化辦法來估算船價。兩種估算船價的方法整船概算法可在缺少資料，且對估價的精度要求不高的情況下，可根據(jù)載重量和排水量，參考母型資料進(jìn)行估算。分項(xiàng)估算法將船舶分成船體鋼料、木作舾裝和機(jī)電設(shè)備三大部分，各部分造價均根據(jù)其重量乘以每噸單價來估算。三、年?duì)I運(yùn)成本4.物料費(fèi)、企業(yè)管理費(fèi)及其他開支5.與登記噸位有關(guān)的費(fèi)用及與載貨噸有關(guān)的費(fèi)用1、包括基本工資、伙食費(fèi)、航行津貼、獎金及保福利等2、包括折舊費(fèi)、修理費(fèi)及保險費(fèi)3、燃料費(fèi)和潤料費(fèi)年?duì)I運(yùn)成本=船員費(fèi)用+船價相關(guān)費(fèi)用+燃料潤料費(fèi)+港口費(fèi)+其他費(fèi)用其他費(fèi)用燃料、潤料費(fèi)船價相關(guān)費(fèi)用船員費(fèi)用港口費(fèi)營運(yùn)成本的其他計算由于現(xiàn)在我國的基本建設(shè)資金已改撥款為向銀行貸款，所以考慮各方面因素，可將營運(yùn)成本劃分為以下三部分：資本費(fèi)用------償還貸款及支付利息等日常營運(yùn)費(fèi)------船員工資、修理費(fèi)、保險和企業(yè)管理費(fèi)等航行營運(yùn)費(fèi)------燃潤料費(fèi)、港口費(fèi)、貨物裝卸費(fèi)四、年收入與年利潤年收入年收入可按下式估算：年收入=年運(yùn)量×平均貨運(yùn)單價其中平均貨運(yùn)單價隨時間、貨種及運(yùn)輸里程而變年利潤

第三節(jié)船舶經(jīng)濟(jì)性能船舶經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是船型論證方案或船舶設(shè)計方案經(jīng)濟(jì)效果的橫準(zhǔn)。投資回收期單位運(yùn)輸成本此指標(biāo)常作為評價船舶方案的主要指標(biāo)，但該指標(biāo)側(cè)重于支出，會導(dǎo)致選擇的航速偏低此指標(biāo)計入了投資和利潤兩方面，直接反應(yīng)了投資效果，常作為評價船舶方案的主要指標(biāo)不計利息的靜態(tài)指標(biāo)一、投資不計利息時的靜態(tài)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)單位運(yùn)量的運(yùn)輸成本單位運(yùn)輸周期量的運(yùn)輸成本投資回收期船價二、計利息的動態(tài)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)基本的利息關(guān)系式動態(tài)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)主要方面1、基本的利息關(guān)系式ABC

利息關(guān)系式ABC

單利與復(fù)利算法

一次借貸，一次償還

一次借貸，分期等額償還A、單利與復(fù)利算法單利

復(fù)利

式中：------資金或成本或投資

-------利息

------利率（一般為年利率）

------計算期數(shù)（一般取一年為一期）

------本利和※通常，銀行儲蓄采用單利算法，而工程經(jīng)濟(jì)采用復(fù)利算法B、一次借貸，一次償還設(shè)：借款額為，年利率為，年后按復(fù)利計算一次償還本利和為，則

反之

式中：------終值因數(shù)，

------現(xiàn)值因數(shù)，C、一次借貸，分期等額償還假設(shè)目前借貸為，今后幾年內(nèi)每年等額償還，則幾年內(nèi)每年償還款的現(xiàn)值總和應(yīng)等于，即反之式中：------系列現(xiàn)值因數(shù)，

------資金回收因數(shù)，2、動態(tài)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)ABC動態(tài)指標(biāo)ABC

凈現(xiàn)值

平均年度費(fèi)用投資償還期A、凈現(xiàn)值凈現(xiàn)值指船舶使用期內(nèi)各年度的收入與支出按利率折現(xiàn)后的代數(shù)和，其含義是船舶在壽命期內(nèi)還本付息所獲利潤的總現(xiàn)值。對于一次投資，各年度營運(yùn)收入與支出均不變的情況

式中：------年運(yùn)費(fèi)收入總額；------年?duì)I運(yùn)費(fèi)用（不包括折舊費(fèi)）；

------船價（初投資）；

------殘價，船舶使用期滿報廢時的價值。對于分期投資，各年度收入與支出不同的情況式中：------投資期數(shù)；------船舶使用年限，折現(xiàn)起點(diǎn)為船舶投運(yùn)之日直接表示出投資的收益，表示船舶盈利；表示船舶收支平衡；表示船舶虧損?！捎弥笜?biāo)的前提是：年收入可估，船價、使用年限及投資收益率已知。B、平均年度費(fèi)用平均年度費(fèi)用是將總投資的現(xiàn)值按復(fù)利算法平均分到各年，在加上每年的平均營運(yùn)費(fèi)用。對于一次投資，各年?duì)I運(yùn)費(fèi)用相等的情況有指標(biāo)適用于使用期不同、無收入或收入不可預(yù)估的方案論證。顯然，最小的方案最佳。C、投資償還期第四節(jié)經(jīng)濟(jì)性計算實(shí)例一艘15000t干貨船，其排水量，載重量DW=15000t，航行于中日航線，從上海港開往福山、橫濱兩港裝運(yùn)鋼材、機(jī)器設(shè)備后返回上海。從上海開往福山的700nmile航程船壓載航行，從福山到橫濱到上海共1471nmile航程，船滿載航行，每航次的貨運(yùn)量為14117t。主機(jī)功率為5516kW，輔機(jī)功率為265kW，航行時以85%機(jī)器功率運(yùn)行；主機(jī)耗油率為219.8g/(kW.h)，輔機(jī)耗油率為244.8g/(kW.h)；輔鍋爐每小時油耗為0.17t。滿載服務(wù)航速為14.54kn，壓載服務(wù)航速為15.19kn，主機(jī)耗重油與輕油之比為80%:20%。該船造價為1546萬元，假定一次投資，利率為10%，使用期25年，殘值取船價的10%，直線折舊。年保險費(fèi)取船價的0.7%，年維修費(fèi)去船價的2.5%。假定年?duì)I運(yùn)天數(shù)為300d，每航次的停港天數(shù)（包括裝卸時間及輔助作業(yè)時間）為47.4d。船員年工資為14.00萬元。重油價為168元/t，輕油價為226元/t，潤滑油費(fèi)取主輔機(jī)用燃油費(fèi)的10%。年港口費(fèi)已知為98.30萬元，運(yùn)費(fèi)率為55元/t.。第五節(jié)船型技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證由于船舶投資大，使用期長，相關(guān)部門就不能憑經(jīng)驗(yàn)草率地做出決斷，而必須進(jìn)行多方面的可行性研究，探討新船的技術(shù)形態(tài)及所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，從而確定新船的使用效能與技術(shù)要求。這一前期研究工作稱為船型技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，簡稱船型論證。