課件第六章-船舶型線(xiàn)設(shè)計(jì)

課件第六章-船舶型線(xiàn)設(shè)計(jì)第一頁(yè)，共53頁(yè)。第一節(jié)概述船體型線(xiàn)的影響因素

（1）橫剖面面積曲線(xiàn)；（2）設(shè)計(jì)水線(xiàn)和甲板線(xiàn)；（3）橫剖線(xiàn)形狀；（4）側(cè)面輪廓線(xiàn)2第二頁(yè)，共53頁(yè)。型線(xiàn)圖的作用（1）型線(xiàn)與阻力關(guān)系重大（2）型線(xiàn)與穩(wěn)性、操縱性、橫搖阻尼、船在波浪中的運(yùn)動(dòng)有關(guān)（3）型線(xiàn)影響布置和艙容（4）型線(xiàn)影響建造的施工工藝3第三頁(yè)，共53頁(yè)。設(shè)計(jì)型線(xiàn)中應(yīng)注意的問(wèn)題保證設(shè)計(jì)船具有良好的航海性能滿(mǎn)足總布置要求考慮船體結(jié)構(gòu)的合理、簡(jiǎn)易以及施工、維修的方便外觀造型4第四頁(yè)，共53頁(yè)。型線(xiàn)設(shè)計(jì)方法母型改造法船模系列資料法常見(jiàn)的系列船模：

美國(guó)的陶德60系列；英國(guó)的BSPA系列；瑞典的SSPA系列；我國(guó)長(zhǎng)江客貨船系列5第五頁(yè)，共53頁(yè)。第二節(jié)橫剖面面積曲線(xiàn)橫剖面面積曲線(xiàn)是以船長(zhǎng)為橫坐標(biāo)、設(shè)計(jì)水線(xiàn)以下橫剖面面積為垂向坐標(biāo)所繪制的曲線(xiàn)。6第六頁(yè)，共53頁(yè)。橫剖面面積曲線(xiàn)的特征橫剖面面積曲線(xiàn)下的面積相當(dāng)于船的型排水體積面積的豐滿(mǎn)度系數(shù)等于船的縱向棱形系數(shù)面積形心的縱向位置等于船的浮心縱向坐標(biāo)豐滿(mǎn)船的橫剖面面積曲線(xiàn)的中部平行段，稱(chēng)為船的平行中體，平行中體前后段稱(chēng)為進(jìn)流段和去流段。無(wú)平行中體的最大橫剖面位置曲線(xiàn)兩端端部形狀7第七頁(yè)，共53頁(yè)。一、平行中體的長(zhǎng)度和位置，最大橫剖面位置1、平行中體的長(zhǎng)度和位置阻力方面將排水體積適當(dāng)?shù)叵蛑胁考?，采用一段平行中體，對(duì)于前體可使進(jìn)流段尖瘦些，降低興波阻力；對(duì)于后體，可削瘦去流段的船體形狀，有利于改善形狀阻力。平行中體是不是越長(zhǎng)越好，會(huì)造成哪些問(wèn)題8第八頁(yè)，共53頁(yè)。船舶使用方面

由于平行中體一段的橫剖面形狀完全相同，使得中部的船艙方整，便于裝載貨物。設(shè)置平行中體還簡(jiǎn)化了工藝，降低了建造成本。因此，希望平行中體的長(zhǎng)度取長(zhǎng)些，但應(yīng)不引起阻力性能惡化為限。9第九頁(yè)，共53頁(yè)。10第十頁(yè)，共53頁(yè)。2、最大橫剖面位置11第十一頁(yè)，共53頁(yè)。二、橫剖面面積曲線(xiàn)的端部形狀典型的端面形狀如下圖a-直線(xiàn)型；b-凹形；c-微凹形12第十二頁(yè)，共53頁(yè)。貝克通過(guò)對(duì)面積曲線(xiàn)兩端形狀對(duì)剩余阻力的影響做詳盡的船模試驗(yàn)，得出面積曲線(xiàn)兩端形狀，見(jiàn)下表棱形系數(shù)傅汝德數(shù)兩端形狀>0.785兩端均值線(xiàn)0.75~0.78<0.182>0.182兩端均值線(xiàn)前微凹后直線(xiàn)0.70~0.75<0.238>0.238前微凹后直線(xiàn)兩端均微凹0.65~0.700.164~0.253>0.268前微凹，后直或微凹前直線(xiàn)，后直或微凹<0.650.224~0.2530.283~0.313前后均微凹兩端均直線(xiàn)13第十三頁(yè)，共53頁(yè)。三、棱形系數(shù)和中剖面系數(shù)的選擇棱形系數(shù)的大小反映了浮力沿船長(zhǎng)的分布情況，棱形系數(shù)大，表示浮力沿船長(zhǎng)分布的比較均勻，反之，表示浮力相對(duì)集中在船中，而船的首尾兩端尖瘦。1、對(duì)阻力的影響棱形系數(shù)對(duì)船舶的摩擦阻力影響極小，而對(duì)剩余阻力影響很大，對(duì)剩余阻力的影響主要反映在興波阻力上，棱形系數(shù)對(duì)剩余阻力的影響隨船的相對(duì)速度不同而發(fā)生變化。14第十四頁(yè)，共53頁(yè)。低速時(shí)棱形系數(shù)小，剩余阻力小，但由于興波阻力所占比例小，所以棱形系數(shù)影響小中速時(shí)棱形系數(shù)小，興波阻力小，但棱形系數(shù)對(duì)剩余阻力影響顯著。高速時(shí)取過(guò)小的棱形系數(shù)并不利，則取適當(dāng)?shù)睦庑蜗禂?shù)興波阻力反而小15第十五頁(yè)，共53頁(yè)。16第十六頁(yè)，共53頁(yè)。2、對(duì)總布置及建造工藝的要求棱形系數(shù)較小時(shí)，船舶兩端尖瘦不利于船舶的布置。特別是尾機(jī)型船舶，棱形系數(shù)過(guò)小，機(jī)艙與軸系布置困難；對(duì)于雙槳船，尾端過(guò)于尖瘦，尾軸過(guò)早穿出船體，對(duì)船體強(qiáng)度和振動(dòng)極為不利。17第十七頁(yè)，共53頁(yè)。18第十八頁(yè)，共53頁(yè)。四、浮心縱向位置的選擇

浮心縱向位置，表示船的排水體積在中前和中后的相對(duì)大小，決定了船的前半體和后半體的相對(duì)豐滿(mǎn)度。對(duì)阻力的影響當(dāng)浮心位置改變時(shí)，前體興波阻力和后體形狀阻力的相對(duì)比例發(fā)生變化。對(duì)于低速肥大的船，興波阻力比例較小，中前為宜；對(duì)于高速船，興波阻力比例逐漸增大，中后為好。因此，對(duì)于給定速度的船，存在一個(gè)阻力最小的最佳浮力縱向位置19第十九頁(yè)，共53頁(yè)。20第二十頁(yè)，共53頁(yè)。2、從浮態(tài)和布置方面考慮浮心縱向位置的選取，應(yīng)注意與滿(mǎn)載出港時(shí)的重心縱向位置相配合，使船不致產(chǎn)生首傾或尾傾。3、與型線(xiàn)的配合不同船型的最佳浮心位置有一定的差別，是因?yàn)榕d波阻力和形狀阻力實(shí)際上還與型線(xiàn)的其他特征相關(guān)。所以，在選取浮心縱向位置時(shí)，必須考慮與船舶型線(xiàn)的配合與協(xié)調(diào)。21第二十一頁(yè)，共53頁(yè)。第三節(jié)設(shè)計(jì)水線(xiàn)設(shè)計(jì)水線(xiàn)的特征參數(shù)主要包括：水線(xiàn)面系數(shù)、前后半段的豐滿(mǎn)度系數(shù)、平行中體長(zhǎng)度、漂心縱向位置、半進(jìn)流角、半去流角、首尾端部形狀等。22第二十二頁(yè)，共53頁(yè)。一、水線(xiàn)面系數(shù)從快速性來(lái)講，傅汝德數(shù)大者，水線(xiàn)面系數(shù)應(yīng)取小一些從耐波性來(lái)講，水線(xiàn)面系數(shù)對(duì)耐波性的影響很大。很多研究表明，水線(xiàn)面系數(shù)取大的值對(duì)改善耐波性是有利的從穩(wěn)性來(lái)講，水線(xiàn)面系數(shù)大則初穩(wěn)性高些，并且水上體積也增加了，從而穩(wěn)性復(fù)原力矩增大總之，水線(xiàn)面系數(shù)的選取要綜合各方面因素。在設(shè)計(jì)中一般有如下的取值范圍：23第二十三頁(yè)，共53頁(yè)。二、設(shè)計(jì)水線(xiàn)首端形狀從阻力方面看：從耐波性看，設(shè)計(jì)水線(xiàn)首部適當(dāng)豐滿(mǎn)比較有利24第二十四頁(yè)，共53頁(yè)。設(shè)計(jì)水線(xiàn)的半進(jìn)流角對(duì)船首形狀起決定作用，對(duì)興波阻力有重要影響。根據(jù)船模試驗(yàn)得下圖25第二十五頁(yè)，共53頁(yè)。三、設(shè)計(jì)水線(xiàn)尾端形狀設(shè)計(jì)水線(xiàn)尾端的形狀與船的穩(wěn)性、布置及尾部型線(xiàn)特征有關(guān)。從阻力來(lái)，尾端形狀主要影響形狀阻力，它的作用僅次于首端形狀。為避免尾端水流發(fā)生分離形成漩渦，一般以直線(xiàn)為佳，而不宜成凹形。設(shè)計(jì)水線(xiàn)在尾端的寬度應(yīng)能蓋住螺旋槳和舵，對(duì)槳和舵形成一定保護(hù)。26第二十六頁(yè)，共53頁(yè)。第四節(jié)橫剖線(xiàn)的設(shè)計(jì)典型船中剖面形狀27第二十七頁(yè)，共53頁(yè)。中剖面系數(shù)的確定28第二十八頁(yè)，共53頁(yè)。二、端部橫剖線(xiàn)形狀圖6-7所示為四種常規(guī)船型的橫剖型線(xiàn)，其形狀特征可分為：V形、中V形、中U形、U形U形-大型運(yùn)輸船及中、高速船舶V形---小型船舶中V形或中U形-中型船舶29第二十九頁(yè)，共53頁(yè)。第五節(jié)首尾部輪廓線(xiàn)及船底線(xiàn)一、首輪廓線(xiàn)30第三十頁(yè)，共53頁(yè)。二、尾輪廓線(xiàn)31第三十一頁(yè)，共53頁(yè)。三、船底線(xiàn)32第三十二頁(yè)，共53頁(yè)。第六節(jié)甲板線(xiàn)

甲板線(xiàn)在型線(xiàn)圖的縱剖線(xiàn)圖上用舷弧線(xiàn)和脊弧線(xiàn)來(lái)反映，在半寬水線(xiàn)圖中用甲板平面輪廓線(xiàn)來(lái)反映。33第三十三頁(yè)，共53頁(yè)。一、舷弧線(xiàn)和脊弧線(xiàn)定義舷弧線(xiàn)：是甲板邊線(xiàn)在中線(xiàn)面上的投影線(xiàn)脊弧線(xiàn)：是甲板中心線(xiàn)在中線(xiàn)面上的投影線(xiàn)影響因素首舷弧：甲板上浪和干燥性；尾舷?。菏紫匣〉囊话耄紤]甲板上浪及小型船舶舵機(jī)艙的高度確定步驟

脊弧線(xiàn)梁拱值舷弧線(xiàn)34第三十四頁(yè)，共53頁(yè)。二、甲板平面輪廓線(xiàn)定義甲板平面輪廓線(xiàn)是指甲板邊線(xiàn)在基平面上的投影。決定因素總布置圖；甲板使用要求；與橫剖面形狀的協(xié)調(diào)三、梁拱梁拱一般取型寬的1/50~1/100；對(duì)于海船常取1/50,對(duì)于內(nèi)河船常取1/10035第三十五頁(yè)，共53頁(yè)。第七節(jié)特種型線(xiàn)一、球鼻首1、常見(jiàn)球鼻首36第三十六頁(yè)，共53頁(yè)。球鼻首的減阻機(jī)理減小高速船舶的興波阻力鼻首產(chǎn)生波系與船體波系之間產(chǎn)生有利干擾減小低速肥大型船舶的破波阻力壓載航行時(shí)，船首延伸，改變首柱附近的水壓力滿(mǎn)載航行時(shí)，降低舭渦阻力和減少埋首現(xiàn)象。37第三十七頁(yè)，共53頁(yè)。二、特種尾型球尾：雪茄形球尾和同心球尾38第三十八頁(yè)，共53頁(yè)。渦尾及不對(duì)稱(chēng)尾39第三十九頁(yè)，共53頁(yè)。雙尾40第四十頁(yè)，共53頁(yè)。第八節(jié)型線(xiàn)圖的設(shè)計(jì)與繪制一、型線(xiàn)繪制的基本要求繪制格子線(xiàn)手工時(shí)的精度，上墨等光順性凹凸度，曲率，均勻性，切點(diǎn)的位置投影一致性高度，寬度的對(duì)應(yīng)，各交點(diǎn)和交接線(xiàn)的投影41第四十一頁(yè)，共53頁(yè)。二、型線(xiàn)生成的方法自行設(shè)計(jì)法

根據(jù)新船的具體要求，按型線(xiàn)設(shè)計(jì)的基本原則和規(guī)律，參考相近母型船的優(yōu)良型線(xiàn)資料，經(jīng)設(shè)計(jì)者分析思考，并對(duì)新船型線(xiàn)特征有所把握后，自行設(shè)繪型線(xiàn)圖改造母型法

利用與新船相近的母型船的型線(xiàn)資料，應(yīng)用適當(dāng)?shù)男薷姆椒ǎ瑢⑵涓脑斐煞显O(shè)計(jì)要求的新船型線(xiàn)42第四十二頁(yè)，共53頁(yè)。系列型線(xiàn)

選擇與新船特征相近的系列船型，直接利用系列船型的型線(xiàn)資料，查得設(shè)計(jì)水線(xiàn)以上的船體型值，需要時(shí)做局部的修改。數(shù)學(xué)型線(xiàn)

應(yīng)用數(shù)學(xué)函數(shù)來(lái)表達(dá)水線(xiàn)橫剖線(xiàn)或船體曲面，控制形狀特征參數(shù)，由計(jì)算機(jī)程序完成型線(xiàn)生成工作。43第四十三頁(yè)，共53頁(yè)。三、自行繪制法1、繪制格子線(xiàn)2、繪制橫剖面面積曲線(xiàn)3、繪制側(cè)面輪廓線(xiàn)、設(shè)計(jì)水線(xiàn)和甲板平面輪廓線(xiàn)4、繪制橫剖線(xiàn)圖5、繪制半寬水線(xiàn)圖6、繪制縱剖線(xiàn)圖44第四十四頁(yè)，共53頁(yè)。橫剖線(xiàn)圖的繪制（1）中橫剖面圖的繪制豐滿(mǎn)的中剖面——中剖面系數(shù)大的直壁式橫剖面線(xiàn)形狀45第四十五頁(yè)，共53頁(yè)。46第四十六頁(yè)，共53頁(yè)。中剖面系數(shù)較小的中剖面47第四十七頁(yè)，共53頁(yè)。繪制其余各站橫剖線(xiàn)48第四十八頁(yè)，共53頁(yè)。49第四十九頁(yè)，共