《船舶設(shè)計原理》部分答案

PAGEPAGE21基本概念：綠色設(shè)計思想：減少物質(zhì)和能源的消耗，減少有害物質(zhì)的排放，又要使產(chǎn)品及零部件能夠方便的分類回收并再生循環(huán)或重新利用。船舶綠色設(shè)計：利用綠色設(shè)計基本思想，設(shè)計出資源省，能耗低，無污染，效益高的綠色船型。能效設(shè)計指數(shù)試航速度：是指滿載時主機在最大持續(xù)功率前提下，新船于靜，深水中測得的速度。服務速度：是指船在一定的功率儲備下新船滿載所能達到的速度。續(xù)航力：一般是指在規(guī)定的航速和主機功率情況下，船一次所帶的燃油可供連續(xù)航行的距離。自持力：是指船上所帶的淡水和食品所能維持的天數(shù)。全新設(shè)計法：在沒有合適母型船的情況下，往往采用邊研究、邊試驗、邊設(shè)計的方法母型設(shè)計法：在現(xiàn)有船舶中選取與設(shè)計船技術(shù)性能相近的優(yōu)秀船舶作為母型船，并在其基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計船的特點，運用基本設(shè)計原理有所改進和創(chuàng)新的設(shè)計方法。四新：新技術(shù)、新設(shè)備、新材料、新工藝最小干舷船：對載運積載因數(shù)小的重貨船，其干舷可為最小干舷，并據(jù)此來確定型深D，這類船稱為最小干舷船。富裕干舷船：對載運積載因數(shù)大的輕貨船，按最小干舷所確定的D，其艙容往往不能滿足貨艙容積的要求，因而D需根據(jù)艙容來定，從而實際干舷大于最小干舷，這類船稱為富裕干舷船。結(jié)構(gòu)吃水：如結(jié)構(gòu)按最大裝載吃水設(shè)計，則此時的吃水稱為結(jié)構(gòu)吃水。出港：到港：載重型船：運輸船舶中，載重量占排水量較大的船舶，如散貨船、油船等。這類船對載重量和艙容的要求是確定船舶主尺度是考慮的主要因素。布置型船：船舶主尺度由所需的布置地位決定，而載重量不作為主要因素考慮的一類船舶。如客船等。艙容要素曲線：是指液體艙的容積、容積形心垂向和縱向坐標、自由液面對通過其中心縱軸的慣性矩等隨液面不同而變化的曲線。容量方程：噸位：船舶登記噸位（RT）：是指國際船舶噸位丈量公約或船籍國政府制定的噸位丈量規(guī)則核定的噸位，包括總噸位和凈噸位。⒈總噸位（GT）：是以全船圍蔽處所的總?cè)莘e（除去免除處所）來量計，它表征船的大小。⒉凈噸位（NT）：是按船舶能用于營利部分的有效容積來量計，它表征船舶的營利能力。船舶登記噸RT為與船的載重噸位DW是完全不同的概念。對于同樣載重量的船舶，其登記噸位小者經(jīng)濟性要好些。最佳船長：對應于阻力最小的船長。經(jīng)濟船長：從造價和營運經(jīng)濟角度出發(fā)，對應于阻力稍有增加的較短船長。臨界船長：對應于阻力開始顯著增加的最短船長。耐波性：是指船舶在風浪中遭受外力干擾產(chǎn)生各種搖擺運動以及砰擊、上浪、失速等情況下，仍能維持一定航速在水面上航行的性能?？钩列裕翰倏v性：：是指船舶利用其控制裝置來改變或保持其運動速率、姿態(tài)和方向的能力。它關(guān)系到船的安全性和經(jīng)濟性快速性：就是航行速度與所需主機功率之間的問題，一是達到規(guī)定的航速指標，所需的主機功率小：二是當主機功率給定時，船的航速比較高。資金時間價值：是指資金隨時間變化而產(chǎn)生的資金增值和效益，其計算方法分單利法和復利法?？偓F(xiàn)值：船舶（設(shè)備）使用期內(nèi)個年總費用與殘值的折現(xiàn)，其值越小越好。平均年度費用（AAC）：是指將船舶或設(shè)備的初投資在營運期內(nèi)每年的等額資金會收費用與年營運費用之和，其值越小越好。必要費率：是指為達到預訂的投資收益率單位運量（周轉(zhuǎn)量）所需的收入。凈現(xiàn)值（NPV）：在船舶建造和營運期內(nèi)，把各年度的收入和支出按投資收益率折現(xiàn)后相減之差值。內(nèi)部收益率：船舶使用期（或還本付息期）內(nèi)使NPV=0的投資收益率。諾曼系數(shù)1）恒大于12）值的大小取決于空船重量所占排水量比例3）其值隨α、β、γ的大小而變，如α=β=γ=1，其值就是載重系數(shù)的倒數(shù)4）為調(diào)整排水量而修改不同的主尺度時，其值也應不同橫剖面面積曲線：自行設(shè)繪法：是根據(jù)不同類型船舶不同的使用特點，運用所掌握的船體主要形狀特征和參數(shù)對船的性能、布置的影響規(guī)律，分清主次，統(tǒng)籌兼顧，合理地加以處理母型改造法；參照優(yōu)秀的母型船型線或系列型線，根據(jù)新船的具體要求，用適當?shù)姆椒右孕薷亩伞?解答題：為什么要留排水量和重心高度裕度留排水量裕度的原因：設(shè)計中重量估算誤差未預計重量可增加建造中難免會采用一些代用品（包括材料和設(shè)備等）導致空船重量增加。留重心高度裕度的原因：重心估算的誤差船舶在建造過程中重量的變化及位置的改變提高船舶安全性。進行完工設(shè)計的必要性對變動的圖紙作相應修改、根據(jù)試驗和檢驗項目重新或增編報告和使用手冊。這是因為：①初步設(shè)計時重量重心的估算；②建造時型線的修改、布置的局部變動；③設(shè)備的變換和材料的代用。④為船舶營運維修改裝提供依據(jù)、為船舶設(shè)計和研究積累現(xiàn)代船舶設(shè)計一般分為：初步設(shè)計、詳細設(shè)計、生產(chǎn)設(shè)計、完工設(shè)計四個階段3)影響鋼料重量因素有哪些1）主尺度2）布置特征3）使用要求4）其他因素見作業(yè)5)設(shè)置壓載水艙的必要性及其考慮為了保證船在非滿載航行時的浮態(tài)、穩(wěn)性和適航性，常在船上設(shè)置專用壓載水艙，其理由：1）空載返航過程中，由于油水和備品的消耗，船舶重心提高，致使初穩(wěn)性高度降低；2）空載返航時，吃水太小，槳葉不能充分浸在水中，螺旋槳的推進效率和推力就會減小，且由于槳葉交替變化而引起槳葉的嚴重振動；3）空載時，首吃水太小，船舶在海浪中易引起拍擊和砰擊，以致?lián)p壞首部結(jié)構(gòu)；4）同時極度的尾傾會縮小駕駛的視野，在橫向風浪中會給操舵增加困難。4)影響貨艙容量的因素有哪些，為什么說增加型深D是增大貨艙容積最有效的措施根據(jù)貨艙容量方程，可以分析出影響容量的因素：①增加船長，可以增大艙容，但也相應增加船體鋼料，提高造價。②增加船寬，雖能增加艙容，但對穩(wěn)性有較大影響，應慎重。如果Δ、L、δ都不變，此時增大B，勢必要減小T，這將對快速性有影響。③縮小首尾艙及雙層底高度似乎能增加艙容，但“規(guī)范”對其都有一定的規(guī)定，更何況首尾尖瘦，對容量影響不大。因此都不能作為解決容量的有效措施。④最大限度地縮短機艙長度無疑是提高船舶經(jīng)濟性的措施之一。盡管選擇好了主機后，其變化范圍不大，但機艙應盡量采用立體布置，以利于機艙長度的縮短。⑤增加D和D/T是增大貨艙容積最有效的措施。因為對大船來說，加大D對強度有利，對鋼料影響不大。當然，D增大，船的重心升高，受風面積也加大，對穩(wěn)性有影響，但一般情況比較好解決。7)試根據(jù)海軍系數(shù)公式來推斷排水量增加時，主機功率需要增加及的關(guān)系相等8)初穩(wěn)性高度滿足上下限的必要性船舶適宜的初穩(wěn)性高度必須從上限和下限兩方面來考慮。上限：是從橫搖緩和性方面來考慮的。下限：是從保證安全和使用要求來考慮的，其最低限度必須滿足法規(guī)對各種載況的要求初穩(wěn)性上限是從橫搖緩和角度上考慮的。根據(jù)CCS規(guī)范橫搖周期公式，橫搖周期隨初穩(wěn)性高度的增大而減小。為使橫搖周期不太低和搖幅不過大，希望船與航區(qū)較常見的波浪不發(fā)生諧搖，即橫搖周期大于波浪周期的1.3倍。從橫搖緩和性考慮初穩(wěn)性高度越大，船的橫搖周期就越短，橫搖加速度越大，這對船的安全性也不利，并使船上作業(yè)困難、設(shè)備易產(chǎn)生故障、貨物受損，更是人員易暈船或感到不適，因此初穩(wěn)性高度的控制要求保證下限的條件下力求是橫搖周期長一些。初穩(wěn)性下限是保證船舶安全和使用所需的最低初穩(wěn)性高度值，為此規(guī)范針對各種船的最低初穩(wěn)性高度都有明確的規(guī)定，如CCS對海船規(guī)定如下：客船、貨船、油船等：≥0.15米集裝箱船、挖泥船:≥0.30米起重船:≥0.16B米從安全角度考慮初穩(wěn)性高太低常導致大傾角回復力矩偏??；船在不大的橫傾力矩作用下就會產(chǎn)生較大的傾斜且回復緩慢，使人有驚慌不安全感；當船隨浪航行船中處于波峰時，因水線面慣性矩減小，引起橫穩(wěn)心半徑變小，從而降低初穩(wěn)性高度，特別是波長接近船長、且首尾型線呈V時，其下降量更大。從使用角度考慮當排水量和橫傾力矩一定時，初穩(wěn)性高度大，橫傾角小；反之橫傾角大。橫傾角過大，將影響船舶的使用。如集裝箱船在裝卸貨時、旅客集中一舷時、漁船舷側(cè)起網(wǎng)時等。9)如船寬B與吃水T之積為常數(shù)，試根據(jù)初穩(wěn)性計算公式推導和的關(guān)系，并說明船寬B如何對穩(wěn)性的影響P128對初穩(wěn)性，船寬B增加，初穩(wěn)性高h隨之增大，有利于船舶的初穩(wěn)性。增加船寬除可有效地增大初穩(wěn)性高度外，還對增加大傾角時的復原力臂有較大作用。因為B增加時出水及入水楔體積靜矩也增大。但B增加，甲板邊緣的入水角減小，因此靜穩(wěn)性曲線的最大靜穩(wěn)性力臂所對應的橫傾角減小。10)試分析說明:對載重型船舶,從浮力的要求考慮,適當增加吃水而減小其它尺度,對快速性和減輕空船重量可能有利從浮性方程可知，T增大，L，B和方形系數(shù)可適當減小。1）從快速性分析a）載重型船大多數(shù)為中低速船，總阻力隨L減小而降低：b）B/T的減小，可適當減小排水量在水面的分布，降低興波阻力和摩擦阻力：c）T增加有利于提高推進效率：d）方形系數(shù)的減小，對降低剩余阻力有利。2）對空船重量的分析a）載重型船舶鋼料占空船重量的大部分，減小L，B對降低鋼材重量有利：b）T僅對船體局部強度有影響，增加T對鋼料的影響很?。篶）在排水量不變的情況下,其舾裝重量隨L，B,T的變化有增有減，總的影響不大。所以，對載重型船舶，從滿足浮力的要求來考慮，適當增加吃水而減小其他尺度，對快速性和減輕空船重量很可能有利。11)總體設(shè)計方案構(gòu)思的任務 ⒈分析設(shè)計任務書，明確設(shè)計要求；⒉分析同類型船的資料，確定各個設(shè)計參數(shù)可能的選擇范圍，設(shè)立一個初步的新船總體設(shè)計方案；⒊估算并分析新船的主要技術(shù)和經(jīng)濟指標，考慮并解決可能存在的主要矛盾12)確定主要要素應滿足哪些約束條件①滿足重力與浮力相平衡條件，即空船重量加載重量應等于船在設(shè)計吃水時的排水量；②滿足設(shè)計船所需的容量和建筑地位；③滿足設(shè)計船各項技術(shù)性能要求；④滿足航線環(huán)境和建造修理對主要要素的限制；⑤滿足用船部門對設(shè)計船的使用要求；⑥優(yōu)良的經(jīng)濟性能。13)試闡述確定新船主要要素的一般步驟①在分析設(shè)計任務書的基礎(chǔ)上，確立設(shè)計思想，并就其認真調(diào)查研究，尋找與設(shè)計船要求相近的母型船或分析同類船的規(guī)律。②根據(jù)已知的母型船或已得的近似規(guī)律，粗略估算出主要要素的第一次近似值。③根據(jù)第一次近似值粗略地核算相應的技術(shù)性能，然后根據(jù)核算結(jié)果對第一次近似的主要要素進行調(diào)整，得出第二次近似的主要要素。如調(diào)整的幅度較大，還需對第二次近似的主要要素作性能核算和調(diào)整。④根據(jù)前一步的主要要素繪制總布置草圖、型線草圖、中橫剖面結(jié)構(gòu)圖等，并選定主機型號（如任務書中未規(guī)定時），然后根據(jù)這些資料及有關(guān)參考資料，對船舶的技術(shù)性能作進一步的較詳細的核算，并再次根據(jù)核算結(jié)果調(diào)整主要要素。⑤根據(jù)設(shè)計船的特點，選取合適的優(yōu)選衡準，利用優(yōu)化方法，進行多方案的比較分析，選取最佳方案。14)在進行排水量校核時，浮力和重力不平衡時如何通過主要要素來調(diào)整當浮力小于重力時，如干舷有余或吃水允許增加，則以增大T最有利；如T已限定，則可根據(jù)具體情況調(diào)整L、B、δ：穩(wěn)性嫌差時增大B；快速性嫌差但穩(wěn)性充分時增大L；快速性有保證且穩(wěn)性充分時增大δ；快速性和穩(wěn)性都嫌差時同時增大L和B，或增大L和B的同時適當減小δ。15)在進行容量校核時艙容不足或偏大過多時應分別如何通過主要要素來調(diào)整在艙容不足時：如穩(wěn)性充分，首先應考慮加大D或同時增大D和B；如快速性也嫌差，可考慮同時增大D、L和B。在艙容偏大過多時：如干舷充分，首先可考慮降低D。16)自行設(shè)計船體型線的大致步驟17)橫剖面面積曲線和設(shè)計水線各包含的形狀特征和參數(shù)①橫剖面面積曲線下的面積相當于船的型排水體積；②曲線面積的豐滿系數(shù)等于棱形系數(shù)；③面積形心的縱向坐標表示船的浮心縱向位置；④曲線的最大縱坐標值代表最大橫剖面面積（船豐滿時通常是中剖面面積）；⑤豐滿船的橫剖面面積曲線中部水平段長度即船舶的平行中體長度；⑥平行中體前后兩段分別稱為進流段和去流段；⑦無平行中體船的最大橫剖面位置；⑧曲線兩端端部形狀。18)棱形系數(shù)選擇應考慮的因素①對阻力（主要是剩余阻力）的影響②對總布置和建造工藝的要求③與其它參數(shù)和船體型線的協(xié)調(diào)配合選擇浮心縱向位置時應考慮以下幾點因素：①對阻力的影響②有利于縱傾調(diào)整③船體型線的協(xié)調(diào)配合20)船舶主體劃分應考慮的因素21)貨船縱傾調(diào)整時有哪些方法22）確定雙層底高度應考慮的因素23）船舶設(shè)計的先進性體現(xiàn)24）總布置設(shè)計時通道的類型25）尾機型船的優(yōu)點和不足書P1883計算題：◆某最小干舷船同母型船相比，船長增加5%，船寬減少10%，型深增加2.5%。如，試估算新船的Wh比母型船增加或減少的百分數(shù)。◆某船方形系數(shù)，每增減0.01時,將增減0.3%。如，求的指數(shù)是多少？=0.24◆某直壁式多用途船排水量為10000噸，吃水為5米，設(shè)計航速為15節(jié)?，F(xiàn)有一批貨裝船后，發(fā)現(xiàn)吃水增加了0.05米，如此時方形系數(shù)和水線長認為不變，試求該船超載噸數(shù)及可能達到的航速？◆某貨輪造價2000萬元，營運期25年，年收入850萬元，年燃料費140萬元，船員年工資150萬元，年保險及維修費率為船價的4%，年港口及裝卸費120萬元，其他費用150萬元，殘值取船價的10%。試計算內(nèi)部收益率IRR。4選擇題和填空題：1）船舶設(shè)計特點、船舶設(shè)計基本要求、總體設(shè)計內(nèi)容、設(shè)計工作方法、設(shè)計階段的劃分；2）船舶平衡條件、船舶設(shè)計工況、空船重量的分類；排水量裕度、重心高度裕度、備