第二節(jié) 任務書及船舶主要要素的確定

1、第二節(jié) 任務書分析及船舶主要要素的確定1. 任務書分析的要求1.1任務書的內容 1.1.1概 念 船舶設計技術任務書是船舶設計的依據。是由船東或業(yè)主根據使用要求，考慮技術和經濟條件等實際情況，經過技術經濟論證之后編制的。 1.1.2內 容 航區(qū)、航道、氣象、用途、尺度要求、主要技術經濟性能、主輔機及主要設備、艙室標準、經費預算、規(guī)范和標準的規(guī)定和要求、一些特殊要求等。 1.1.3名詞概念 航區(qū)：根據水域航道、氣象、風浪等劃分的船舶航行區(qū)域。 內河航區(qū)劃分：A級航區(qū)吳凇口至江陰 B級航區(qū)-江陰至宜昌 C級航區(qū)宜昌以上 海洋航區(qū)劃分：遮蔽航區(qū)10海里（n mile）以內 沿海航區(qū)1020海里（n

2、mile） 近海航區(qū)20200海里（n mile） 無限航區(qū)200海里以外 試航速度（kn或km/h）：主機最大持續(xù)功率情況下，蒲式風級不超過三級的滿載試航速度。 服務速度（kn或km/h）：船舶平時營運所使用的速度。 續(xù)航力（n mile或km）：在規(guī)定的主機功率或航速情況下，船上一次所帶 燃料可供連續(xù)航行的距離。規(guī)定續(xù)航力是為了計算燃料儲備量。 自持力（自給力）（d）：船上所帶淡水和食品能在海上維持的天數。1.2任務書的分析任務書的分析必須包括以下內容： 1.2.1 船型、主尺度、主要系數、航速、續(xù)航力、自持力 設計船的材料、甲板形式、單、雙機、槳、驅動的動力、船類（干散貨船、件雜貨、集裝

3、箱、油船、客船等）；航區(qū)、航線；主要用于裝載什么貨物（礦石、鋼材、建材）為主，兼裝貨物。 該船舶優(yōu)、缺點。 是否吃水受到航道的限制，平面尺度如何，方型系數如何、是否合理。 該船的佛氏數在什么范圍，航速為多少左右設計航速不大于、不小于多少是合理的。 分析設計船的續(xù)航力、自持力（討論油水、食品、備品與經濟性的關系）。1.2.2 船級、法規(guī)、規(guī)范、規(guī)則、標準 該船入級否，入那個船級社（CCS、BAS、BV、GL、NK等）。 用何法規(guī)、建造規(guī)范、標準對該船航區(qū)的要求、設計衡準。 著重分析安全（穩(wěn)性、結構強度、救生、防火）、環(huán)保（防污染結構、規(guī)則）等要求。 1.2.3 動力裝置及設備： 從經濟性和航速要

4、求，該船選擇的尺度、型線、主機耗油率、功率大小是否優(yōu)良，主機和輔助設備，主機轉速，推進形式、螺旋槳形式，選擇是否適當。1.2.4 是否考慮操縱性能。 1.2.5 裝卸設備，裝卸效率與起貨設備的考慮、是否有利于船舶本身的建造和航運經濟性。 1.2.6 總布置要求 尾機型、中機型的優(yōu)缺點、設計船選擇哪種、總布置設計應滿足那些要求（如使用、規(guī)范、法規(guī)）。這里著重分析設計船布置中主要的矛盾（如出現(xiàn)嚴重首、尾傾時，浮態(tài)如何調整、壓載水艙等） 1.2.7 船員編制 查閱法規(guī)及海事、航政方面有關艙室設備與船員定員的規(guī)定（如航區(qū)、船型、噸位）。 2 船舶設計的方法 2.1 分析、解決設計船的經濟與技術（安全、

5、環(huán)保、性能等）矛盾 抓住主要矛盾、中心問題、關鍵問題，確定正確的設計思想，尋求解決問題的合理途徑，其他問題的解決服從于主要問題的解決。 2.2 逐步近似法、科學繼承性 近似法：將復雜的設計任務分成若干近似環(huán)節(jié)，初次近似時只考慮少數主要因素，而后一次近似計入較多因素，反復進行幾次近似，每后一次近似都是前次近似結果的補充、修改和發(fā)展，如此進行若干次近似，總可以得到符合要求的設計結果，且協(xié)調各方面的矛盾。 繼承性：任何優(yōu)秀船舶的出現(xiàn)都必然是以往船舶發(fā)展的結果。在設計過程中以分析批判的態(tài)度正確應用以往的經驗是十分重要且必不可少的，這就是科學的繼承性。應用經驗的兩種基本方法： （1）型船設計法：在現(xiàn)有船

6、舶中選取一條與設計船技術性能相近的優(yōu)秀船舶作為母型，將母型的技術要素（L,B,D,d,Cb,Cp,Xb）按設計船的要求用適當的方法加以改造，即得到設計船的技術要求。這是船舶傳統(tǒng)設計中最簡單又根本的方法。 （2）統(tǒng)計法：應用大量同類型實船的技術經濟統(tǒng)計數據、圖表和經驗公式進行設計。這些統(tǒng)計能反映同類型船舶的一般規(guī)律，能表明同類型船舶一個總的趨勢。 2.3優(yōu)化設計和現(xiàn)代計算機技術的應用 尋找一個能滿足所有限制條件，且使主要設計指標最為先進的設計方案。第三節(jié) 船舶主要要素的確定3.1 船舶主要要素 船舶的排水量、主要尺度(船長、船寬、型深、吃水)以及船型系數(方形系數、棱形系數、水線面系數、中剖面系

7、數)統(tǒng)稱為船舶主要要素。 3.2 重要意義 船舶主要要素是描述船舶幾何形狀的一些最基本的特征數據。這些要素對船舶技術經濟性能諸如快速性、穩(wěn)性、耐波性、重量、強度、容量、總布置及經濟性等都有重大的影響，對船舶質量起著決定性的作用。因此合理地確定船舶主要要素，是船舶設計中最基本最重要的工作之一。 3.3 名詞概念 載重型船舶：載重量系數DW=DW/較大且比較穩(wěn)定，先利用載重量系數求得排水量，然后再確定相應的主尺度的船舶。（貨船、油船等）。 布置型船舶：先從布置地位需要擬定主尺度，然后計算排水量的船（客船、拖船、集裝箱船等）。 3.4 設計步驟 3.4.1載重型船舶 按圖1框圖步驟執(zhí)行，先估算排水量

8、，再計算尺度，得出設計船的最佳方案。 分析設計任務書，找出主要矛盾，確立設計思想決定船型和總布置 或修改總體布置估算，DWDW修改主尺度及系數確定L ，B ，T，D，Cb修改主尺度及系數估算和WiLBTCbkWIf(L，B，D)Wi不滿足Wi=性能校核滿足得出滿足要求的方案選擇最佳方案圖 13.4.2布置地位型船舶 按圖2框圖步驟執(zhí)行，先確定尺度要素，再校核排水量，得出設計船的最佳方案。 分析設計任務書，找出主要矛盾，確立設計思想決定船型及總體布置或修改總體擬 定L, B, T, D, Cb布置修 修 度改 改 及主 主 系尺 尺 數估算 與 Wi=LBTCbkWi = f (L,B,D)度及

9、系數 Wi Wi性能校核 不滿足 滿足得出滿足要求的方案選擇最佳方案圖23.5 確定設計船主要要素的基本原理 選擇船舶主要要素是設計者理論水平、獨立工作能力、綜合運用多學科知識和創(chuàng)新能力最集中的體現(xiàn)。這項工作主要考慮五個方面： 建造和使用條件的限制；技術性能要求；使用和經濟性能要求；采取的技術措施。 3.5.1 應滿足的條件 1滿足重力與浮力平衡條件。 2滿足建造和使用條件，容量，建筑地位。 3滿足各項技術性能。 4滿足船東對設計船的有關要求。 5經濟性要好。 3.5.2 基本思路 1確立設計思想，抓住主要矛盾，兼顧其他。各主要要素相互聯(lián)系且相互制約，處理好 LB、BD、Dd、LD、及CbFn

10、的關系。 2根據母型船及統(tǒng)計規(guī)律，粗估第一次主要要素。 3對第一次近似值進行性能校核，協(xié)調尺度要素，估算出第二次要素近似值。 4對第二次值繪制布置、型線、中剖面結構草圖，進一步核算性能，調整尺度要素。 5進行尺度要素的優(yōu)化，選取最佳方案。3.5.3 特點 （1）矛盾的復雜性：各種要求既相互聯(lián)系又相互制約。抓住中心問題，采取技術措施，兼顧其他。 （2）問題的多解性：在眾多方案中求解最佳方案。 （3）整個過程是逐步近似的，螺旋式的求解方法。3.6 選擇設計船主要要素時應考慮的因素選擇船舶主要要素是設計者理論水平、獨立工作能力、綜合運用多學科知識和創(chuàng)新能力最集中的體現(xiàn)。這項工作主要考慮五個方面： 建

11、造和使用條件的限制；技術性能要求；使用和經濟性能要求；采取的技術措施；各主要要素的相互聯(lián)系且相互制約的關系。 3.6.1 船長 (1) 注意限制條件:使用條件：航道、碼頭、泊位、橋粱、閘門等。LLk-L 建造條件：船塢、船臺、建造條件與設備等。 (2)滿足浮力方程式。 (3)滿足布置要求。 (4)技術性能要求（考慮設計船的主要技術性能） 快速性：中高速船宜取較大船長，以減少興波阻力；低速船宜取較短船長，以減少摩擦阻力，并注意選取經濟船長。 操縱性：增加船長對回轉性不利，對航向穩(wěn)定性有利。 耐波性：增加船長減少縱搖，對耐波性有利。 抗沉性：增加船長對抗沉性有利。 (5)經濟性性能：增加船長會消耗

12、鋼材和增加船體重量，造價上升。 (6)初估方法 自行統(tǒng)計型船分析綜合或利用前人統(tǒng)計圖譜資料（注意收集查找資料，吸取設計船所需要的資料）。 利用統(tǒng)計經驗公式（教科書、設計手冊、文獻）。 不同船舶、不同航行水域具體處理（全面分析處理）。 3.6.2 船寬 (1) 注意限制條件 使用條件：航道、碼頭、泊位、橋粱、閘門等。B0.5+0.05B 建造條件：船塢、船臺、建造條件與設備等。 (2) 滿足浮力方程式 (3) 滿足布置要求。 (4) 技術性能要求 穩(wěn)性：增加船寬對初穩(wěn)性效果明顯；但進水角減小，穩(wěn)性范圍減小，對大傾角穩(wěn)性不一定有利；須綜合考慮。 耐波性：增加船寬使橫搖加劇，對耐波性不利，與穩(wěn)性配合

13、選取GM的上下限值。 快速性：和L保持不變，增加船寬，減小Cb，特別對中高速船有利。 (5)經濟性性能：增加船寬會消耗鋼材和增加船體重量，造價上升，但影響沒有船長大。如果增加船寬，以減小船長，對船體結構重量有利。 (6)初估方法 自行統(tǒng)計型船分析綜合或利用前人統(tǒng)計圖譜資料（注意收集查找資料，吸取設計船所需要的資料）。 利用統(tǒng)計經驗公式（教科書、設計手冊、文獻）。 不同船舶、不同航行水域具體處理（全面分析處理）。3.6.3 吃水 (1) 限制條件 使用條件：航道、碼頭、泊位、橋粱、閘門等。T=H-H 建造條件：船塢、船臺、建造條件與設備等。 (2)滿足浮力方程式。 (3)技術性能要求 穩(wěn)性：減少

14、吃水對穩(wěn)性有利，B/D增大，進水角增大。 快速性：增大吃水，可增加螺旋槳直徑，對推進效率有利。同時減小 Cb，使剩余阻力降低，特別對中高速船有利。但對淺水阻力不利。 耐波性：吃水淺的船舶易產生砰擊和漂移現(xiàn)象，海上航行時耐波性較差。 (4)初估方法 自行統(tǒng)計型船分析綜合或利用前人統(tǒng)計圖譜資料。 利用統(tǒng)計經驗公式。 不同船舶、不同航行水域具體處理。3.6.4 型深 (1)使用性：布置，容量，躉船的配合。 (2)技術性能要求（注意法規(guī)對最小干舷的要求） 穩(wěn)性：增大型深，進水角大，同時不易上浪進水，對大傾角穩(wěn)性有利。但重心提高，對初穩(wěn)性不利，綜合考慮。 耐波性：型深小，甲板易上浪，淹濕性不好。 抗沉性：型深小，干舷小，儲備浮力小，對抗沉性不利。 總縱強度：大型深對總縱強度有利，注意規(guī)范對L/D,B/D的要求。 (3)經濟性性能：增加型深，大船不一定增加船體重量，小船會增加船體重量。 (4)初估方法 自行統(tǒng)計型船分析綜合或利用前人統(tǒng)計圖譜資料。 利用統(tǒng)計經驗公式，特別是艙容計算公式及干舷規(guī)范計算。 不同船舶、不同航行水域具體處理。3.6.5 方形系數 (1)滿足浮力方程式。 (2)快速性：對于快速船減小Cb，增大船長，對剩余阻力有利，Cb不宜過大