船舶设计原理复习题2014.4含答案

船舶设计原理复习题一、基本概念题1.积载因数C对于干货船，通常用其表征货物所需的容积，即每吨货所要求的货舱容积数，单位是T/m3。2.最小干舷船对于货船，如运载积载因数小（C小于1.3）的重货（煤、矿石等），可按《载重线规范》来决定最小干舷，从而可确定船的型深D，这种船称为最小干舷船，其D即符合最小干弦的要求，也满足容积的要求。3.最深分舱载重线决定船舶分舱长度的初始载重水线，称为分舱载重线。最深分舱载重线指相应于按照《商船(安全)(载重线)规例》为船舶勘定的夏季吃水的分舱载重线4.二舱制船是指该船上任何相邻的两个舱破损而不致造成沉没的船舶5.自然减速船在航行中，由于风浪使船舶发生剧烈运动，所以船舶阻力大大地增加，若主机的功率不变，则船速将大大下降，这种减速称为自然减速，也叫失速6.船级是指新船准备入哪个船级社，要求取得什么船级标志，确定设计满足的规范。7.登记吨位是指根据国际船舶吨位丈量公约或船籍国政府制定的吨位丈量规则核定的“登记吨位”，包括总吨位和净吨位8.甲板淹湿性是指在波浪中的纵摇和垂荡异常激烈时，在船首柱处，船与波浪相对运动的幅值大于船首柱处的干舷，波浪涌上甲板的现象。二、简答题1.试航航速与服务航速之间的区别？答：试航航速Vt一般指满载试航速度，即主机在最大持续功率情况下，静止深水中（不超过三级风二级浪）的新船满载试航所测量得的速度。服务航速VS是指船平时营运所使用的航速，一般VS是一个平均值。2.简要的分析船长对快速性的影响？答：当排水量和设计航速已定时，选用较大的船长，必然使船宽、吃水做适当的减小。由于船体摩擦阻力与湿面积成正比关系，而湿面积正比于2/1`)(L，显见增大L将使Rt增加。然而对兴波阻力Rw来说，由于B、T减小，Rw将下降，同时由于L/B增大，整个船型变得较瘦长，则不但Rw，且粘性阻力Rb亦将有所减小，因而剩余阻力Rr总是随L的增大而下降。由此可知，增大L的结果对Rt和Rr产生完全相反的影响。3.写出立方模数法估算船体钢料重量的公式，并说明该估算方法的不足之处？答：立方模数法假定Wh比例于船的内部总体积（用LBD反映）则有Wh=ChLBD。该方法以船主体的内部体积为模数进行换算，Ch值随L增加而减少的趋势比较稳定。对大、中型船较为适用。不足之处：没有考虑船体的肥瘦程度，把LBD各要素对Wh的影响看成是等同的。4.载重型船与容积型船各自有哪些特点？答：载重型船的载重量占排水量比例较大，设计时首先要使船能够满足载重量要求，即确定船的主尺度时应首先从重量与浮力平衡入手。容积型船为布置各种用途的舱室、设备等，需要较大的舱容及甲板面积，这类船的主尺度的确定，主要取决于船主体的容积及甲板面积的需要，二者设计时的入手点不同5.船舶设计初始阶段为什么要加排水量裕度？答：排水量裕度也叫排水量储备。在估算空船重量时，通常都要考虑加一定的排水量裕度，其原因大致有以下三个方面：设计中重量估算误差。未预计重量的增加，如在设计后期或建造过程中船东提出增加设备等。建造中时常难免会采用代用品（包括材料及设备等）导致空船重量增加。6.浮心纵向位置Xb与哪些因素有关？答：（1）阻力性能：Xb将面积曲线分成前后体，其比例不同对阻力有影响。前体形状与Rw关系较大，后体形状与Ra影响较大。在Fn一定或确定的Cp下应有对应于阻力最佳的Cpopt值。（2）纵倾调整：浮态对船的使用及阻力性能有影响，最好是通过总布置的舱室合理划分，布局调整达到适应浮态并使Xb出最佳位置附近。（3）特殊要求：如破冰船Xb在船中前很多，主要是要求首部胖，以利压冰。三、问答题1.简要说明设计螺旋线的意义？答：描述设计过程中逐步近似的特点，常用设计螺旋线表示。设计螺旋线表示的意思是:如任务书已给定载重量DW及主机类型（包括功率及转速），此时可首先参考型船及有关资料，初估得一个排水量，并据此初估船长、型宽、吃水及型深，初选一个方形系数，并使其满足浮性方程，即△=ρKaLBTCb。然后，根据这套主尺度，参考型船及有关资料，估计空船重量，求出船的排水量，看其是否与第一步初估得的排水量相吻合，如有差别，再进行主尺度及系数调整，直至排水量符合要求为止。这就是船的重量与浮力平衡的过程。根据已满足重量与浮力平衡后的一套主尺度进行航速估算、总布置、容量估算、干舷检验、稳性及其他性能校检等，即校核船的各个主要性能是否满足使用要求。在校核中，如发现某一项或几项性能不符合要求，则必须调整船的主尺度及系数，再重复一次上述的循环，直至设计者认为满意为止。2.船主体内船舱划分要考虑哪些因素？答：（1）满足规范要求（2）船舱大小符合使用要求（3）各载况下有适宜的浮态和稳性（4）考虑总纵强度、局部强度、振动、结构合理性以及建造的工艺性。3.船舶设计初始阶段为什么通常都要加排水量裕度？一般是怎么选取的？答：排水量裕度也叫排水量储备。在估算空船重量时，通常都要考虑加一定的排水量裕度，其原因大致有以下三个方面：设计中重量估算误差。未预计重量的增加，如在设计后期或建造过程中船东提出增加设备等。建造中时常难免会采用代用品（包括材料及设备等）导致空船重量增加。排水量裕度的取值视不同设计阶段而定，例如，在初步设计阶段，排水量裕度可取空船重量LW的4％~6％。或者对船体钢料重量WH取3％~5％，对舾装重量WO和机电设备重量WM各取8%~10％。4.简述双层底的作用，确定双层底高度应考虑的因素有哪些？答：设置双层底，有利于搁浅触礁时的安全性，且可以作为燃油，清水及压载水舱之用。对大中型船舶的总纵强度也有很大作用。确定双层底的高度应考虑的因素为：对内底起保护作用；便于人员施工，满足管路安装检修的的要求，记及油水舱容积上的需要。一般双层底高度以满足规范要求，兼顾施工及油水仓容需要，等于或略大于根据规范计算所得之值为宜。双层底的型式因船类不同而有区别，杂货船的内底常做成水平的，或从舭部向下倾斜。散装谷物船和运煤船的内底，常做成向两舷升高的形式，以便减少卸货时的清仓工作量，矿砂船因其所需的货仓容积较小，且为避免货仓容积过低，初稳性过高，在货仓底部一段宽度内，双层底常抬高很多，集装箱船一般只在边仓以及内部设双层底。四.分析题1.简要分析说明确定船舶主要要素船长L时应考虑的因素有哪些？答：船长L是表征船舶大小的最主要的因素之一。（1）浮力。L的增减，对排水量△=ρkLBTCb的影响很大。（2）航速。L对船舶的阻力有较大的影响，在不同的傅氏数Fn下，Rf及Rr占总阻力的百分数是变化的。（3）总布置。包括舱容与甲板面积两个方面，L选小了，布置不下，L太大又不紧凑。这里也存在一个满足容积及甲板面积要求的适度L。（4）经济性。这里主要是指船体重量等变化引起的船造价的增减。增加L将导致船体钢料Wh等重量增加，造价及相应的费用增加。（5）耐波性。L与船的耐波性关系很大，当船的△一定时，采用较长的船厂，对改善耐波性有利。（6）抗沉性。增加船长L对改善抗沉性有利。（7）操纵性。加大L将使船舶全速回转时的直径加大，但有利于增加航向稳定性。（8）限制因素。选择船长是应考虑到港口、航道、船台、船坞等的限制条件。载重型主要考虑浮力、航速；容积型船为舱容及甲板面积、航速；港作拖轮为操纵性；海洋客船、救助拖船、舰艇则是航速和耐波性。对于国际航线的船舶，取短的船长有利于降低有关的营运开支。2.简要分析说明确定船舶主要要素型宽B时应考虑的因素有哪些？其中的基本因素有哪些？答：①浮力；②稳性；③总布置；④快速性；⑤耐波性；⑥造价；⑦限制因素（河道、闸门、船坞等宽度）。从技术与使用角度考虑的主要要素是浮力、总布置和稳性；从技术与经济角度考虑的主要要素是浮力、总布置和造价。3.设计水线的特征参数有哪些？简要分析说明在进行型线设计时，对设计水线的形状加以控制的原因。答：设计水线的特征参数包括：水线面系数Cw,前后半段的丰满度系数Cwf和Cwa,平行中段长度,端部形状,半进流角以及尾部的纵向斜度等。对设计水线的形状加以控制的原因：（1）DWL形状对阻力R的影响较大。船航行时兴起波浪在水面附近，DWL对兴波阻力有重要影响，对Vs较高的船更是这样。（2）DWL对应于设计吃水Td，船的各项性能往往是以设计状态来衡准的，使用中的吃水TiTd，如果在Td时有较好的性能，一般也可望其他装在情况下能较好的满足要求。（3）从型线光顺的角度，设计水线处于水下部分与水上部分的分界线，控制设计水线形状对水下到水上的过渡和顺有重要作用。