船舶设计原理第1章

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,船 舶 设 计 原 理(,Ch1),1-,2,设计技术任务书,1-,1,船舶设计阶段的划分,第一章 绪 论,1-,3,设计工作方法,1-,4,计算机辅助船舶设计,第一章 绪 论,设计实践证明设计人员在设计中必须注意以下几点：,1：认真贯彻国家的技术政策；,2：熟悉并遵守各项规范和公约；,3：认真做好调查研究；,4：注重在借鉴与继承的基础上创新；,5：采用逐步近似的方法，逐步深化，最终使设计结果接近最佳组合。设计的新船应达到以下基本要求：适用、经济、安全可靠、美观。,1-1 船舶设计阶段的划分,一 船舶各设计阶段的基本内容,1. 编制设计技术任务书,设计技术任务书是船舶设计的依据，它全面地反映了对设计船技术性能的要求，并对船舶的主要技术要素做了具体规定，如船舶类型、用途、吨位、航速、航距、机电设备等。,1-1 船舶设计阶段的划分,2. 初步设计,初步设计是按设计技术任务书进行的，是船舶设计的主要阶段，,在这个阶段里，要确定与船舶技术经济性能关系最大的一些项目，如船的主尺度和排水量、船体型线、建筑型式及总体布置、基本结构、主辅机及主要装置系统等。同时要进行船舶主要性能计算，绘制型线图、总布置图、横剖面结构图等主要图纸，编制出全船说明书和材料设备清单。,1-1 船舶设计阶段的划分,3. 技术设计,技术设计是初步设计的进一步深入，是整个设计中的重要一环，新船的所有主要技术性问题都须在这个阶段内解决，要做大量准确详细的计算工作，并绘制数量较多的图纸。,这个阶段所提出的技术文件，应能满足船级社审查、承造厂进行生产准备、估算造价、订货以及绘制施工图纸等方面的需要。,1-1 船舶设计阶段的划分,4. 施工设计,技术设计被审查批准之后，根据建造厂的具体生产技术条件和船舶各项标准文件、应制定建造该船所需的船体、轮机、电气三方面的全部图纸相技术文件，称为施工设计。在船体方面要绘制分段结构施工图和制定工艺规程以及船舶设备，舾装的施工图等。,1-1 船舶设计阶段的划分,5. 制定完工文件,船舶在建造施工中，往往会对原设计作一些修改，如经倾斜试验确定了准确的重心竖向高度等。因此，原来的设计图纸和技术文件(如浮态与稳性计算等)就与实船不完全相符了。为反映真实情况，在船舶竣工后，应按实际情况修改图纸及进行必要的修改计算，为用船部门提供竣工图纸和技术资料，即制定完工文件。,1-1 船舶设计阶段的划分,二 船舶设计阶段的改革,为了适应国际造船市场的需要，中国船舶工业总公司制定了民用船舶产品设计阶段划分和审批工作的若干规定(试行)这规定将新建船舶的设计划分为：制定产品设计技术任务书、报价设计(需要时)、初步设计(含签订造船合同所需技术文件)、详细设计、生产设计、编制完工文件等六个阶段。,1. 报价设计,根据船东提出的技术要求或招标说明书进行设计。其主要内容为：初步确定新船的技术条件和形状、提供总布置简图、主要设备清单、简要说明书、估算造价。报价设计的目的是设计方向船东提出报价，力争中标，并使船东了解新船概貌及船价，挑选中标单位。报价设计是商谈定船合同之前的一项设计环节，它不作为最终签订造船合同的技术附件。,1-1 船舶设计阶段的划分,2. 初步设计,初步设计依据设计技术任务书和造船合同，对造船的总体方案作出规划，对船舶的总体性能和主要技术指标进行计算，对动力装置和各种系统原理图进行设计。通过理论计算和必要的试验，确定产品的主要参数、主要结构、主要设备选型等。船体方面要完成的主要技术文件有：船体设计说明书；总布置固；型线图；航速、稳性、干舷、舱容等计算书；船中横剖面结构图和总纵强度计算书，钢料预估单、主要设备明细表。,1-1 船舶设计阶段的划分,1-1 船舶设计阶段的划分,3. 详细设计,它是依据造船合同及其技术文件或经审查修改后的初步设计方案进行的。这一阶段的设,计工作，是在总体设计的基础上，对备局部问题进行深入分析，并进行各个项目的详纲设计计算和绘图最终确定船舶的全部技术性能和船体结构对重要材料及设备提出订货选型要求。详细设计所提出的技术文件和图纸应能满足验船部门审查、船东认可、造船单位订购原材料和设备的需要，同时也是进行生产设计的依据。,4.生产设计,在详细设计的基础上，根据承造厂的工艺装备条件、工艺水平、施工区域和组装单元，绘制有工艺要求和生产管理指标的工作图和表，为建造船舶提供建造方案、施工要求、施工图纸和生产管理图表。,1-1 船舶设计阶段的划分,一 制定设计技术任务书前的论证工作,1.运输类型的论证,运输有五种形式：水运、铁路、公路、航空、管道等。要完成所需的运输任务，首先要研究采用哪一种运输形式或哪几种联运的形式、使得投资最少，经济效益最好。这一论证涉及的面比较广，一般由国家某部门或某地区才能完成。,1-2 设计技术任务书,1-2 设计技术任务书,2. 船型论证,承担某一运输任务，如货运，可供选择的船型有：货舱、集装箱船、顶推分节驳、载驳船等。在具体选取时要进行技术经济论证。,如果确定用普通货船来承运，还要探讨船舶的大小、航速的高低。要以最适用最经济的方案作为制定任务书的基础,。,1-2 设计技术任务书,二 设计技术任务书主要内容,航区、航线,这是指新船航行的区域。海船航区分为：无限、近海、沿海、迟蔽等航区。内河船舶常按水系来分，如我国长江水系根据风浪及水流情况，分为,A、B、C,级航区及,J,级航段。不固定航线的船，通常提出主要航行的航线或航区，定航线的船通常要给出停靠的港口等。,2.用途,这是指新船的装载数量与性质。,客船、客货船包括人数(各等级的分配数、舱室标准)、载货吨数以及舱容要求。,货船包括货物的数量及理化性质。就数量来说，任务书中有时结出,“,载重量,”,，即包括货物、燃油、滑油、淡水、食品等的重量。有时给出,“,载货量,”,，即货物重量。货物有多种多样如液货、散货、杂货、集装箱等，对于一般货物，要给出载重吨数，而对于集装箱，则是给出箱数。,1-2 设计技术任务书,3. 船型,这是指船的建筑持征，包括上层建筑、机舱部位、货舱划分、甲板层数、甲板间高等。,4. 船级,这是指按什么规范、哪一级设计新船。要注意不同规范从不同角度提出的要求。走国际航线的船舶、还应符合有关的国际规则与公约，以及有关国家、地区、运河等颁布的待殊规则。,1-2 设计技术任务书,1-2 设计技术任务书,5. 动力装置,主机的类型、功率、转速、台数等,6. 航速、续航力、自持力,(1)航速：民船的航速常分为试航航速与服务航速。,(2)续航力：在规定的航速和主机功率下，船上所带的燃油可供船连续航行的距离(,n.mi1e/km),或连续航行的时间(,h)。,(3),自持力:这是指船上所带淡水、食品等能供人员在海上维持的天数，也有称自给力以天(,d),计。,7. 结构,这是指船体与上层建筑材料、船体结构形式、甲板负荷、特殊加强等的要求。,8. 设备,这是指起货设备的形式及能力如锚和锚机、舵和舵机、减格装置、通风、空调、导航等方面的要求。,9. 性能,这是指性能要求，如稳性要求、浮态要求、分舱及破舱稳性的要求、耐波性及操纵性的要求等。,1-2 设计技术任务书,1-2 设计技术任务书,10. 船员,这是指船上编制人数，同时也有对生活设施提出具体要求。,11. 尺度限制,(1)船长：它受泊位长度、港域宽度、河道曲率、以及船闸、船坞等的限制。,(2)吃水：它受航道与港区的水深限制。,(3)船宽：它主要受运河、过船闸、进船坞等限制。,(4)船的水上部分高度：它主要是考虑桥高的限制，如南京长江大桥高出水面28,m、,珠江大桥高出水面8,m,等限制。,一 认真调查研究,应考虑进行调查研究工作，广泛征求使用部门及航道、港务、船级社等有关部门的意见看法，搜集有关的资料(包括国外实船资料和文献)，再经过一番去粗取精、去伪存真的改造制作过程，才能形成初步的设计方案使设计从一开始就建立在比较符合客观实际的基础上。,随着设计工作的深入，设计人员有时还需带着设计方案和问题，通过各种形式做深入的调查研究，征求意见、这样就可少走弯路。,1-3 设计工作方法,1-3 设计工作方法,二 在借鉴与继承的基础上创新,在新船设计时，设计者常采用一种行之有效的方法,母型改造法。所谓母型，即与新船在主要方面相近的实船或已设计好的船，将其各项要素按,设计船的要求用适当的方法加以改造变换，即可得到新船的相应要素。这是一种既方便又可靠的设计新船的办法，至今仍披人们广泛应用。,但是借鉴并不是不加分析地生搬硬套，继承也只能继承过去的精华。要结合新船的特点，考虑到新技术、新设备、新工艺、新材料在新船上的应用，做到有所创新、有所前进。,三、逐步近似,由于船舶的内在矛盾错综复杂，设计工作不可能一次完成，而是循着一个逐步近似的过,程。初次近似只考虑少数主要因素而后一次近似则计入更多的因素，后一次近似结果是前一次近似的修正、补充和发展。经过几次近似后最终得到符合各项要求的设计结果。这个过程用图11所示的螺旋线表达出来既富有哲理又十分形象。,1-3 设计工作方法,1-3 设计工作方法,上世纪60年代国外船舶,CAD/CAM,有很大的发展，陆续研制出了一批造船集成系统，如挪威的,AUTOKON,系统、西班牙的,FORAN,系统及瑞典的,VIKING,系统等。我国从70年代开始船舶,CADCAM,研究，至80年代也获得了长足的发展。在此期间，完成了单程序运算,程序系统(程序包),集成系统的进化。例如上海交通大学、上海船舶设计院等单位联合研制的多用达干货船辅助设计系统,MPSDS，,上海造船工艺所研制的船体建造集成系统,HCS,等。,1-4 计算机辅助船舶设计,1-4 计算机辅助船舶设计,90年代以来船舶,CADCAM,有了进一步的发展如瑞典,KCS,公司集各国之经验成功地开发了,STEERBEAR,造船交互设计集成系统。其功能极强,覆盖了船舶详细设计和生产设计中大部分内容，包含实用性很强的三维图形系统、船体系统、结构系统、电力系统、报表生成和数据管理等九大系统相20多个分类,数据库。该系统已由大连造船厂等大厂全套引进。,1-4 计算机辅助船舶设计,计算机应用于船舶工程，使船舶设计方法发生了巨大的变化。,船型论证中已由单船论证发展为系统论证并相继出现了系统分析法、复合预测与决策技术、仿真技术、不确定性和风险分析方法等新的科学论证方法。,在船舶主尺度方案分析中，从广泛采用网洛法(亦称变值法)发展为最优化方法、正交设计法等对各方案的最终评判与选优。除设计人员凭经验评定外，还可借助计算机采用多目标加权处理、模糊综合评判和多日标分层序列法等进行评定。,