5---運(yùn)船舶的技術(shù)性能(二)解析

1、 第五章第五章 船舶的技術(shù)性能船舶的技術(shù)性能(二二) 1 船舶的抗沉性船舶的抗沉性 船舶的抗沉性包括下列兩個(gè)方面內(nèi)容：(1(1）船舶在一艙或數(shù)艙進(jìn)水后浮態(tài)及穩(wěn)性的計(jì)算。(2(2）從保證船舶抗沉性的要求出發(fā)，計(jì)算分艙的極限長(zhǎng)度，即可浸長(zhǎng)度的計(jì)算。一、進(jìn)水艙分類一、進(jìn)水艙分類第一類艙：艙頂在水線以下，艙頂未破，破損后水灌滿全艙。第二類艙：進(jìn)水艙水未滿，但艙內(nèi)水與外界水不通。第三類艙：艙頂在水線以上，艙內(nèi)水與外界水相通，處于同一水面上。二、計(jì)算二、計(jì)算抗沉性的兩種基本方法：抗沉性的兩種基本方法：(1(1）增加重量法：把破艙后進(jìn)入艙的水看成是增加的液替重量。(2(2）損失浮力法：把破艙后的進(jìn)水區(qū)域看成

2、是不屬于船的，即該部分的浮力已損失。三、滲透率三、滲透率船內(nèi)某個(gè)艙室能被水浸占的容積和此艙室總?cè)莘e的比值的百分?jǐn)?shù)。常用表示。起居設(shè)備占用處： =0.95機(jī)器設(shè)備占用處： =0.85貨物、煤占用處： =0.60裝載液體的處所： =0或0.95LL/2L/2xLW1L1xFdzyCC平均吃水增量WpdwA新的橫穩(wěn)性高11()2pdG MGMdzGMp四、船舶的破艙穩(wěn)性計(jì)算四、船舶的破艙穩(wěn)性計(jì)算1 1、確定性破艙、確定性破艙第一類艙室-增加重量法 新的縱穩(wěn)心高11LLG MGMp 首尾吃水變化11()()2()FAFLp xxLdxp G M 11()()2()FFFLp xxLdxp G M橫縱傾

3、角正切11()pytgp GM11()()FLp xxtgp GM最后首尾吃水FFFddddFFFddddLL/2L/2xWL1W1xFdzyCC第二類艙室-增加重量法 平均吃水增量WpdwA新的橫穩(wěn)性高11()2xwipdG MGMdzGMpp 新的縱穩(wěn)心高11yLLwiG MGMpp 首尾吃水變化11()()2()FFFLp xxLdxp G M11()()2()FAFLp xxLdxp G M 橫縱傾角正切11()pytgp G M11()()FLp xxtgp G M最后首尾吃水FFFddddFFFddddyayaWWFFLFW1WWL1LFBffaLxaLW1L1xFyFCxazC

4、第三類艙室-損失浮力法 平均吃水增量WvdAa剩余水線面面積的漂心位置F WFaFWA xaxxAa剩余水線面面積的漂心位置FaFWayyAa剩余水線面面積（AW-a）對(duì)通過(guò)其漂心F的橫向及縱向慣性矩22()()TTxaWFIIiayAa y22() ()()LLyaFWFFIIia xxAa xx浮心位置的變化 ()/BFxvxx ()/BFyvyy ()2Bdv zdz 橫、縱穩(wěn)心高的變化 TTIIBMLLLIIBMBGMzBMLBLGMzBM新的橫、縱穩(wěn)性高 1GMGMGM1LLLGMGMGM橫、縱傾角正切1()Fv yytgGM1()FLv xxtgGM由于縱傾引起的首、尾吃水變化 1

5、()()2FFFLv xxLdxGM1()()2FAFLv xxLdxGM 船舶最后的首、尾吃水 FFFddddAAAdddd2 2、概率性破艙、概率性破艙“客船分艙與穩(wěn)性的等效規(guī)則”簡(jiǎn)介要求AR、要求的分艙指數(shù)R、達(dá)到的分艙指數(shù)A A=apsa在船舶長(zhǎng)度內(nèi)艙室位置對(duì)破損概率的影響p縱向破損范圍變化對(duì)所考慮的艙或艙組破損概率的影響s所考慮的艙或艙組在最終浸水狀態(tài)時(shí)的影響還有對(duì)稱進(jìn)水和不對(duì)稱進(jìn)水的要求1500410001NLR“貨船分艙與穩(wěn)性的等效規(guī)則”簡(jiǎn)介要求AR、要求的分艙指數(shù)R、達(dá)到的分艙指數(shù)A A=ps Vp縱向破損范圍變化對(duì)所考慮的艙或艙組破損概率的影響s所考慮的艙或艙組在最終浸水狀態(tài)

6、時(shí)的影響還有對(duì)稱進(jìn)水和不對(duì)稱進(jìn)水的要求31)0009.0002.0(SLR提高分艙指數(shù)A的措施：(1)降低重心高度。(2)增加干舷。(3)合理安排浸水開(kāi)口。(4)適當(dāng)增加邊艙寬度。(5)合理的艙室劃分。五、五、抗沉性抗沉性船在破艙浸水后仍保持一定浮性和穩(wěn)性而不至于沉沒(méi)和傾覆的性能。要使船舶在營(yíng)運(yùn)中不因?yàn)榕鲎病R淺、觸礁等造成破損而沉沒(méi)，就要在構(gòu)造上采取措施。主要措施是加大干舷,增加船的儲(chǔ)備浮力（見(jiàn)船舶浮性）,設(shè)置水密艙壁及雙層底把船體分隔成若干個(gè)水密艙室，一旦某些艙室破損進(jìn)水，不至于擴(kuò)展到其他艙室，使船體仍能浮于水面。 1912年 4月10日發(fā)生的“泰坦尼克”號(hào)海難，死難1490人。這一嚴(yán)重事

7、件導(dǎo)致1914年制定了國(guó)際海上人命安全公約。此后各航運(yùn)國(guó)家又多次舉行國(guó)際會(huì)議并修訂了這個(gè)公約。公約對(duì)航行于公海的船舶在抗沉性方面的要求作了詳細(xì)規(guī)定。中華人民共和國(guó)船舶檢驗(yàn)局頒布的海船抗沉性規(guī)范也作了類似的規(guī)定。如要求船舶破損后水線不超過(guò)艙壁甲板邊線以下76毫米的安全限界線；兩水密艙壁之間的距離不超過(guò)許可長(zhǎng)度；進(jìn)水后的剩余穩(wěn)性高度客船不小于0.05米，其他船不小于零；非對(duì)稱浸水時(shí)采取扶正措施后的橫傾角客船不超過(guò)7,其他船不超過(guò)12等等。對(duì)甲板、船殼板、艙壁和雙層底的設(shè)置和開(kāi)口密性要求也有詳細(xì)的規(guī)定。六、限界線六、限界線 艙 壁 甲 板 邊 線76mm限 界 線WL艙壁甲板邊線以下76mm處的一條

8、曲線（與甲板邊線相平行）稱為安全限界線（簡(jiǎn)稱限界線） LW1L1BWBww1w安全限界線七、可浸長(zhǎng)度七、可浸長(zhǎng)度 計(jì)算可浸長(zhǎng)度的基本公式11()/iiixMM vv可浸長(zhǎng)度是船舶滿足下沉極限的理論上的最大艙壁間距。八、可浸長(zhǎng)度的計(jì)算方法八、可浸長(zhǎng)度的計(jì)算方法 0.650.650.75可浸長(zhǎng)度許用長(zhǎng)度 許用艙長(zhǎng)=可浸長(zhǎng)度分艙因數(shù)=lF九九、分艙因數(shù)和許用艙長(zhǎng)分艙因數(shù)和許用艙長(zhǎng)許用艙長(zhǎng)是考慮了破艙后進(jìn)水體積不同于艙室總?cè)莘e和各類船舶對(duì)抗沉性的不同要求等因素后，確定的實(shí)際允許的最大艙壁間距。 一艙制船： 1.0F0.5 二艙制船： 0.5F0.33 三艙制船： 0.33F0.25船舶水密艙室的劃分、

9、水密艙壁的數(shù)量和間距除與抗沉性有關(guān)外，還與強(qiáng)度、制造和使用要求有關(guān)。艙壁越多，船的強(qiáng)度和抗沉性越容易得到保證，但是使用和制造不便。為了兼顧各項(xiàng)性能，設(shè)計(jì)程序是在保證強(qiáng)度的前提下，先按使用要求確定艙壁數(shù)量和位置，再按許可長(zhǎng)度檢查抗沉性。如果兩水密艙壁間距小于該處許可長(zhǎng)度，表示抗沉性得到保證,否則要再行調(diào)整,直至滿足要求。 十、十、破艙浸水后的最終狀態(tài)要求：破艙浸水后的最終狀態(tài)要求：(1)用損失浮力法求得的初穩(wěn)性高應(yīng)不小于0.05m。(2)不對(duì)稱進(jìn)水后，一艙進(jìn)水后的橫傾角不得超過(guò)7度，二個(gè)以上相鄰艙進(jìn)水后的橫傾角不得超過(guò)12度。(3)最后破艙水線不得超過(guò)限界線。(4)正值的剩余復(fù)原力臂應(yīng)不小于0.

10、lm，且在平衡角后應(yīng)有不小于l5度的范圍。(5)從平衡角到進(jìn)水角或消失角的正值范圍的復(fù)原力臂曲線下的面積應(yīng)不小于0.0l5mrad。 第五章第五章 船舶的技術(shù)性能船舶的技術(shù)性能(二二) 2 船舶的快速性船舶的快速性 一、船舶的快速性船舶的快速性船舶在一定主機(jī)功率下以較快速度航行的性能。它是影響船舶營(yíng)運(yùn)效率的一個(gè)重要性能。船舶快速性取決于兩個(gè)因素：船舶前進(jìn)時(shí)受到的阻力和船舶推進(jìn)裝置的效率。 設(shè)船舶的航速為v，在該航速時(shí)船的阻力為R，則直接用于克服阻力R所消耗的功率稱之為有效功率Pe，其式如下： )(75)(hpvRPWvRPee或式中，R以公斤計(jì)，v以m/s計(jì)(1kn=0.514 m/s)，Pe

11、以hp計(jì)。1hp=0.7355KW。當(dāng)Pe以KW計(jì)時(shí)：)(102kwvRPe推進(jìn)系數(shù)：bepp因此,制動(dòng)馬力)(WvRppeb二、二、船舶運(yùn)動(dòng)的阻力船舶運(yùn)動(dòng)的阻力 船舶運(yùn)動(dòng)時(shí)，船體的水線下部分浸入水中，其余部分則處在空氣中。因此，船舶運(yùn)動(dòng)時(shí)受的總阻力包括水阻力和空氣阻力。由于水的密度遠(yuǎn)大于空氣的密度，因此水阻力是主要阻力。水阻力按產(chǎn)生原因，分為摩擦阻力、興波阻力和粘壓阻力。阻力的一般表達(dá)式為：阻力，阻力系數(shù)，水的密度船的水下表面積，v船速221SvCR 船體總阻力Rt 興波阻力Rw 粘壓阻力Rpv 摩擦阻力Rf 剩余阻力Rr 、摩擦阻力摩擦阻力由于水的粘性作用引起的阻力，包括摩擦阻力和旋渦阻力

12、。摩擦阻力產(chǎn)生于水對(duì)于船體表面的粘附作用,在船舶總阻力中所占比重最大。摩擦阻力對(duì)低速船可占總阻力的80；對(duì)高速船也要占50左右。減小摩擦阻力的途徑是縮短船長(zhǎng)、減小浸水表面積和提高船體的表面光潔度。W.Froude假定,船體的摩擦阻力等于同速度、同長(zhǎng)度、同濕面積的平板摩擦阻力：221)(SvCCRfffRf摩擦阻力(kgf)。Cf摩擦阻力系數(shù)(光滑平板)，它是雷諾數(shù)Rn的函數(shù)。 Cf粗糙度補(bǔ)貼系數(shù)，對(duì)一般船舶，我國(guó)取0.0004 水的運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)(m2/s)水的密度（kgs2/m4）,海水為104，淡水為102濕面積（m）v船速（m/s）vLRn雷諾定律：當(dāng)雷諾數(shù)相同時(shí)，摩擦阻力系數(shù)必相等。邊界

13、層：邊界層：層流狀態(tài)：Rn(3.55.0) 105 過(guò)渡流：(3.55.0) 105 Rn3.0 106 摩擦阻力系數(shù)摩擦阻力系數(shù)Cf計(jì)算計(jì)算：桑海公式柏蘭特許立汀公式休斯公式1957ITTC公式6 . 2Re)(lg4631. 0fC58. 2Re)(lg455. 0fC2)03. 2Re(lg066. 0fC2)2Re(lg075. 0fC 2、興波阻力興波阻力 是船舶航行時(shí)興起的重力波引起的阻力，對(duì)高速船特別重要，其大小取決于船的航速及長(zhǎng)度。它們的關(guān)系可用傅汝德數(shù)Fr表示： 式中v為航速(米/秒)；g為重力加速度(米/秒2)；L為船長(zhǎng)（米）。如果Fr大于0.35，興波阻力即超過(guò)摩擦阻力而

14、居主要地位，但一般運(yùn)輸船舶的傅汝德數(shù)都在0.35以下。傅汝德定律：當(dāng)傅汝德數(shù)相同時(shí)，興波阻力系數(shù)必相等。傅汝德比較定律：形似船在相應(yīng)速度時(shí)（即相同傅汝德數(shù)Fr），單位排水量興波阻力必相等。gLvFn減小興波阻力的主要途徑是改進(jìn)船型及改變航行方式。通過(guò)系列船模試驗(yàn)研究，現(xiàn)在可以得到興波阻力較小的船型及合理的船舶主尺度比和船型系數(shù)。船舶航行時(shí)興起的波浪一般有首波和尾波二個(gè)波系，每個(gè)波系都包含橫波和散波。如果船型選擇適當(dāng)，可以使二個(gè)波系產(chǎn)生有利干擾，而使興波阻力減少，如在船首設(shè)一球鼻也可產(chǎn)生附加波系；使波的干擾有利興波阻力減小。船舶若能脫離水面騰空航行或潛水航行，則可避免波浪的產(chǎn)生及不產(chǎn)生興波阻力。

15、 3、黏壓阻力黏壓阻力(漩渦漩渦阻力阻力) 黏壓阻力是因水的黏性而產(chǎn)生的一種壓差阻力，黏壓阻力又稱形狀阻力或粘性壓差阻力，它是水流經(jīng)船體表面時(shí)因粘性引起首尾的壓力差而形成的，其值同船體尤其是船體尾部的形狀有關(guān)。如尾部線型過(guò)于豐滿，就容易產(chǎn)生旋渦，增加黏壓阻力。在船舶設(shè)計(jì)時(shí)，為減少黏壓阻力，應(yīng)注意考慮船舶后體的形狀。實(shí)踐證明，一般優(yōu)秀船型的黏壓阻力，僅占總阻力的5%左右。 、總、總阻力阻力 把興波阻力和黏壓阻力合稱為剩余阻力Rr。則總阻力R的表達(dá)式為：R=Rf+Rr剩余阻力Rr可通過(guò)船模試驗(yàn)求得。5、傅汝德假定、傅汝德假定(1)船的總阻力可分為獨(dú)立的兩部分，一是摩擦阻力RF，只與雷諾數(shù)有關(guān)；另一

16、是黏壓阻力RPV與興波阻力RW合并后的剩余阻力Rr，只與傅汝德數(shù)有關(guān)，且適用比較定律。(2)船的摩擦阻力等于同速度、同長(zhǎng)度、同濕面積的平板摩擦阻力。 、附加、附加阻力阻力(1)附體阻力(2)空氣阻力(3)波浪中阻力增值、船模阻力試驗(yàn)及其作用、船模阻力試驗(yàn)及其作用(1)船型研究(2)確定設(shè)計(jì)船的阻力性能(3)預(yù)報(bào)實(shí)船性能(4)系列船模試驗(yàn)(5)研究各種阻力成分試驗(yàn)(6)附體阻力試驗(yàn)(7)流線試驗(yàn)(8)航行狀態(tài)研究 、船型對(duì)阻力的影響、船型對(duì)阻力的影響(1)船體主尺度的影響：排水量長(zhǎng)度系數(shù)=/(0.01 L)3(2)船型系數(shù)影響：(3)橫剖面面積曲線形狀影響：(4)滿載水線形狀影響：(5)首尾端形

17、狀影響：(6)縱傾影響： 、估算估算阻力的近似方法阻力的近似方法 (1)海軍常數(shù)法：PE有效功率(hp) 排水量(t)Vs 航速(kn) C海軍常數(shù)(2)愛(ài)亞法(3)各種系列方法(4) Holtrop法CVPse332、估算估算阻力舉例阻力舉例 (1)某船在正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，排水體積5700m3，主機(jī)功率PM=2400hp，船速Vs=12kn?，F(xiàn)在由于鍋爐發(fā)生故障，蒸氣發(fā)生量減少，主機(jī)僅能發(fā)出2000hp，試估計(jì)減少功率后的船速。解：(2)某船的排水量增加20%，而速度維持不變，試求必須增加的主機(jī)功率百分?jǐn)?shù)。解：C和V不變CVPse332不變CVPsE32328.1124002000122000

18、122400333VV得所以129. 12 . 1)(323211321132EEEEPPPP所以 三、三、船舶的推進(jìn)效率船舶的推進(jìn)效率為了使船舶能以一定的速度向前行進(jìn)，必須有一個(gè)與阻力大小相等、方向相反的推力。這個(gè)推力通常是依靠推進(jìn)器推水向后而產(chǎn)生的。最常見(jiàn)的推進(jìn)器是裝在船尾部水下的螺旋槳。1、螺旋槳的有關(guān)名詞螺旋槳的有關(guān)名詞(1)葉面和葉背：由船尾向首看，看到的螺旋槳一面為葉面。(2)導(dǎo)邊和隨邊：螺旋槳正轉(zhuǎn)時(shí)，槳葉首先接觸水的一邊為導(dǎo)邊。(3)葉根和葉梢：槳葉與槳?dú)ぢ?lián)結(jié)的地方叫葉根，槳葉的最外端叫葉梢。(4)直徑和半徑：螺旋槳旋轉(zhuǎn)時(shí)葉梢的圓形軌跡稱為梢圓。梢圓的直徑為螺旋槳直徑，以D表示。

19、葉梢到槳?dú)ぶ行牡木嚯x為螺旋槳半徑，以R表示。(5)盤面積：梢圓的面積叫盤面積，以Ad表示。(6)右旋、左旋、內(nèi)旋和外旋(7)螺距比：螺旋槳螺距P與直徑D之比。42DAd2、特種、特種螺旋槳螺旋槳(1)導(dǎo)管螺旋槳 (2)可調(diào)螺距螺旋槳(3)串列螺旋槳 (4)對(duì)轉(zhuǎn)螺旋槳(5)平旋推進(jìn)器 (6)噴水推進(jìn)器(7)3600回轉(zhuǎn)式螺旋槳3、推進(jìn)系數(shù)、推進(jìn)系數(shù)由于螺旋槳工作時(shí)會(huì)使一部分水流產(chǎn)生向后和旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)，因而要耗去一部分功率，使螺旋槳的效率在理論上不可能接近1,同時(shí)由于螺旋槳是在船尾復(fù)雜的流場(chǎng)中工作，受到不均勻水流的影響，使效率更低。螺旋槳高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，槳葉上水流壓力下降，當(dāng)下降到水的汽化壓力時(shí)，水就變

20、成汽，形成氣泡,效率進(jìn)一步下降，使推進(jìn)效率很低。因此,對(duì)船舶推進(jìn)的研究很為迫切。既要對(duì)螺旋槳本身的工作情況進(jìn)行理論探討和科學(xué)實(shí)驗(yàn)，又要分析螺旋槳在船尾水流中的具體工作條件，研究船體對(duì)螺旋槳的影響，這樣才能設(shè)計(jì)出接近于理想的螺旋槳，使船舶獲得盡可能高的推進(jìn)效率。推進(jìn)效率就是推進(jìn)器發(fā)出的有用功率與吸收的功率之比。PE船體有效馬力，它和螺旋槳發(fā)出的有效推馬力相等P螺旋槳收到馬力，即主機(jī)傳到螺旋槳處的馬力。DEDPP傳遞效率就是螺旋槳收到馬力與制動(dòng)馬力之比。P制動(dòng)馬力，即從柴油機(jī)輸出軸處用制動(dòng)器測(cè)得的機(jī)器馬力。機(jī)艙在船中部，傳遞效率約在0.950.97機(jī)艙在船尾部，傳遞效率約在0.970.98快速性良

21、好的船舶，除應(yīng)具有優(yōu)秀的船型使航行時(shí)產(chǎn)生的阻力最小以外，還必須具有良好的推進(jìn)性能，使主機(jī)的功率得到充分利用。研究船舶快速性的方法有理論分析、船模試驗(yàn)和實(shí)船測(cè)試等三種。其中船模試驗(yàn)仍是目前獲得船舶快速性資料的主要手段。BDsPPsDBDDEBEPPPPPPCP推進(jìn)系數(shù)四四阻力及推進(jìn)系數(shù)估算方法阻力及推進(jìn)系數(shù)估算方法、阻力估算、阻力估算 根據(jù)以往大量的船模和實(shí)船試驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行整理歸納，制成圖譜或經(jīng)驗(yàn)公式，供新船設(shè)計(jì)時(shí)估算阻力用，在應(yīng)用時(shí)，要注意資料的適用范圍。下面介紹幾種為大家所公認(rèn)有價(jià)值的資料。泰勒法。美國(guó)泰勒船模試驗(yàn)水池，以中高速艦船為基本船型，作了一系列船模試驗(yàn)，將系列試驗(yàn)資料制成圖譜和公式

22、，用來(lái)確定新船的阻力，此法適用于船速較高、船型較瘦長(zhǎng)的雙槳船。陶德法(系列60)。美國(guó)泰勒船模試驗(yàn)水池，為民用運(yùn)輸船作了一系列船模試驗(yàn)，歸納為“系列60”，其橫剖面為U形，適用于單槳運(yùn)輸船。此外，SSPA、BSRA和長(zhǎng)江客貨船系列等都有估算方法。、推進(jìn)系數(shù)推進(jìn)系數(shù)估算估算敞水效率o在初選了主機(jī)、螺旋槳直徑、轉(zhuǎn)速及葉數(shù)后，為求得較高的敞水效率，要選用合適的螺旋槳圖譜。相對(duì)旋轉(zhuǎn)效率對(duì)于普通單槳船取1.001,05; 對(duì)于普通雙槳船取0.951,00;3、主機(jī)功率估算海軍常數(shù)法4回歸公式法 回歸公式法已將某些阻力圖譜計(jì)算方法、螺旋槳圖譜設(shè)計(jì)或理論計(jì)算方法用數(shù)學(xué)回歸分析方法得出數(shù)學(xué)公式，運(yùn)用在初步設(shè)計(jì)

23、階段，可迅速而有效地進(jìn)行方案分析，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。 第五章第五章 船舶的技術(shù)性能船舶的技術(shù)性能(二二) 船舶的耐波性船舶的耐波性一、船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)及其影響一、船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)及其影響船舶在風(fēng)浪等外力作用下，產(chǎn)生搖蕩運(yùn)動(dòng)以及砰擊、上浪、失速等現(xiàn)象時(shí)仍能保持一定航速安全航行的性能。、橫搖船舶繞縱軸的往復(fù)搖動(dòng)、縱搖船舶繞橫軸的往復(fù)搖動(dòng)、首搖船舶繞垂直軸的往復(fù)搖動(dòng)、垂蕩船舶沿垂直軸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)、橫蕩船舶沿橫軸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)、縱蕩船舶沿縱軸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)及其耦合運(yùn)動(dòng)，其中以橫搖影響最大。劇烈的搖蕩對(duì)船舶會(huì)產(chǎn)生一系列有害的影響，可能使船舶失去穩(wěn)性而傾覆，使機(jī)器和儀表運(yùn)轉(zhuǎn)失常，使船體構(gòu)件和設(shè)備因負(fù)荷增加而損壞，使

24、固定不牢的貨物移動(dòng)，引起旅客暈船、居住條件惡化，使船因螺旋槳工作效率下降和阻力增加而失速等等。因此，必須在設(shè)計(jì)階段就要估算船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)及其影響。二、風(fēng)與浪的級(jí)別二、風(fēng)與浪的級(jí)別蒲福氏風(fēng)級(jí)表、風(fēng)系風(fēng)名風(fēng)速(m/s)浪高(m)海面狀況0無(wú)風(fēng)00.2平如鏡1軟風(fēng)0.31.50.1微 波2輕風(fēng)1.63.30.23微風(fēng)3.45.40.3小 波4和風(fēng)5.57.91.0輕 浪5勁風(fēng)8.010.72.0中 浪6強(qiáng)風(fēng)10.813.83.0大 浪7疾風(fēng)13.917.14.0巨 浪8大風(fēng)17.220.75.5狂 浪9烈風(fēng)20.824.47.0怒 濤10狂風(fēng)24.528.49.0洶 濤11暴風(fēng)28.532.61

25、1.0非凡現(xiàn)象12颶風(fēng)32.736.914.0我國(guó)國(guó)家海洋局浪風(fēng)級(jí)浪級(jí)名 稱浪高(m)0無(wú) 浪01微 浪0.12小 浪0.1H1/30.53輕 浪0.5H1/31.254中 浪1.25H1/32.55大 浪2.5H1/34.06巨 浪4.0H1/36.07狂 浪6.0H1/39.08狂 濤9.0H1/314.09怒 濤14.0H1/3三、船舶橫搖運(yùn)動(dòng)三、船舶橫搖運(yùn)動(dòng)、船舶橫搖運(yùn)動(dòng)自由橫搖的周期在整個(gè)橫搖過(guò)程中是不便的，且與外力無(wú)關(guān)，稱為船舶固有周期。一般貨船的橫搖固有周期為712秒，大型客船為1015秒。、船舶橫搖和穩(wěn)性船舶橫搖和穩(wěn)性是一對(duì)矛盾，要有適當(dāng)?shù)腉M。GMZBTg22458. 0、減

26、少橫搖的裝置舭龍骨 減搖水艙 減搖鰭 回轉(zhuǎn)儀減搖裝置、減少橫搖的措施船舶搖蕩運(yùn)動(dòng)的特征一般用搖蕩周期和最大搖蕩幅度表示。前者指完成一個(gè)全搖程所需的時(shí)間，要求適當(dāng)延長(zhǎng);后者指船舶從原始位置至最大傾斜位置的夾角,要求盡量減小。延長(zhǎng)搖蕩周期和減小搖蕩幅度有四種方法：選擇適當(dāng)?shù)拇爸鞒叨群痛w線型；安裝減搖裝置，如舭龍骨、減搖鰭、減搖水艙、陀螺儀等設(shè)備；合理配載船上貨物，重心不要太低；航行中隨時(shí)調(diào)整航速、航向。四、船舶縱搖與垂蕩四、船舶縱搖與垂蕩、縱搖劇烈的縱搖通常發(fā)生在波長(zhǎng)等于船長(zhǎng)的迎浪航行中。L、B和T，一般對(duì)縱搖有利。球首對(duì)縱搖有減搖作用。中V剖面對(duì)減少縱搖有利。浮心位置后移，一般對(duì)縱搖捎有不利

27、。 、垂蕩船舶避開(kāi)垂蕩諧蕩區(qū)域最有效的措施是改變船的航速與航向。當(dāng)排水量不變時(shí)，水線面面積增大，可使垂蕩減小。浮心位置后移，一般對(duì)垂蕩有利。五、船舶主要尺度和形狀對(duì)耐波性的影響五、船舶主要尺度和形狀對(duì)耐波性的影響、船舶主要尺度對(duì)耐波性的影響L、B和T初穩(wěn)性高船型系數(shù)干舷和舷弧、船舶形狀對(duì)耐波性的影響船舶型線靜穩(wěn)性曲線的形狀球鼻首重心與浮心的距離重量向中部集中 第五章第五章 船舶的技術(shù)性能船舶的技術(shù)性能(二二) 船舶的操縱性船舶的操縱性一、船舶的操縱性船舶的操縱性所謂船舶操縱性是指船在航行過(guò)程中能保持或改變航速、航向和位置的性能。它主要包括航向穩(wěn)定性、回轉(zhuǎn)性、轉(zhuǎn)首性和跟從性、停船性能。 航向穩(wěn)定

28、性主要是指船在直線航行時(shí)，如果受外力干擾而偏離原來(lái)航向，當(dāng)外力消除后能恢復(fù)并保持原來(lái)航向的能力。如果平均操舵頻率不超過(guò)每分鐘46t次，平均舵角不大于35度，就可認(rèn)為這艘船的航向穩(wěn)定性符合要求?；剞D(zhuǎn)性是指船操滿舵（通常滿舵3035度），船舶改變?cè)较蜃鲌A弧運(yùn)動(dòng)的性能。通常以D/L（船穩(wěn)定回轉(zhuǎn)時(shí)所作圓弧直徑D與船長(zhǎng)L之比）的大小來(lái)判別船舶回轉(zhuǎn)性的好壞。對(duì)常規(guī)民用海洋船舶， D/L為37，D小則回轉(zhuǎn)性好。轉(zhuǎn)首性是指船舶回轉(zhuǎn)初期對(duì)舵的反應(yīng)能力。跟從性是指船舶在操舵后迅速進(jìn)入新的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的能力。二、操舵后船的運(yùn)動(dòng)情況簡(jiǎn)述二、操舵后船的運(yùn)動(dòng)情況簡(jiǎn)述三、重視船舶操縱性三、重視船舶操縱性、船舶大型化和快速

29、化對(duì)船舶操縱性提出了更高要求。、計(jì)算機(jī)、通信及傳感器技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)航技術(shù)及船舶操縱性仿真計(jì)算技術(shù)的迅速發(fā)展。yxFyFzdzxoydxoxdzx四、舵面積的選擇四、舵面積的選擇舵面積比=舵面積/(水線長(zhǎng)吃水)海船舵面積比(%)內(nèi)河船舵面積比(%)運(yùn)輸船舶 單槳單舵1.62.2雙槳客貨船4.68.0 雙槳單舵1.52.5(深寬航道)2.15.0 雙槳雙舵2.02.2機(jī)動(dòng)駁3.08.0油船1.32.0拖船4.08.5大型客船1.21.9長(zhǎng)江拖船7.09.0沿海船2.33.3推船6.011.0漁船2.55.5駁船3.06.0拖船3.06.0渡船3.55.5領(lǐng)航船/渡船2.54.0L35 米小艇 4.

30、07.0五、最小相對(duì)回轉(zhuǎn)直徑五、最小相對(duì)回轉(zhuǎn)直徑巴士裘寧公式：L水線長(zhǎng)(m)吃水(m)AR舵的浸水側(cè)面積(m2)季美公式：102TLD RATLD1023525. 0LD六、各類船的最小相對(duì)回轉(zhuǎn)直徑六、各類船的最小相對(duì)回轉(zhuǎn)直徑驅(qū)逐艦：5.07.0大型貨船：5.06.5中型貨船：4.05.0一般小型船：2.03.0大型客貨船：5.07.0中型客貨船：4.05.0油船：.3.57.5 第五章第五章 船舶的技術(shù)性能船舶的技術(shù)性能(二二) 船舶技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證船舶技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證一、概述一、概述運(yùn)用技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)體系，通過(guò)多方案的比較、分析，對(duì)船舶的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)效果進(jìn)行論證，以便選擇經(jīng)濟(jì)合理的船舶技術(shù)方案。這

31、項(xiàng)工作，即是船舶技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證。目的和任務(wù) 在同一航行條件下，為完成已定的運(yùn)輸任務(wù)，可采用不同的船舶技術(shù)方案。這些方案的技術(shù)性能與經(jīng)濟(jì)效果往往各不相同，互有利弊。通過(guò)論證，從技術(shù)上、營(yíng)運(yùn)上、經(jīng)濟(jì)上對(duì)各方案作出評(píng)價(jià)，才能選擇出技術(shù)上可行并先進(jìn)、營(yíng)運(yùn)上經(jīng)濟(jì)并合理，即較好經(jīng)濟(jì)效益的船舶。在中國(guó)，船舶技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證屬于研究社會(huì)主義制度下投資經(jīng)濟(jì)效果的范疇。運(yùn)輸船舶的經(jīng)濟(jì)效果表現(xiàn)為：運(yùn)輸中產(chǎn)生的旅客和貨物位置移動(dòng)的效果，即完成的客貨運(yùn)量、運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量（見(jiàn)運(yùn)輸量），或運(yùn)輸收入與取得這種效果所消耗的勞動(dòng)之間的比例關(guān)系。主要任務(wù)是：為規(guī)劃船舶和簡(jiǎn)化統(tǒng)一船型、機(jī)型提供科學(xué)依據(jù)；為制定船舶設(shè)計(jì)技術(shù)任務(wù)書(shū)提供科學(xué)依據(jù)；為

32、制定船舶技術(shù)政策提供科學(xué)依據(jù)。在建造新船時(shí)，船舶技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證既是設(shè)計(jì)新船的前奏，又是設(shè)計(jì)全過(guò)程的一個(gè)重要組成部分。論證步驟 調(diào)查研究原始資料。根據(jù)已定的運(yùn)輸任務(wù)、船舶使用、建造條件進(jìn)行調(diào)查。主要范圍有：航線條件，貨（客）流向流量，港口條件，船舶運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)（運(yùn)價(jià)、成本構(gòu)成等），建造廠的生產(chǎn)條件，主機(jī)及配套現(xiàn)狀，有關(guān)的法規(guī)及技術(shù)政策等。分析影響船舶選型的主要因素。如航線、運(yùn)距、港口裝卸效率、船舶造價(jià)、燃料價(jià)格、運(yùn)輸組織和管理等對(duì)船舶選型的影響。設(shè)立船舶技術(shù)方案。通常根據(jù)任務(wù)要求的客貨運(yùn)量、航線、港口裝卸效率等營(yíng)運(yùn)條件，參照同類型船舶的現(xiàn)狀及發(fā)展方向，綜合分析后設(shè)立船舶噸位方案、航速方案、主機(jī)方案

33、及船舶主尺度方案等，其中應(yīng)含有最優(yōu)方案。進(jìn)行各方案的技術(shù)、營(yíng)運(yùn)、經(jīng)濟(jì)計(jì)算。技術(shù)計(jì)算包括：船舶主尺度、性能參數(shù)、主機(jī)功率、貨艙容積、校核穩(wěn)性等。營(yíng)運(yùn)計(jì)算包括：預(yù)估各方案在投產(chǎn)營(yíng)運(yùn)時(shí)所能達(dá)到的運(yùn)輸能力，常以年客、貨運(yùn)量和周轉(zhuǎn)量表示。經(jīng)濟(jì)計(jì)算包括：初估船舶造價(jià)，計(jì)算運(yùn)輸收入與運(yùn)輸成本。選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)及最優(yōu)船舶方案。評(píng)價(jià)船舶的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)效果，采用技術(shù)、營(yíng)運(yùn)、經(jīng)濟(jì)三方面的指標(biāo)。技術(shù)指標(biāo)主要有：船舶航速、海軍常數(shù)、初穩(wěn)心高度（見(jiàn)船舶穩(wěn)性）、橫搖周期等；營(yíng)運(yùn)指標(biāo)主要有：船舶運(yùn)輸能力、船舶生產(chǎn)效率等；經(jīng)濟(jì)指標(biāo)主要有：?jiǎn)挝贿\(yùn)輸成本、單位投資、年利潤(rùn)、投資回收年限、綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等?？紤]到投資的時(shí)間因素，有必要設(shè)

34、立運(yùn)費(fèi)率、凈現(xiàn)值、內(nèi)部收益率、投資償還期等指標(biāo)。為促使船舶技術(shù)進(jìn)步，還應(yīng)考慮無(wú)形折舊的影響因素。根據(jù)不同船舶的特點(diǎn)，選擇不同的指標(biāo)，組成指標(biāo)體系，據(jù)以衡量各方案的優(yōu)劣，從而選擇最優(yōu)的船舶方案。綜合論證。當(dāng)船舶噸位、機(jī)型、航速等基本要素選定后，還應(yīng)考慮社會(huì)效益，從平戰(zhàn)結(jié)合、遠(yuǎn)近期結(jié)合、環(huán)境保護(hù)及國(guó)家技術(shù)政策等方面進(jìn)行綜合論證。此時(shí)需將船舶作為運(yùn)輸鏈條中的一環(huán)，與港口、航道、船廠等方案綜合論證，提出綜合經(jīng)濟(jì)效果較好的方案。由于船舶技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證的理論和方法是將船舶的技術(shù)、營(yíng)運(yùn)、經(jīng)濟(jì)分析綜合一體予以研究，所以近年來(lái)在美國(guó)、英國(guó)、日本、蘇聯(lián)、波蘭等國(guó)家，已成為一門新的專門學(xué)科。二、單船二、單船經(jīng)濟(jì)性計(jì)算

35、經(jīng)濟(jì)性計(jì)算、船舶造價(jià)、船舶造價(jià)船的造價(jià)，是指造船廠把新船交給船東時(shí)的總價(jià)格，包括材料設(shè)備費(fèi)、加工費(fèi)、輔助生產(chǎn)費(fèi)用、管理費(fèi)、企業(yè)利潤(rùn)、稅金、船檢費(fèi)、設(shè)計(jì)費(fèi)等。）整船一次估價(jià)法：根據(jù)載貨量或排水量（客船人數(shù)，拖船馬力）和參考船進(jìn)行估價(jià)，并按情況進(jìn)行修正。）分項(xiàng)估算法：船體造價(jià)：鋼料、鑄鍛件、輔助材料和人工費(fèi)等。舾裝造價(jià)：船體設(shè)備、木作、屬具、油漆、管系等。機(jī)電造價(jià)：包括輪機(jī)和電器兩大部分。其他費(fèi)用：胎架、放樣、下水、試航等。）影響船的造價(jià)的外部因素，航運(yùn)市場(chǎng)的需求造船市場(chǎng)的供給二手船市場(chǎng)拆船市場(chǎng)技術(shù)進(jìn)步通貨膨脹匯率變化勞動(dòng)生產(chǎn)率、船舶營(yíng)運(yùn)成本、船舶營(yíng)運(yùn)成本船舶營(yíng)運(yùn)成本，是指船舶全年消耗的費(fèi)用。船員

36、工資折舊費(fèi)、修理費(fèi)、保險(xiǎn)費(fèi)燃料費(fèi)、潤(rùn)料費(fèi)港口費(fèi)其他費(fèi)用利息、年運(yùn)費(fèi)收入和年利潤(rùn)、年運(yùn)費(fèi)收入和年利潤(rùn)）年運(yùn)費(fèi)收入=年運(yùn)輸能力平均貨運(yùn)單價(jià)）年利潤(rùn)=年度收入-年?duì)I運(yùn)開(kāi)支(總成本)4、對(duì)單船經(jīng)濟(jì)性的設(shè)計(jì)考慮、對(duì)單船經(jīng)濟(jì)性的設(shè)計(jì)考慮船造價(jià)、年船舶營(yíng)運(yùn)成本和年?duì)I運(yùn)收入，這三者是相互聯(lián)系、相互制約的。船東常選用比經(jīng)濟(jì)性最佳的航速梢高些的航速指標(biāo)。對(duì)一艘航線及載貨量已定的貨船來(lái)說(shuō)，提高經(jīng)濟(jì)性的各個(gè)環(huán)節(jié)大致如下：適宜的船舶主要尺度適用的材料及設(shè)備合適的航速指標(biāo)與航線相適應(yīng)的穩(wěn)性、耐波性等使船舶總噸位GT和凈噸位NT控制在有利可圖的范圍內(nèi)船體型線既要滿足使用和性能要求，又要便于建造。合理的總布置與相應(yīng)的設(shè)備，以

37、保證裝卸效率，增加收入三、船舶三、船舶經(jīng)濟(jì)性衡準(zhǔn)指標(biāo)經(jīng)濟(jì)性衡準(zhǔn)指標(biāo)、資金的時(shí)間價(jià)值、資金的時(shí)間價(jià)值資金是有時(shí)間價(jià)值的，其價(jià)值就體現(xiàn)在利息上。設(shè)現(xiàn)有資金P元，年利率為i,則n年后，按復(fù)利計(jì)算，本利總共將是F元，即：、船舶船舶經(jīng)濟(jì)指標(biāo)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)）靜態(tài)體系的幾個(gè)指標(biāo)年收益A=年度收入B-不包括折舊費(fèi)的年?duì)I運(yùn)開(kāi)支Y稅后年收益AT=B-Y-年稅金TA單位運(yùn)輸成本 船舶完成單位運(yùn)量所支出的費(fèi)用PWFiFPCAPiPFnn)1 (1)1 (QYS年貨運(yùn)量本包括折舊費(fèi)的年?duì)I運(yùn)成單位運(yùn)量的運(yùn)輸成本1DQYS平均運(yùn)距年貨運(yùn)量本包括折舊費(fèi)的年?duì)I運(yùn)成單位周轉(zhuǎn)量運(yùn)輸成本2單位投資按船舶單位運(yùn)量或周轉(zhuǎn)量平均分?jǐn)偟耐顿Y投資回

38、收期將船舶年?duì)I運(yùn)收入扣除年?duì)I運(yùn)開(kāi)支后的利潤(rùn)，不計(jì)利息地償還其投資的年限。單位燃料消耗率完成單位運(yùn)輸生產(chǎn)量的燃料消耗量QPP年貨運(yùn)量投資單位運(yùn)量投資1DQPP投資單位周轉(zhuǎn)量投資2SPAPT年利潤(rùn)投資投資回收期綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)既考慮船舶投資，又考慮營(yíng)運(yùn)成本的綜合指標(biāo)。）動(dòng)態(tài)體系的幾個(gè)指標(biāo)利息關(guān)系式如果把投資P分?jǐn)偟絥年內(nèi)，每年為A；或者說(shuō)對(duì)資金p在n年內(nèi)分期等額付清本縣，每年應(yīng)付A，則：EPSKS相對(duì)投資效果系數(shù)單位投資單位運(yùn)輸成本綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)ASPWAiiiPPCRPiiiAnnnn系列現(xiàn)值因數(shù)投資回收因數(shù))1(1)1(1)1()1(01KTE規(guī)定的基準(zhǔn)回收期相對(duì)投資效果系數(shù)凈現(xiàn)值NPV=(B-Y) SPW-P+L PWB 年運(yùn)費(fèi)收入(元)；Y 年?duì)I運(yùn)成本(元)P船舶的一次性投資(造價(jià)) (元) ；L 殘值(元)SPW 系列現(xiàn)值因數(shù)；PW 船舶報(bào)廢時(shí)的現(xiàn)值因數(shù)平均年度費(fèi)用AAC表示每年的平均支出。AAC=P CR+Y-(L PW) CR必要運(yùn)費(fèi)率RFRniPW)1(1nttQnRFRYiLCRLPQQAACRFR11,)(1,運(yùn)輸能力不等時(shí)運(yùn)輸能力相等時(shí)例:某航運(yùn)公司有三種船型方案,其營(yíng)運(yùn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)如表:船舶壽命25年,殘值