船舶型线设计

第五章船舶型线设计5.7 设计水线形状的选择5656第五章船舶型线设计5.7 设计水线形状的选择设计水线的形状设计水线的形状特征和横剖面形状特征是相关的，设计水线丰满意味着横剖面在设计水线处较宽，在一定的横剖面面积下，下部必然较窄，横剖面形状成V形。

反之，设计水线瘦削，横剖面形状成U形，如图所示。

第五章船舶型线设计5.7 设计水线形状的选择设计水线的形状设计水线形状确定以后，很大程度上已决定了横剖面形状(UV程度)，所以在选择设计水线形状时应对横剖线形状有一个清楚的认识，并将两者结合起来统一考虑。

5.7 设计水线形状的选择设计水线的特征和参数第五章船舶型线设计近水面处的水线形状对兴波阻力影响较大，通常以设计水线为代表进行研究。

设计水线的特征和参数包括：水线面系数C w 、设计水线首段形状及半进流角i e (近首垂线处水线与中心线的夹角）、平行中段长度、尾段形状及去流角等。

(1)水线面系数C w 水线面系数C w 与多种因素有关，这些因素包括快速性、稳性、耐波性、总布置与型线等。

在实际船舶设计中，水线面系数C w 的选取一般先考虑快速性，然后校核稳性、耐波性、总布置与型线等方面，看是否合适。

5.7 设计水线形状的选择设计水线的特征和参数第五章船舶型线设计(2)设计水线首段形状及半进流角ie设计水线首段形状对兴波阻力的影响机理与前面所述的横剖面面积曲线相类似。

它的选取与相对速度密切相关，所以，首段形状特征如下：0.16<Fr <0.20 由凸形到直线形；0.20<Fr <0.22 直线形或微凹形；0.22<Fr <0.32 微凹形；Fr>0.32 直线形，整个进流段保持和缓的曲度。

5.7 设计水线形状的选择设计水线的特征和参数第五章船舶型线设计设计水线的半进流角i e 对船首部兴波阻力有重要影响，适宜的半进流角i e 主要与傅汝德数F r 有关，其次与C p 、L/B、C w等有关。

第五章船舶型线设计5.11 型线设绘的基本要求9191第五章船舶型线设计5.11 型线设绘的基本要求型线图的设绘方法型线图的设绘方法主要有4种，自行设绘法、母型改造法、系列船型方法和数学型线方法，我们已经在5.2横剖面面积曲线的特征这一节中学过。

无论采用何种型线设计方法，现在都可以借助计算机和绘图机来进行型线图的设绘。

目前，国内外已开发应用的许多船舶CAD软件系统中，很多具有型线设计功能。

但是，任何型线设计软件的应用，使用者都必须掌握型线图设绘的基本原理和方法，否则，盲目操作软件是不可能得到符合设计意图的优良型线的。

第五章船舶型线设计5.11 型线设绘的基本要求型线图的表达形式型线设计的结果是以型线图来表达的。

型线图是以横剖线图、水线图和纵剖线图(包括斜剖线)来表达船体形状。

横剖线图是以一组沿船长不同位置，垂直于基平面的横剖面与船体型表面相交的横剖线叠绘在一起而得。

由于船体形状一般左右对称，所以仅绘一侧横剖线即可，规定前半体绘在右侧，后半体绘在左侧。

横剖面的位置称为站，站号编排自尾向首(军船和国外有些民船是自首向尾的)。

站距通常按垂线间长20等分，也可取10等分，首尾可再加密(如1/2站或1/4站等)。

第五章船舶型线设计5.11 型线设绘的基本要求型线图的表达形式水线图是以一组平行于基平面的平面与船体型表面相交的水线叠绘在一起而得到的，通常只绘左侧。

设计水线以下的水线根数常取5-8根，在底部船体表面宽度变化剧烈处加密，设计水线以上的水线根数可取2-4根。

水线间距可不按设计吃水等分，而取整数。

纵剖线图是以一组平行于中纵剖面的平面与船体型表面相交的纵剖线叠绘在一起而得到的。

纵剖线的数目和位置根据船体表面的弯曲程度来选取，可取2-5根。

纵剖线的间距最好与水线间距一致或成倍数，这样便于放样。

纵剖线图还包括侧面轮廓线。

甲板边线、折角线、舷墙顶线等空间曲线在三个平面上的投影线均应分别绘制在横剖线图、水线图和纵剖线图上。

中型豪华游船直立艏型线设计和优化研究中型豪华游船是一种具有高度舒适性和豪华设施的游轮，通常用于长途航行和游览。

直立艏型线设计和优化是中型豪华游船设计中非常关键的一部分，可以影响船舶的航行性能和船体稳定性。

本文将探讨中型豪华游船直立艏型线设计和优化的相关内容，并探讨其在实际设计中的应用。

1.直立艏型线的概念和作用直立艏型线是游船船体设计的一部分，主要位于船船头的上部。

它是船体的外形曲线，在整个船舶船体结构中起到重要作用。

直立艏型线的设计可以影响船舶的航行性能，包括速度、稳定性、航行平顺性等方面。

一个合理优化的直立艏型线可以降低船舶的阻力，提高船舶的速度性能，同时也可以提高船体的稳定性，减小船只在航行中的晃动和倾斜，提高乘客的舒适度。

2.直立艏型线设计的方法和技术直立艏型线设计通常是一个多学科、多参数的复杂问题，需要结合流体动力学、结构设计、材料力学等多个方面的知识进行综合考虑。

常见的直立艏型线设计方法包括形状参数化建模、流体动力学模拟和优化算法等。

形状参数化建模可以将直立艏型线的曲线形状进行数字化描述，方便后续的设计和优化。

流体动力学模拟可以通过计算流体动力学软件对不同的直立艏型线方案进行性能评估和比较。

优化算法可以结合设计要求和约束条件，自动最优的直立艏型线设计方案。

3.直立艏型线优化的应用案例在实际的游船设计中，直立艏型线优化是非常重要的一环。

通过合理的直立艏型线设计和优化，可以提高游船的性能和乘客的舒适度，降低船舶运营成本。

以型中型豪华游船设计为例，设计团队通过流体动力学模拟和优化算法进行直立艏型线设计和优化，最终得到了一个符合设计要求的最优直立艏型线方案。

该方案不仅提高了游船的速度性能和稳定性，还减小了船舶的阻力，节约了燃油成本，提升了游船的整体竞争力。

总之，中型豪华游船直立艏型线设计和优化是游船设计中非常重要的一环，其合理设计和优化可以显著提高游船的航行性能和船体稳定性。

未来，随着游船设计技术的不断进步和发展，直立艏型线设计和优化将继续发挥重要作用，推动中型豪华游船领域的创新和发展。

第五章船舶型线设计5.8 首部型线的选择6464第五章船舶型线设计5.8 首部型线的选择横剖线形状如图所示的为四种常规船型的横剖线形状，根据形状特征可分为：U形、V形、中U形、中V形。

第五章船舶型线设计5.8 首部型线的选择横剖线形状(1)U形。

排水量沿吃水高度分布较均匀，使设计水线瘦削，半进流角小，有利于减小兴波阻力。

在尾部U形剖面使伴流比较均匀，有利于提高船身效率，改善螺旋桨工作条件，降低螺旋桨激振力。

但相对于V形，U形剖面湿面积较大，摩擦阻力大些，耐波性也差些。

一般大型运输船及中、高速船舶采用U形剖面。

(2)V形。

V形剖面的面积分布偏于上部，湿表面积较小，对减小摩擦阻力有利。

在尾部，V形剖面使去流段水流顺畅，可减小旋涡阻力。

V形剖面可增加纵摇和升沉的阻尼，对耐波性有利。

小型船舶多采用V形剖面。

(3)中U形或中V形。

兼顾阻力和耐波性两方面的要求，为大多数中型船舶所采用。

5.8 首部型线的选择首部横剖线第五章船舶型线设计首部横剖线形状主要从静水阻力和耐波性这两方面来考虑。

(1)静水阻力方面。

V形横剖面形状湿表面积较小，可减小摩擦阻力，同时它的舭部较瘦，有利于减少丰满船(Cb >0.75) 的舭部旋涡。

但V形剖面设计水线首端丰满、半进流角大，兴波阻力较大。

U形剖面船的排水量相对集中在下部，设计水线瘦削，半进流角小，有利于减小兴波阻力，但湿面积大，摩擦阻力大。

由此，从总阻力方面来考虑，对应不同速度，首部横剖线存在一个阻力上有利的形状选择问题。

第五章船舶型线设计5.8 首部型线的选择首部横剖线哥德堡船舶研究院曾对图示的无球首前体横剖线形状U形和V形的船模进行对比试验，其典型的阻力曲线见图所示。

第五章船舶型线设计5.8 首部型线的选择首部横剖线(2)耐波性方面。

V形横剖面，船舶在纵摇和升沉运动时，浮力和阻尼力矩增大，能明显减小纵摇和升沉运动，且能缓和船底砰击(尤其当波长与船长之比λ/L>1.0时)，但V形剖面会增加波浪中航行的阻力(尤其是λ/L<1.2时)。

第五章船舶型线设计5.10 侧面轮廓线的选择7878第五章船舶型线设计5.10 侧面轮廓线的选择型线的侧面轮廓线型线的侧面轮廓线包括首轮廓线(有球首时包括球首)、尾轮廓线、龙骨线、甲板中心线和甲板边线。

侧面轮廓线是船体型线最基本的边界线，也是船体形状特征的重要控制要素之一。

侧面轮廓线的设计也同样关系到船舶性能。

甲板边线与总布置关系密切，设计中必须与总布置设计相互协调。

第五章船舶型线设计5.10 侧面轮廓线的选择首轮廓线常规船不带球首的首轮廓线基本形状如图所示，现代船最常用的首轮廓线形状就是图中的前倾型首。

5.10 侧面轮廓线的选择尾轮廓线第五章船舶型线设计尾轮廓线形状的选择主要是考虑舵和螺旋桨的布置以及与横剖型线的配合，现代单桨运输船一般都采用巡洋舰尾，其侧面轮廓形状如图所示。

为了简化工艺，大多在水线以上切除了巡洋舰尾的曲面尾端，改用一块后倾0°-15°的平板作为尾封板，如图中的虚线所示。

5.10 侧面轮廓线的选择尾轮廓线第五章船舶型线设计当吃水较浅且螺旋桨直径较大时，为了布置螺旋桨，不得已只好减小浸深，使尾悬体的轮廓线比较平坦，如图中的点划线所示，此时应注意尾悬体横剖线的形状应具有一定的V形，否则容易引起尾部砰击和螺旋桨对船体产生较大的激振力。

5.10 侧面轮廓线的选择尾轮廓线第五章船舶型线设计尾框设有底龙骨(也称舵托)的称为闭式尾框，不设底龙骨的称为开式尾框，如图中的双点划线所示。

第五章船舶型线设计5.10 侧面轮廓线的选择尾轮廓线设计尾轮廓线时，尾框内的形状、尺寸应根据舵和螺旋桨的具体位置、尺寸，考虑桨叶与尾框间的间隙来决定，如图所示。

桨叶与舵及尾框之间的间隙大小主要影响螺旋桨对船体的激振力，同时也与推进效率、阻力有关。

第五章船舶型线设计5.10 侧面轮廓线的选择尾轮廓线总的来说，尾框的设计以防止大的激振为主要考虑因素，为此适当牺牲点快速性的要求也是值得的。

为了防止产生过大的激振，各船级社的船舶建造规范对尾框间隙尺寸提出了最小值的要求，在设计中应予以满足。

内河船舶型线设计思考摘要：内河船舶是联结国际、国内市场的纽带，是综合运输体系和水资源综合利用的重要组成部分，笔者拟通过简析重庆地区内河船舶型线设计现状，及其在船舶设计、审图、建造、检验中的关注度，思考未来内河船舶型线设计手段创新，找寻更简便、高效的船舶型线优化方式。

关键字：船舶；型线；创新；优化引言：船舶型线图是在三个相互垂直的投影面上，以船体型表面的截交线，投影线和外廓线表示船体外形的图样。

它是一张重要的船舶图样，不仅表示了船体的外形和大小，还是计算船舶航海性能，绘制其它船舶图形，进行船体放样的主要依据，是决定船舶技术性能的原始DNA。

一、内河船舶型线设计方法母型船改造法是利用母型船的型线运用恰当的方法、结合船舶的主尺度、船形系数等船体主要要素保持其型线特征设计符合要求的新船型，这是长期以来运用最广泛的方法。

船舶设计人员在绘制型线图时一般将船首放在右,船尾在左,并使船舶置于正浮状态,将船体外形投影到三个相互垂直的基本平面来表示，这三个基本投影平面称为主坐标平面。

下面简要介绍单体船舶型线图的绘制作。

1、绘制格子线所谓格子线即水线面图上的站号线（横剖线)与纵剖线,纵剖面图上的水线与站号线,横剖面图上的水线和纵剖线，他们之间是相互垂直的直线。

2、横剖线的绘制绘制横剖线图的前提是设计横剖面面积曲线，他表示横剖面面积沿船长的分布,据此用近似积分法可算出所设计船舶的排水量,如与预想的排水量有出入,可适当调整横剖面面积曲线。

横剖面面积曲线所围面积形心即船舶的浮心，改变横剖面面积曲线也可调节浮心位置。

横剖线图则是按照设计横剖面面积曲线在各站的面积绘制，一般可采用梯形法、矩形法确定横剖线的基本轮廓，同时将各站处的横剖线的甲板边缘连接起来为甲板边线，舷墙顶点的连线也画出为舷墙顶线，即得横剖线图。

横剖面面积曲线是绘制型线图的基础,它必须光顺,否则对阻力性能影响极大。

3、纵剖线的绘制以纵向平面截切外板型表面所得交线即为纵剖线。

第五章船舶型线设计
5.2 横剖面面积曲线的特征
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第五章船舶型线设计
5.2 横剖面面积曲线的特征
型线设计的方法
型线设计的方法归纳起来有：自行绘制法、母型改造法、系列船型法及数学型线等。

无论采用哪种方法，都必须首先掌握控制船体型线的要素曲线形状特征参数以及它对船舶性能、布置等方面的影响规律，以此作为型线设计的基础。

横剖面面积曲线是控制型线的重要要素，型线设计通常从确定横剖面面积曲线入手。

5.2 横剖面面积曲线的特征
横剖面面积曲线是以船长为横坐标、设计水线下各站横剖面面积为纵坐标所绘制的曲线，纵坐标也可以用各站横剖面面积与最大横剖面面积之比来表达。

横剖面面积曲线的定义
第五章
船舶型线设计
5.2 横剖面面积曲线的特征
(1)横剖面面积曲线与横向坐标轴所包围的面积等于设计水线下船的型排水体积▽。

横剖面面积曲线的特征
第五章船舶型线设计
/2
s /2A dx L L -=∇
⎰
L/2
s yoz b
L/2xA dx M x -∇=∇=⎰x b
5.2 横剖面面积曲线的特征
(3)横剖面面积曲线的最大纵坐标值代表最大横剖面面积A max 。

横剖面面积曲线的特征
第五章船舶型线设计
p max pp
=C A L
5.2 横剖面面积曲线的特征
(5)丰满船的横剖面面积曲线中部有一平行段，称为船的平行中体长度L p ，平行中体前后两段长度分别称为进流段长L e 和去流段长L r 。

方形系数小的船一般没有平行中体，其最大横剖面面积常在中后。

横剖面面积曲线的特征
第五章船舶型线设计。

第五章船舶型线设计5.5 横剖面面积曲线形状的选择3434第五章船舶型线设计5.5 横剖面面积曲线形状的选择横剖面面积曲线形状选择的主要内容横剖面面积曲线形状的选择是指如何确定进流段和去流段长度以及面积曲线首尾段的凸凹形状，而进流段与去流段长度的选择其实就是确定平行中体长度及其位置。

5.5 横剖面面积曲线形状的选择横剖面面积曲线形状选择的主要内容第五章船舶型线设计(1)平行中体的长度和位置。

(2)最大横剖面位置。

(3)横剖面面积曲线两端的形状。

在一定的傅汝德数Fr (F r<0.25)范围内，船体采用适量的平行中体，无论从阻力性能方面还是在使用建造方面都是有利的。

5.5 横剖面面积曲线形状的选择横剖面面积曲线形状选择的主要内容第五章船舶型线设计(1)平行中体的长度和位置。

(2)最大横剖面位置。

(3)横剖面面积曲线两端的形状。

在一定的傅汝德数F r (F r <0.25)范围内，船体采用适量的平行中体，无论从阻力性能方面还是在使用建造方面都是有利的。

从阻力性能方面看，将排水体积适当地向中部集中，采用一段平行中体，对于前体，可使进流段尖瘦些，降低兴波阻力；对于后体，可使去流段瘦削些，改善形状阻力。

5.5 横剖面面积曲线形状的选择横剖面面积曲线形状选择的主要内容第五章船舶型线设计(1)平行中体的长度和位置。

(2)最大横剖面位置。

(3)横剖面面积曲线两端的形状。

在一定的傅汝德数F r (F r <0.25)范围内，船体采用适量的平行中体，无论从阻力性能方面还是在使用建造方面都是有利的。

从使用建造方面看，因平行中体一段的横剖面形状完全相同，故使中部的船舱方整，便于装载货物。

设置平行中体还简化了工艺和降低建造成本。

因此，在实际设计时都希望平行中体长度取长些，但应以不引起阻力性能恶化为上限。

5.5 横剖面面积曲线形状的选择横剖面面积曲线形状选择的主要内容第五章船舶型线设计(1)平行中体的长度和位置。

5000t江海直达船——船舶设计原理课程设计书型线设计部分指导老师：刘卫斌学生姓名：韩全生学号：012006024308院系班级：船海0606班完成日期：2009年6月14日1.补全主尺度根据母型船舶型线图和相关数据可知，母性船的比例为1：50，设计吃水为T=5.8m，因此作出水线5800，并从半宽水线图中量取设计水线长为LWL=105.2m。

从纵剖线图中量取船舶总长为LOA=102m，垂线间长LPP=102m（站距5.1m，共20站）。

型宽B=17.5m，型深D=7.6m。

梁拱（中站面甲板边线与甲板中心线高度之差）为0.25m，首舷弧（甲板中心线首端与最低点高度差）为0.30m，尾舷弧为0.12m2.横剖线面积曲线横剖线面积曲线是以船长为横向坐标，设计水线下各横剖面面积为竖向坐标所绘制的曲线，1.首先作出5800水线，根据横剖面图，用CAD自带量取各站在设计水线下的面积。

所得面积数据如下（单位m2）2.根据所得横剖面面积数据，以船长为横坐标，以各站面积为纵坐标画横剖线面积曲线（横坐标以m为单位放大20倍，纵坐标以m2为单位放大4倍，方便画图以及观看）图如下：3．横剖线面积曲线的物理意义①横剖线面积曲线与横向坐标轴所包围的面积等于设计水线以下船的排水体积；；②横剖线面积曲线的丰满度系数等于船在设计水线下的纵向菱形系数CP③横剖面面积曲线与横向坐标轴所围的面积的形心横向坐标，等于船的浮心纵向坐标X；b ④曲线的最大纵坐标值代表最大横剖面面积A MAX；4.根据横剖线面积曲线求各项参数同时.由形心得船舶浮心纵向坐标X b=0.9082m（船中靠前）5.原船主尺度完整数据如下总长：110m垂线间长：102m设计水线长：105.2m型宽：17.5m型深：7.6m设计吃水： 4.5m结构吃水： 5.8m排水量：8855.7t浮心纵向坐标：0.9115m（船中靠前）梁拱高：250mm艏舷弧：300mm艉舷弧：120mm肋距：#10-#140：0.7m；其他区域：0.6m6.根据1-CP法增加船舶排水量＆X=（1—X）＆CP/（1—CP）＆CP=10%CP然后根据书本介绍1-C P法进行改造，改造后图如下：同理量取改造后排水量为9232.3t，增加6.1%，误差0.5%以内。

基于计算机辅助技术的船舶型线设计船舶型线设计是指根据船舶设计的各项要求和技术指标，绘制出船体的三维外形线条。

这是船舶设计中非常重要的一环，直接影响到船舶的性能和航行安全。

随着计算机辅助技术的发展，船舶型线设计越来越多地依赖于计算机软件和工具，以提高设计效率和准确性。

本文将探讨基于计算机辅助技术的船舶型线设计的现状、优势和未来发展趋势。

一、计算机辅助技术在船舶型线设计中的应用现状随着计算机辅助设计（CAD）软件的广泛应用，船舶型线设计实现了从传统手工绘图到数字化设计的转变。

传统的船舶型线设计需要设计师使用纸笔和曲线板进行手工绘图，耗时耗力且容易出现误差。

而计算机辅助技术的应用使得船舶型线设计变得更加高效和准确。

计算机辅助技术提供了图形处理、几何建模和可视化技术等工具，使得设计师能够通过交互界面快速绘制和编辑船舶型线。

设计师可以根据设计要求进行参数化建模，通过调整参数即可自动生成船舶的不同型线。

此外，CAD软件还提供了各种分析工具，如流场分析、力学分析等，帮助设计师评估船舶型线的性能。

二、基于计算机辅助技术的船舶型线设计的优势1. 提高设计效率：传统的手工绘图需要大量时间和努力，而计算机辅助技术使得设计师能够在短时间内完成船舶型线的设计。

设计师可以通过调整参数和使用自动化工具快速生成各种型线，节省了大量的设计时间。

2. 提高设计准确性：计算机辅助技术通过数学建模和精确的计算方法，能够保证船舶型线设计的准确性。

设计师可以对船舶型线进行分析和优化，预测和解决潜在的问题，并进行模拟实验以验证设计的可行性。

3. 促进设计创新：计算机辅助技术提供了强大的设计工具和可视化技术，帮助设计师实现更复杂和创新的设计。

设计师可以通过直观的操作和可视化反馈快速尝试各种设计方案，以探索更优化的船舶型线。

三、基于计算机辅助技术的船舶型线设计的未来发展趋势1. 智能化设计：随着人工智能和机器学习的不断发展，未来的船舶型线设计将更加智能化。

船舶设计课程设计指导老师：刘卫斌班级：船海0701姓名：张帅学号：U200712588一、 “1-Cp ”法改造。

（1） 通过计算得到母型船横剖面面积曲线在型线图中，输入area 命令，选择从0站到20站各站区域，获得各站横剖面面积，制作excel 表格绘图。

表格如下：其中原坐标对用于在AUTOCAD 中绘制横剖面面积曲线。

（2）通过area 命令求Cpf和Caf，计算δX=()X -1a ,而()CCpfpfa -=1/δ， 列出表格，连同之前得到的数据如下。

（3）由以上δX 在无因次横剖面面积曲线上平移。

计算“1-Cp ”法后0581.0Cp =δ，满足前述Cp 增大6%的要求，“1-Cp ”法改造成功。

二、改造浮心位置——迁移法（1）保持Cp 不变，仅移动型心位置，将横剖面面积曲线向前或向后推移，保持曲线下面积不变，使曲线型心总坐标向船尾方向移动1%L 。

步骤如下：1） 作出横剖面面积曲线形心B 02） 作KB 0垂直于水平轴，BB 0垂直于KB 0，使BB 0=1%，连接KB3）过每站作垂线与原横剖面面积曲线相交，同时过每站作平行于KB的斜线4）依次由各站所作垂线与横剖面面积曲线的交点引垂线分别与斜线相交。

5）顺次连接各交点，即得到新的横剖面面积曲线。

改造数据及横剖面面积曲线如下（2） 以L/2处为坐标原点，分析迁移前后无因次横剖面面积曲线形心纵坐标；迁移前Xb= 2.43m ，迁移后Xb ’= 1.55m 。

垂线间长104.1m ，则迁移前后%934.01.104x x x 'b b =-=bδ（3） 改造前后，面积曲线下面积分别为迁移前：A 1= 37385.4922 迁移后：A 2= 37386.3928%0024.0121A =-=AAA δ由此知迁移前后排水体积保持不变。

三、 面积曲线改造后型值的产生新船Cm 与母型船相同，则新船方形系数Cb 也已满足要求，此时新船的各主尺度保持不变。