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。