【读书笔记】船舶设计

来源：船舶设计基础，雷林主编，张依莉主审，人民交通出版社2007年版

一艘船的设计，要根据设计任务书，经过大量而详细的设计计算和绘图，提供船舶建造和使用所需的全部图纸和技术文件。

1. 船舶设计程序

船舶设计的一般程序，首先是由船东和设计部门共同编制设计任务书，作为设计的依据；设计部门设计新船时，一般分为4个阶段：初步设计、技术设计、施工设计和完工设计。

对投资较大或者技术比较复杂的船舶，在初步设计和技术设计完成后，要分别邀请有关专家进行审查，提出修改意见，然后再进行下一阶段的设计工作。

具体步骤如下：

（1）编制设计技术任务书： 反映对设计船技术性能的要求，并对船的主要技术要素做了具体规定，如船舶类型、用途、吨位、航速、机电设备等。设计技术任务书的各项技术要素必须经过充分的调查，有时还要辅以必要的技术经济论证。

（2）初步设计： 按照设计技术任务书，确定和船舶技术经济性能关系最大的一些项目，比如船的 主尺度和排水量、船体型线、建筑形式和总体布置、基本结构、主辅机和主要装置系统 等。同时要进行船舶主要性能计算，绘制型线图、总布置图、中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。

（3）技术设计： 在初步设计被审查批准后，可以开始解决新船的所有主要技术性问题，要进行大量准确详细的计算工作，并绘制图纸。这个阶段的技术文件和图纸应当能满足验船部门审查、承造厂进行生产准备、估算造价、订货机绘制施工图纸等方面的需要。

（4）施工设计：技术设计被验船部门审查批准后，根据建造厂的具体生产技术条件和船舶各项标准文件，开始制订建造该船所需的船体、轮机、电气三方面的全部施工图纸和技术文件。在船体方面，要绘制分段结构施工图和制订工艺规程，以及绘制船舶设备、施工图等。

（5）完工设计： 船舶在建造施工中，往往会对原设计做一些修改，这样原来的设计图纸和技术文件和实船可能会不完全符合，为了反映真实情况，在船舶竣工之后，应按照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。

2. 设计技术任务书

可行性论证工作： 研究采用哪种运输形式投资最少、经济效益最好（水运/铁路/公路/航空/管道）；研究承担某种运输任务需要的船型（杂货船、集装箱船、滚装船、顶推分节驳），在选取的时候要进行技术经济论证。

新船的设计技术任务书内容可以如下：

（1）航区航线（新船航行的区域）；

（2）用途（新船的装载数量和性质，客船包括人数、载货吨数以及舱容要求、货船包括货物的数量及理化性质）；

（3）船型（指船的建筑特征，包括上层建筑、机舱部位、货仓划分、甲板层数和甲板间高等）；

（4）船级（指按什么船级社的规范设计新船，如果船走国际航线，还需要符合有关的国际规则和公约等）；

（5）动力装置（指主机的类型、功率、转速和台数等）；

（6）航速（民船的航速通常分为试航航速和服务航速，试航航速指满载的速度、服务航速指船平时营运所使用的航速）；

（7）续航力（在规定的航速和主机功率下，船上所带燃油可供船连续航行的距离）；

（8）自持力（船上所带淡水食品等能供人员在海上维持的天数）；

（9）结构（指船体和上层建筑材料、船体结构形式、甲板负荷、特殊加强等的要求）；

（10）设备（指锚、舵、通风、导航等方面的要求）；

（11）性能（如稳性要求、首尾吃水的浮态要求等）；船员；尺度限制。

3. 设计工作方法

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，就是和新船在主要方面相近的实船或者已经设计好的船。

将母型各项要素按设计船的要求，用适当的方法加以改造变换，就可以得到新船的相应要素。

4. 船价

在船舶初步设计完成后，根据设计部门提供的主要图纸文件（总布置图、中横剖面图、、船体说明书、材料预估单及主要机电设备清单），船厂股价部门就可以按照市场价详细计算材料、设备费，并结合船厂实际计算出建造成本，再加上其他费用，得到新船船价。

5. 重量、重心估算

船舶设计的基本要求，一是让船舶按预定状态浮在水面上，即要求船舶重量等于浮力，二是让设计船满足预定的载重量；三是使设计船满足任务书规定的各项航行性能指标。所以需要估算重量和重心。

重量计算不可能一次完成，即在设计的最初就估算到最后，需要随着设计一点一点深化。

6. 船舶容量

船舶容量是船内容积和甲板面积的总称。任何一艘船舶，为了满足预定的使用要求，至少应当具备两方面的条件：满足重力和浮力平衡，提供足够的浮力来支撑船舶自重和预定的载重量（重量、重心估算）；设计船必须提供足够的容量来装各种东西（容量估算）。

在船舶初步设计阶段，设计者要按任务书制定的各项使用要求估算设计船所需的容量、同时要根据浮力拟定的船舶主尺度来估算设计船所能提供的容量，争取让设计船所能提供的容量等于或略大于所需容量。

在技术设计中，要根据船舶型线图、总布置图和邦戎曲线图等图纸资料，对容积详细计算，绘制容量图和仓容要素曲线。

7. 船舶性能估算

确定船舶主要要素时，要预估各主要性能指标，来判断所确定的各主要要素是否合理。

比如 快速性 、 稳性 、 抗沉性 （船舶在进水之后还可以保持一定浮性和稳性的能力）、 耐波性 （船舶在风浪中遭受外力扰动而产生各种摇摆运动时，仍然能维持一定航速在水面上安全航行的性能）

8. 船舶主要要素的选定

船舶的 排水量 、 主要尺度 （船长、船宽、型深、吃水）以及 船型系数 （方形系数、棱形系数、水线面系数、中剖面系数）被统称为船舶主要要素。他们是描述船舶几何形状的最基本特征数据。

船舶设计中常把船舶分为两种类型：一是载重型船、二是布置地位型船。载重船的zai量载重和排水量的比值（DW/◮）较大，设计这类船时DW是主要矛盾。布置地位型船是指为了布置各种用途的舱室，需要较大舱容或甲板面积的船舶，这类船舶的容量是主要矛盾。

9. 船舶型线设计

型线设计的内容通常是指船体型线特征系数的选择和生成型线图的方法。横剖剖面曲线是设计船体型线的关键，横剖面面积曲线，是以船长为横向坐标、设计水线下个横剖面面积为竖向坐标而绘制成的曲线。

在实际的设计过程中，可参考和设计船相近的优秀型船的型线资料，采用简便的方法得到设计船的型线图。可以通过主尺度改造、横剖面面积曲线改造等方法来改造母船。

10. 船舶总布置设计

总布置设计涉及到船、机、电三个方面。完成设计船总布置图的设计和绘制。需要对全船空间进行合理的区域划分，选择适宜的建筑形式。比如这样：

设计实例：江海直达货船设计

一、设计任务书

二、设计特点

（略）

三、排水量及主尺度确定

1. 母型船资料

2. 排水量估算

3. 主尺度初步确定

4. 重量校核

四、总布置草图

五、船型设计及船模试验

（略）