水面舰艇设计.doc

1、 水面舰艇设计复习第一章 绪论1.舰艇设计的任务是什么？从狭义上说就是依据研制任务书，通过分析、论证、计算、实验和绘图等工作，提供一系列技术资料，使海军装备部门能够选择和造船厂能够造出最符合研制任务书要求的性能优良的舰艇。具体来说，就是要确定设计舰的排水量、型线、总布置、结构及各种装置设备等，制定出建造该舰所需的全部技术文件（图、计算书、说明书和工艺规划等） 。从广义上说，包括战术技术论证和制定研制任务书都属于舰艇设计任务。2 在舰艇设计中常用那些方法？A.揭露矛盾、分析矛盾、抓主要矛盾；B.逐步近似法；C.母型设计法和统计资料法；D.最优化设计法；E.规范设计法3 何谓母型设计法？母型设计法

2、就是在设计中首先选择一至几艘已经造好并且经过服役考验的与设计舰相近（同类型、排水量相近）的优秀舰艇作为“母型船” ，吸取母型船的某些优点，克服其在服役中暴露出来的缺点，并利用科学技术上的新成就和其他合理措施，运用到具体的舰艇设计中去，使设计舰既技术先进又现实可靠，性能超过以往舰艇，更能满足研制任务书的要求。4 水面舰艇总体设计中首先要解决的核心问题是什么？确定设计舰的排水量、主尺度和主船型系数。第二章 舰艇设计的程序1.初步设计、技术设计和施工设计的主要任务是什么？各有什么特点？初步设计也称合同设计，主要任务是探讨各种有利方案和技术措施，是对研制任务书的验证，也是进行技术设计的基础，通过一定数

3、量和范围的图纸、计算书和说明书反映设计舰的各种主要性能，通常采用逐步近似法和多方案比较法。技术设计又称合同设计或基本设计，主要任务是在已批准的初步设计基础上深入进行修改、补充和发展，并做详细精确的设计和绘图，为施工设计提供完备的技术文件。技术设计的内容和范围比初步设计更为广泛、深入和精确。施工设计又称详细设计或最后设计，主要任务是把技术设计中的设计图纸和计算书发展成为供车间工人应用的详细工作图纸、施工工艺规范、材料与设备订购清单，此外，还要制备数控机床和数控切割机的计算机输入纸带。2.舰艇总体初步设计分哪些步骤？A.准备工作：a.分析任务书 b.收集和分析资料 c.选择母型；B.设计工作：a.

4、确定设计舰的排水量、主尺度和船型系数 b.制作型线图 c.静水力曲线和邦戎曲线计算 d.快速性计算 e.作初步总布置简图 f.作简略的载重表，初步调整重心位置 g.结构设计 h.舰艇系统与舰艇装置设计 i.重量重心第二次近似计算，作重量曲线 j.强度校核 k.初稳性、大角稳性计算和抗风性计算 l.抗沉性计算 m.操纵性和适航性计算 n.其他计算；C.作图和编写文件工作：a.总布置图 b.中剖面结构图 c.静水力曲线和邦戎曲线 d.射界图和观察角图 e.设计报告书 f.设计说明书。3.选择母型时有什么要求？A.从母型得到的资料应完全可靠 B.采用母型资料时应与设计舰相应因素协调一致 C.所选的母

5、型应经过分析后，对母型的优缺点比较熟悉了解 D.母型的各种要素应与设计舰的相应要素相差不大。4.设计说明书、设计报告书和设计计算书之间的差别是什么？设计说明书是通过文字的间述表明舰艇总体及其各部分设计的结果，也是检验设计舰是否得到预定性能的基本依据，在说明书中只需阐述设计的结果，不必叙述任何理由；设计报告书是用来阐明设计者在设计过程中所采取的设计观点，采取各项设计措施的依据和理由，阐明所采取的各种计算方法的可靠程度，对涉及结果的评价，提出在下一阶段设计中的改进方向等，在设计报告书中应该通过丰富的资料来证实设计者在采取各项设计措施时的正确性；设计计算书是各个项目的计算书，如重量重心计算书、静水力

6、曲线计算书、快速性计算书等，每项计算书一般应包括计算依据、计算方法、原始数据、计算内容、计算结果、评价等。第三章 主要战术技术性能分析1.舰艇的作战能力是什么，与哪些因素有关？作战能力指的是舰艇在预定的自然环境和作战环境及典型态势下，执行战斗使命和抗击威胁目标的能力，亦即对付各种典型威胁目标（水下、空中、海面目标)的能力。影响因素：a.舰载武器的本身性能，如导弹、舰炮、鱼雷、火箭式深水炸弹的射程、射高、航速、命中精度、反应时间、装药量、配弹数和抗干扰能力等；直升机的架数、航程、航速、机载探测设备的性能、机载武器性能、携带能力、配弹数和海况限制等。b.航员的综合素质，如文化程度、训练水平、技术熟

7、练程度、思维敏捷程度、判断能力、决策能力、心理素质、政治素质等。2.舰艇的生存能力是什么，与哪些因素有关？生存能力指的是负载平台和作战系统在自然环境中遭遇事故、海损后，或在作战环境遭受战斗破损后，保持或最大限度恢复作战能力的性能。影响因素：a.敌人的威胁性能 b.舰艇平台的性能 c.自身的防御能力 d.舰艇的可靠性程度 e.全体人员的素质。3.何谓舰艇的可用性？可用性指的是舰艇、分系统和设备在既定的时间间隔内，在随机时刻需要和开始执行任务是，处于可工作或使用状态的程度，它是可靠性、维修性、安全性、人机工程协调性及可保障性、可改装性等因素的综合。4.何谓舰艇的机动性？包括哪些主要内容？机动性指的

8、是舰艇作战机动和航渡中运行的一种能力，包括快速性、续航力、操纵性、适航性、可支援性和备战备航反应能力。5.何谓舰艇的隐蔽性？影响隐蔽性的因素有哪些？隐蔽性亦称被探测性，是指舰艇不被敌方发现的能力。影响因素：舰体水线以上建筑的侧影大小、高度和形状；舰艇各种机动设备运转时发出的噪声；动力装置工作时产生的浓烟和热辐射；各种观察、通信和导航设备工作时发出的电磁波；舰艇辐射的磁场；各种照明设备露出的可见光等。6.何谓舰艇的兼容性？兼容性指的是舰艇上两种或两种以上的系统、设备作为一个更大的系统或环境的组成部分工作时，不发生相互干扰和匹配协调的性能。7.何谓舰艇的居住性？与哪些因素有关？居住性指的是舰艇上人

9、员的生活和工作条件。影响因素：船型设计（适航性)、总布置设计、人员编制、舾装设计、环境控制、环境美化、生活医疗、娱乐设施配置、淡水量配置和防污措施。第四章 重量重心计算1.试分析重力与浮力不平衡对舰艇总体性能有哪些影响？（分析论述）舰艇的重量重心计算标准与否，直接关系到舰艇战术性能的好坏；若重力小于浮力，水线面下降，则舰艇不能达到设计吃水，使螺旋桨不能达到预定吃水深度，不利于舰艇的推进，使达不到设计的航速，且不利于舰艇的回转性能，影响舰艇的机动性和操纵性，进而降低舰艇的作战性能和经济性，同时减小吃水会增加干舷 F，减小了甲板上浪和浸湿可能，但使舰艇的迎风面积增加，降低了抗风性风，此外增加侧面投

10、影面积，降低舰艇的隐蔽性，增加了敌方武器命中概率，对舰艇的稳定性和生存能力有影响。若重力大于浮力，水线面上升，增加了舰船的吃水，可以减低纵向构件的重量，使初稳性下降，同时可能增加舰船阻力，使达不到设计的航速，影响舰艇的机动性和操纵性，进而降低舰艇的作战性能和经济性，同时增加吃水会减小干舷 F，增加了甲板上浪和浸湿可能，使舰艇的稳性下降，同时对浅水航行和扫雷不利。未充分分析有利影响，重力大于浮力与重力小于浮力在某些方面对性能的影响恰好相反。2.何谓空载排水量和满载排水量？空载排水量是指全舰建造完毕，各种装置设备安装齐全，但不计入人员、行李、食品、淡水，液体负荷、弹药，供应品，燃油、滑油、给水、航

11、空煤油，装载，超载等部载荷时的排水量；满载排水量是指空载排水量加上人员、行李、食品、淡水，液体负荷，弹药，供应品，以及 100%续航力和自给力所需的燃油、滑油、给水、航空煤油和 100%的装载时的排水量。3.舰艇设计中采用什么排水量作为设计排水量？正常排水量，指的是空载排水量再加上人员、行李、食品，液体负荷、弹药，供应品等部的重量，以及保证 50%续航力和自给力所需的燃油、滑油、航空煤油和 100%装载时的排水量。4.有几种估算船体部分重量的方法？哪种方法比较精确？立方模数法、百分比法、平方模数法、分细目换算法，其中分细目换算法最为精确。5.储备排水量有什么用途？各设计阶段，储备排水量系数的范

12、围是什么？储备排水量有两种用途，一种是设计者用来弥补在不同设计阶段各项重量估算中可能产生的误差所保留的重量，另一种是考虑今后进行现代改装时，需要更换某些旧设备或增装某些新设备，因而委托设计部门在设计中保留的重量。储备排水量系数在初步设计阶段取 0.040.07，技术设计阶段取 0.020.03，施工设计阶段取 00.02，如需考虑现代化改装的需要，应在各设计阶段中，将系数增加 0.030.12 左右。6.试述设计初始阶段估算舰艇重心的重要性？对舰艇性能有哪些影响？（分析论述）因为设计舰艇的状态均为正浮状态，舰船正浮是其发挥性能必要基础，重量重心计算的是否正确，直接应影响着设计的质量，在设计中必

13、须对重量重心进行多次计算，以便逐步精确地脚和排水量及有关总体性能。重量重心计算不准确很可能使舰艇产生倾斜，不能正浮，则会对舰艇的作战性能、适航性、稳定性、生存能力、机动性、操纵性、经济性、居住性等会有很大影响；若产生横倾，使船体抵抗风情力矩能力降低，同时进水角减小，稳性降低，同时安装武器的甲板会有倾角，使武器不能正常瞄准，影响舰艇的作战性能和生存能力，若倾角足够大，会使人员无法正常活动，降低居住性；若产生尾倾，此为设计所不允许，他会降低尾部吃水，降低螺旋桨的推进效率，增大船舶阻力，不能达到设计航速，影响其操纵性、机动性和经济性；若同时产生横倾和纵倾，则情况更为恶劣。第五章 确定排水量和主尺度的

14、方法1.何谓舰艇的主要要素？舰艇的排水量、主尺度（L、B、D、T 等） 、船型系数（C B、C P、C WP、C M等）以及主尺度比（L/B、B/T、D/T、L/ 1/3等）统称为舰艇的主要因素。2.设计初期，确定排水量有哪几种方法？重量方程式法、重量微分方程式法、百分比法、参数方程式法。3.与快速性有重要关系的要素有哪些？为什么？（分析论述）舰长 L，在一定排水量和航速的条件下，随着 L 的增大，使舰体的摩擦阻力增加而剩余阻力减小；舰宽 B，在排水量和舰长 L 保持不变的情况下，增大B 不论是剩余阻力还是摩擦阻力均有所增加，特别是对高速舰艇来说，增大 B会使剩余阻力增加更快；长宽比 L/B，

15、增大长宽比对减小舰艇的剩余阻力有利；棱形系数 ，其对快速性的影响主要表现在对剩余阻力的影响上，其影响程度PC与傅汝德数 Fr 的变化有关；方形系数 ，减小 能使剩余阻力减小，摩擦阻力BC有所增加，但总阻力仍会减小；水线面系数，其影响主要体现在对棱形系数和方形系数上；中横剖面系数 ，其影响主要通过 和 表现出来的。MBP4.与稳性有重要关系的要素有哪些？为什么？（分析论述）舰宽 B，在一定排水量的情况下，无论以何种方式增大 B，都将导致横稳心搞 h 的增大；吃水 T，增大 T 会使舰艇的初横稳性下降，尤其是靠减小 L 来增大 T 时，会使初横稳性下降更为厉害；型深 D，其主要影响表现在干舷 F

16、上，当中部干舷增大时，舰艇的储备稳度增大，初稳心高 h 却由于重心位置的提高而有所减小；长宽比 L/B，如果是通过减小 B 来增大 L/B 时，会导致舰艇的稳性减小；宽吃水比 b（B/T） ，增大 b 能使舰艇的稳性提高；方形系数 ，减小BC会使稳性提高，因为主尺度增大而稳心半径也会增大；水线面系数，在排水BC量和主尺度不变的情况下，增大水线面系数就增大了设计水线面面积 S，因此，稳心半径 r 也会随之增大，浮心高也会增大。5.根据舰艇的各种特性，通常采用哪些要素建立辅助方程式？为什么？计算中重力方程式和浮力方程式中共有 排水量 、舰长 L、舰宽 B、型深D 和吃水 T 五个未知数，需建立三个

17、辅助方程式才能解出五个未知数,l=L/B;b=B/T;m=D/T6.图解法求重量方程式的步骤是什么？A.首先在预计的排水量附近选定 35 个差额相同的排水量值 ，其差额一i般取排水量的 35%；B.根据各个选定的排水量和补加条件中选定的主尺度比，就可以算出各个排水量下的主尺度值；C.根据上一步计算出的主尺度值就可以算出各个排水量值下各部分重量 ；D.在此基础上求出相应排水量值与舰艇重iW量的差 - 。iW7.标准船模法的实质是什么？只要算出任何一个排水量下的各个项目的数值，并求出最后解与该排水量之间的线性尺度比例系数，就可以直接从该排水量下各个项目的数值，求出各个项目的最后解。8.何为最优化方

18、法？最优化方法是利用近代数学中求多变量、有约束目标函数的极小值来求解最佳方案的一种方法。第六章 型线设计1.构成船体外形的主要因素是什么？构成船体外型的主要因素有：A.主尺度：如 L、B、D、T 等； B.船型系数：C B CP CWP CM等。 C.局部形状：如首、中、尾线型，侧面轮廓、甲板边线等。2.船型设计应依据那些原则？具体优良的航海性能；满足总布置要求；结构和工艺的合理性；具有最小的排水量。3.首部设计水线以下横剖面型线设计主要考虑哪些性能？有几种型式？特点？主要考虑快速性和适航性，有 U 形和 V 形两种型式。U 型可以将部分容积从设计水线附近移到该水线以下的深处从而使设计水线附近

19、的各水线做的更尖瘦一些。V 型首部横剖面能增加舰艇在波浪中纵摇与升沉的阻尼而 U 型船船底较平，在波浪中纵摇厉害容易产生较大的底部砰击。4.首部设计水线以上型线设计时主要考虑哪些因素？横剖面型线有哪几种型式？主要考虑适航性，有普通型、带大折角和外展型两种。5.有几种艏柱型式，其特点是什么？直线型，使设计水线以上的水线具有较小的半进流角，有利于快速性；增加了首部甲板的面积和长度，有利于布置；可保证在较小半进流角条件下增大首部横剖线的外展以改善淹湿性；结构简单，外形美观；不利于航向稳定性。飞剪型，其侧面呈凹形曲线，向前伸出在设计水线之前，有一个交大的悬伸部，结构复杂，有利于航向稳定性。破冰型，设计

20、水线以下的侧形与基平面呈远小于 45 度的夹角，以便于在冰区航行时，首部容易冲上冰面，然后利用船首的重力将冰层压破前进。大圆弧型，6.军舰有几种尾型？它们的优缺点是什么？军舰一般有方尾和巡洋舰尾两种，方尾有优点如下：A.能降低高航速航行时的阻力，当 Fr0.5 以后，阻力可减少 1015%；B.方尾较丰满，有利于尾部上甲板、舵机舱和推进器的布置；能增加稳性，便于施工。缺点如下：A.在波浪中航行要受到较大的冲击，尾部容易被浪掀起而产生埋首现象，从而导致舰艇在波浪中快速性和适航性恶化；B.倒车时阻力较大，并且使尾部甲板上浪或溅水，从而迫使倒车航速降低；C.在低速时，方尾的静水阻力较大。巡洋舰尾的优

21、缺点和方尾的相反。7.用横剖面面积法绘制型线图的主要步骤是什么？作侧面轮廓的型线；作设计水线的型线；作横剖面面积曲线；作上甲板边线；作横剖面型线；作半宽水线和纵剖线图。8.船型设计有哪些方法？变换母型法；横剖面面积曲线法；徒手制作型线图法；数学表达式法；电子计算机绘制法（母型船改造法、数学船型法）第七章 总布置设计1.为什么说总布置设计是舰艇设计中极为重要的环节？因为总布置设计的结果对舰艇的战斗力、航海性能、生命力和工艺性等有直接的影响。2.总布置设计有哪些主要内容？A.船体水密舱壁和各层甲板的划分，上层建筑的构划（包括桅杆、烟囱） ；B.各种战斗技术装备的布置；C.各种战斗部位、工作舱室和生

22、活舱室的布置；D.调整舰艇的浮态；E.协调各部位的通道和梯口。3.总布置设计有哪些要求？A.舰艇总布置应符合研制任务书的要求，尽量发挥舰艇上各种武器、装备、器材和系统的功能，以提高舰艇的战斗力和生命力。总布置应合理紧凑、协调一致，符合使用要求；B.舰艇总布置应综合地对保证舰艇的总体性能、结构强度、各种装备器材的使用、维修保养和建造工艺等提供良好的条件；C.舰艇总布置应在保证战术技术性的前提下，尽量合理地提供良好的工作条件和生活条件；D.在对研制任务书进行综合分析的基础上，选择能较好地符合舰艇总布置、航海性能、结构强度等要求的舰型，坚挺的外形应雄伟美观，并兼顾到舰艇电磁兼容和三防等要求；E.舰艇主横舱壁的划分除应满足各类舱室的布置要求外，还应满足舰艇不沉性和结构强度的要求，防止造成尾部振动过大的不利影响；F.舰艇各层甲板间的净高不应小于 1.9m；G.总布置应严格控制全舰的重量重心，以取得适当的重心高度，重量分布应使舰艇的浮态平衡；H.当研制任务书中明确提出改装要求时，舰艇总布置应留有适当的改装余地；I.各种舱室的温度、湿度、噪声、振动等环境条件应符合有关军用标准的规定。