1、 毕业设计文献综述 船舶与海洋工程 千吨级油船线型设计与研究 前 言 二十世纪 70 年代以来，由于人类环境保护意识的增强，国际海事组织的73/78/92 防止船舶造成污染公约 /议定书 /补充规定陆续发布后，油船船型在近些年发生了很大变化，出现了多种具有防污染、高节能、轻结构、自动化等特点的新型油船。这批新型油船的出现，是具有近百年历史的一直以单底单壳为基本型式的油船发生生了上述变化，出现了一个船型变化的活跃期。与此相应，油船设计中的基本思想及焦点问题也发生了变化；描述主要要素及技术经济性能的各种旧的资料及经验公 式已不适用于当代油船；计算机的发展，是设计手段发生了重大的变化。船舶设计者如果
2、不主动适应上述这些变化了的情况，是设计不出性能优越的现代油船的。 新船型开发和船型优化技术是船舶工业永恒的主题，进入二十一世纪以来，我国船舶工业发展迅速，但同时也应该清醒地认识到我国和造船技术先进国家还存在一定的差距，尤其是新船型开发和船型优化技术，主要表现在主流船型技术升级缓慢，不具有引领市场的能力；高技术船型的核心技术不掌握，原始创新能力不强。当前我国正处在由造船大国向造船强国的战略转型期，加快新船型开发与船型优化技术的发展， 对促进船舶工业的战略转型具有重要指导意义。 现状与发展 船型优化是船舶兴波阻力理论应用和其它研究工作中最重要的一个环节之一，在船舶主尺度、排水量、设计航速给定的条件
3、下，设计出最小阻力船型一直是造船工作者追求的目标。 早期油船船长较长，长宽比较大；船型简单，型线多为常规型；航速高，主动功率大，耗油量高，几乎不考虑节能问题。这个时期油船的营运速度 Vs一般范围为 15.016.5kn。从二十世纪 70年代中期以来，燃油价格上升，油船设计逐步重视节能问题，船型向肥胖型发展，长度缩短，长宽比缩小，方形系数增大， 营运航速 Vs降低，一般范围为 14.015.0kn，耗油降低。从二十世纪 80年代末以后，更加重视节能，采用低转速和超低耗油主机，进一步降低了能源消耗。船体型线的改进和采用尾部节能装置，使航速得到保证并且降低了主机功率。 在满足一定的装载和布置要求条件
4、下，船体最佳线型的确定是船舶设计过程中既繁复而又关键的设计技术之一，因为它直接影响到船舶快速性 (阻力和推进 )、操纵性和耐波性等重要性能。而最小阻力船体线型的确定又是船舶设计者首先要追求的目标。以往的船舶线型设计，主要是通过参考成功的母型船、依据设计者的经验和进行 船模试验来完成，这要花费大量的时间和费用，而且具有很大的局限性。随着船舶流体力学理论的不断进步，计算机技术的飞跃发展，基于流体力学理论的船体线型最优化设计已经被欧美、日本、韩国等造船技术先进的国家用于实际的船型设计中，而我国目前的船舶设计部门仍主要采用传统的经验设计法来进行船体线型设计。当今，我国的造船能力已居世界前列，但船舶设计
5、和建造技术却存在较大差距。为了提高我国造船业在国际市场的竞争力，提高我国造船企业的新船型开发能力，迫切需要研究快速生成阻力性能优良的船体线型最优化设计方法，开发具有自主知识产权的船 体线型最优化设计软件。 正是鉴于这种前瞻性的要求，迫切需要提升船舶与海洋工程的研发水平，开发具有自主知识产权的船型优化和设计软件，缩小与发达国家之间的差距，推动船舶工业进一步发展。然而，在船舶科技创新和综合能力提高上，船型技术是关键，而优秀船型的生成对船舶的报价又是至关重要；激烈的市场竞争迫切需要提高企业的生产效益，如果能够找到一种行之有效的快速船型生成技术，那么对造船企业在国内外众多厂家的竞争中立于不败之地将起到
6、举足轻重的作用。 船型设计是一个多层次的、多目标、综合的评估一决策一再评估 一再决策的螺旋上升过程，体现了从整体到局部、从宏观都细节、由浅入深的向目标逐次逼近。然而，船型的选择需要综合考虑船舶的技术和经济指标，并不只是从阻力性能出发。但在满足一定的设计要求和使用条件下尽可能地减少阻力，节约能源，提高运营效率是船舶设计中最重要的一个环节。 本次线型设计还是主要采用母型变换法。与线型设计的数学船型法相比，母型变换法有一些很受设计者欢迎的优点。意识数学方法相对简单，易于掌握；二是可根据母型船把握住设计船型线的主要特征，包括型线特点、阻力性能。运动性能以及静水力性能等。所以母型船变 换法有较大的实用性
7、，至今在设计和生产部门仍广泛采用。 母型船变换法的前提是：第一，所要设计的船型与母型船的船型应具有相同特征，例如他们都具有或者不具有球艏、球艉、纵倾、折角等，具有相同的 UV度变化趋势；第二，他们的无因次船型只有微量变化，这样才能最大限度地继承母型船的优良性能。 不论由母型变换还是由数学船型生成的船体外轮廓，有时也因船体总长、设计水线长和螺旋桨直径等限制，或因布置要求，或因为球艏、球艉形状的要求，或因为美观的需要，要对外轮廓线做修改。船体型线也会因为个别点不太光顺而作局部修改，使型线 设计更加完善，达到工程设计要求。 总 结 船舶产品是一个复杂的系统而不是一个单一的产品，必须从系统工程的角度充
8、分认识该系统的特点，我们不仅要追求系统内部和谐，还必须考虑外部环境对系统的影响，如航线、港口、气象条件、作业条件等。历史上，船舶阻力、船舶推进、船舶操纵和船舶耐波性四大研究领域是相对独立发展的，其实，在船型优化过程中，一种性能的提高有时会引起另一种性能的改变，它们既相对独立又互相影响。因此，从孤立研究某一种性能到综合研究是目前的发展趋势之一。因此，建立综合航行性能评价体系就显得十 分迫切和重要，也将是未来船型优化的主要发展方向。 船型设计和优化的深入研究需要有更充分的船型学和水动力学研究成果为指导，船型学和水动力学研究又将进一步促使船型设计和优化的不断完善，两方面都有很大的发展空间。大力发展船
9、舶水动力学基础理论、试验技术和数值计算技术，为船型设计和优化提供科学依据是当前十分迫切的重要任务。 船型优化概念的提出是船舶设计科学化和精细化发展的必然趋势，优化目标从阻力性能优化到综合航行性能优化也是时代发展的必然要求。随着计算机运算速度的高速发展，优化手段层出不穷，理论优化与 工程优化两者的有机的结合从而获得最优船型的设想将指日可待。 参考文献 ： 1 中国船级社 钢质海船入级及建造规范 北京人民交通出版社， 2006 2 邓明 中国船舶报告 上海科学技术文献出版社 3 吴仁元 船体结构 北京国防工业出版社， 1992 4 金仲达 船舶概论 哈尔滨工程大学出版社， 2002 5 中国船舶工
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