船舶设计基础绪论和第一章

1、LOGO 绪论绪论ThemeGallery船舶设计基础的重要性船舶设计基础的重要性 船舶设计原理是在船舶原理、船体结构与强度、船舶设计原理是在船舶原理、船体结构与强度、造船工艺学、船舶制图等课程的基础上，在长期造船工艺学、船舶制图等课程的基础上，在长期的船舶设计、建造与营运的实践中总结出来的一的船舶设计、建造与营运的实践中总结出来的一门工程设计理论课，为实船设计做理论上的准备门工程设计理论课，为实船设计做理论上的准备和指导。和指导。 船舶设计是一门综合性的科学技术，必须从港、船舶设计是一门综合性的科学技术，必须从港、航、船整个系统着眼，不能只考虑单船的技术经航、船整个系统着眼，不能只考虑单船的

2、技术经济性，而要使整个系统的经济效益好。具体到船济性，而要使整个系统的经济效益好。具体到船舶设计，及船、机、电各专业的有效配合，才能舶设计，及船、机、电各专业的有效配合，才能使船舶有良好的技术经济性能。使船舶有良好的技术经济性能。船舶设计程序及特点船舶设计程序及特点船体设计内容船体设计内容船舶设计任务书的编制船舶设计任务书的编制了解船舶了解船舶CAD本章学习重点本章学习重点 第一节第一节 船舶设计程序船舶设计程序船舶设计程序及内容市场经济下船舶设计阶段的划分主要方面主要方面 船舶类型船舶类型 船舶用途船舶用途 船舶吨位船舶吨位 航速及机电设备等航速及机电设备等编制任编制任务书务书初步初步设计设

3、计技术技术设计设计施工施工设计设计制定船体、轮机、电制定船体、轮机、电气三方面气三方面 的全部施的全部施工图纸和技术文件工图纸和技术文件 主尺度、排水量及主尺度、排水量及型线型线建筑形式及总体布置建筑形式及总体布置 基本结构及装置系统基本结构及装置系统 主要性能计算并绘制图纸主要性能计算并绘制图纸 解决所有主要技术问题解决所有主要技术问题 做准确详细的计算做准确详细的计算 绘制大量图纸绘制大量图纸一、船舶设计程序及内容一、船舶设计程序及内容1、报价设计2、初步设计3、详细设计4、生产设计根据中国船舶工业总公司制定了根据中国船舶工业总公司制定了民用船舶产品设计阶民用船舶产品设计阶段划分和审批工作

4、的若干规定段划分和审批工作的若干规定将新建船舶的设计划分将新建船舶的设计划分为六个阶段为六个阶段二、市场经济下船舶设计阶段的划分二、市场经济下船舶设计阶段的划分1、报价设计、报价设计根据船东提出的技术要求或招标说明书进行设计根据船东提出的技术要求或招标说明书进行设计主要内容主要内容初步确定新船的技术条件和形状，提供总布置图初步确定新船的技术条件和形状，提供总布置图、主要设备清单、简要说明书和估算造价、主要设备清单、简要说明书和估算造价目的目的向船东提出报价，力争中标，并使船东了解新船向船东提出报价，力争中标，并使船东了解新船概貌及船价，挑选中标单位概貌及船价，挑选中标单位定义定义2、初步设计、

5、初步设计定义定义依据设计技术任务书和造价合同进行设计依据设计技术任务书和造价合同进行设计主要内容主要内容对造船的总体方案做出规划，对总体性能和技术对造船的总体方案做出规划，对总体性能和技术指标进行计算，对动力装置和系统原理图进行设指标进行计算，对动力装置和系统原理图进行设计计目的目的为进行造船合同谈判提供必要的技术文件，也为为进行造船合同谈判提供必要的技术文件，也为详细设计提供技术依据详细设计提供技术依据3、详细设计、详细设计定义定义根据造船合同及技术文件或经审查修改后的初步根据造船合同及技术文件或经审查修改后的初步设计方案进行设计设计方案进行设计主要内容主要内容确定船舶的全部技术性能和船体结

6、构，对重要材确定船舶的全部技术性能和船体结构，对重要材料和设备提出订货选型要求。料和设备提出订货选型要求。目的目的满足验船部门审查，船东认可，造船单位订购原满足验船部门审查，船东认可，造船单位订购原材料和设备的需求，同时为生产设计提供依据材料和设备的需求，同时为生产设计提供依据4、生产设计、生产设计在详细设计的基础上，根据船厂的特点和条件，在详细设计的基础上，根据船厂的特点和条件，按建造的技术、设备、工艺、生产管理进行设计按建造的技术、设备、工艺、生产管理进行设计主要内容主要内容在确定船舶建造方针前提下，按工艺阶段、施工在确定船舶建造方针前提下，按工艺阶段、施工区域和单元绘制记录各种工艺技术指

7、标和各种管区域和单元绘制记录各种工艺技术指标和各种管理数据的工作图表，提供与生产信息有关的文件理数据的工作图表，提供与生产信息有关的文件目的目的提高造船质量，缩短建造周期和提高生产效率。提高造船质量，缩短建造周期和提高生产效率。定义定义 第二节第二节 设计技术任务书设计技术任务书可行性论证工作设计技术任务书主要方面主要方面一、可行性论证工作一、可行性论证工作可行性论证可行性论证船型船型运输类型运输类型01、水运、水运 02、铁路、铁路 03、公路、公路04、航空、航空05、管道、管道01、杂货船、杂货船 02、集装箱船、集装箱船 03、滚装船等、滚装船等12354航区、航线航区、航线船型船型船

8、级船级用途用途动力装置动力装置01、航区（海船和内河船）、航区（海船和内河船）02、航线（不固定航线和固定、航线（不固定航线和固定航线）航线） 01.新船装载数量新船装载数量02.新船性质新船性质01、上层建筑、上层建筑 02、机舱部位、机舱部位 03、货舱划分、货舱划分 04、甲板层数、甲板层数 05、甲板间高等、甲板间高等01、主机类型、主机类型 02、功率和转速、功率和转速03、主机台数、主机台数 01、船级社规范、船级社规范 02、国际规则与公约、国际规则与公约03、特殊规则、特殊规则二、设计技术任务书二、设计技术任务书678109航速、续航力、自持力航速、续航力、自持力设备设备性能性

9、能结构结构尺度限制尺度限制三者定义三者定义 01、上层建筑材料、上层建筑材料 02、船体结构形式、船体结构形式03、甲板负荷等、甲板负荷等01、设备形式、设备形式02、设备能力、设备能力01、船长、船长02、吃水、吃水 03、船宽等、船宽等01、浮性、浮性 02、稳性、稳性 03.快速性快速性 04、抗沉性、抗沉性 05、耐波性、耐波性 06、操纵性、操纵性第三节第三节 设计工作方法设计工作方法一、调查研究一、调查研究 设计人员进行调查研究工作，广泛征求使用部设计人员进行调查研究工作，广泛征求使用部门及航道、港务、船厂等有关部门的意见和看法，门及航道、港务、船厂等有关部门的意见和看法，收集有关

10、资料，使设计从一开始就建立在符合客收集有关资料，使设计从一开始就建立在符合客观实际的基础上。观实际的基础上。二、母型改造法二、母型改造法 所谓母型改造法，就是设计时，首先选择一艘所谓母型改造法，就是设计时，首先选择一艘和设计船技术性能相近的优秀实船作为母型船，和设计船技术性能相近的优秀实船作为母型船，新船的各项要素都是在母型船的基础上加以改造新船的各项要素都是在母型船的基础上加以改造与创新而得到的。与创新而得到的。三、计算机辅助设计CAD方法四、综合分析、逐步近似的方法 船舶是一个复杂的系统，船舶的各项技术性能之间，安全性与经济性之间，对设计的要求常常是相互矛盾的，因此设计工作不可能一次完成，

11、而是逐步近似得到过程。ThemeGallery第一章第一章 船舶经济技术论证船舶经济技术论证船舶年营运成本、年收入与年利润计算、船价估算船舶静态和动态经济指标计算船型论证本章学习重点本章学习重点第一节第一节 概概 述述 最佳船型的概念最佳船型的概念 最佳船型的设计，不再限于最优的线性、最有效地船体结构和最先进的设备，而高效能、低成本、高利润与设备可靠性往往成为人们所注目的。可以说，在保证航行安全的前提下，营运最经济的船型就是最佳船型 船舶经济性单船经济性单船经济性Sub 01DepartmentSub 01Department船队经济性船队经济性Sub 01DepartmentSub 01De

12、partmentSub 01DepartmentSub 01Department运输系统经济性运输系统经济性船舶经济性的相关概念 船舶经济性分为：单船经济性，船队经济性和运输系统经济性。 船队分析包括：船型，吨级，航速，船队，船舶艘数，船舶与港口航道的关联等方面的论证。 运输系统的经济性涉及港、航、船、厂综合的经济性问题，船舶只属于运输系统中的一个环节。进行船舶基本经济参数计算的前提是：进行船舶基本经济参数计算的前提是： 前提一：前提一：前提二：前提二： 前提三：前提三：依据船舶设计任务书给定的船舶设计载重量、主机类型与功率以及设计服务航速通过调研，获得了预定航线的有关营运，经济数据通过初步论

13、证，拟定了船舶主尺度要素第二节第二节 基本经济参数基本经济参数一、年运量一、年运量 负载率 年航次数 预定航线航程 的确定： = 一年营运天数， 每航次所需天数 的确定：取决于一年内各往返航程货流（或客流）的均衡性程度。船舶一年内完成的运输量船舶一年内完成的运输量 或运输周转量或运输周转量tQmcmQmWQcct2=mRWQccm2=cmRmtz mzt二、船价二、船价 船价是设计与建造一艘新船所花费的总投资。包括各种材料费、设备费、加工工时费及其他费用。在船舶设计初级阶段或船型论证中，因设计图纸资料不详，通常采用如下的两种简化办法来估算船价。两种估算船价的方法两种估算船价的方法整船概算法整船

14、概算法 可在缺少资料，且对估价的精度要求不高的情况下，可根据载重量和排水量，参考母型资料进行估算。分项估算法分项估算法 将船舶分成船体钢料、木作舾装和机电设备三大部分，各部分造价均根据其重量乘以每吨单价来估算。三、年营运成本三、年营运成本4. 物料费、企业管理费及其他开支5. 与登记吨位有关的费用及与载货吨有关的费用1、包括基本工资、伙食费、航行津贴、奖金及 保福利等2、包括折旧费、修理费及保险费3、燃料费和润料费年营运成本=船员费用+船价相关费用+燃料润料费+港口费+其他费用其他费其他费用用燃料、燃料、润料费润料费船价相船价相关费用关费用船员费船员费用用港口费港口费营运成本的其他计算营运成本

15、的其他计算 由于现在我国的基本建设资金已改拨款为向银行贷款，所以考虑各方面因素，可将营运成本划分为以下三部分： 资本费用-偿还贷款及支付利息等 日常营运费-船员工资、修理费、保险和企业管理费等 航行营运费-燃润料费、港口费、货物装卸费四、年收入与年利润四、年收入与年利润年收入 年收入可按下式估算：年收入=年运量平均货运单价 其中平均货运单价随时间、货种及运输里程而变年利润 第三节第三节 船舶经济性能船舶经济性能 船舶经济指标是船型论证方案或船舶设计方案经济效果的横准。投资回收期投资回收期单位运输成本单位运输成本此指标常作此指标常作为评价船舶为评价船舶方案的主要方案的主要指标，但该指标，但该指标

16、侧重于指标侧重于支出，会导支出，会导致选择的航致选择的航速偏低速偏低此指标计入此指标计入了投资和利了投资和利润两方面，润两方面，直接反应了直接反应了投资效果，投资效果，常作为评价常作为评价船舶方案的船舶方案的主要指标主要指标一、投资不计利息时的静态经济指标一、投资不计利息时的静态经济指标ttQSb =mmQSb=单位运量的运单位运量的运输成本输成本单位运输周期单位运输周期量的运输成本量的运输成本ACPTK = 投资回收期投资回收期船价船价tbmbTKP二、计利息的动态经济指标二、计利息的动态经济指标基本的利息关系式动态经济指标主要方面主要方面1、基本的利息关系式、基本的利息关系式ABC 利息利

17、息关系式关系式ABC 单利与复利算法 一次借贷，一次偿还 一次借贷，分期等额偿还A、单利与复利算法、单利与复利算法 单利 复利 式中： -资金或成本或投资 -利息 -利率（一般为年利率） -计算期数（一般取一年为一期） -本利和通常，银行储蓄采用单利算法，而工程经济采用复利算法inpPinPIPF=1niPF=1PIinFB、一次借贷，一次偿还、一次借贷，一次偿还设：借款额为 ，年利率为 ， 年后按复利计算一次偿还本利和为 ，则 反之 式中： -终值因数， -现值因数，CAPiPFn=1PWPiPFn=1PWCACAiPWn11=niCA=1C、一次借贷，分期等额偿还、一次借贷，分期等额偿还

18、假设目前借贷为 ，今后几年内每年等额偿还 ，则几年内每年偿还款的现值总和应等于 ，即反之式中： -系列现值因数， -资金回收因数，niAiAiAP=11121SPWAPWAPWAPWAPn=21CRPSPWPA=SPWCRiiSPWn=11SPWCR1=2、动态经济指标、动态经济指标ABC 动态指标动态指标ABC 净现值 平均年度费用投资偿还期NPVACCPBPA、净现值、净现值 净现值指船舶使用期内各年度的收入与支出按利率折现后的代数和，其含义是船舶在寿命期内还本付息所获利润的总现值。 对于一次投资，各年度营运收入与支出均不变的情况 式中： -年运费收入总额； -年营运费用（不包括折旧费）；

19、 -船价（初投资）； -残价，船舶使用期满报废时的价值。 对于分期投资，各年度收入与支出不同的情况PBPNPVPWPPSPWYBNPV=BYPPPWPCAPPWYBNPVjmjjjnmmjjj=01式中： -投资期数； -船舶使用年限，折现起点为船舶投运之日 直接表示出投资的收益， 表示船舶盈利； 表示船舶收支平衡； 表示船舶亏损。采用 指标的前提是：年收入可估，船价、使用年限及投资收益率已知。mnNPV0NPV0=NPV0NPVNPVB、平均年度费用、平均年度费用 平均年度费用是将总投资的现值按复利算法平均分到各年，在加上每年的平均营运费用。CRPWPYCRPACC=ACC对于一次投资，各年

20、营运费用相等的情况有 指标适用于使用期不同、无收入或收入不可预估的方案论证。显然， 最小的方案最佳。ACCC、投资偿还期、投资偿还期PBP第四节第四节 经济性计算实例经济性计算实例 一艘15000t干货船，其排水量，载重量DW=15000t，航行于中日航线，从上海港开往福山、横滨两港装运钢材、机器设备后返回上海。从上海开往福山的700n mile航程船压载航行，从福山到横滨到上海共1471n mile航程，船满载航行，每航次的货运量为14117t。 主机功率为5516kW，辅机功率为265 kW，航行时以85%机器功率运行；主机耗油率为219.8g/(kW.h)，辅机耗油率为244.8g/(k

21、W.h)；辅锅炉每小时油耗为0.17t。 满载服务航速为14.54kn，压载服务航速为15.19kn，主机耗重油与轻油之比为80%:20%。 该船造价为1546万元，假定一次投资，利率为10%，使用期25年，残值取船价的10%，直线折旧。年保险费取船价的0.7%，年维修费去船价的2.5%。假定年营运天数为300d，每航次的停港天数（包括装卸时间及辅助作业时间）为47.4d。船员年工资为14.00万元。重油价为168元/t，轻油价为226元/t，润滑油费取主辅机用燃油费的10%。年港口费已知为98.30万元，运费率为55元/t.。第五节第五节 船型技术经济论证船型技术经济论证 由于船舶投资大，使用期长，相关部门就不能凭经验草率地做出决断，而必须进行多方面的可行性研究，探讨新船的技术形态及所能达到的经济指标，从而确定新船的使用效能与技术要求。 这一前期研究工作称为船型技术经济论证，简称船型论证。五、敏感性分析五、敏感性分析六、提出建议方案编制船舶六、提出建议