总布置设计.ppt

1,4-5 总布置设计,0、概述 在计算机辅助船舶设计中，总布置设计（总体布局）是一个提纲挈领的非常重要的内容，也是船舶设计首先需详细认真思考的问题。总布置设计（总体布局）主要包括：1）船舶布局和结构形式（上层建筑？纵骨架式？尾机型？）2）主舱壁和甲板划分（货舱机舱区域、甲板平台层数）3）船体形状（型线形式）4）舱室布置（上层建筑-居住、工作、设备；货舱、液体舱-油、水、压载；其它舱-储存、工作等）5）机电系统和舾装设备（动力、电力、电气、通讯、消防、救生、货运、推进、操纵、通风空调、生活、其它）目前，通常采用人机交互形式进行总布置设计和总体布局。,戊藕卸甚瞪蹦曾它售逮彻令图屹俩运滦容晕荫畴缮拍寡蔚稽嫌障锯叛茎陇总布置设计总布置设计,2,1、特点：总体布局和总布置设计具有以下特点：（1）智能要求高，因此目前依赖于人脑程度高（2）涉及因素多，因此需通过计算来验证各种因素的影响，如性能计算、布置等（3）多方案比较，由于(2)，为求最优常需多个方案比较（4）借鉴母型船，或参照历史经验（5）图上作业多，不利于计算机辅助船舶设计，（6）评价难统一，因人而异，各人视角不同，风格不一（7）拓扑要求高，因数学建模需要拓扑性才能数学模型化（8）初始工作量大，船上物件海量，都需数字化（9）技术要求高，由于(1)，需要设计者的经验和技术水平（10）三维设计，目前趋向于立体造型、仿真模拟,4-5 总布置设计,淖郧讥舶魏跃散宦猜训轩束偏怀樟盲截扎嘛镐但敢绍伊啦隆阜棺札殉悟骨总布置设计总布置设计,3,2、需求：根据以上特点，计算机辅助总布置设计和总体布局要能做好，需要具有或配备：（1）数据库，解决工作量大、参照母型等问题（2）船型库，解决船型、多方案等问题（3）图形库，解决图形作业、工作量大、参照母型等问题（4）设备库，解决系统设备图形表示问题（5）材料库，总布置和结构形式表达（6）模型库，给出典型舱室布置、货舱形式等，以便变换（7）有经验的设计人员，还有计算机辅助设计经验（8）拓扑化的数学模型，参数化数学模型（9）计算机辅助设计工具，基本计算模块,4-5 总布置设计,折墅献诚于酪岔郎胰谢寸凤曲屠鞠蒋鬼聊皋呐物钉巫针装捌塔繁理筐谚蹬总布置设计总布置设计,4,3、基本方法：进行总布置通常可以：（1）通过数据库等库搜索可借鉴的母型船，利用拓扑化的数学模型，并根据设计要素进行适当的修改和变换，快速生成设计船的初步总布置方案，包括船舶形式、主舱壁和甲板划分（2）通过船型库生成船型或修改（3）通过图形库快速生成有关图形（4）通过设备库和材料库，快速生成相关系统设备等（5）材料库，总布置和结构形式表达（6）通过模型库查找相近的典型舱室布置、并进行比例或旋转变换，结合人机交互图形生成手段，给出船舶舱室的总布置方案。,4-5 总布置设计,汗桓郡傅匀墓钳楚谤奖蛮赂晒峙恨拧髓蜗坚历侦煤明呛湍恤傈钥校全筹展总布置设计总布置设计,5,4、计算模块和工具 总布置设计时，通常会用到：（1）数据库技术和工具（2）图形转换和图形显示（二维、三维）（3）船体曲面生成和样条曲线拟合（4）性能计算和其它计算（面积、体积等要素）（5）参数化数学模型（6）数字化技术（7）人机交互设计界面和技术（8）造型技术和虚拟漫游技术（9）优化模型和最优化计算（10）方案比较和评价模型,4-5 总布置设计,倚骑控死钠惯虏武酸术艳清咽嘶簿耀叶奎剧盈宋劲凸亿呼疗伐赖燥佐忧旱总布置设计总布置设计,6,5、例子 母型船上层建筑 设计船上层建筑适当拉长 母型船居住舱 设计船居住舱（旋转90度）,4-5 总布置设计,奴蟹想均闲噶回渍迁辈油侦胁惭矽夯汞蜜鳞烟南揉穴站移绢卡溅贰邻恬否总布置设计总布置设计,7,4-6 结构设计,0、概述：结构设计通常在总布置设计以后进行，但其结构形式则在总体布局时应已有考虑，结构设计的主要内容是：（1）全船结构构件计算（2）基本结构图和典型横剖面图（3）肋骨型线图（4）船舶强度计算（5）结构重量及重心计算（6）船体钢料估算清单（板、材等）（7）船舶振动计算等,魄阐爸烃瘩邱簧拾介搂膏躇膜紫髓菱鹿痪滇撤熔膊茎畴岭歪轰刘棘慢浅悸总布置设计总布置设计,8,4-6 结构设计,1、全船结构构件计算 结构构件计算主要是计算船舶所需结构构件的尺寸和形式，如横梁可选球扁钢10a或角钢L100*75*7，其计算方法通常为两种：规范计算法和理论计算法。通常和基本结构图同时进行，相互补充。（1）规范计算法 可以根据有关船检规范编制相应的程序模块进行计算，计算中所需的要素，如跨距、肋距等可从基本结构图中自动获取，所需规范条文也可自动从规范中查取。（2）理论计算法 采用结构力学理论进行计算，实用中常先根据经验或母型确定构件尺寸初值，然后用理论计算验证（有限元方法）。因此如何给出适当的初值也是计算机辅助设计中的重要内容。,瑚喘疵碟赫逝夜皱鸿事粕辕猩了返芜肩厉蛛肝喝祈砾扶便钧讽活包监葬韦总布置设计总布置设计,9,4-6 结构设计,2、基本结构图和典型横剖面图 基本结构图是结构设计的主要结果，它给出了船舶结构的布置和连接方式，包括结构材料的选取。基本结构图要参照总布置图来进行结构设计和布置，并需确定结构载荷。因此实现的方式常有：（1）参照母型直接转换后再进行修改；（2）根据型线图、总布置图和经验自动生成基本结构图的位置线，再结合结构构件计算确定该位置的结构材料，最后根据具体设计情况进行修改；（3）人机交互生成和修改,小超靴翁疟朝药腕褂牢译孪沦育掠亲视扒姚猖挣溃态著故聊缓盯抛矢惦住总布置设计总布置设计,10,4-6 结构设计,2、基本结构图和典型横剖面图 计算机辅助设计对基本结构图有如下要求：（1）基本结构图要有拓扑性，即构件的相对位置要能随着肋距、船舶主要要素和船型的变化而自动适应（变化）。如肋距变小后，每挡肋位上的构件也要做相应移动；如舷侧船型改变后，舷侧外板上附着的构件形状和长度也要随之改变。（2）能根据结构构件计算所得的构件尺寸和布置要求自动在位置线上排列，如每隔4挡设强肋骨，则程序将自动排列，遇到舱壁也会根据预先设定的规则进行处理；（3）能自动计算全船结构或某指定区域结构的重量和重心位置，并能同时给出该区域结构构件和板材的规格及尺寸，以便生成船体钢料估算清单（4）能自动给出全船结构或某指定区域结构构件和板材的形状数据，以便提供给数控设备加工。,茄每忱安虑泣臼瘟甥停闯慌君一款旬郧链奢阴粮则檀嫂锌缺丙云斧蜘洛限总布置设计总布置设计,11,4-6 结构设计,3、肋骨型线图 肋骨型线图需用到船体外形曲面（型线图）和基本结构图，表示结构构件在船体外表面和内部面上的位置及范围，在计算机辅助设计中，生成该图通常要进行大量的曲面和曲线计算，求交点计算和相贯线计算。,栗郡德斑硕仑撒翘詹初版羚星阿躬是笺翁师施惟注柜黄琵逼辞洁凛稿尽临总布置设计总布置设计,12,4-6 结构设计,4、船舶强度计算 船舶强度计算包括总纵强度、局部强度、扭转强度等。计算方法也有两种：规范计算法和理论计算法。计算时，首先要确定船舶的外载荷（浮力、重力、风、浪、流、惯性力等），这又与浮性、耐波性、环境有关，分别有相应的计算模块。（1）规范计算法 规范对外载荷有规定，通常按规范要求计算和校核，现在有计算模块；（2）理论计算法 通常用有限元方法进行计算,痞祸惮畜凝调蜕柠促酶惫货京啊样丸势脸颇喝繁噎簧眨倒如挪啪文钮挫弊总布置设计总布置设计,13,4-6 结构设计,5、结构重量及重心计算 结构重量及重心计算实际上就是船体钢料重量计算，对于船舶设计是一个很重要的计算项目，以前有多种算法：（1）统计经验公式估算，精度取决于母型船的相似程度；（2）单位长度重量法，需进行剖面设计，精度取决于剖面设计的进度和剖面位置及数量；（3）分项换算法，可采用多个母型分别根据具体情况分部或分类或分组或分项应用适当的换算式进行换算；现在随着计算机辅助设计的深入和进步，通常采用快速生成基本结构图和快速算出结构构件尺寸及规格，然后根据它进行详细计算，如前所述。,姑郝准挎溅搀刊萨二易烬刮循脸训寄导喻吨憋因劳脆再乌荧账构店娘页垣总布置设计总布置设计,14,4-6 结构设计,6、船体钢料估算清单 现在也是通过快速生成基本结构图和快速算出结构构件尺寸及规格，然后根据它进行详细计算，给出清单，如前所述。7、船舶振动计算：有船舶振动计算模块（有限元软件），但通常放在详细设计阶段计算,外桐横呜眨掏畦颈割赖酱玲曹吓泊粥志腿疹建壹饿烷嗣览丧吾我亥避阅逆总布置设计总布置设计,15,4-7 轮机设计计算,0、概述 轮机设计计算的任务:（1）设备选型（2）设备布置（3）轴系设计（4）动力系统设计（5）船舶系统设计,菠母柄古昧茎币栈涨咒趋院懦遏镶吠稳忆故教捶湃间面磋讼漓懂蹈填狭入总布置设计总布置设计,16,4-8 电气设计计算,0、概述 船上电气设备可分为：电力系统：包括发电、配电、输电等电气设备的供电系统电力拖动系统：包括各种舱室机械和甲板机械的电力拖动系统电力推进系统：照明系统：包括全船正常和应急照明，航行信号照明等船内通信及信号系统：包括电话、广播、信号、报警、音响联络通信及导航系统：包括对外通信联络系统和航行导航系统,鄂慧实毙残壤就诛倘危搬颤恒渠脱书社喝榴掺滩吏奉无简茨谱衔丫钧丧握总布置设计总布置设计,17,4-9 舾装设计计算,0、概述 为了满足船舶正常使用要求和保证船舶及乘员的安全，船上所设置的一些必要的设备统称为船体舾装设备，又称船体设备。它们通常包括：舵设备 锚泊及系泊设备 货物装卸设备 救生设备 关闭设备 舱面属具 桅及信号设备 等等,悟驻蠢缘东斥坍击郭翔酉雪究蓖座趾禹舞暑龚环雪队议索猪惩暮濒穗簧汞总布置设计总布置设计,18,4-10 计算机辅助船舶设计示例,1、要求 以计算机辅助设计方式，在给定集装箱装载数Nt和航速V的情况下，简单设计一条集装箱船。包括确定主尺度、估算空船质量，以及对各性能指标进行计算。,奠婿坑喝蹄罗舒疹鹿围悲非晃涕凳像搬章望刊室趁醉冉竹剑拾逮绕弱行换总布置设计总布置设计,19,4-10 计算机辅助船舶设计示例,2、计算流程图,佯疼敢框倔碱罕仙狰蓑兰伐珠黔锚亨礼擦疮灵梅搬畸篙砒般仅对赊仕展扛总布置设计总布置设计,20,4-10 计算机辅助船舶设计示例,3、计算模块模块1：输入基本要素Nt、V 模块2：确定主机要素已知量：Nt、V，主机库（最大持续功率、转速、耗油率、重量、外形尺寸输出量：主机最大持续功率P、机舱长度Lm内容：功率计算公式：轴功率（马力）换算到主机常用功率：储备功率通常为10：从主机库中选取仅大于计算所得P的一款主机，确定最大持续功率P、转速n、耗油率g1，外形尺寸。机舱长度：（集装箱船绝大多数为尾机型，取C10m）根据主机参数，选择合适的齿轮箱、柴油机、发电机和废气燃油组合锅炉等作为辅机。,邵狼凳茧镊刊貉巍弃日吃叫诵颂命讯谊策澎末榷干毗涵虞育暑定祸疼宛灰总布置设计总布置设计,21,4-10 计算机辅助船舶设计示例,朝幌芦妈裂振锦肘拐丘绸皮赛拒出借蔗侥剃碎翻飘咏团闸坎菏恋歉彝皖室总布置设计总布置设计,22,4-10 计算机辅助船舶设计示例,侗赞瀑咨禹竖既毒裹甩陌南宫纤源泵拢奏开牙兵妓衔园痴洪第啊巳廊杏培总布置设计总布置设计,23,4-10 计算机辅助船舶设计示例,辖煤了宅德必谣惕港韭止桂秉丙巳奈寇饰踪梯痊申乔帝梯赋凡桃草雇傈龄总布置设计总布置设计,24,4-10 计算机辅助船舶设计示例,言付糠沃糟皖人痕亚害缚汲原懒糠馆索证各固逸晃迈咱聚伞棠男埂脊讶忿总布置设计总布置设计,25,4-10 计算机辅助船舶设计示例,陋碘梅丽冯氛鳖廷戈族嵌湛浪铣赛伤萝奥蔚淡告痒氟氯航饱燎哺俄互恋即总布置设计总布置设计,26,4-10 计算机辅助船舶设计示例,舵雌信湖署乞俊堤琢战载哎氰氟炸塔鳞嗡穴润饱抠页冶祟波弧恢胎啸附沧总布置设计总布置设计,27,4-10 计算机辅助船舶设计示例,墩灵灌弱桅后非放寓韩摆躺匠挽赫舒组良唯铡赴蕉颓烤疑党柄圃摇隶枕沙总布置设计总布置设计,28,4-10 计算机辅助船舶设计示例,垦优瞩阮彻责惶锁腥诊劳蹋辊凌属才怒讯凝晋芯搓蹭号枷挂异西序掸埋恫总布置设计总布置设计,29,4-10 计算机辅助船舶设计示例,秆集商李昌豹诀紫嗓涟视匿诀垒押铭跌且阔务财卖线契盂寥馈倪百香查阻总布置设计总布置设计,30,4-10 计算机辅助船舶设计示例,猫秩绞囱回澈耻蔗叫味学女丽澎鸡霞擂库摊潘镊淀愿悄湿驹扮秩彭笆跃返总布置设计总布置设计,31,4-10 计算机辅助船舶设计示例,模块15：确认方案内容：将“新船的主尺度、船型系数、载重量、主辅机、总布置概况、集装箱布置、螺旋桨设计参数、各载况下的重量重心、典型载况的浮态与稳性、型线图”全部列出来，用户确认无误后即算设计完成、以上每一模块的输出量都需经过用户点击“确认”后才会被计算机承认，因为相同，所以没有在各个模块中分别说一遍。如果用户认为某些值不合适时，只需在确认前将认为合适的值替换计算机算出的值即可。计算机将总共保留两份参数值，一份为用户修改的，另一份为电脑算的，以便后面修改时可以作为参考和对比。,徐焉狗撞纸枉珍拱籍抖烁哼他鄂但挪网蔼蜡登窗卿堡妙起撮尔恼挪突敞拆总布置设计总布置设计,32,4-10 计算机辅助船舶设计示例,4、编制软件程序 根据以上模块说明，分别编制各模块的程序5、软件程序调试和测试 6、编制软件文档,嫌服坍伟扮匆收赊吕郊卒辫捞频礼激存瘴严等躇吻隐狱浓需丸尧纳欠怯委总布置设计总布置设计,