第一章船舶静力学ppt
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船舶原理第章课件
船体型线图上还绘有上甲板边线（上甲板和船体 型表面的交线）。
纵剖线、横剖线和水线虽然是分别画在三个投影 面上，但它们的位置却都是相互对应的，即在任 何投影面上的任何一点，都应能在另两个投影面 上找到它的相对应点。
完整的型线图还包括主尺度及主要参数和型值表。 船舶原理第章课件
3、型深 型深（D）:指在船长中点处，沿船舷由龙骨上
缘量至上层连续甲板横梁上缘的垂直距离。
船舶原理第章课件
主尺度
4、型吃水（d）——是船舶浸沉深度的一个度量。
为基线至设计水线的垂直距离。 平均吃水dm;首吃水df;尾吃水da；吃水差t 。 平均吃水 dm=df+da∕2 吃水差 t = df- da
抗沉性
操纵性（航向稳定性、回转性 ）
船舶原理第章课件
第一章 船舶形状及近似计算
§1-1 主尺度、船型系数、尺度比 §1-2 船舶型线图 §1-3船体计算的近似积分法
船舶原理第章课件
三个基准面
中线面XOZ平面——它将船体分为 左右舷两个对称部分的纵向垂直 平面，是量度船体横向尺度的基 准面。
5、垂向棱形系数——表征排水体积沿船舶垂向的分布
情况。其数值大即水线面面积小，则表示其排水体积沿吃
水方向分布均匀。
对于同一船舶的船体系数：中横剖面系数数值最 大，棱形系数数值较小，方形系数数值最小。
水线面系数、中横剖面系数、方形系数为独立无 因次系数，而棱形系数和垂向棱形系数可以从前 三者导出。
船舶原理第章课件
船型系数
面积系数 水线面系数
CW
AW LB
中横剖面系数
CM
AM Bd
式中：AW——水线面面积；AM——中横
剖面浸水面积；V——排水体积。
船舶静力学(新版教材)
Part I 数学和力学基础部分第1章 流体静力学船舶与海洋工程静力学研究的是船舶、海洋平台及其他海洋浮式结构在静水中的浮性、稳性和抗沉性等流体静力学特性。
若不考虑结构的变形，无论是船舶或海洋平台，都可作为一个浮于水面的刚体来对待。
浮体在静水中的流体静力学特性是船舶和海洋平台静力学的共性问题，也是本章所要讨论的问题。
1.1 浮体的坐标系为了讨论浮体的流体静力学特性，首先需要建立一个坐标系。
为了研究方便，通常建立两个坐标系：一个是大地坐标系，该坐标系设定为右手坐标系，xoy 坐标平面取为静水面，z 轴铅垂向上为正。
另一个是联体坐标系，联体坐标系固结于浮体，坐标原点的位置视具体研究问题而定，对于船舶或海洋平台等海洋结构物，联体坐标系的坐标平面通常取为结构的对称面。
图1.1 浮体的坐标系示意图1.2 坐标变换平面或空间中的任意一点都可以用某个平面或空间坐标系下的坐标来描述。
空间点的位置在不同坐标系下具有不同的表达形式，空间点在两个不同坐标系间坐标值的转换关系称为坐标变换。
直角坐标系中的坐标变换可分为平移变换和旋转变换两种类型。
平移变换：在直角坐标系下，若两个坐标系对应的坐标轴是同向的，空间任意一点在两个坐标系1111z y x O -和2222z y x O -中下的坐标值可以用平移变换来实现。
假设空间点在在第一个坐标系中的坐标值为z 1x 1y 1z 2 x 2y 2o 1o 2 P 图1.2 平移变换()1111,,z y x P O =，在第二个坐标系中的坐标值为()2222,,z y x P O ，第二个坐标系的坐标原点在第一个坐标系中的坐标值为()c b a O O ,,21=P O O O P O 2211+=（1.1）1.1）展开后为：cz z b y y a x x +-+=+=212121 （1.2）旋转变换：当两个坐标系的坐标原点相同，但是对应的坐标轴不重合，则空间任意一点在两个坐标系中的坐标值可以用旋转变换来实现。
船舶静力学大倾角稳性教育课件
四、稳性横截曲线图
20
五、静稳性曲线
计算不同横倾角时的静稳性臂 l，据此可以绘制船舶在某一 排水量（即某一装载情况下） 时的静稳性曲线。
21
§4-3 静稳性曲线的等排水量法
• 一、基本原理 • 首先确定各倾角的等体积倾斜水线，然后分
别计算这些水线下的浮心位置，在计算各倾 角下的复原力臂并绘制该排水量时的静稳性 曲线。
• 二、具体计算方法 • 反复试算，以确定某一倾角下的等体积倾斜
水线。
22
§4-4 上层建筑与自由液面对静稳性 曲线的影响
23
24
25
自由液面对静稳性曲线的影响
26
自由液面产生了一个倾斜力矩 船舶的实际复原力矩
27
28
结论：
在接近满舱或空舱时，自由液面对稳性的影响 很小；但在半舱时，其影响较大。
外力矩主要来自风浪的作用，而风浪的大小 又与离岸距离以及水域开阔程度有关
64
34
5、静稳性曲线下的面积越大，船舶所具有可 抵抗横倾力矩的位能就越大，即船舶的稳性 就越好。
35
§4-6 动稳性
• 一、基本概念
36
1、船舶在倾斜和复原过程中的运动情况
37
2、倾斜过程中船舶的往复摆动
38
3、动倾角
只有当外力矩 所作的功完全 由复原力矩所 作的功抵消时 ，船的角速度 才变为零而停 止倾斜。根据 这个原理，确
57
2）有进 水角时 ，船舶 最小倾 覆力矩 的确定 方法。
58
§4-7 船舶稳性校核计算
• 一、稳性衡准数K • 稳性衡准数K是对船舶稳性重要基本的要求
之一。规则规定：船舶在所核算的各种装 载情况下的稳性，应满足：
船舶静力学
2/7
Formula
计算船舶重量W及其重心(XG,YG,ZG)位置:
n
W pi i1 n
XG pixi W i1 n
YG pi yi W i1 n
ZG pizi W i1
3/7
arrangement of weight into classes
根据研究问题的要求采用不同的船舶重量分类方法。 1) 固定重量：包括船体钢料、木作舾装、机电设备、武器等。
x g may be expressed as fractions of the length of the ship L. The abscissa x g may be positive, negative or zero; its absolute value rarely exceeds 1.5 per cent of L.
5/7
The floating conditions of a ship(6)
4. 任意状态（Arbitrary）: 船浮于静水面，船体中纵剖面与铅垂面成φ(横倾角)；
中横剖面与铅垂面成θ(纵倾角)。 W = △ = ω▽ xB -xG =(zG-zB) tanθ yB -yG =(zG-zB) tanφ 状态由三参数决定：平均吃水d, 横倾角φ, 纵倾角θ。
d
0 Awdz
3/7
Tons per cm Immersion
（4）每厘米吃水吨数 当船舶吃水平行于水线面增、减1cm时，引起排水量
的变化，称为每厘米吃水吨数曲线Tpc，其值随d 变化。 Tpc=ωAw / 100 (吨/厘米)
如果排水量有一小量变化p ( ≯10%Δ)，则相应吃水的 变化为：
7/7
2.2 Weight of Ship and Coordinates of Center of Gravity
Formula
计算船舶重量W及其重心(XG,YG,ZG)位置:
n
W pi i1 n
XG pixi W i1 n
YG pi yi W i1 n
ZG pizi W i1
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arrangement of weight into classes
根据研究问题的要求采用不同的船舶重量分类方法。 1) 固定重量：包括船体钢料、木作舾装、机电设备、武器等。
x g may be expressed as fractions of the length of the ship L. The abscissa x g may be positive, negative or zero; its absolute value rarely exceeds 1.5 per cent of L.
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The floating conditions of a ship(6)
4. 任意状态（Arbitrary）: 船浮于静水面，船体中纵剖面与铅垂面成φ(横倾角)；
中横剖面与铅垂面成θ(纵倾角)。 W = △ = ω▽ xB -xG =(zG-zB) tanθ yB -yG =(zG-zB) tanφ 状态由三参数决定：平均吃水d, 横倾角φ, 纵倾角θ。
d
0 Awdz
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Tons per cm Immersion
（4）每厘米吃水吨数 当船舶吃水平行于水线面增、减1cm时，引起排水量
的变化，称为每厘米吃水吨数曲线Tpc，其值随d 变化。 Tpc=ωAw / 100 (吨/厘米)
如果排水量有一小量变化p ( ≯10%Δ)，则相应吃水的 变化为：
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2.2 Weight of Ship and Coordinates of Center of Gravity
船舶与海洋工程-课程设计PPT课件
2/13
静水力计算
5. 根据横剖面计算结果绘制设计吃水下横剖面面积曲线。 6. 根据稳性计算结果绘制稳性插值曲线。 7. 列表计算指定纵倾(首、尾吃水)情况下，排水量△，浮
心Xb，Zb。并在此基础上(按组)绘制： 费尔索夫曲线； 可浸长度曲线； 三选一 下水曲线。
附件：不同首尾吃水时▽及Xb、Zb计算表(Excel表);
键入命令前输入 ’ ，随后输入的命令就是透明命令， 透明命令的提示符为 >>。
命令：C ↙(CIRCLE) CIRCLE指定圆心或[三点(3P)/两点(2P)/…]:2P ↙ 指定直径的第一个端点：(捕捉直径的第一个端点) 指定直径的第二个端点：’ z ↙(透明命令zoom) >>指定窗口角点或[全部(A)/中心(C)/…]: A↙(显示全图) 指定直径的第二个端点：(捕捉直径的第二个端点)
3/4
编辑样条曲线
反转：反转样条曲线的方向； 放弃：取消上次操作。
4/4
线型图绘制常见问题
总结：理解或体现设计者的思想；投影的一致性、光顺。 1.横剖面图中的甲板边线； 2.樑拱和甲板中线； 3.船底斜升线与横剖线； 4.设置辅助线图层，斜升底的切点、舷侧的切点、水线 端点的圆弧半径和切点… 5.折角线； 6.呆木和舵轴支承； 7.舷墙； 8.斜剖线； 9.标注图层； 10.图形的封闭性，不要重复画直线段。
2/3
开课学期 No 5
No 6 No 6 No 6 No 6 No 6 No 6 No 7 No 7
绘制前的准备工作
1. 船体线型图绘制前的准备工作：完善型值表、标注特 征点及插入点的坐标。 2. 线型图合理地分段，确定分段点坐标、斜率。 3. 绘制一组曲线前，重新定义用户坐标原点。 4. 用样条曲线绘制各曲线段。 5. 用编辑样条曲线的各种命令光顺、修改曲线。 6. 修改型值表，输出完工型值表。 7. 标注特征点及插入点的坐标，为填写计算程序数据文 件做好准备。
静水力计算
5. 根据横剖面计算结果绘制设计吃水下横剖面面积曲线。 6. 根据稳性计算结果绘制稳性插值曲线。 7. 列表计算指定纵倾(首、尾吃水)情况下，排水量△，浮
心Xb，Zb。并在此基础上(按组)绘制： 费尔索夫曲线； 可浸长度曲线； 三选一 下水曲线。
附件：不同首尾吃水时▽及Xb、Zb计算表(Excel表);
键入命令前输入 ’ ，随后输入的命令就是透明命令， 透明命令的提示符为 >>。
命令：C ↙(CIRCLE) CIRCLE指定圆心或[三点(3P)/两点(2P)/…]:2P ↙ 指定直径的第一个端点：(捕捉直径的第一个端点) 指定直径的第二个端点：’ z ↙(透明命令zoom) >>指定窗口角点或[全部(A)/中心(C)/…]: A↙(显示全图) 指定直径的第二个端点：(捕捉直径的第二个端点)
3/4
编辑样条曲线
反转：反转样条曲线的方向； 放弃：取消上次操作。
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线型图绘制常见问题
总结：理解或体现设计者的思想；投影的一致性、光顺。 1.横剖面图中的甲板边线； 2.樑拱和甲板中线； 3.船底斜升线与横剖线； 4.设置辅助线图层，斜升底的切点、舷侧的切点、水线 端点的圆弧半径和切点… 5.折角线； 6.呆木和舵轴支承； 7.舷墙； 8.斜剖线； 9.标注图层； 10.图形的封闭性，不要重复画直线段。
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开课学期 No 5
No 6 No 6 No 6 No 6 No 6 No 6 No 7 No 7
绘制前的准备工作
1. 船体线型图绘制前的准备工作：完善型值表、标注特 征点及插入点的坐标。 2. 线型图合理地分段，确定分段点坐标、斜率。 3. 绘制一组曲线前，重新定义用户坐标原点。 4. 用样条曲线绘制各曲线段。 5. 用编辑样条曲线的各种命令光顺、修改曲线。 6. 修改型值表，输出完工型值表。 7. 标注特征点及插入点的坐标，为填写计算程序数据文 件做好准备。
《船舶静力学》课件
应用：用于船舶 设计、建造、营 运和维护等各个 环节，确保船舶 的安全性和经济 性
船体几何特性和浮性要素计算
浮性要素：包括浮力、重力、 浮心、稳心等
计算方法：采用静水力计算 公式，如阿基米德原理、浮
力定律等
船体几何特性：包括船体长 度、宽度、吃水、型深等
计算结果：得到船舶的浮性 要素，如浮力、重力、浮心、
心高度等
船舶稳性计算： 通过计算船舶 的稳性曲线和 稳性力臂来确 定船舶的稳性
影响船舶稳性的因素和提高稳性的措施
船舶重量分布：重心位置、重量分布均匀性等
船舶形状：船体形状、吃水线等
船舶速度：速度对稳性的影响
船舶装载：货物装载位置、装载量等
提高稳性的措施：调整船舶重心、优化船体形状、控制船舶速度、合 理装载等
船舶浮性
船舶浮性的定义
船舶浮性是指船舶在水中保持漂浮状态的能力 船舶浮性取决于船舶的重量和浮力 船舶浮性是船舶设计的重要参数之一 船舶浮性可以分为正浮性和负浮性两种类型
船舶排水量和浮心位置的计算
船舶排水量： 船舶满载时排 开的水的重量
浮心位置：船 舶漂浮时，浮 力作用点在水 平面上的投影
计算方法：根 据船舶的排水 量和浮心位置， 可以计算出船
船舶抗沉性
船舶抗沉性的定义
船舶抗沉性是指 船舶在受到外力 作用时，保持不 沉的能力。
船舶抗沉性是船 舶安全性能的重 要指标之一。
船舶抗沉性的评 价标准包括船舶 的稳性、浮力、 抗沉性等。
船舶抗沉性的提高 可以通过优化船舶 设计、增加浮力、 提高船体强度等方 式实现。
船舶破损进水对浮态和稳性的影响
添加副标题
船舶静力学
汇报人：
目录
PART One
船舶原理静力学课件 PPT.
Aw B L
物理含义：表示水线面的肥瘦程度 ；
2、中横剖面系数 如 (b) 图所示 （Midship section coefficient ）
Cm
AM Bd
物理含义：表示中横剖面的肥瘦程度；
3、方型系数（Block coefficient）
CB
LBd
物理含义：表示的船体水下体积的肥瘦程度，又称排水量系数； (displacement coefficient)
2、中线面（船体的左右对称面） 中纵剖面
3、中站面
中横剖面
横剖线图
纵剖线图
二、主尺度(principal dimபைடு நூலகம்nsion)
总长 Loa (overall)
适用于码头、船坞 ;
1、船长L(Length) 垂线间长Lpp(perpendiculars)
适用于静水力性能;
水线长Lwl(waterline )
从增加舱容的角度，以增加型深最有利，因为对船体重量 的影响最小, 且不影响快速性。
§1-2 型线图
船舶外型是一个流线型体，表示其形状最基本的图形是 型线图，因此仅用船长、船宽、高三个尺度并不能说明 船舶的真实形状和大小，它是通过称为船体外型线图的 图样来表示的。
型线图所表示的船体外型为船体型表面。 钢船的型表面为外板的内表面（不包括船体外板厚度） 水泥船、木船则为船壳的外表面（包括船体外板厚度）
2、增加中间坐标
梯形法: 辛氏一法:
A 4 d ( y 0 2 y 1 2 y 1 ) 2 d ( y 1 2 y 2 2 y 3 2 y 4 y 5 )
A 0 5 Tyd 6 T z(y0 4 y1 2y 1)3 T(y 1 4 y2 2 y3 4 y4y5) 3 T(1 2y0 2 y1 22 3y 1 4 y2 2 y3 4 y4 y5)
船舶静力学基本原理
艏摇Yaw 纵摇Pitch
横摇Roll x
纵荡 Surge y
横荡Sway
吃水T： 龙骨上表面到静水面的垂向距离。
横倾角f：yoz平面内的角位移，右侧下沉为正。
纵倾角q： xoz平面内的角位移，船首下沉为正。
纵倾通常用纵倾值（艏艉的吃水差）来表示。
tanq=(TF-TA)/Lpp
常见的浮态的描述 • 正浮状态：横倾角f=0，纵倾角q=0 • 横倾状态：纵倾角q=0 • 横倾状态：横倾角f = 0 • 任意状态：
3.3 排水体积的横剖面积分
将船舶水下部分体积横向剖分：（纵倾状态）
L/2
L/2 T (x)
排水体积： = Asdx = dx 2ydz
-L / 2
-L / 2
0
浮心坐标：
横剖面面积
xB
=
1
L/2
xAsdx
-L / 2
T (x)
As = 2ydz
0
zB
=
1
L/2
zs Asdx
船舶在静水的力平衡方程为：
W = M trim = ltrim M heel = lheel
W：船体总重量; ：排水量 Mtrim：纵倾力矩; Mheel：横倾力矩 ltrim：纵倾回复力臂 lheel：横倾恢复力臂
• 阿基米德原理：船舶的浮力等于船舶排开水的重量，浮力 作用点位于水下部分排水体积的形心位置。
-L / 2
=
1
L/2 T (x)
dx 2yzdz
-L / 2
0
横剖面关于 基线的静矩
T (x)
M soy= 2yzdz
0
3.4 等体积倾斜水线 ——倾角变化对浮心位置的影响
船舶静力学大倾角稳性PPT课件
18
第18页/共31页
一般地增加船宽能有效的改善船舶稳性
问题六：对船舶整体性能而言，初稳性 高越大越好吗？为什么？
19
第19页/共31页
3、横剖面形状对稳性的影响
一般地V型剖面船的稳性比U型剖面船好
20
第20页/共31页
二、重心位置对稳性的影响
问题七：重量的垂向移动对船舶初稳性有什 么影响？
21
1、干舷高度对稳性的影响
问题五：干舷与吃水、型深之间有何关系？
15
第15页/共31页
增加干舷高度的影响：
1）在大倾角时，倾斜水线 面的惯性矩增大，稳性半 径增大，致使形状稳性臂 和静稳性臂也都增大，对 改善大倾角稳性有利。
2）甲板从A升到B，甲板边缘进水角增大，则最 大静倾角增大，消失角也相应增大，使静稳性 曲线下的面积增大，对改善大倾角稳性有利。 3）在干舷甲板A浸水之前，初稳性高度不变。
6
第6页/共31页
1、满足初稳性高度要求的极限重心高度的计算
式中
可根据排水量在船舶静水力曲
线图上查得。
7
第7页/共31页
因此，极限重心高度为：
（问题四：自由液面对船舶稳性的有什么影 响影响？怎样消除其影响？）
8
第8页/共31页
2、满足复原力臂和极限静倾角要求的极限 重心高度的计算
先假定几个重心高度，然后根据重心高度、
四、实际采用的极限重心高度曲线
对于不同的稳性要求，都有其对应的 极限重心高度曲线，实际上采用的极限重 心高度连成曲线应是船舶所需规范稳性要 求的各极限重心高度曲线的下包络线。
4
第4页/共31页
实际极限重心高度曲线的简便形式
5
第5页/共31页
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一般地增加船宽能有效的改善船舶稳性
问题六：对船舶整体性能而言，初稳性 高越大越好吗？为什么？
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3、横剖面形状对稳性的影响
一般地V型剖面船的稳性比U型剖面船好
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二、重心位置对稳性的影响
问题七：重量的垂向移动对船舶初稳性有什 么影响？
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1、干舷高度对稳性的影响
问题五：干舷与吃水、型深之间有何关系？
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增加干舷高度的影响：
1）在大倾角时，倾斜水线 面的惯性矩增大，稳性半 径增大，致使形状稳性臂 和静稳性臂也都增大，对 改善大倾角稳性有利。
2）甲板从A升到B，甲板边缘进水角增大，则最 大静倾角增大，消失角也相应增大，使静稳性 曲线下的面积增大，对改善大倾角稳性有利。 3）在干舷甲板A浸水之前，初稳性高度不变。
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1、满足初稳性高度要求的极限重心高度的计算
式中
可根据排水量在船舶静水力曲
线图上查得。
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因此，极限重心高度为：
（问题四：自由液面对船舶稳性的有什么影 响影响？怎样消除其影响？）
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2、满足复原力臂和极限静倾角要求的极限 重心高度的计算
先假定几个重心高度，然后根据重心高度、
四、实际采用的极限重心高度曲线
对于不同的稳性要求，都有其对应的 极限重心高度曲线，实际上采用的极限重 心高度连成曲线应是船舶所需规范稳性要 求的各极限重心高度曲线的下包络线。
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实际极限重心高度曲线的简便形式
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第一章船舶在静水中的摇荡 船舶运动学教学课件
zo
Over damped
zo e ( b / 2 a ) t
No-Damping
t
Under damped Critically damped - Under Damped : samll damping, several oscillations - Critically Damped : important level of damping, overshoot once - Overdamped : large damping, no oscillation
四、阻尼系数的确定
2. 横摇的消灭曲线 纵坐标和横坐标的函数关系对应于阻尼力矩 和横摇角速度的函数关系：
船舶在静水中的有阻尼横摇
四、阻尼系数的确定
3. 阻尼系数与消灭系数之间的关系（能量法） 基本思想：在T/2内，幅值改变后势能减小 量等于阻尼消耗的能量。
能量相等
船舶在静水中的有阻力横摇
四、阻尼系数的确定
3. 阻尼系数与消灭系数之间的关系（能量法） 由上述方程可得：
结论：只要知道了消灭系数之后就可以确 定无因次衰减系数。其中消灭系数可以根据船 模试验求得。
船舶在静水中的有阻尼横摇
四、阻尼系数的确定
4. 经验公式（简单介绍） a)
b)
船舶在静水中的有阻尼横摇
四、阻尼系数的确定
4. 经验公式 c)
d)
简谐运动
Simple Harmonic Motion
弹簧-质量-阻尼系统 spring mass
damper
- Equation of motion (Free Oscillation) & Solution
The motion of the system is affected by the magnitude of damping.
Over damped
zo e ( b / 2 a ) t
No-Damping
t
Under damped Critically damped - Under Damped : samll damping, several oscillations - Critically Damped : important level of damping, overshoot once - Overdamped : large damping, no oscillation
四、阻尼系数的确定
2. 横摇的消灭曲线 纵坐标和横坐标的函数关系对应于阻尼力矩 和横摇角速度的函数关系：
船舶在静水中的有阻尼横摇
四、阻尼系数的确定
3. 阻尼系数与消灭系数之间的关系（能量法） 基本思想：在T/2内，幅值改变后势能减小 量等于阻尼消耗的能量。
能量相等
船舶在静水中的有阻力横摇
四、阻尼系数的确定
3. 阻尼系数与消灭系数之间的关系（能量法） 由上述方程可得：
结论：只要知道了消灭系数之后就可以确 定无因次衰减系数。其中消灭系数可以根据船 模试验求得。
船舶在静水中的有阻尼横摇
四、阻尼系数的确定
4. 经验公式（简单介绍） a)
b)
船舶在静水中的有阻尼横摇
四、阻尼系数的确定
4. 经验公式 c)
d)
简谐运动
Simple Harmonic Motion
弹簧-质量-阻尼系统 spring mass
damper
- Equation of motion (Free Oscillation) & Solution
The motion of the system is affected by the magnitude of damping.
船舶静力学课件(绪论及第一章
船舶浮态分析包括静水浮 态分析和动水浮态分析
静水浮态分析主要研究船 舶在静水中的浮态特性
动水浮态分析主要研究船 舶在动水中的浮态特性
船舶浮态分析对于船舶设 计、建造和运营具有重要 意义
船舶阻力计算
船舶阻力：船舶在水中行驶时受到的阻力 阻力类型：摩擦阻力、兴波阻力、空气阻力等 阻力计算方法：采用流体力学和船舶静力学原理进行计算 阻力影响因素：船型、航速、水深、风浪等 阻力优化：通过优化船型、航速等参数降低阻力，提高船舶性能
船舶稳性校核
船舶稳性校核的定义：船舶在航 行中保持稳定的能力
船舶稳性校核的方法：计算船舶 的稳性参数，如GM值、K值等
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
船舶稳性校核的重要性：确保船 舶在风浪中保持稳定，避免倾覆
船舶稳性校核的应用：在船舶设 计、建造、运营等过程中都需要 进行稳性校核
船舶浮态分析
船舶浮态分析是船舶静力 学的重要应用实例
船舶静力学课件绪论及第一章大纲
单击添加副标题
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目录
01
单击添加目录项标题
02
03Βιβλιοθήκη 船舶静力学的基本原理04
05
船舶静力学的应用实例
06
船舶静力学概述 船舶静力学的研究方法
总结与展望
01
添加章节标题
02
船舶静力学概述
船舶静力学的定义和研究对象
定义：船舶静力学是研究船舶在静水中的受力、运动和稳定性的学科。
船舶推进效率评估
船舶推进效率的定义和重要性 船舶推进效率的影响因素 船舶推进效率的评估方法 船舶推进效率的优化策略
06
总结与展望
船舶静力学的发展历程与现状
船舶静力学第1章 船体形状及近似计算
2014-4-15
52
作业一
• 1、船舶静力学计算中常用哪几种近似计算方 法？试说明其基本原理、适用范围。它们个 有何优缺点？ • 2、
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• 基本原理：用若干直线段组成的折线近似地 代替曲线。
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20
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21
二、辛浦生第一法
• 基本原理：假定曲线线段AB为二次抛物线。
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23
• 比较上述两式的系数，得：
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• 2、型深（D） • 4、吃水（d）
• 5、干舷（F）
2014-4-15 11
二、船 型 系 数
• 船型系数：是表示船体水下部分面积或 体积肥瘦程度的无因次系数，这些系数 对分析船型和船舶性能至关重要。
• 在初步设计和解决许多实际问题时，船 型系数常用来近似地确定新设计船的某 些性能。
2014-4-15 12
• 1、水线面系数[CWP]：它的大 小表示水线面肥瘦程度。 • 2、中剖面系数[CM]：它的大 小表示水线一下的中剖面肥瘦 程度。
2014-4-15 13
• 3、方形系数[CB]：船体设计水线 一下的型排水体积与由其船长、 型宽和吃水所围成的长方体体积 之比。它的大小表示船体水下体 积的丰满程度。
2014-4-15 14
• 4、（纵向）菱形系数[CP]： 它的大小表示排水体积沿船 长方向的分布情况。 • 5、垂向菱形系数[CVP]：它的 大小表示排水体积沿吃水方 向的分布情况。
《船舶静力学常欣》课件
几何形状
船舶的几何形状决定了其浮 力特征和航行性能。
浮力特征
掌握船舶的浮力特征有助于 预测船舶的浮沉和稳性。
三、船舶平衡方程
稳态平衡方程
船舶在静止状态下的平衡方程是通过物理原理和数 学模型来描述船舶力学平衡的关系。
动态平衡方程
船舶在运动状态下的平衡方程考虑了船舶的推进力、 阻力和惯性力等因素。
四、船舶稳性分析
1
稳性计算方法
2
掌握船舶稳性计算的方法有助于评估船
舶的稳定性。
3
稳性要求
了解船舶稳性的要求是确保船舶安全运 行的关键。
动稳性分析
动稳性分析考虑了船舶在波浪中的稳定 性问题，是一项重要的研究领域。
五、船舶的排水力学
排水原理
了解船舶的排水原理对于设计和维护船舶的排水系统至关重要。
排水力学计算
通过排水力学计算，可以预测船舶在不同水深下的浮力和稳定性。
八、总结与展望
应用前景
船舶静力学在船舶设计、船舶安全等领域有着广阔 的应用前景。
发展趋势
船舶静力学领域的发展趋势包括更精确的数学模型 和更高效的计算方法。
《船舶静力学常欣》PPT 课件
欢迎进入《船舶静力学常欣》PPT课件，本课程将带您深入了解船舶静力学的 概念、应用和前沿研究。准备好跟随我一起探索吧！
一、引言
船舶静力学是研究船舶在静止状态下平衡、稳定和安全性能的科学。它在船 舶设计、航行安全等构组成
了解船舶的结构组成对于理 解船舶的力学特性至关重要。
六、船舶的安全性能
1
安全性能要求
了解船舶的安全性能要求有助于确保船舶在各种环境下的安全。
2
安全性能评估方法
通过安全性能评估方法，可以评估船舶在不同情况下的安全性能。
船舶静力学讲义_新版1..
船舶与海洋工程静力学讲义1力平衡原理1.1二力平衡1.2空间力系的平衡1.3力的等效性原理1.4平衡的稳定性2浮体的流体静力特性2.1浮体坐标系在研究浮体受力时，通常采用的坐标系有两种：一是大地坐标系，大地坐标系的XOY平面通常取在静水面上，Z轴铅垂向上，大地坐标系相对于地球为静止坐标系；二是联体坐标系，联体坐标系和浮体固结，随浮体一起做六自由度运动；在联体坐标系下，刚性浮体表面各点的坐标为固定值，不随浮体运动和位移状态变化。
浮体六自由度运动可用联体坐标系坐标原点及坐标轴在大地坐标系中的线位移、角位移及其导数来描述。
2.2 刚体六自由度运动和坐标变换2.2.1 刚体六自由度运动 2.2.2 联体坐标系和大地坐标系 2.2.3 坐标变换平面或空间中的任意一点都可以用某个平面或空间坐标系下的坐标来描述。
空间点的位置在不同坐标系下具有不同的表达形式，空间点在两个不同坐标系间坐标值的转换关系称为坐标变换。
直角坐标系中的坐标变换可分为平移变换和旋转变换两种类型。
平移变换：在直角坐标系下，若两个坐标系对应的坐标轴是同向的，空间任意一点在两个坐标系1111z y x O -和2222z y x O -中下的坐标值可以用平移变换来实现。
假设空间点在在第一个坐标系中的坐标值为()1111,,z y x P O =，在第二个坐标系中的坐标值为()2222,,z y x P O ，第二个坐标系的坐标原点在第一个坐标系中的坐标值为()c b a O O ,,21=O O O O 2211+=展开后为：cz z b y y a x x +-+=+=212121 旋转变换：当两个坐标系的坐标原点相同，但是对应的坐标轴不重合，则空间任意一点在两个坐标系中的坐标值可以用旋转变换来实现。
旋转变换的一般形式为：()()()()⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛222332331232221131211222232221111z y x e e e e e e e e e z y x z y x e e e上式中，)1(i e 是时坐标系1111z y x O -中第i 个坐标轴的单位列矢量，)2(j e 时坐标系2222z y x O -中第j个坐标轴的单位矢量，()()21j i ij e e e ⋅=，在正交坐标系下，坐标转换矩阵是单位正交矩阵。
船舶基本知识PPT课件
面神经麻痹的病理变化早期主要为面神经水肿髓鞘和轴突有不同程度的变性以在茎乳突孔和面神经管内的部分尤为显著第一章船舶基本知识第一节船舶浮性第二节船舶的重量与容积性能第三节船舶静水力资料及应用第四节船舶吃水及水密度修正第五节船舶干舷及载重线标志第六节货物的亏舱率和积载因数面神经麻痹的病理变化早期主要为面神经水肿髓鞘和轴突有不同程度的变性以在茎乳突孔和面神经管内的部分尤为显著教学目标及基本要求
定的满载吃水线。
第9页/共66页
第二节 船舶重量与容积性能
一、船舶的重量性能
含义：
1、排水量吨位（Displacement ship Tonnage） 排水量吨位是船舶在水中所排开水的吨数，也是
船舶自身重量的吨数。排水量吨位又可分为轻排水量、 重排水量和实际排水量三种：
（1）空船排水量（Light Displacement），又称 轻排水量，是船舶本身加上船员和必要的给养物品三 者重量的总和，是船舶最小限度的重量。
（立方英尺）/35（海水）或36（淡水） （立方英尺）
排水量（公吨）=长*宽*吃水*方模系数 （立方米）/0.9756（海水）或1（淡水） （立方米）
排水量吨位可以用来计算船舶的载重吨； 在造船时，依据排水量吨位可知该船的重量； 在统计军舰的大小和舰队时，一般以轻排水 量为准；军舰通过巴拿马运河，以实际排水 量作为征税的依据。
第14页/共66页
确定补给方案时需要考虑两个因素： 一是航行途中是否有燃料和淡水供应， 中途添加次数越多，净载重量就越大； 二是中途添加燃料和淡水的成本．即船 舶挂靠加油港的港口使费和船期的浪费。 这是两个矛盾的因素，确定补给方案就 是在这两个矛盾的因素中导找经济平衡。
补给方案有两种情形：一是在装货港 一次加满可变储备；二是在中途港添加 可变储备。
定的满载吃水线。
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第二节 船舶重量与容积性能
一、船舶的重量性能
含义：
1、排水量吨位（Displacement ship Tonnage） 排水量吨位是船舶在水中所排开水的吨数，也是
船舶自身重量的吨数。排水量吨位又可分为轻排水量、 重排水量和实际排水量三种：
（1）空船排水量（Light Displacement），又称 轻排水量，是船舶本身加上船员和必要的给养物品三 者重量的总和，是船舶最小限度的重量。
（立方英尺）/35（海水）或36（淡水） （立方英尺）
排水量（公吨）=长*宽*吃水*方模系数 （立方米）/0.9756（海水）或1（淡水） （立方米）
排水量吨位可以用来计算船舶的载重吨； 在造船时，依据排水量吨位可知该船的重量； 在统计军舰的大小和舰队时，一般以轻排水 量为准；军舰通过巴拿马运河，以实际排水 量作为征税的依据。
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确定补给方案时需要考虑两个因素： 一是航行途中是否有燃料和淡水供应， 中途添加次数越多，净载重量就越大； 二是中途添加燃料和淡水的成本．即船 舶挂靠加油港的港口使费和船期的浪费。 这是两个矛盾的因素，确定补给方案就 是在这两个矛盾的因素中导找经济平衡。
补给方案有两种情形：一是在装货港 一次加满可变储备；二是在中途港添加 可变储备。
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-
绪论
船舶航海性能包括：
浮性
船舶在一定装载情况下浮于一定 水面位置的能力。
-
船舶稳性
船舶在外力 作用下，船舶发 生倾斜而不致倾 覆，当外力作用 消失后，仍能回 复到原来平衡位 置的能力
-
船舶抗沉性
船舶破 损进水情况 下的浮性和 稳性
-
船舶快速性
WL
WL
T
R
船舶的速航性，其中包括：船舶阻 力性能，及船舶推进性能
及稳性的基本理论）
２、实船倾斜试验（测
量实船的重量重心）
-
四、本课程的学习方法
1、牢固掌握基本理论，搞清基本概念； 2、重视理论联系实际，加强实践性环节； 3、积极思维，不放过疑难和不懂的问题 ， 认真总结提高。
-
五、《船舶静力学》课程内容
（1）船体形状及近似计算 （2）浮性 （3）初稳性 （4）大倾角稳性 （5）抗沉性 （6）船舶下水
AW B
L
Cwp
AW LB
几何意义：表示水线面积的肥瘦程度
-
舯横剖面积系数CM——舯剖面在水线以下的 面积AM与由设计水线宽B和吃水d所构成的长方形 面积之比，即
B
CM
AM Bd
AM
d
几何意义：
表示水线以下的舯横剖面积的肥瘦程度
-
d
B
L
舯方形系数CB——船体在水线以下的排水体积 与由船长L、设计水线宽B和吃水d所构成的长方形体
-
第一章 船体形状及近似计算
§1-1 主尺度、船形系数和尺度比
主尺度、船形系数和尺度比是表 示船体大小、形状、肥瘦程度最简明 的几何参数
-
三个主坐标平面
表达船体外形的主坐标平面用 三个相互垂直的基本平面来表示：
（1）中线面（对称面）——通过船宽中央 的纵向垂直平面； （2）中站面——通过船长中点的横向垂直 平面； （3）基平面——通过船长中点龙骨板上缘 的平行于设计水线面的平面。
-
船体型线图的组成：
（1）横剖线图——平行于中站面的一组 横剖面； （2）半宽水线图——平行于基线面的一 组水平剖面； （3）纵剖线图——平行于中线面的一组 纵剖面。
-
某高速船的横剖型线
-2 -1 0
1
2 3
4 6 8
A
-2 -1 0 1 8 6 43 2
850纵剖
10
cL
24 23
850纵剖
1550
1400 1300
1200 1100
22
1000
21
900
20
19
800
18
17 700
16
600
15
500
14
13
400
8 10 12
300
200
100
BL
-
二、船体型值表
《船体型值表》是船舶性能计算和建造 的主要依据。为避免图纸的伸缩变形，长期 保存船型的重要数据需要给出船体型值表。
-
基本投影平面
中线面
中站面
基平面
船体型表面
型线图所表示的船体外形称为- 船体型表面
三个基本截面
中纵剖面
甲板线
中横剖面
龙骨基线
尾
首
设计水线面
船舯
船体型表面在中线面、中站面和设计吃水处的平
行于基线面的截面分别称为中纵剖面、中横剖面和设
计水线面
-
一、主尺度
主尺度表示船舶的大小，由船长、型宽和吃水 等来度量。 （1）船长[L]，有三种： 总长LOA——平行与设计水线首尾的最大距离
二、船型系数
船型系数是表示船体水下部分面积或体 积的肥瘦程度的无因次系数，它包括：
面积系数
（1）水线面积系数[CWP , ]—— （2）中横剖面系数[CM , ]——
体积系数
（3）方形系数[CB , ]—— （4）棱形系数[CP , ]—— （5）垂向棱形系数[CVP , V]——
-
水线面积系数——是与基平面相平行的任一 水线面的面积AW与由船长L和型宽B所构成的长方 形面积之比，即
积与由相对应的水线面面积AW和吃水d所构成的棱
柱体体积之比，即
CVP的几何意义： CVP AW d
表示船体水线以下 排水体积沿吃水方
向的分布情况 -
三、尺度比
船舶各主要尺度比是表示船体几何特征 的重要参数，它包括：
（1）长宽比[L/B]—— （2）宽吃水比[B/d]—— （3）型深吃水比[D/d]—— （4）长深比[L/D]——
-
船舶耐波性（适航性）
WL WL
船舶在风浪中的运动性能，此时船舶
发生摇荡运动（横摇、纵摇和升沉等）。
-
船舶操纵性
船舶操纵性包 括：航向稳定性和
回转性。
-
本课课程的特点、地位和内容
一、特点和地位
《船舶静力学》是一门古老而成 熟的，基本原理简明的，实践性强， 在船舶设计、船舶建造及船舶营运 中非常有用的学科。是船舶工程专 业的最重要的专业课，是《船舶原 理》和《船舶设计》课程的基础， 也是船舶诸多性能的基础。
体积之比，即
CB LBd
CB几何意义：
表示船体水线以下排水 体积的肥瘦程度。-
L
AM
d AM
d
（纵向）棱形系数CP——船体在水线以下的排水体积
与由船长L、舯横剖面积AM所构成的棱柱体体积之
比，即
CP AM L
CP 的几何意义：
表示船体水线以下
排水体积沿船长的
分布情况
-
B AW
d
L
棱垂向形系数CVP——船体在水线以下的排水体
-
二、研究范畴和内容
1、范畴
《船舶原理》是研究船舶航海性能的一门 科学，它包括如下两部分：
船舶静力学（以流体静力学为基础）
（1）浮性 （2）稳性
船舶动力学（以流体动力学为基础）
（3）抗沉性 （4）快速性（阻力与推进） （5）适航性（耐波性） （6）操纵性
-
三、研究与判断船舶稳 性的方法
1、 理论计算（应用浮性
（进船坞、码头或过闸门市时采用） 垂线间长LPP ——首垂线与尾垂线之间的水平距离
（习惯上默指的船长，在船舶静水力计算中采用） 设计水线长LWL ——设计水线在首尾与船型表面之
交 点的水平距离（军舰及在阻力分析中常采用）；
-
（2）型宽[B]——指船体两侧型表面(不包括外 板厚度)之间的最大水平距离；
（3）型深[D]——在甲板边线最低点处，自龙 骨基线至上甲板边线的垂直距离；
（4）吃水[d]——龙骨基线至设计水线的垂直 距离，一般指平均吃水。
1 d2(dF dA)
-
船舶特征尺度
尾垂线
舷墙顶线 甲板边线
dA
LOA LWL
D dM
LPP
F
设计水线
基线
-
设计水线 龙骨线
基线
dF
首垂线
B
甲板
龙骨板
D dM
-
§1-2 船体型线图与型值表
船体外形一般都是复杂的流线型体， 表示其形状最全面，最精确的方式是用 型线图。它是船舶设计、理论计算和施 工建造的重要依据，因而是关系到船舶 全局的一张最重要的图纸。
一、船体型线图
-
ห้องสมุดไป่ตู้
船体型线图所表示的船体表 面称为船体型表面。
注意！
钢船、铝船体的型表面为外板的 内表面；水泥船、木质船和玻璃钢 船的型表面为船壳的外表面。
绪论
船舶航海性能包括：
浮性
船舶在一定装载情况下浮于一定 水面位置的能力。
-
船舶稳性
船舶在外力 作用下，船舶发 生倾斜而不致倾 覆，当外力作用 消失后，仍能回 复到原来平衡位 置的能力
-
船舶抗沉性
船舶破 损进水情况 下的浮性和 稳性
-
船舶快速性
WL
WL
T
R
船舶的速航性，其中包括：船舶阻 力性能，及船舶推进性能
及稳性的基本理论）
２、实船倾斜试验（测
量实船的重量重心）
-
四、本课程的学习方法
1、牢固掌握基本理论，搞清基本概念； 2、重视理论联系实际，加强实践性环节； 3、积极思维，不放过疑难和不懂的问题 ， 认真总结提高。
-
五、《船舶静力学》课程内容
（1）船体形状及近似计算 （2）浮性 （3）初稳性 （4）大倾角稳性 （5）抗沉性 （6）船舶下水
AW B
L
Cwp
AW LB
几何意义：表示水线面积的肥瘦程度
-
舯横剖面积系数CM——舯剖面在水线以下的 面积AM与由设计水线宽B和吃水d所构成的长方形 面积之比，即
B
CM
AM Bd
AM
d
几何意义：
表示水线以下的舯横剖面积的肥瘦程度
-
d
B
L
舯方形系数CB——船体在水线以下的排水体积 与由船长L、设计水线宽B和吃水d所构成的长方形体
-
第一章 船体形状及近似计算
§1-1 主尺度、船形系数和尺度比
主尺度、船形系数和尺度比是表 示船体大小、形状、肥瘦程度最简明 的几何参数
-
三个主坐标平面
表达船体外形的主坐标平面用 三个相互垂直的基本平面来表示：
（1）中线面（对称面）——通过船宽中央 的纵向垂直平面； （2）中站面——通过船长中点的横向垂直 平面； （3）基平面——通过船长中点龙骨板上缘 的平行于设计水线面的平面。
-
船体型线图的组成：
（1）横剖线图——平行于中站面的一组 横剖面； （2）半宽水线图——平行于基线面的一 组水平剖面； （3）纵剖线图——平行于中线面的一组 纵剖面。
-
某高速船的横剖型线
-2 -1 0
1
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4 6 8
A
-2 -1 0 1 8 6 43 2
850纵剖
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cL
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850纵剖
1550
1400 1300
1200 1100
22
1000
21
900
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18
17 700
16
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15
500
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400
8 10 12
300
200
100
BL
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二、船体型值表
《船体型值表》是船舶性能计算和建造 的主要依据。为避免图纸的伸缩变形，长期 保存船型的重要数据需要给出船体型值表。
-
基本投影平面
中线面
中站面
基平面
船体型表面
型线图所表示的船体外形称为- 船体型表面
三个基本截面
中纵剖面
甲板线
中横剖面
龙骨基线
尾
首
设计水线面
船舯
船体型表面在中线面、中站面和设计吃水处的平
行于基线面的截面分别称为中纵剖面、中横剖面和设
计水线面
-
一、主尺度
主尺度表示船舶的大小，由船长、型宽和吃水 等来度量。 （1）船长[L]，有三种： 总长LOA——平行与设计水线首尾的最大距离
二、船型系数
船型系数是表示船体水下部分面积或体 积的肥瘦程度的无因次系数，它包括：
面积系数
（1）水线面积系数[CWP , ]—— （2）中横剖面系数[CM , ]——
体积系数
（3）方形系数[CB , ]—— （4）棱形系数[CP , ]—— （5）垂向棱形系数[CVP , V]——
-
水线面积系数——是与基平面相平行的任一 水线面的面积AW与由船长L和型宽B所构成的长方 形面积之比，即
积与由相对应的水线面面积AW和吃水d所构成的棱
柱体体积之比，即
CVP的几何意义： CVP AW d
表示船体水线以下 排水体积沿吃水方
向的分布情况 -
三、尺度比
船舶各主要尺度比是表示船体几何特征 的重要参数，它包括：
（1）长宽比[L/B]—— （2）宽吃水比[B/d]—— （3）型深吃水比[D/d]—— （4）长深比[L/D]——
-
船舶耐波性（适航性）
WL WL
船舶在风浪中的运动性能，此时船舶
发生摇荡运动（横摇、纵摇和升沉等）。
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船舶操纵性
船舶操纵性包 括：航向稳定性和
回转性。
-
本课课程的特点、地位和内容
一、特点和地位
《船舶静力学》是一门古老而成 熟的，基本原理简明的，实践性强， 在船舶设计、船舶建造及船舶营运 中非常有用的学科。是船舶工程专 业的最重要的专业课，是《船舶原 理》和《船舶设计》课程的基础， 也是船舶诸多性能的基础。
体积之比，即
CB LBd
CB几何意义：
表示船体水线以下排水 体积的肥瘦程度。-
L
AM
d AM
d
（纵向）棱形系数CP——船体在水线以下的排水体积
与由船长L、舯横剖面积AM所构成的棱柱体体积之
比，即
CP AM L
CP 的几何意义：
表示船体水线以下
排水体积沿船长的
分布情况
-
B AW
d
L
棱垂向形系数CVP——船体在水线以下的排水体
-
二、研究范畴和内容
1、范畴
《船舶原理》是研究船舶航海性能的一门 科学，它包括如下两部分：
船舶静力学（以流体静力学为基础）
（1）浮性 （2）稳性
船舶动力学（以流体动力学为基础）
（3）抗沉性 （4）快速性（阻力与推进） （5）适航性（耐波性） （6）操纵性
-
三、研究与判断船舶稳 性的方法
1、 理论计算（应用浮性
（进船坞、码头或过闸门市时采用） 垂线间长LPP ——首垂线与尾垂线之间的水平距离
（习惯上默指的船长，在船舶静水力计算中采用） 设计水线长LWL ——设计水线在首尾与船型表面之
交 点的水平距离（军舰及在阻力分析中常采用）；
-
（2）型宽[B]——指船体两侧型表面(不包括外 板厚度)之间的最大水平距离；
（3）型深[D]——在甲板边线最低点处，自龙 骨基线至上甲板边线的垂直距离；
（4）吃水[d]——龙骨基线至设计水线的垂直 距离，一般指平均吃水。
1 d2(dF dA)
-
船舶特征尺度
尾垂线
舷墙顶线 甲板边线
dA
LOA LWL
D dM
LPP
F
设计水线
基线
-
设计水线 龙骨线
基线
dF
首垂线
B
甲板
龙骨板
D dM
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§1-2 船体型线图与型值表
船体外形一般都是复杂的流线型体， 表示其形状最全面，最精确的方式是用 型线图。它是船舶设计、理论计算和施 工建造的重要依据，因而是关系到船舶 全局的一张最重要的图纸。
一、船体型线图
-
ห้องสมุดไป่ตู้
船体型线图所表示的船体表 面称为船体型表面。
注意！
钢船、铝船体的型表面为外板的 内表面；水泥船、木质船和玻璃钢 船的型表面为船壳的外表面。