浮体静力学课程设计
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
浮体静力学(一)
课程设计
目录
1 静水力曲线计算部分 (1)
1.1 设计要求: (1)
1.2 计算原理: (1)
1.3 原始数据: (3)
1.4 计算过程和图表: (3)
2 稳性横截曲线 (5)
2.1 设计要求: (5)
2.2 计算原理: (5)
2.3 原始数据 (5)
2.4 计算过程和图表: (5)
3 装载稳性计算部分(载况一) (7)
3.1 设计要求 (7)
3.2 计算过程和图表 (7)
3.2.1 稳性横截曲线 (7)
3.2.2浮态及初稳性计算 (7)
3.2.3静稳性曲线及动稳性曲线 (8)
3.2.4稳性校核 (9)
4课程设计的收获 (12)
1 静水力曲线计算部分
1.1 设计要求:
计算吃水:0.5m, 1.5m , 2m, 2.5m, 3.0m 处的以下各要素,并绘出静水力曲线图。
(1) 水线面面积A W (2) 漂心纵向坐标X f (3) 每厘米吃水吨数TPC (4) 型排水体积V
(5) 总排水体积(附体系数取1.006) (6) 总排水量W (7) 浮心纵向坐标X b (8) 浮心垂向坐标Z b (9) 横稳心垂向坐标BM (10) 纵稳心垂向坐标BM L (11) 每厘米纵倾力矩曲线MTC (12) 水线面系数C W (13) 方形系数C B (14) 棱形系数C P (15) 中横剖面系数C m
1.2 计算原理:
(1)水线面面积Aw 的计算:根据计算公式⎰-=2
2
2L L w ydx A ≈2δL Σ′yi ,利用梯形法计
算各个水线面面积.
(2)水线面漂心纵向坐标Xf 的计算
水线面漂心纵向坐标Xf 的计算公式为dx xy M L L oy ⎰-=22
2,⎰-
=22
2L L w ydx A ,W
Oy F A M x =
,
用梯形法计算Moy ≈2*(δL )²Σ´kjyi
式中:Σkjyi=0*y10+1*(y11-y9)+2*(y12-y8)+…+9*(y19-y1)+10*(y20-y0)-0.5*10*(y20-y0) 水线面面积为利用梯形法所求得面积. (3)每厘米吃水吨数TPC 由TPC=
100
wAw
(Aw 为利用梯形法所求得面积)得
(4)型排水体积V
由水线面面积曲线的特性可知,排水体积的积分公式是:i wi d
w l A dz A ∑⎰==∇0,
利用梯形法计算各个水线面面积坐标。 (5)总排水体积=V*附体系数取k(k=1.006) (6)总排水量
W=总排水体积*ω(ω=1.025t/m ³) (7)浮心纵向坐标xB
浮心纵向坐标的计算公式为:∇=yoz B
M x 。
(8)浮心垂向坐标Z b 浮心垂向坐标计算公式v
M S A z S A z xoy
i i s i a i s B i ∑'∑'=
⨯∑'⨯⨯∑'=)()(。 (9)横稳心垂向坐标BM
横稳心垂向坐标KM=KB+BM ,横稳心半径公式为∇
=T
I BM ,i i L
L T l y dx y I ∑⎰==-32
2
33232
(10)纵稳心垂向坐标BM L
L L M B B K M K +=,
纵稳心半径公式为∇
=
LF L I M B ,2
F L LF Awx I I -=,i i L L T l y dx y I ∑⎰==-32
2
33232,浮心垂向坐标
公式∇
=
xoy B M z , Mxoy 为各吃水体积对基线的静矩。
(11)每厘米纵倾力矩曲线MTC
L
GM MTC L
100∆=
,
其中
L L BM GM ≈∆是排水量,
∇
=
LF L I BM ,2
F L LF Awx I I -=,i i L L T l y dx y I ∑⎰==-32
2
33232,。由梯形法求得。
(12)水线面系数C W 由水线面系数公式:Cwp=LB
Aw
(L 为垂线间长,B 为型宽)
(13)方形系数C B
方形系数计算公式为LBd
C B ∇
=,各吃水下的排水体积除以垂线间长L 、型宽B 、吃水d 的构成的长方体体积。
(14)棱形系数C P
C P =L
A V m ⨯ (式中Am 为中横剖面在水线以下的面积,L 为垂线间长)
(15)中横剖面系数C m
中横剖面系数等于方形系数除以棱形系数
1.3 原始数据:
主尺度:总长45.0m ,垂线间长40.0m, 型宽7.2m, 型深3.6m, 设计吃水2.5m 还有附型值表。
1.4 计算过程和图表:
计算过程见excel 文件”静水力曲线计算”。 计算得各吃水下的船形系数如下表
根据以上数据绘制静水力曲线图如下:
原图见递交文件的“静水力曲线图.dwg”文件。
2 稳性横截曲线
2.1 设计要求:
①取各站横剖面面型值,利用纵向计算方法计算。 ②选择计算倾斜水线、假定重心位置和横倾角间隔的大小。
选择0.5、1.5、2、2.5、3m 水线,旋转点中线右侧0.5米处,右倾。 倾角间隔取δΦ=10°,从10°算到70°
2.2 计算原理:
复原力臂由几何原理的知识易知,为求排水体积φ∇与s l ,只需要求出各倾斜水线下的排水体积浮心的位置),(φφφz y B ,由几何关系可得φφφφsin cos z y l s +=,即可求得复原力臂s l 。
排水体积浮心位置的求法:各站上各倾斜水线与船体围成的面积s A ,利用CAD 创建面域,查询出面域的面积心(i i z y ,)利用公式积分可得排水体积浮心的位置,即:
浮心垂向坐标⎰⎰--=
∇
=
2
2
22L L S
L L s
i xoy B dx
A dx
A z M z ,浮心横向坐标⎰⎰--=∇
=
2
2
2
2L L s
L L s
i xoz
B dx
A dx
A y M y
而要求排水体积φ∇只需求出各站上各倾斜水线以下的船舶横剖面的面积,由公式
dx A L L s
⎰-=
∇2
2
然后才沿船长方向积分就可求出排水体积φ∇
2.3 原始数据
原始数据为要船舶的型值表。根据型值表画出船舶的横剖面图,计算水线5条(0.5,1.5m , 2m, 2.5m, 3.0m ),确定旋转点位置,倾斜水线分别取10º,20º,30º,40º,50 º,60 º,70°。计算不同倾斜水线下的排水体积和形状稳性力臂ls ,并画出曲线。
2.4 计算过程和图表:
用CAD 绘制出各站的横剖面图,然后根据各个创建面域,求出面积和质心坐标,并绘制成excle 表格,进行计算。我选取3.0m 水线确定的旋转点进行计算。