浮体静力学课程设计报告书

理工大学船舶与海洋工程浮体静力学课程设计报告课程名称：院（系）：专业：班级：学号：学生：年月日目录一静水力曲线-----------------------------------------------------------21 设计要求--------------------------------------------------------------------------------------22 计算原理------------------------------------------------------------------------------------- 23 原始数据------------------------------------------------------------------------------------- 54 计算过程和图表-----------------------------------------------------------------------------5二稳性横截曲线--------------------------------------------------------------------------------61 设计要求--------------------------------------------------------------------------------------62 计算原理------------------------------------------------------------------------------------- 63 原始数据--------------------------------------------------------------------------------------64 计算过程和图表----------------------------------------------------------------------------7三装载稳性计算----------------------------------------------------------------------------- 81 设计要求----------------------------------------------------------------------------------- 82 计算过程和图表--------------------------------------------------------------------------8一、静水力曲线计算部分1、设计要求：计算吃水：0.5m, 1.5m , 2m, 2.5m, 3.1m, 3.5m,4.0m处的以下各要素，并绘出静水力曲线图。

⑴水线面面积Aw⑵漂心纵向坐标Xf⑶每厘米吃水吨数TPC⑷水线面系数 ⑸排水体积V⑹排水量W(附体系数取1.006) ⑺浮心纵向坐标 ⑻浮心垂向坐标 ⑼横稳心垂向坐标 ⑽纵稳心垂向坐标 ⑾每厘米纵倾力矩曲线 ⑿方形系数2、计算原理：（1）水线面面积Aw 的计算：根据计算公式⎰-=222L 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 ⎰-=222，⎰-=222L L w ydx A ，WOy F A M x =，用梯形法计算Moy ≈2*（δL ）²Σ´k j y i式中：Σk j y i=0*y 10+1*（y 11-y 9）+2*(y 12-y 8)+…+9*(y 19-y 1)+10*(y 20-y 0)-0.5*10*(y 20-y 0)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=100wAw（Aw 为利用梯形法所求得面积）得 (4) 水线面系数由水线面系数公式：Cwp=LBAw（L 为垂线间长，B 为型宽） （5）排水体积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 dw lAdz A ∑⎰==∇0，利用梯形法计算各个水线面面积坐标。

（6）排水量排水量由排水体积乘以附体系数1.006得到。

（7）各个吃水下的浮心纵向坐标x B 浮心纵向坐标的计算公式为：∇=yoz BM x 。

（8）浮心垂向坐标浮心垂向坐标计算公式vM S A z S A z xoyi i s i a i s B i ∑'∑'=⨯∑'⨯⨯∑'=)()(。

（9）横稳心垂向坐标 横稳心垂向坐标KM=KB+BM ，横稳心半径公式为∇=TI BM ，i i L L T l y dx y I ∑⎰==-32233232 浮心垂向坐标公式∇=xoy B M z 。

纵稳心垂向坐标L L M B B K M K +=,纵稳心半径公式为∇=LF L I M B ,2F L LF Awx I I -=,i i LL T l y dx y I ∑⎰==-32233232,浮心垂向坐标公式∇=xoy B M z ， M xoy 为各吃水体积对基线的静矩。

（10）每厘米纵倾力矩曲线L M B MTC L 100∆=, ∇=LF L I M B ,2F L LF Awx I I -=,i i L L T l y dx y I ∑⎰==-32233232,。

由梯形法求得。

（12）方形系数 方形系数计算公式为LBdC 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。

3、原始数据：主尺度：总长53.6m ，垂线间长48.6m, 设计水线长50.1m ，型宽8.00m, 型深4.30m, 设计吃水 3.1m 还有附型值表。

4、计算过程和图表：计算过程见”第一题”文件夹中的excel文件。

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“第一题”文件。

二、稳性横截曲线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3100水线，旋转点中线右侧0.5米处，右倾。

假定重心S位置取在基线上，即KS=0.倾角间隔取δΦ=10°，从10°算到60°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⎰⎰--=∇=2222L L SL L si xoy B dxA dxA z M z ，浮心横向坐标⎰⎰--=∇=2222L L sL L si xoz B dxA dxA y My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⎰-=∇22然后才沿船长方向积分就可求出排水体积φ∇3、原始数据（1） 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，计算水线任意取其中一条（如1.5m , 2m, 2.5m, 3.1m ），确定旋转点位置，倾斜水线分别取10º，20º，30º，40º，50 º，60 º。

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。

选取3100水线为吃水线，船体横剖线图如下：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。

详情见提交文件文件夹“第二题”中的“面域”文件和“第二题.exl”文件。

根据以上数据运用公式：▽φ=x2L2LsidA⎰-≈)(AL'si iS⨯⨯∑δ⎰-=φϕφϕϕφ'')cos(dIMφl=φφφδ∇+∇+'''MMφφφsin)(cosKSdcllS-++=求得各倾斜角度下的横稳性臂ls及排水量。

绘制成如下表格:横稳性图如下：三. 装载稳性计算部分（载况十）1设计要求给出资料：受风面积=143.7m^2受风面积形心距水线高=2.107m稳性插值曲线（完整的）航区：近海计算载况：校核以下某一种载况下的稳性，与规要求值比较，并对结果的合理性进行分析，并提出改善的措施。

计算容：浮态及初稳性静稳性曲线及动稳性曲线稳性校核（注：自由液面修正及进水角暂不考虑）2 计算过程和图表校核：（1）由稳性插值绘制稳性横截曲线如下：3（2）浮态及初稳性计算最终的浮态和初稳性计算结果：平均吃水首吃水尾吃水初稳心高纵稳心高3.10 3.78 2.56 1.06 66.1 (3)静稳性曲线及动稳性曲线。

由稳性横截曲线和排水体积可得横稳性臂Ls，再有公式l=ls-sinф（Zg-Zs）和ld=∫ldф可得下表：做出静稳性图做出动稳性曲线图：（4)稳性校核计算稳性横准数K ：根据稳性衡准数的定义,首先计算最小倾覆力矩q M 或q l ，因为他们是根据静稳性曲线，动稳性曲线以及横摇角o φ来确定的，由公式324128.15C C C C o =φ 下面计算系数4321C C C C 、、、为1C 与波浪的波长、波高及周期有关。

根据公式OGM KGB fT 22458.0+=φB=8.0m ，KG=3.01m ，GM=1.06m ，B/d=8/3.10=2.58所以f=1.03，代入数据得T Ф=16.4°由P101中的图4-34得C1=0.277②系数2C 主要与波浪的有效波倾角系数有关，公式dKGC 6.013.02+=,代入数据得：C2=0.713③系数3C 主要与船舶的宽度吃水比dB有关，由表查的C3=0.013 ④系数4C 主要与船舶的类型，和舭龙骨的尺寸有关，查表得C4=0.523将系数4321C C C C 、、、带入324128.15C C C C o =φ得，横摇角为16.4° 然后从动稳性曲线上作出q l 并读出数值：0.256含横摇角的动稳性曲线如下图（角度的比例尺为10:1，稳性臂的比例尺为1000:1）⑤计算风压倾斜力矩f M 或力臂f l ，由公式∆=9810ZpA l f f 由给出数据可知：p=546pa ，，Af=143.7m^2,Z=2.107，△=612.0t ，代入数据得：l f= p*Af*Z/9810/△=0.028则。