船舶原理第1章课件

浮力大，抗沉性好；且船舱容积增大，重心升高。
宽深比B/D：与船体强度（主要是横向强度） 和稳性有关。该 比值大，则船舶的中横剖面愈扁，
对船体纵横向强度愈不利。船舶建造规范中规定：一 般干货船的B/D ≤2.5。
长深比L/D：与船体纵向强度和稳性有关。该比值越大，船
舶的形状越扁而长，它的抗挠强度将较弱，对船体纵向强度 不利。规范规定：一般干货船的 L/D≤17。
彼此等距离的纵向平面、横向平面和水线面，这 些平面与船体型表面相交的曲线相应称为纵剖线、
横剖线和水线。这三组曲线分别投影到中纵剖面、 中横剖面和设计水线面上，就相应得到纵剖线图、 横剖线图和半宽水线图。
§1-2 船舶型线图
船舶型线图是在三个相互垂直的投影面上，以船 体型表面的截交线、投影线和轮廓线表示船体 （主船体）外形的图样。
若计算曲线是二次或三次抛物线时，则用辛氏第一 法则或辛氏第二法则求出的面积，即为精确值。
辛氏法则在运算时，虽然需要乘以辛氏乘数，但可 采用较少数目的横向坐标来达到较高的精确度。
§1-3船体计算的近似积分法
例题：
已知某船吃水为4.2米的水线分为10个等分，其横 向坐标间距L＝3.5，自首向尾的横向坐标值分别 为0，3.3，5.3，5.9，5.9，5.9，5.9，5.85， 5.22，3.66，1.03。分别用梯形法和辛氏法求其 水线面积？
梯形法解答：
0 3.3 5.3 5.9 5. 9 5. 9 5. 9 5.85 5.22 3.66 1.03
解：L＝3.5，n＝10
A
L

n
i0
yi

y0
2
yn

即：半A＝3.5（0＋3.3＋5.3＋5.9×4＋5.85＋5.22＋3.66＋
1.03）－（0＋1.03）/2 ==166.0575
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。
§1-2 船舶型线图
三个主要剖面：中纵剖面，中横剖面，设计水线面
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。
中纵剖面——是中线面与船体相截所得的船体剖面。其形状反映 出甲板、船底、首尾端的侧视轮廓。
中横剖面——是中站面与船体相截所得的船体剖面。其形状反映 出中横剖面系数、舭部升高和Βιβλιοθήκη Baidu部半径的大小。
设计水线面——是设计夏季载重吃水处的水平面与船体相截所得
的船体剖面。
三种主要型线：纵剖线、横剖线、水线
型线图的组成(三个视图和一张表)： （1）横剖线图：图中的横剖线是曲线，表示的是各分站处
主尺度
5、干舷（F）——是船体型深中未浸入水中的那部
分高度，即船体中部从设计水线到上甲板上表面的 垂直距离。
F=D–d+t ；
t(甲板边板厚)
船型系数
船型系数——是表示水线下船体肥瘦程度的无因次系
数的总称。它能表征水线下船体的体积和面积沿着各 个方面分布的情况。
船型系数
面积系数 水线面系数
长吃水比L/d：与操纵回转性能有关。该比值大，船舶的
操纵回转性能变差。
注：L/B 、B/d和D/d是三个独立的主尺度比。
§1-2 船舶型线图
仅有主尺度、主尺度比和船型系数仍不能准确而
完整地表达船体的几何形状，由于船体表面形状
复杂，目前均采用作图法（型线图）来表达。
作图法：以中纵剖面，中横剖面和设计水线面作 为基准，分别作出与上述三个剖面平行的一系列
31
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
半A＝3.5/3×(0＋4×3.3＋2×5.3＋12×5.9＋5.85×4＋
5.22×2＋3.66×4＋1.03）＝168.1283
A=168.1283×2=336.26
公式：
适用范围：间距等分
§1-3船体计算的近似积分法
§1-3船体计算的近似积分法
y
三、辛氏法则（抛物线法）
1、辛氏第一法则
y ax2 bx c
原理:二次抛物线代替曲线。
公式
y1
y2
y3
A

1 3
L

y1

4 y2

y3

x
L
L
辛氏第一法则
§1-3船体计算的近似积分法
主尺度比
长宽比L/B：其大小与快速性的好坏有关。该比值越
大则船体形状越瘦长，阻力就越小，其快速性和航向 稳性越好；但操纵不灵活。
宽吃水比B/d：与稳性、耐波性、快速性和操纵性有 关。该比值大，船体宽度大，稳性好；但横摇周期
小，耐波性变差，航行阻力增大.
深吃水比D/d：与抗沉性、稳性和船体强度有 关。该比值大，干舷高，甲板上浪的可能性小，储备
中 站 面 YOZ 平 面 — — 在 船 长 中 点 处垂直于中线面和基平面的横 向平面，是量度船舶首尾方向 尺度的基准面。
主尺度
船舶主尺度——指型长、型宽、型深、型吃水
和干舷等,它们是船舶大小的直线量度。
船舶主尺度的用途：计算船舶各项性能的参数，
衡量船舶大小，收取各种费用，检查船舶能否通 过船闸、运河等限制航道的依据。
主尺度
2、型宽
型宽（B）——一般指设计水线面的最大宽度。或指在 船体最宽处，由一舷肋骨外缘量至另一舷肋骨外缘 的水平距离。
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。
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 ）
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
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。
基 平 面 XOY 平 面 — — 过 龙 骨 线 与 中站面的交点O，并平行于设计 水线面的平面, 是量度船体垂直 方向尺度的基准面。
主尺度
dA 尾 垂 线
总长LOA 船甲板
D dm
垂线间长LPP 设计水线长LwL
水线
df
首 垂 线
主尺度 1、型长（L）
总长LOA：自船首最前端到船尾最后端的水平距离。 垂线间长Lpp：首垂线与尾垂线之间的距离。 设计水线长LwL：设计水线在首柱前缘和尾柱后缘
之间的水平距离。 通常所称的船长是指垂线间长
船体横剖面的真实形状；而纵剖线和水线则是直线。
（2）纵剖线图：图中的纵剖线是曲线，表示的是各纵剖面
处船体真实形状；而横剖线和水线则是直线。
（3）半宽水线图：图中的水线是曲线，表示的是各水线剖
面的船体真实形状。而横剖线和纵剖线则是直线。
（4）型值表：船体型表面的准确尺寸，都是从型线图上量
取的，由型表面上量取的尺寸称为型值。由型值编成
通式：
A=1/3×L/n(y1+4y2+2y3+4y4+······+4yn +yn+1) 辛氏乘数：１，４，2，4，······，2，4，1 适用范围：n等分为偶数。
§1-3船体计算的近似积分法
2、辛氏第二法则
y
原理:用三次抛物线代替曲线。 公式
y ax3 bx2 cx d
2.中横剖面系数——表征船舶中横剖面的肥瘦程度。其大小对
快速性和耐波性等有影响。
3.方形系数——表征水下船体的肥瘦程度。是表示船体形状的
重要系数。其大小对排水量、舱室容积、快速性、耐波 性等均有影响。
船型系数
4、纵向棱形系数——表征排水体积沿船长（水下船体 沿纵向）的分布情况。其大小对快速性和耐波性等有影响。 其数值大即中横剖面的浸水面积小，则表示其排水体积沿 船长方向分布均匀。
A

3L 8

y1

3 y2

3 y3

y4

y1
y2
y3
y4
辛氏乘数：1、3、3、1
0
x
L
L
L
辛氏第二法则
§1-3船体计算的近似积分法
通式：
A=3/8×L/n(y1+3y2+3y3+2y4+······+3yn+ yn+1)
辛氏乘数：１，3，3，2，3，······，2，3， 3，1
适用范围：n等分为3的倍数。
A==166.0575×2=332.12
辛氏法解答：
0 3.3 5.3 5.9 5. 9 5. 9 5. 9 5.85 5.22 3.66 1.03
1 4 1＋1 4 1＋1 4 1＋1 4 1＋1 4 1
L
A (y 4y 2y 4y 2y 4y 2y 4y 2y 4y y )
船舶原理
船舶原理静力学主要内容及目录
第一章 船体形状及近似计算 第二章 浮性 第三章 初稳性 第四章 大倾角稳性 第五章 船舶抗沉性 第六章 船舶下水计算
船舶原理
船舶原理介绍以下六种航海性能
船舶静力学 浮性 稳性
船舶动力学 快速性(船阻力、桨推力） 耐波性（又名：适航性、摇摆性）
用数学表达式表示，一般要用近似积分法。 所有船体近似计算，均可归结为求某种连续曲线
下所围的面积。这就是船体近似计算的任务。 船舶常用的近似积分法：梯形法、辛氏法、乞氏
法。
§1-3船体计算的近似积分法
二、梯形法则
原理: 将曲线DB分为三等分, 求折线DEFB下所围的面积,即 为曲线DB下所围的面积的近似 值。(用折线代替曲线）
的表称“型值表” 。
§1-3船体计算的近似积分法
船体计算的坐标系
船中坐标系（一般） 船尾坐标系（个别）
§1-3船体计算的近似积分法
一、近似计算的任务
航海性能要大量计算船舶的重量、重心、面积、 体积、面心、体心、面矩、体矩以及惯性矩等。
涉及到：积分和累加等运算。 船体外形是一个具有双重曲率的复杂表面，难于
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。
船型系数
体积系数 方形系数 纵向棱形系数 垂向棱形系数
船型系数
物理意义：
1.水线面系数——表征船体水平剖面（水线面形状）的肥瘦
程度。其大小对快速性、稳性和甲板面积等都有影响。