船舶原理 1船体形状
第1章_船体形状
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100
44.8 166.0 271.1 361.9 507.9 526.3 501.3 469.0 431.7 397.6 336.2 255.9 154.5 27.7 -
200
399.7 511.0 622.1 730.5 827.4 905.1 967.8 1015.4 978.2 913.5 837.7 770.7 651.4 514.1 343.4 111.6
2408.9 2430.0
2396.83 2419.4
2376.4 2401.7
2343.7 2372.8
2278.5 2310.3
2145.9 2185.2
1794.2 1843.3
1150.2 1232.0
171.7 316.6
-
-
-
-
半宽值
1000 2277.0 2314.2 2344.8 2364.0 2381.2 2396.3 2410.7 2424.2 2435.5 2444.2 2450.2 2451.8 2451.0 2442.1 2427.1 2401.8 2342.1 2224.5 1892.5 1313.8 432.2
-
500
1102.4 1912.0
2256.3 2272.4 2288.1 2302.4 2315.5 2328.6 2339.3 2345.2 2350.8 2330.8 2051.6 1890.0 1656.8 1362.9 964.6 488.5
-
600
2231.3 2261.1 2280.9 2295.4 2310.7 2325.6 2338.3 2351.7 2362.5 2366.5 2371.3 2353.2 2334.3 2287.3 2230.9 1702.9 1209.6 663.6
船舶习题解1-5
船舶原理习题集（解）之迟辟智美创作习题一船体形状1.1.根据表1-1七种船型所列数值，试计算表1—2和表1—3空格的主标准比和船体系数值，并填入表内.最后逐个阅读每种船型的主标准比和船体系数值，并比力各种船型数值的分歧，建立每种船型主标准比和船体系数的数值概念.表1－1d F＝，d A＝；d F＝，d A＝；d F＝，d A＝.解：答在表格的的方框内.表1—2表1—3b＝，C w ＝；试求其A w解：A W ＝C W LB C b ＝LBdV LB ＝dC V b A W ＝b WC C dV ＝8.5*62.07350*75.0＝1532.95＝1533m 21.3. 名词解释：船中，舷弧，梁拱，型概况，型线图，型线图的三个基准面，平行中体，船主，型宽，型深，型吃水，船体系数答:略.习题二 船体的近似计算2.1.已知某船吃水为的水线分为10个等分，其横向坐标间距l ＝，自首向尾的横向坐标值(半宽，m)分别为：0，，，，，，，，，，.试分别用梯形法则和辛氏法则求其水线面积.解：梯形法计算：通用公式：A ＝∑=ni i y l 0(-20ny y +) ∑=ni i y 0＝0＋3.3＋5.3＋4*5.90＋5.85＋5.22＋3.66＋1.03＝47.96ε＝20n y y +＝203.10+＝0.515 因水线面面积是对称的，故A W ＝2AA W ＝2 ∑=ni i y l 0(－ε)2●辛氏一法计算：公式A ＝31l （y 0＋4y 1＋2y 2＋4y 3＋……4y n-3＋2y n-2＋4y n-1＋ y n ）＝31A W ＝2A ＝2*168.13＝336.26m 22.2.某船中横剖面的半宽坐标，自基线起向上分别为0，，，，，，6.80 m ，两半宽坐标间的垂向间距为1m.试用辛氏法则求船中横剖面的面积.解：● 辛氏一法：A m ＝2*31(1*0＋4*2.43＋2*5.23＋4*6.28＋2*6.6＋4*6.75＋6.8)＝2● 辛氏二法：A m ＝2*83(1*0＋3*2.43＋3*5.23＋2*6.28＋3*6.6＋3*6.75＋6.8)＝2＝22.5000t 货船各水线面积如表2—1所示.试用梯形法求水线以下的排水体积. 解：:● 梯形法: I ＝=∑=ni iy 00＋980＋1123＋1165＋1200＋1225＋1240＋1258＋1268＋1280＋1293＋1305＋1320＋1335＋1350＋1360＋1380＋1400＝21482ε＝214000+＝700排水体积V ＝l (I-ε)＝0.4*(21482－3 ● 辛氏法联合应用:V ＝31*0.4*(0＋4*980＋2*1123＋4*1165＋2*1200＋4*1225＋2*1240＋4*1258＋2*1268＋4*1268＋2*1293＋4*1305＋2*1320＋4*1335＋1350)＋83*0.4*(1350＋3*1360＋3*1380＋1400)＝8363.1m 3习题三 浮性3.1．已知某船重量分布如表3—9所示，试求船舶的重量和重心坐标.表3-9按图表3-9所示数值计算(上表) ,将计算结果∑+i i g Z P Z W 00、W ＝W0＋∑i P =19521.00代入公式,得Z g ＝m P W Z P Z W iii g 935.71952161.154901000==++∑∑,将计算结果∑+i i g X P X W 00=-34927.24、W ＝W 0＋∑i P =19521.00代入公式,得X g ＝m P W X P X W iii g 789.100.1952124.34927000-=-=++∑∑.3.2．若题1船在航行中途消耗油和谈水如表3—10，求此时船舶的重心坐标及移动方向.表3-10由上题已知: W 0＝19521t, Z g0＝7.935m, X g0＝－ 由题中给的表计算得∑i P t, Z pi ＝2.836, X p ＝ －12.611W 1＝W 0＋∑i P ＝19521－1449.5＝18071.5Z g1＝∑∑++ipig P W Z P Z W i 000＝5.1807116.4110154899-＝8.344，上移X g1＝∑∑++iii g P W X P X W 000＝5.1807178.1828074.34927+-＝－0.921，前移.3.3．某船某航次离港时船舶重量为w ＝19503t ，重心距基线高为z g ＝，到港时油和海水共消耗，其重心距基线高为，试求到港时船舶重心距基线高.又以上算出的船舶重心偏高，为保证船舶在到港前的平安，在第三和第四压载舱内加装压载水，其重量和重心见表3—11，试求压载到港后船舶重心距基线高.表3-113.13, 求Zg1＝？解：：列表计算：Z g1＝∑∑++PW PZ WZ pg ＝m 338.86.152********.3*6.152693.7*19503＝--Z g2＝3233221)()(P P P W Z P Z P Z P W P P g ++-++-＝603366.152********.0*6072.0*336338.8*)6.152619503(++-++-＝８.174m3.4．已知船舶重量为16700t ，今有船内重量10t 自底舱上移14m 后，又水平右移9m ，试求船舶重心移距及其方向.已知：W 0＝16700t P ＝10t l zp ＝14m l py ＝9m 求l gz , l gy解：：l zg2＝W Pl zp ＝1670014*10＝0.0084m(上移)l yg2＝W Pl yp ＝167009*10m(右移)3.5．已知船舶重量为16700t ，今有船内重量50t自首部水平后移60m ，试求船舶重心移距及其方向.已知W ＝16700t l x ＝60m P ＝50t 求 G’G ＝?解： G’G ＝WxPl ＝17006)60(*50-＝0.018m(后移)3.6. 从舷外测得船舶吃水d ＝，该船的静水力曲线如图3—9所示，试求船在海水中的排水量.解：据dm 查船的静水力曲线如图3—9得：D=12800t.3.7．从舷外测得船舶吃水d ＝，该船的载重量表尺如图3—10所示，试求船在海水中的载重量.解：据d ＝查船的载重量表尺图3—10得：D=15100t.3.8．已知船舶重量W ＝15430t ，试利用图3-9或图3—10，求船在海水中的吃水.若自船上卸去3000t 货物时，则船在海水中的吃水即是几多米?解：：据d ＝查船的载重量表尺图3—10得：d=7.6m, 卸去3000t 货物后.3.9．某船在青岛空载(Do ＝5176t)装煤运往上海，估计船过南水道铜沙浅滩时水深为8.5m,试利用图3—9或3—10估算该船最年夜允许的载重量(注：设过铜沙浅滩时规定最低富裕水探为，铜沙水的密度lo ＝／m 3).已知:D 0＝5176t, d ＝8.5－0.5＝8.0m, pt/m 2, 求载重量i P ∑解：先求d ＝8m 时的排水量.查3－11图获得:d ＝8m 时海水（γ13）中的排水量D 1＝400*41.25＝16500t d ＝8m 时海水 (γ23）中的排水量D 2＝400*4＝16120t用插值法求d ＝8m 时，γ32t/m 3时的排水量D 3D 3＝)()()(21123231γγγγγγ--+-D D ＝000.1025.116500*)1002.1(16120*)002.1025.1(--+-＝16150.4t载重量∑i P ＝D 3－D 0＝16150.4－5176＝10974.4t 3.10．根据图3—9，量得各吃水时的水线面积A w 如表3—12所示.算出各吃水时的zA w 值，并据此画出zA w =f(z)曲线 (如图3-11)，试利用梯形法则，根据式(3-6d )求出6m 吃水时浮心距基线高.表3-12由上表计算出Z g =3.402m.3.11．已知吃水d ＝5m ，试利用图3—９求出该船浮心距基线和浮心距船中值.已知：d ＝5m,解：：查表图3－9（21页），得Z b ＝0.4*6.5＝2.6m , X b3.12．已知首吃水d f ＝8m ，尾吃水d A ＝，试根据图3—18求该船在海水中的排水量和浮心距船中值.解：根据d f ＝8m 查35页费尔索夫图谱得V=17100m 3, x b =-2m.3.8m ，试根据图3—9或图3—10，求出其每厘米吃水吨数.今欲卸货150t ，问卸货后船舶的吃水是几多? .已知:d=8m p=150t 图例-9 3-10 解t/cmd 1=d-Δd p3.14．已知吃水分别为3m 、4m 、5m 、6血、m cm TPC p d p 62.017.62403150====∆7m 、8 m 和9m,试根据图3—9，求其漂心距船中值.解：据已给条件查出漂心纵座标分别为x f .3.15.根据图2-4,量得某半宽水线各横坐标值如表3-13所示,横向坐标间距lm,算出各纵坐标的y i x I 值.试利用梯形法则,根据教材式(3-8),求出该水线的漂心纵坐标.表3-133.16.某船某航次自日本装货运往上海，到上海时船舶重量为17400t ，相当于在海水中吃水8.4m ，其每厘米吃水吨数为24.75t ／cm ，海水密度为1.025t ／m 3.若上海港水的密度为 1.010t ／m 3，求船在上海港时的吃水为几多(设船重不变，且平行沉浮)?已知:W=17400t d=8.4ρ13 ρ＝ 解：:mTPC W d p 1044.0)1010.1025.1(75.24*10017400)1(10021=-=-=∆ρρd 2=d 1-Δd p3.17．某船自上海港装货运往斯德哥尔摩，问在上海港(ρ＝1.010t ／m 3)应装到几多吃水，才华使船出海时(ρ海＝1.025t ／m 3)到达满载吃水8.23m?解：：d 1＝122γγd ＝010.123.8*025.13.18.画简图说明如何利用邦金曲线图计算波形水线下的排水体积和浮心纵向坐标.答：略.3.解释：浮性，正浮，浮体平衡条件，平行力移动原理，平行沉浮条件，静水力曲线图，邦金曲线图，费尔索夫图谱，每厘米吃水吨数，重心，浮心，漂心，储藏浮力.答：略.习题四 稳性4.1.今有断面为正方形的一根木质柱体，其长L ＝2m ，正方形边长b ＝0.2m ，密度ρ ＝0.5t ／m 3.说明，当将其放入水中后，它在什么漂浮状态时才处于稳定平衡?(提示：本题为浮性和初稳性的综合题.首先需根据平衡条件选择几种典范的浮态，然后根据稳定平衡条件计算其GM 值是否满GM ＞0.掌握处置这类问题的思路后，则可预计任一形状的物体投入水中后，其稳定的漂浮状态.)解：⑴如右图a 所示的漂浮状态V ＝22L b （m 2） I xf ＝123Lb (m 4)r ＝V I xf ＝6b （m ） Z b ＝4b （m ） Z g ＝2b (m)GM ＝ r ＋ Z b ＋ Z g ＝6b ＋4b -2b ＝－0.017m ＜0结论为：不稳定的漂浮状态. ⑵如右图所示的漂浮状态V ＝22L b （m 2） I xf ＝12)2(3b L (m 4)r ＝V I xf ＝32b （m ） Z b ＝d 32＝32b （m ） Z g ＝22b (m)GM ＝ r ＋ Z b ＋ Z g ＝32b ＋32b -22b ＝62b ＝0.047m ＞0结论为：最稳定的漂浮状态，木柱将以此种状态漂浮.⑶ 其它的漂浮状态也均为不稳定的漂浮状态，因为浮心和稳心不在同一条铅垂线上.4.2.今有断面为圆形的一根均质柱体平浮于海水水面，其长L ＝2m ，圆的直径D ＝0.4m ，密度为0.5t ／m 3，试求它的稳性高度.若密度为lt ／m 3，当吃水d ＝5m 时，求得其GM ＝0，试分析其原因.解：：圆木与水的密度比为／1＝，所以圆木的浸水体积为圆木体积的一半，如图所示.当ρt/m 3时， V ＝42D π2L＝82LD π（m 2） I xf ＝123LD (m 4)r ＝VI xf＝123LD L D 28π=π32D （m ） Z b ＝2D -π324D ＝2D (1-π34)（m ） Z g GM ＝ r ＋ Z b ＋ Z g ＝π32D ＋2D (1-π34) -2D＝0说明均质圆柱体在水中处于中性平衡.稳心与重心重合.当ρ＝1t/m 3时，吃水d=5m ， V=πR 2L, 其水线面面积为0，即y=0,所以I xf ＝⎰-FA l l32y 3dx ＝0 r ＝VI xf ＝0Zb ＝2D （m ） Z g ＝2D (m)GM ＝ r ＋ Z b ＋ Z g ＝0＋2D -2D＝0重合.结论：均质圆柱体在水中总是处于中性平衡. 问题：非均质的如何？4.3.已知箱形船和横剖面为等腰三角形的纵柱体船，船主L ＝100m ，水线处船宽B 和b ＝10m ，吃水d ＝5m ，试求两船的稳心半径和稳心距基线高，并画出其Z b ＝f(d)，r ＝f(d)和z m =f(d)曲线.解：箱形船 I xf =3LB V=LBd(2)三棱柱体船3LB I xf= tg γ=15= B ˊ=2d4.—39所示，已知坞长为L ，坞宽为B ，两舷浮箱三棱柱体船船型r、Zb、Zm曲线012345601234567Zb、r、Zm(m)d (m )宽为b ，底部浮箱深为h,吃水为d ，试列出其稳心半径和稳心距基线高的表达式.解:根据书中图所示,=L b Bb bB )322(322+-=)(2)2(222h d b Bh b B h bd -+-+ Zm=Z b +r=)(2)2(222h d b Bh b B h bd -+-++[])(26)463(22h d b Bh b Bb B b -++-4.5.已知某半宽水线各半宽坐标值自首至尾分别为0、1.55、3.60、 5.82、7.79、9.19、 9.89、10.20、10.20、10.20、10.20、10.20、10.20、10.20、10.08、9.79、9.10、7.79、5.69、3.20和0.42，半宽坐标间距l ＝7.35m ，试利用近似计算法则，求该水线面积对ox 轴(图2—4)的面积惯矩I xf .又已知该水线下船体排水体积V ＝13800m 3，试求其稳心半径r.解: 梯形法计算：3333333333333333201308.1329842.02.369.579.710.979.908.1020.10*789.919.979.782.56.355.10m yi i=++++++++++++++=∑=修正值：035.0207.0023332030=+=+=y y ε 72.41380042.65160===V I r xf m4.6.某船排水量D ＝5150t ，稳性高度ＧＭ＝0.5m ，船舶初始向左横倾3o .为使船舶恢复正浮，需将船内甲板货水平横移.若水平横距为5m ，试求应移货的重量和方向.(提示：货物横移,求P)解: θ2=0o θ1=-3o θ=θ2-θ10o -(-3o )=3o 由GMD Pl tg y =θ 而得θtg l GM D P y**=因为 0>θ ∴货物向右舷移动.4.7.某船建造完成后作倾斜试验.试验时船舶排水量D ＝6145t ，其稳心距基线高z m ＝ 10.9l m.试验重量Ｐ＝40t ，水平横移距离l y ＝16.84m ，悬距b ＝8m ，测得摆距a ＝0.32m.试验时，过剩重量为200t(含试验重量)，其重心距基线高为3m ；缺乏重量为5t ，其重心距基线高为8m ，求空船重心距基线高.(提示：倾斜试验,求Z g0)解:832.0==b a tg θ mW Z P Z P Z D Z t P P D D W m GM Z Z mtg D Pl GM i i i j gg i j m gy 344.859503*2008*517.8*614559502005614517.874.291.1074.232.08*614584.16*401*000000=-+=-+'==-+=-+===-=-='===∑∑∑∑θ4.8.已知某船初步配载计划做好后，排水量D ＝17006t ，稳性高度GM ＝0.76m.若要求GM 到达l m ，需从甲板间舱向底舱移动货物，设垂移距离l z ＝8m ，问应该移动几多吨货物?(提示：货物垂移,求P)已知:D=17006t GM =0.76m M G '=1m l Z =8m 求P=? 解：:4.9.已知某船排水量D ＝19503t ，稳性高度GM ＝0.78m.在第三货舱内有年夜件货，货重P ＝100t ，今有船上重吊将此年夜件货吊离舱底，其初始重心q 至悬挂点m 的距离l z ＝22m ，问此悬挂年夜件货将使GM 减少几多米?另外，在考虑悬重影响后，若Ｐ自q 渐渐上升，在上升过程中GM 是否继续改变，为什么?(提示：悬挂物问题,求∆GM )已知：D ＝19503t m GM 78.0= P ＝100t l z =22m 求 ∆GM解：：113.01950322*100===∆D Pl GM zm重物在渐渐上升过程中，不改变GM 值.因为悬挂物自己的虚重心就是在M 点.沿着l Z 上升，M 点其实不改变.4.10.已知某船D ＝19503t ，GM ＝0.78m ，吃水d ＝8m ，每厘米吃水吨数TPC ＝25t ／cm.今用船内重吊将第三舱内重量为150t 的年夜件货吊卸至码头，货重初始位于中纵剖面，其重心距基线高为10m ，挂点距基线高为42m.当货重转向码头后，挂点水平横移距为19m ，挂点高度下降2m ，试求货重在卸落码头前船的横倾角.(提示：吊卸货物, 求θ)已知：D=19503t m GM 78.0= P=150t Z P =10m l Z =42-10=32m l y =19m l m =2m 求θ解：：()()5514266.01950323215078.01950319*1500'==⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=θθD l l P GM D Pl tg m z y说明：垂移30m 、横移19m 后GM 值下降，并发生了横倾角θ.4.,每厘米吃水吨数TPC ＝23t ／cm.今有船舶重吊自码头吊起货重为150t 的年夜件货，其挂点距基线高为40m ，挂点至船舷的水平横距为9m ，船宽为22.1m ，试求吊起货重后船舶的横倾角，试检验上述年夜件货的装卸是否符合要求? 如果不符合要求，则可采用哪些办法?(提示：吊装货物)已知:D ＝14000t GM ＝1.2m d=7.02m TPC=23t/cmP=150t l y =9+21.22m m B 1.22= 求θ解：: 40='+'P z Z lD 1=D+P=14000+150=14150t⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝⎛'+'-∆++==+=∆+====∆GM l Z d d D PGM M G m d d d TPC P d z P 2085.70652.002.70652.023*1001501001111838.02.14020652.002.7141501502.1=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--++=m 4.12.已知某船排水量D ＝19004t ，平均吃水d M ＝9m ，稳性高度GM ＝0.63m.船内有一双层底舱未装满燃油，舱的首尾向长度L z ＝14.6m ，左右向宽度L y ＝9m(设舱的形状为箱形)，燃油的密度ρ＝0.98t ／m 3，问其自由液面使GM 改变了几多?并求自由液面修正后的稳性高度.(提示：本题属自由液面问题)已知:D=19004t d m =9m m GM 63.0= 3/98.0m t =ρ 求GM解：:4.13.已知某船排水量D ＝19503t ，稳性高度GM ＝0.78m ，若船内有下列液体舱柜未装满：第一压载舱、清水舱、No.1(右)、燃油舱No.1(左)、轻柴油舱(左)和滑油循环柜，各舱柜自由液面对稳心高度的降低值见表4—l.试求该船自由液面修正后的稳性高度.(提示：属于自由液面问题)已知:D=19503t m GM 78.0= 第一压载舱,清水舱№1（右），燃油舱№(左)，轻柴油舱（左），滑油循环柜，均有自由液面，求:自由液面修正后的GM 值.解：：由书P51表4-1查得D=19000时（为平安起见，如准确应在19000-20000之间插值19503时的）各舱柜的稳心高度降低值，并根据（4-10d ）得 ()m M G 6867.00017.00186.00241.00059.0043.078.0=++++-='（准确插值法得6891?0='M G ）4.—9.在海水中排水量D ＝16050t ，稳性高度GM ＝0.76m.今有500t 货加装在船上，货物重心距基线高z p ＝8.17m ，试求装货后船舶的稳性高度.(提示：属于少量装货问题）已知：D=16050t, m GM 76.0=, P=500t, Z p =8.17m 求：='M G ？解：：根据D=16050t,3-9图 d=7.8m ，TPC=24*1t/cm4.15.某船某航次于上海装货运往日本，在日本门司港中途卸货.卸货前，排水量D ＝17006t ，重心距基线高z g＝7.84m.其静水力曲线图见图3—9，卸货重量及重心见表4—7，试求卸货后的稳性高度.表4-7已知：略解：：1g1根据D1=14193t查21页图3-9，得d1 Z m14.16.已知某船排水体积V ＝15000m 3，重心距基线高z g ＝7.7m ，稳性交叉曲线见图4—20b .试画出其静稳性图.(提示：属于利用稳性交叉曲线绘制静稳性曲线的问题）已知：V=15000m 3 Z g =7.7m 求静稳性图.解:①用假定重心法.假定重心Z gA =8m 则Z g - Z GA =7.77-8=0.3m根据V=15000m 3 查书中70页的4-20b ）图曲线，量得各θ时的A A Z G 值填入下表，并按表中项目计算，如下表：GZ GZ 稳性曲线.②用基点法.V=15000m 3 Z g =7.7m 用70页图4-20a ）稳性交叉曲线，量得各θ时的KN 值，填入下表，并按表中项目计算，如下表：4.17.试根据基本装载情况下的静稳性图(表4—3)的已知条件，求平均吃水d M ＝3.333m ，横倾角θ＝30o 时的形状稳性力臂KN(注：静稳性图的数值见书中表4—8).静稳性力臂GZ(m)值表4-8水）下的倾角为30o 时的KN 曲线 ，在曲线上可找到吃水时的KN 值，这其实是上一题逆作：已知静稳性曲线求KN 曲线）解： 1 根据题已给的表4-8，查出各种装载条件下的θ=30o 时的l s ；四-16题曲线00.20.40.60.811.20102030405060708090θ0G Z2 从65页，66页表中查出各种装条件下的Z g ,将上述值列表如下曲线，如下图.在图上求得：d=3.3m 时，KN=4.66m(A 点).4.18.已知某船排水体积V ＝16000m 3，重心距基线高z g ＝7.8m ，各倾角时稳性力臂值见表4—4.若横倾力矩M I ×103N ·m)，试分别求出其θs ,θd .(提示：利用静稳性曲线求θs ,θd ）已知:V=16000m 3，Zg=7.8m,M I =5000tm, M I =10000tm求：θs ,θd解： m Dg M GZ 3125.09810*160009810*500011===m Dg M GZ 625.09810*160009810*1000022==下在71页上的图4-21上用作图法求出：M I=5000tm时, θs1=18.5o,θd1oM I=10000tm，θs2o θd2---倾覆.4.d=7m，船舶重心距基线高z g＝7m，排水量D ＝14200t，船舶在中线面上受风投影面积S x＝1600m2，风力作用点距基线高z A＝13m.若船舶在10m ／s相对横向稳定风速作用下，试求此时的风力横倾力矩.又若船舶在蒲氏6级正横风作用下，试求此时的突风横倾力矩.19(提示：风压动倾力矩的计算)解:稳定风速的横倾力矩：p A根据v A=10m/s查72页图4-24，得P A=75Pa蒲氏6级风的突风力矩：突风风速(10.8～13.8)*1.3=(14.04～17.94)m/s,查图4-24得P a=145～235P a,得横倾力矩M I=(145～235)*1600*(13～7)=(142～230)*9810Nm突风风速(10.8～13.8)*1.5=(1)m/s,查图4-24得P a =191～315P a ,得横倾力矩M I =(191～315)*1600*(13～7)=(187～308)*9810Nm4.20.已知某船排水体积V ＝19059m 3，重心距基线高z g ＝7.89m ，进水角θj o ，横摇角θo ，风压倾侧力臂l f ＝0.046m ，各倾角形状稳性力臂值见表4—9，试检验稳性是否满足基本衡准的要求.()()()[],2l ,30;,:30202010100d300l l l l l l ld l Dl ld D d M W o d d S S +++++∆≅=====⎰⎰⎰θθθθθ则有为例以故有注即[…]为θ＝30o 的积分和，故l d ＝2θ∆[…];Δθ为横倾角间距，以弧度计.(提示：动稳性曲线的应用，求l d 的问题)已知：V=19059m 3 Zg=7.89m θj O θ=o l f ,倾角形状稳性力臂值在书中的表4-9.求：检验稳性是否满足衡准要求.解：计算动稳性力臂l d 填入书中表格，依据表格中的GZ 及l d 绘出GZ 及l d 曲线见下图.用作图法作出最小倾覆力臂l q =0. 22m ，稳性衡准数1046.022.0 ==fq l l K ，满足基本衡准的要求. 4.解释船舶横倾至迎风一侧，开始回摇时受突风作用的情况为风浪联合作用下的最晦气情况?答：船舶横倾至迎风一侧，开始回摇时受突风作用时，船舶所具有稳性力矩与横倾力矩的方向是一致的，稳性力矩做的功与横倾力矩做的功起着同样的作用.这实际上是相当于加年夜了横倾力矩，而招致横倾角的增年夜，这是风浪联合作用下的最晦气情况.4. l q 的年夜小有什么影响?答：进水角的若年夜于极限动平衡角则对最小倾覆力臂l q 无影响，若小于极限动平衡角则则会减小最小倾覆力臂l q 值，这对船舶航行平安是晦气的.习题五 吃水差5.1.已知某万吨级货船：z g ＝，d ＝7m ，其静水力曲线图为图3—9.试求其：D ；TPC ；MTC ，x b ；x f ；z b ；z m ；GM ；GM L .解：：根据d=7m 查图3-9.答：略.5.2.已知某船：D ＝8750t ； d F ＝；d A ＝； d M ＝；MTC ＝·m ／cm ；x f ＝－；L ＝147m.今自第五压载舱(重心在船中后56.5m)抽50t 水到第一压载舱(重心在船中前55.5m)，试求抽水后首尾吃水和吃水差.(提示：属货移，压载水移动）已知：D=8750t ，d F =3.2m ，d A =6.1m ， d m =4.65m ，MTC=146.5tm/cm ，X f =-0.25m ，L=147m ，X 1=-56.5m ，X 2=55.5m ，P=50t ，求：首尾吃水d F1， d A1，t.解：m cm MTC Pl t x 382.023.385.146)5.565.55(50==+==∆ m L x t x L L t d f f F 192.014725.05.0*382.05.02=⎪⎭⎫ ⎝⎛--=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-∆=⎪⎭⎫ ⎝⎛-∆=∆m L x t d f A 190.014725.05.0382.05.0=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+∆=∆ 5.3.已知某船：D ＝17000t ；d F ＝；d A ＝；d M＝；·m ／cm ；x f ＝－；L ＝147m.为要调整为平吃水，需从第三压载舱(重心在船中后32.5m)抽几多吨压载水到第一压载舱(重心在船中前53.9m)?(提示：货移，压载水移动）已知：D=17000，d F =7.8m d A =8.6m d m =8.2m MTC=211.2*9.8*103Nm x f =-4.4m L=147m t =0 l x =(53.9+32.5)m 求：P解：：原吃水差t=d F -d A需调整的吃水差改变量m t t t 8.0)08.0(0=--=-'=∆由MTC pl t x=∆ 得 t l MTC p x∆= t p 56.195)5.329.53(100*8.0*2.211=+= 向首移动.5.4. 已知某船：D ＝12200t ；d F ＝；d A ＝6m ；d M＝；TPC:＝／cm ；MTC ＝·m ／cm ；x f ＝＝；L ＝147m.今在其第四货舱内(重心在船中后35m)加装100t 货，试求装货后的首尾吃水和吃水差.(提示：少量装货，求吃水差)已知：D=12200t d F =6.4m d A =6.0m d m =6.2 TPC=22.7t P=100t MTC=161.5*9.8*103Nm,x f =-1.42L=147m l x=（-35-x f）m 求：d F1,d A1,t1.解：：因是少量装货，所以5.5.已知某船年夜量装货前排水量D＝7200t，船舶重心距船中x g＝，船主L=147m.各舱年夜量装货的要素如表5-2所示，其静水力曲线图见图3—9，试求年夜量装货后首尾吃水和吃水差.表5-2已知:D=7200t x g=-5.1m L=147m 及表5-2求：d F1 d A1 t1解：：从表5-2的表格中计算得据D1=18440t查图3-9得d m1=8.7m MTC1=22*10=220tm/cmx f1=-5.5*1=-5.5m x b1=-1*1=-1m5.6.某船满载出港，其海水排水量D＝18440t，重心坐标x g＝，船主L=147m.该船在中途港年夜量卸货(第——货舱400t，第二货舱1200t，第三货舱1450t，第四货舱l 050t，第五货舱500t，设其重心距船中同表5—2，试求年夜量卸货后的首尾吃和吃水差，(提示：年夜量卸货)已知:D=18440t x g=-m L=147m 卸货列表:F1 A1解：：从上述卸货表格中计算得据D1=13840t查图3-9得d m1=6.8m ,MTC1=17.5*10=175tm/cm ,x f1=-2*1=-2m ,b1=*1=m ,Z b15.7.为什么装卸重物的重心位于装卸前船舶重心的垂线上其实不能保证船舶平行沉浮?答：因为装卸的重量与浮力的改变量一样，但新增（减）重力的重心与新增（减）的浮力的浮心纷歧定在同一垂线上，如不在同一垂线上则新增（减）重力与新增（减）的浮力没有到达平衡.则不能满足船舶的平衡条件，所以不能保证船舶平行沉浮.。
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。
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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 ）
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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
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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。
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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。
第一章 船体形状及近似计算
（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。
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
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；
Ï ± ß Õ Û ½ Ç Ï ß 2399.0 2451.1 2480.2 2494.5 2506.6 2519.6 2532.0 2541.3 2549.9 2550.0 2550.0 2550.0 2550.0 2550.0 2549.9 2544.8 2501.4 2423.8 2146.0 1742.1 1047.8 345.6 -
AW d
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]——
§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。
船舶原理 2010 (第一章) 航海(简)
3、船深
（1）最大高度hmax——从空载水线面量 到船舶最高固定点的垂直距离。 （2）型深D——从中横剖面处的船舶基 线量到上甲板边缘下缘的垂直距离。
4、吃水
吃水——船底至水线面之间的距离。
（1）型吃水dm——从龙骨板上缘到水线面之间的距 离。 （2）实际吃水d——从龙骨板下缘到水线面之间的距 离。 （3）设计吃水（满载吃水）ds——船舶装载设计要求 的载荷重量时，在正浮的情况下，从船底基线到设计 （满载）水线面的距离。
研究对象
船舶（船体）外形、大小、面积、 体积 相关系数 定性分析有关技术性能的好坏
船体 纵向 垂向 横向
左、右对称 首、中前、中、中后、尾 水上部分、水下部分 左船舷、右船舷
纵向 （首、尾）
曲度变化较大
垂向 （舭部）
三个基准面
中线面（中纵剖面）o x z面 中站面（中横剖面）o yｚ面 基平面 ｏx y面
V Am ⋅ L
V
5、（垂向）棱形系数
Cvp——船舶排水体积V与水线面积Aw、吃 水d两者的乘积之比值。
Cvp =
V Aw ⋅ d
V
C
p
=
C
b
C
，
m
C
vp
=
C
b
C
w
系数的变化区域为：∈（ 0 ，1 ]
V 为排水体积 、 Aw 为水线面面积 、 Am 为舯横剖面积
方形系数： 船舶的排水体积与船长、船宽和吃水 的积之比。{ cb = V /（L×B×d） }
为减小船舶航行时的阻力，船体的表面一般都呈 流线型的不规则光滑曲面，称为船体线型。 船体线 型用型线图来表示。
横剖线图
二、 船舶主尺度和主尺度比
船舶原理第一章船体几何要素及近似计算详解
C vp
Aw d
C wp
L
Bd
CB C wp
排水体积沿吃水方向的分布
船型系数举例
a:CWP=1；Cm=0.5； CB=0.5；CP=1；CVP=0.5
图（a）
b:CWP=0.5；Cm=1； CB=0.5；CP=0.5；CVP=1
图（b）
CP反应水下排水体积沿船长方向的变化， CP越小水下 体积多集中在船中部，首尾比较尖瘦，越大沿船长方 向分布均匀。
1 A0 1 12 l (5 y0 8 y1 y2 )
A12
1 12
l(5 y2
8 y1
y0 )
第二节 船体近似计算法
四、数值积分法在船体计算中的应用 1.水线面计算
L
AW =2
2 L
ydx
2 L(y0
y1
2
y19
y 20
y0
y20 2
)
第二节 船体近似计算法
船体近似计算法练习
（1）用新浦生第一法求曲线OB下面积 （2）用新浦生第二法和[5,8，-1]法求曲线CB下面积
A
3l 8
( y0
3 y1
3 y2
y3 )
推广：
A
3l 8
( y0
3 y1
3 y2
2 y3
2 yn3
3 yn2
3 yn1
yn )
系数：1,3，3，2,3,3…,2,3,,3，1
第二节 船体近似计算法
2.新浦生法 （3）特殊新浦生法 [5，8，-1]法：曲线具有两个等分间距，三个纵坐标，但只 求曲线下相邻两个纵坐标之间所包围的面积。
第一节 主尺度、船型系数和尺度比
备注
选择各个要素的基本出发点 （1）船长L：浮力、总布置（舱容及布置地位）、快速性； （2）船宽B：浮力、总布置（舱容及布置地位）、初稳性； （3）吃水T：浮力以及螺旋桨有适宜直径； （4）方型系数CB：浮力和快速性 （5）型深D：对于载重型船舶：规范规定的最小干舷和舱容 要求决定；对于布置地位船：上甲板以下各层甲板间高度以 及舱室高度。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。
船舶基本原理
Cw
Am B ds
第一节 船舶主尺度、主尺度比和船型系数
四、船型系数
3、方型系数（Block Coefficient）
CB——船体在设计水线或夏季满载水线下的型排水体积Vm, 与垂线间长Lbp,型宽B、设计吃水或夏季满载吃水d三者的乘 积的比值。
CB
Vm Lbp B d
杂货船：CB=0.68～0.80 客船、集装箱船：CB＝0.5～0.7
（2）型深（Moulded Depth）D——从中横剖面处的 船舶基线量到上甲板边缘下缘的垂直距离。
（3）登记深度（Register Depth）DR——在中纵剖面 的登记长度的中点处，从上甲板龙骨上缘量到内龙骨 顶板上缘的垂直距离。若是双层底船，则从上甲板横 梁上缘量到内底板上缘的垂直距离。内底板铺有木板 时，量到木板上缘的垂直距离。
第一节 船舶主尺度、主尺度比和船型系数
四、船型系数
4、（纵向）棱形系数（Prismatic coefficient）
Cp——设计水线或夏季满载水线以下的型排水体积Vm与 船体中横剖面在相同水线下的面积Am、垂线间长Lbp两者 的乘积的比值。
Cp
Vm Am Lbp
第一节 船舶主尺度、主尺度比和船型系数
船舶原理
上海海事大学商船学院
序论、船舶原理概述
一、船舶原理
根据船体的几何形状和船体建筑结构，以流 体静力学、流体动力学和材料力学、结构力 学为基础，研究船舶在不同条件下的浮性、 稳性、抗沉性和阻力、推进、摇摆、操纵、 船体强度等问题的一门学科。
第一章船体形状
第一节 船舶主尺度、主尺度比和船型系数
（2）型宽（Moulded breadth）B——设计水 线面的最大宽度，不包括外板及其他突出物。
船的结构及原理
船的结构及原理船是人类最早使用的一种水上交通工具。
为了使船能够在水中浮起并保持平衡，船的结构设计和原理至关重要。
本文将探讨船的结构和工作原理，以及船只设计中的关键要素。
一、船的结构船的结构由以下几个主要组成部分构成：1. 船体：船体是船的主要结构，它包括船的外壳和内部结构。
船体的外壳通常由坚固的金属或复合材料制成，以确保船的强度和稳定性。
内部结构则包括船舱、甲板和船舶设备等。
2. 船首和船尾：船首是船体的前部，船尾则是船体的后部。
船首通常采用锥形设计，以减少水流阻力。
船尾则采用圆形或扁平形设计，以提高船的稳定性和操纵性。
3. 船底：船底是船体的底部，直接接触水面。
船底通常呈现平坦或微弯的形状，以减小水流阻力，并提供良好的行驶稳定性。
4. 船舱：船舱是船的内部空间，用于载货、载客或其他特定用途。
船舱的大小和布局根据船的用途和规模而定。
二、船的原理船的运行原理主要涉及到浮力、稳定性和推进力：1. 浮力：根据阿基米德原理，当一个物体浸入液体时，液体对物体的向上浮力等于物体排除的液体重量。
船运用这个原理来浮起并保持在水面上，通过减小船体重量和增加浮力来实现。
2. 稳定性：船的稳定性是指船在水中保持平衡的能力。
船的稳定性主要受到重力、浮力和重心的相互作用影响。
为了保持稳定性，船的重心通常位于船体的下方，并采用压载水箱等措施来平衡船体。
3. 推进力：为了让船移动，需要产生推进力来克服水流的阻力。
船的推进力通常是通过推进器（如螺旋桨）或喷水推进器产生的。
推进力与推进器的设计和功率有关。
三、船只设计的关键要素在船只设计中，有几个关键要素需要考虑：1. 载重能力：根据船的用途，设计师需要确定船只需要携带的货物或乘客数量，以确定船的大小和载重能力。
2. 航行环境：船只的设计要考虑航行的环境条件，如海洋、内陆水域、河流等。
不同的环境条件需要不同的船体结构和设计特点。
3. 航速需求：船的设计还需考虑航行的速度需求。
船只的尺寸、推进系统和动力系统等都会受到速度要求的影响。
船舶原理练习题(考试精华).
第一章货物运输基础知识第一节船体形状及其参数1 A 钢质船的船体型线图所表示的船体形状是（）。
A．不包括船壳板厚度在内的船体图形面B．已包括船壳板厚度在内的船体图形C．代表船体的实际外形D．大于船体的实际外形2 A 船舶在设计时使用的尺度为( )。
A．船型尺度 B．理论尺度C．实际尺度 D．最大尺度3 C 船型尺度包括( )。
Ⅰ．最大尺度；Ⅱ．登记尺度；Ⅲ．垂线间长；Ⅳ．型深；Ⅴ．型宽；Ⅵ．型吃水；Ⅶ．干舷。
A．Ⅱ，Ⅲ，Ⅵ，Ⅶ B．Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，ⅤC．Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ，Ⅵ D．Ⅳ，Ⅴ，Ⅵ，Ⅶ4 B 从船舶型线图上量取的尺度为( )。
A．最大尺度 B．型尺度C．登记尺度 D．实际尺度5 D 沿船舶的设计水线（或夏季满载水线）由首柱前缘到舵柱后缘或舵杆中心线的水平距离称为船舶的（）。
A．型长 B．两柱间长C．垂线间长 D．A、B、C均是6 B 在船舶要素中，船舶的主尺度包括（）。
A．型尺度和登记尺度 B．船长、船宽、型深和型吃水C．计算尺度和最大尺度 D．登记尺度和型尺度7 A 根据我国规定，以下（）属于船舶船型尺度。
A．型深、型吃水、型长及型宽B．型长、最大宽度及总长C．全长、实际吃水及登记深度D．登记长度、型宽及水线上最大高度8 C 船舶的型长是指沿夏季满载水线，从（）的水平距离。
A．首柱后缘量至舵柱前缘B．首柱后缘量至尾柱后缘C．首柱前缘量至舵柱后缘D．首柱前缘量至尾柱前缘9 D 根据我国的规定，船舶型宽是指（）。
A．在船长中点处，由一舷的肋骨外缘量至另一舷的肋骨外缘之间的水平距离B．在船长中点处，由一舷的肋骨内缘量至另一舷的肋骨内缘之间的水平距离C．在船舶最大宽度处，由一舷的外板量至另一舷的外板之间的水平距离D．在船舶最大宽度处，由一舷的肋骨外缘量至另一舷的肋骨外缘之间的水平距离10 B 船舶的首垂线是指（）。
A．过船体最前端所做的垂线B．过首柱前缘与夏季载重线的交点所做的垂线C．过首柱后缘与夏季载重线的交点所做的垂线D．过上甲板与首柱前缘的交点所做的垂线11 A 根据规范规定，钢质船的“型尺度”是（）。
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第一章 船体形状三个基准面（1）中线面（xoz 面）横剖线图（2）中站面（yoz 面）总剖线图（3） 基平面 （xoy 面）半宽水线图型线图：用来描述（绘）船体外表面的几何形状。
船体主尺度船长 L 、船宽（型宽）B 、吃水d 、吃水差t 、 t = dF – dA 、首吃水dF 、尾吃水dA 、平均吃水dM 、dM = （dF + dA ）/ 2 } 、型深 D 、干舷 F 、（F = D – d ） 主尺度比 L / B 、B / d 、D / d 、B / D 、L / D船体的三个主要剖面：设计水线面、中纵剖面、中横剖面 1.水线面系数Cw ：船舶的水线面积Aw 与船长L,型宽B 的乘积之比。
2.中横剖面系数Cm ：船舶的中横剖面积Am 与型宽B 、吃水d 二者的乘积之比值。
3.方型系数Cb ：船舶的排水体积V,与船长L,型宽B 、吃水d 三者的乘积之比值。
4. 棱形系数（纵向）Cp ：船舶排水体积V 与中横剖面积Am 、船长L 两者的乘积之比值。
5. 垂向棱形系数 Cvp ：船舶排水体积V 与水线面积Aw 、吃水d 两者的乘积之比值。
船型系数的变化区域为：∈（ 0 ，1 ] 第二章 船体计算的近似积分法 梯形法则约束条件（限制条件）：（1） 等间距 辛氏一法则通项公式 约束条件（限制条件）：（1）等间距 （2）等份数为偶数 (纵坐标数为奇数 )2m+1辛氏二法则 约束条件（限制条件）（1）等间距 （2）等份数为3 3m+1梯形法：（1）公式简明、直观、易记 ；（2）分割份数较少时和曲率变化较大时误差偏大。
辛氏法：（1）公式较复杂、计算过程多； （2）分割份数较少时和曲率变化较大时误差相对较小。
第三章 浮性船舶（浮体）的漂浮状态：（1 ）正浮（2）横倾（3）纵倾（4）纵横倾排水量：指船舶在水中所排开的同体积水的重量。
平行沉浮条件：少量装卸货物P ≤ 10 ℅D 每厘米吃水吨数： TPC = 0.01×ρ×Aw {指使船舶吃水垂向（水平）改变1厘米应在船上施加的力（或重量） }{或指使船舶吃水垂向（水平）改变1厘米时，所引起的排水量的改变量 } （1）船型系数曲线 （2）浮性曲线（3）稳性曲线 （4）邦金曲线静水力曲线图:表示船舶正浮状态时的浮性要素、初稳性要素和船型系数等与吃水的关系曲线的总称，它是由船舶设计部门绘制，供驾驶员使用的一种重要的船舶资料。
第一章船体几何要素及近似计算
船舶原理 第一章 船体形状及近似计算
二、船形系数
C 1、水线面系数（waterplane coefficient）
wp
Cwp
AW LB
与基平面相平行的任一水线面的面积 AW 与由船长 L型宽 B
所构成的矩形面积之比
面积之比
其大小表示水线以下的中横剖面的肥瘦程度
泰州职业技术学院 机电技术学院 主讲人:朱艳 邮箱:xiaoyanzhu1985@
船舶原理 第一章 船体形状及近似计算
3、方形系数（Block coefficient）
CB LBd
CB
船体水线以下的型排水体积与由船长 L、型宽 B、吃水 d
48.60 10.00 3.60 3.00
164.60 91.77
235.60 18.14 27.30
2381 1720
3621 159.4 345.7
16475 6854
3133.1 287 750
3700t排水量长江客货船 105 16.40 4.70 3.60
2400t长江油船
93.55 13.80 4.80 3.40
船舶原理 第一章 船体形状及近似计算
设计水线长 设计水线在首柱前缘和尾柱后缘之间的水平距离
泰州职业技术学院 机电技术学院 主讲人:朱艳 邮箱:xiaoyanzhu1985@
船舶原理 第一章 船体形状及近似计算
2、型宽B（breadth moulded）: 指船体两侧型表面（不包括船体外板厚度）之间垂直于中 线面的水平距离。一般指中横剖面设计水线处的宽度。
CWP
船体水线以下的型排水体积与由相对应的水线面面积
第一章 船体形状
第一章船体形状1-1 型线图船体主要要素———主船形系数和尺度比,是表示船体形状、肥瘦程度船体外形可用投影到三个相互垂直的基本平面来表示。
这三个基本投影平面称为主坐标平面,如图1 -1 ( a) 所示。
它们分别是:(1 ) 中线面———通过船宽中央的纵向垂直平面,它把船体分为左右两部分,在极大多数情况下中线面也是船体的对称面。
(2) 中站面———通过船长( 垂线间长或设计水线长) 中点( 常用符号表示) 的横向垂直平面,它把船体分为首尾两部分。
(3 )基平面———通过中线面和中站面交线上的船底船体外形曲面与中线面的截面称为中纵剖面、与中站面的截面称为中横剖面, 船体外形曲面与位于基平面以上设计吃水处并与基平面平行的截面称为设计水线面,如图主坐标平面第一节船舶尺度、船体坐标系与基准剖面船舶的大小可由船长、型宽、型深和吃水等主尺度来度量 , 这些特征尺度的定义。
(1 ) 船长[ L] ———通常选用的船长有三种,即总长、垂线间长和设计水线长。
总长[ L O A ] : 自船首最前端至船尾最后端的水平距离。
垂线间长[ L PP ] : 首垂线FP 与尾垂线AP 之间的水平距离。
首垂线是通过设计水线与首柱前缘的交点所作的垂线( 垂直于设计水线面) ; 尾垂线一般在舵柱的后缘, 如无舵柱, 则取在舵杆的中心线上。
军舰通常以通过尾轮廓和设计水线交点的垂线作为尾垂线。
一般情况下, 如无特别说明, 习惯上所说的船长常指垂线间长。
设计水线长[ L WL ] : 设计水线在首柱前缘和尾柱后缘之间的水平距离。
在船舶静水力性能计算中一般采用垂线间长L P P , 在分析阻力性能时常用设计水线长L W L , 而在船进坞、靠码头或通过船闸时应注意它的总长L OA 。
(2 ) 型宽[ B] ———指船体两侧型表面( 不包括船体外板厚度) 之间垂直于中线面的水平距离, 一般指中横剖面设计水线处的宽度。
最大船宽是指包括外板和伸出两舷的永久性固定突出物如护舷材、舷伸甲板等在内, 并垂直于中线面的最大水平距离。
船的科学原理
船的科学原理船舶作为一种重要的交通工具，能够在水中安全行驶，这得益于船的科学原理。
本文将从船舶的浮力、水动力和船体设计等方面，介绍船的科学原理。
一、船的浮力原理船的浮力原理是船舶能够漂浮于水面上的基础原理。
根据阿基米德原理，当船舶浸入水中时，所受到的浮力等于所排开的水的重量。
船舶设计师利用这个原理，通过合理的设计使船体的密度小于水的密度，从而使船体能够浮在水面上。
船舶的浮力由船体的形状决定。
船体通常采用凹型造型，底部呈现圆弧形，这种形状能够在水下受到更小的水阻力，减小船舶行驶时所需的能量。
此外，船体的密度也需要控制在适当范围内，以确保船体既具有足够的强度，又能够保持浮在水面上。
二、船的水动力原理船的水动力原理主要涉及船体在水中行驶时所受到的水的阻力和推进力。
在水动力学中，船舶行驶时所受到的阻力主要包括摩擦阻力、波浪阻力、泥沙阻力和风阻力等。
摩擦阻力是船体表面与水的接触面积与摩擦系数的乘积，通过光滑的船体和减少接触面积，可以减小船体受到的摩擦阻力。
波浪阻力是船舶行驶时波浪对船体的作用力，设计师可以通过减小船体的波浪阻力系数来降低波浪阻力。
泥沙阻力主要表现为船底与水底之间的摩擦力，而风阻力则是来自气流对船体的阻碍。
为了克服这些阻力，船需要依靠推进力。
推进力的实现主要通过船舶的推进装置，比如螺旋桨或喷水推进器等。
这些推进装置利用水的反作用力产生反向的推力，从而使船体前进。
三、船体设计原理船体的设计原理决定了船舶的稳定性、航行性能和载货能力等重要特征。
船体的设计取决于船舶的用途，分为单体船和多体船。
单体船通常采用中央舱室设计，其特点是船体中央有一个大型的货舱。
这种设计能够提供足够的载货空间，并保证船的稳定性。
而多体船则由多个船体组成，每个船体通过联结构件连接在一起。
多体船具有较大的横向稳定性和载货能力，适合用于大型海洋运输。
在船体设计中，船舶的稳定性是至关重要的。
良好的稳定性可以保证船舶在恶劣天气和风浪中的安全性。
船舶构造原理
船舶构造原理船舶是人类在海洋上航行的重要工具，其构造原理对船舶的安全性和性能有着至关重要的影响。
船舶的构造原理包括船体结构、船体形状、船舶稳性等多个方面，下面将对这些方面进行详细介绍。
船体结构是船舶的基础，它决定了船舶的强度和稳定性。
船体结构通常由船体底部、船体侧壁、船体甲板和船体内部构件组成。
船体底部承受着船舶的重量和浮力，必须具有足够的强度和刚度，以确保船体不会受到外部力量的破坏。
船体侧壁和船体甲板则起着围护和封闭作用，保护船舶内部设备和货物不受外部环境的影响。
船体形状对船舶的水动力性能有着重要影响。
船体形状通常分为几何形状和流体动力学形状两个方面。
几何形状包括船舶的长度、宽度、高度等几何参数，这些参数影响着船舶的稳定性和载重能力。
流体动力学形状则包括船体的光线型、船体横截面型等形状参数，这些参数影响着船舶的阻力和速度性能。
船舶稳性是船舶的重要性能指标，是指船舶在受到外部力矩作用时能够恢复平衡的能力。
船舶稳性可分为静稳性和动稳性两个方面。
静稳性是指船舶在静止状态下的平衡性能，主要包括艏倾稳性、横倾稳性和纵倾稳性等。
动稳性是指船舶在航行过程中的平衡性能，主要包括自由摇荡稳性、航向稳性和纵摇稳性等。
船舶的构造原理不仅影响着船舶的性能，还直接关系到船舶的安全性。
合理的船体结构、优秀的船体形状和良好的船舶稳性是确保船舶安全航行的关键。
因此，在设计船舶时，必须充分考虑船舶的构造原理，确保船舶具有良好的强度、稳定性和水动力性能，以提高船舶的安全性和经济性。
总的来说，船舶构造原理是船舶设计和建造的基础，它直接影响着船舶的性能和安全性。
只有充分理解船舶构造原理，才能设计出安全、稳定、高效的船舶，为人类的海上活动提供更好的保障。
希望通过不断的研究和实践，船舶构造技术能够不断进步，为海洋事业的发展做出更大的贡献。
船舶静力学第1章 船体形状及近似计算
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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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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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• 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）
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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。
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• 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。
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• 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。
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• 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。
船舶构造原理
船舶构造原理船舶构造原理一、船体结构1、船体基本结构船体主要由船身、船首、船尾三部分组成。
船身外形是船体的总体表现，包括内曲线、外曲线、横断面，其主要表现形式有：给定线型、双程型、变尺寸型、球形型及改程型等。
船首在船的头部位置，由船型横断面及内外侧曲线组成，是船的切削部分，有利于提高船舶的航行性能。
船尾在船尾部位置，由船型横断面及内外侧曲线组成，是船的推进部分，也是船舶的一个重要机动部分。
2、船体型面结构船体型面由船型横断面、内曲线、外曲线组成。
船型横断面是一系列横向线，用于确定船的外形。
内曲线是取自船头、船中、船尾的横断面曲线。
外曲线是内曲线的外部线。
外曲线的顶点外侧有另一条曲线，即内外侧曲线，因此，船型横断面、内曲线和外曲线将船体型面组成。
3、船体内部结构船体内部结构是船体结构中最重要的部分。
船体内部结构主要由船体轴线、船体主轴线、船体横断面、船体肋和船体桁等组成。
船体轴线是船体中贯穿一线的中心线，又称船体主轴线，是船体安排其他部件的基准线；船体横断面是船体外型的标准形式；船体肋中嵌入有大量的型管和结构件；船体桁是船体结构部件，起到给船体承受各种荷载、均衡框架及车身剖分部件的作用。
二、船舶动力系统1、船舶动力系统船舶动力系统是指船舶用动力装置及其他设备，如推进机、推进机操纵系统、发动机控制系统、船上电气设备、发动机调速装置及润滑系统等，它是船舶实现航行的动力系统。
2、船舶推进机船舶推进机是指用于推进船舶前进的设备，最常用的是柴油机，还可以使用风机、电机、汽轮机、核能机等。
船舶推进机的机型有双螺旋桨、四螺旋桨、真空推进器等。
3、推进机操纵系统推进机操纵系统由操纵桨、操纵机和操纵系统的机械、电气、液压装置组成，其作用是控制推进机的旋转方向，使船舶可以改变航向，从而实现船舶的机动操作。
三、船舶电气设备1、船舶电气设备船舶电气设备是指船上的柴油机、推进机、发电机、控制系统、电力设备、电力配电装置和电气自动控制设备等所构成的系统，它是船舶机电部件的综合，可为船舶提供发电、控制和保护用的电源。
轮船应用的原理
轮船应用的原理概述轮船应用是一种用于水上运输的重要工具。
它的原理涉及到水力学、船体设计和航行控制等多个方面。
本文将以 Markdown 格式，以标题副标题的形式，详细介绍轮船应用的原理。
船体设计原理船体设计是轮船应用中的关键部分之一，它直接关系到船只的稳定性和航行能力。
船体设计需要考虑以下几个因素：1.船体形状：船体通常呈现出流线型，以减小阻力和提高航行速度。
船体的前端称为艏，后端称为艉。
合理的船体形状能够减少波浪对船体的影响，提高航行的稳定性和效率。
2.排水量：排水量是指船体在水中排开的体积。
船体的排水量和浮力之间的关系决定了船只的浸水深度，进而影响到船只的载重能力。
船体越大，排水量就越大，载重能力也就越大。
3.船体结构：船体结构需要具备足够的强度和刚度，以抵御外部环境的力量（如波浪和风力）对船只的作用。
船体通常采用钢铁等材料制作，以保证船只的结构稳定性。
船舶动力系统原理船舶动力系统是船只提供推进力的关键部分，通常由以下几个组成部分：1.发动机：船舶动力系统通常采用内燃机或蒸汽机作为动力源。
这些发动机将能量转化为机械能，通过传动装置将动力传递给船舶的螺旋桨。
2.螺旋桨：螺旋桨是船只动力系统中的核心部件，它通过旋转产生巨大的水流，产生推进力推动船只前进。
螺旋桨的设计和调整能够影响船只的航行速度和稳定性。
3.传动装置：传动装置通常将发动机产生的旋转力矩传递给螺旋桨，实现船只的前进。
常见的传动装置包括齿轮传动和液力传动等。
轮船应用的控制原理船只的控制主要包括舵控和推进控制两个方面。
1.舵控：舵控是通过控制船只的舵轮来改变船只的航向。
舵轮通过推动船舵，改变船只尾部的船舵位置，从而改变水流的方向和船只的航向。
2.推进控制：推进控制是通过控制动力系统来调整船只的推进力，进而改变船只的速度和运动状态。
推进控制可以通过控制发动机的转速、螺旋桨的螺距等方式来实现。
轮船应用的稳定性原理船只的稳定性是指船只在航行过程中保持平衡的能力，它受到船体设计和货物分布等因素的影响。
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第二节
船舶尺度
船舶总长LOA 设计夏季载重水线LWL
渤海大学航运学院
第二节
船舶尺度
二、登记尺度 是根据《1969年国际船舶吨位丈量公约》 的规定所定义的，是主管机关在登记船舶 和计算船舶总吨位、净吨位时所使用的尺 度，它载明于吨位证书（Tonnage Certificate）上。包括长度、宽度和型深。
尺度比能够反映船舶的肥瘦程度和某些航海性 能的好坏。 L/B-与船舶快速性和操纵性有关。 B/d-与稳性、摇荡性有关。 D/d-与船舶大角度横倾时的稳性和抗沉性有关。 B/D-与船体强度有关。 L/D-与船体强度有关。 L/d-该值增大，船舶的操纵回转性能变差。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
渤海大学航运学院
第四节
船型系数
渤海大学航运学院
第一节
型线图
渤海大学航运学院
第一节
型线图
舷弧 sheer 梁拱 camber 平行中体 parallel middle body
渤海大学航运学院
第二节
船舶尺度
是反映船体大小的几何参数，这些参数对 于船舶设计、建造、操纵、避碰、船舶管 理都十分重要。 按其度量方式不同，可分为主尺度、登记 尺度、最大尺度三类。
渤海大学航运学院
第二节
船舶尺度
型深moulded depth：在船长中点处，沿船 舷由平板龙骨上缘量至上层连续甲板横梁上 缘的垂直距离。 型吃水moulded draft:在船长中点处，由平 板龙骨上缘量至夏季载重水线的垂直距离。
dF dA dM 2
F D d
渤海大学航运学院
渤海大学航运学院
第二节
船舶尺度
三、最大尺度（overall dimensions） 包括各种附属结构在内的，从一端点到另 一端点的总尺度，是船舶的实际尺度，主 要用于检查船舶在营运中能否满足桥孔、 航道、船闸、泊位等外界条件的限制。 最大长度 最大宽度 最大高度
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第三节
主尺度比
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第二节
船舶尺度
一、主尺度 根据《钢质海船入级与建造规范》定义的 船体型尺度，主要用于船舶性能计算。 船长 型宽 型深 型吃水
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第二节
船舶尺度
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第二节
船舶尺度
船长Length:沿设计夏季载重水线，由首柱 前缘量至舵柱（尾柱）后缘的长度；对无 舵柱的船舶，由首柱前缘量至舵杆中心线 的长度；但均不得小于夏季载重水线长的 96%，且不必大于97%。 型宽moulded breadth:在船舶最宽处，由一 舷的肋骨外缘量至另一舷的肋骨外缘之间 的水平距离。
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第四节
船型系数
Cb LBd
（3）方形系数
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第四节
船型系数
Cb CP Am L Cm
（4）棱形系数
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第四节
船型系数
Cb CVP AW d CW
（5）垂向棱形系数
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第四节
船型系数
从上述五个系数的表达式可见：水线面系 数Cw、中横剖面系数Cm、方形系数Cb是三 个互相独立的无因次系数，其他两个系数 可以从这三个系数推导得出。
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第一节
型线图
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一、型线图 1、中线面 2、中站面 3、基平面
中纵剖面 中横剖面 设计水线面
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第一节
型线图
型线图 平行于上述三个基准面，等间距截取若干 个剖面，并把这些剖面各自投影于相应的 基准面上，组成型线图。 横剖线图 半宽水线图 纵剖线图
是表示船体水下部分面积或体积肥瘦程度 的无因次系数。这些系数的大小对分析船 型和船舶性能等有很大的用处。 （1）水线面系数 AW CW LB
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第四节
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。这些系数的大小对分析船 型和船舶性能等有很大的用处。 Am （2）中横剖面系数 Cm Bd
第一章
船体形状
船舶航海性能的好坏和船体几何形状密 切相关。就要了解船体形状的定义和表 达方法、型线图的绘制和识读及各种船 舶参数的定义。 船体几何形状通常是指船体的外形、大 小、肥瘦和表面光顺程度。
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第一节
型线图
型线图: 表示船体几何形状的图。 是船舶设计、性能计算和建造的重要依据。 钢船的型表面为外板的内表面。 水泥船和木质船的型表面则为船壳的外表面。
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