船舶静力学复习题08

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1、2008 年度船舶静力学复习题一、 某海洋平台水下有两个箱型浮体,单个箱型体的尺寸为:,每箱型浮体和平台mdbL7120之间用 4 个 的立柱连接,立柱和浮6箱间为水密连接。平台的详细尺寸如图所示。重心高度在基线以上 19m 处,海水密度取 1.028 吨/立方米。求:(1) 平台的排水量和初稳心高。(2) 若 A 立柱受浮冰碰撞而进水,求平台在 A 立柱破损后的横倾角和按损失浮力法得到的初稳心高。(3) 若要将平台浮正,需要向 B 立柱注水,求需要注入 B 立柱的水量以及扶正后的初稳心高。 35m20m35m100m7m12mAB0答案: 2054)7(687120)(82 22 dTaLb

2、排水量: 吨19w浮心纵坐标: mdzb 32.52054)()(4 222 水线面惯性矩:m4366128128244 caIT初稳心高: zIGMgTb 57.190543.A 支柱按第三类舱室破损后,可采用损失浮力法计算船的横倾角和初稳心高。损失排水体积及型心位置:; ;322 68)7(6)( mdTavy5.13z新的水线面面积: 22257AW吃水增量: mvTw87.13246新的漂心横坐标: AcayWf 52新的水线面惯性矩 30156253094612724 fWTycaI新的浮心纵坐标:m492.205)8.(8.5)/( zvzb浮心横坐标: myyfb 91.2054

3、)3(68)(新的横稳心高: zIMGgTb 248.6.横倾角;730.248.190tanMGyb1.6若要将平台扶正,在 B 桩的注水体积为 v2,注水量的横坐标为 y2=35,当船扶正至正浮状态时,船的横倾力矩为零,重力,浮力的力矩平衡方程为 022ywvyfbm362453)(468)(22 ffv吃水增量: AvTW7.2注水深度 (相当于 AB 立柱内的水面齐平)maH3.1642注水量的重心高度为: dz 6.5/.7/2扶正后的初稳心高: mvaMGzTvMG425.1 624051/248.16.5247.13062408 /422 在最后一步的初稳心高计算结果,B 支柱的

4、注水量是作为增加重量计算的,若将 B 支柱的注水量也作为浮力的损失,则计算结果为 1.468m。二、某海船 , L=125m,t40, , ,mB13mT. 72.0WPC, , xf 8.2GM.1。现将一个矩形舱破mGML10损进水,经堵漏只淹进 240t 海水,进水重心位置在 处,该)3.1,03(C舱长 ,宽 ,高ml0.8mb,求淹水以后船舶的浮态h.3和稳性。答案:矩形舱进水后经过堵漏处理,没有完全进水,而且海水和舱内水没有联通,因此可按第二类舱室处理,下面采用增加重量法计算。(1 分)吃水增量:(2 分)mLBwCpATWP 2.013572.0.14新的横稳性高(7 分)mpl

5、bwGMzTpGM748.02401/385.1)3.2/.04(240.1 3,具有稳定性。1新的纵稳性高(3 分)mpblwGMpLL 07.13240/85.124012331 由于增加重量的重心在中线面上,无横倾发生。(1 分)纵倾计算:(2 分)0136.14208.3()(tan1 Lfpx(2 分)mTTFF 31.).(.2/5(.tan2/1 (2 分)xA 02506)8)( 三、某船排水量 D=4430ton,平均吃水 T5.3m,重心 G 点距基线高度为 3m,任意角度下浮力作用线至 S 点的距离 204.03.)( sl试求:1 在静力作用下的极限倾覆力矩;2 动稳性

6、曲线表达式;3 船在最大摆幅 10 度时的极限动倾角和极限倾覆力矩;4 若重心升高 0.2m,求 时的30静稳性臂。 a bc d答案:1 在静力作用下的极限倾覆力矩;562.0)7(04.)(2sl当 时 ls有极大值 (2 分)53mls静力作用下极限倾覆力矩 (2 分)mtonMsH 875.249156.043ax2 动稳性曲线表达式;(4 分)323200 10)7.0618.()4.3.(184.) ddllsd3 船在最大摆幅 10 度时的极限动倾角和极限倾覆力矩;设极限倾覆力矩为 Mq10,则(2 分)010304.1203.18)()(210 qqd Ml 即除 外仅有唯一解

7、(风倾力矩功曲线和动稳性曲线相切) 。为了满足这一条件,方程0)36875.()25.61(304. 10.2. 2qqM有唯一解,则087.qM,极限动倾角 (2 分)mton1492365.q 5.61d4 若重心升高 0.2m,求 时的静稳性臂。30重心升高后,静稳心臂(2 分)sin2.04.03.)(gl当 时(1 分)mlg 4.03si.9.)( 四、某货船在 A 港内吃水T5.35m,要进入 B 港,其吃水不能超过 T14.60m,已知吃水T25.50m 时,水线面面积AW1860m 2,T34.50m 时,AW1480m 2,假设水线面面积随吃水的变化是线性的,求船进入 B港

8、前必须卸下的货物重量。 (水的密度 1.00 ton/m3)答案、解:根据 T2 和 T3 时的吃水以及水线面面积随吃水变化的线性假定可得 T3TT2 时船舶水线面面积的变化关系08)5.4(.518061480)(3323 TTAAWW(4 分)为了满足吃水要求,船舶应卸下的载荷为(6 分)tonddTpW37.124)08(35.6411 五、分别绘图并说明如何应用静稳性曲线及动稳性曲线,确定船舶在风浪联合作用下,所达到的动横倾角,以及船舶所能承受的最大风倾力矩和极限动倾角。答案:设舰艇受到的外力矩(如风倾力矩)为 ,如图 3.19,在静稳性曲线fM上,作水平线 AD,使 ,并移动垂线 C

9、D 使 ,即可确定动fOABCDOAS横倾角 。但是,由于要凑得两块面积相等,实际操作比较麻烦,故通常直接d应用动稳性曲线来确定 。dMR(l)o BACdoTR(ld)Mf DMfmaxd 57.3oMfMfmaxdmaxdmaxCA B DNC1 D1图 1 静、动稳性曲线的应用横倾力矩 所作的功为fMdTf0由于 为常数,所以 为一直线,其斜率为 ,故当 弧度53.3时,f fTfM1。因此,在动稳性曲线上的横坐标 57.3处作一垂线,并量取f 得 N 点,连接 ON,则直线 ON 即为 随 而变的规律。 与 TR 两曲线的交fTfT点 C1 表示横倾力矩 所作的功与复原力矩 MR 所作

10、的功相等。与 C1 点相对应f的倾角即为 。d潜艇所能承受的最大风倾力矩 (或力臂 )maxf maxfl在静稳性曲线图上,如图 1 所示,如增大倾斜力矩 ,则垂线 CD 将向fM右移,当 D 点达到下降段上的 D位置时, ,如倾斜力矩 再增大,复 DCBOASfM原力矩所作的功不能与倾斜力矩所作的功相等,所以,这时的倾斜力矩即为所求的最大倾斜力矩 (或力臂 ) ,D 点相对应的倾角称为极限动横倾maxfMmaxfl角 。maxd在动稳性曲线图上,过 O 点作与动稳性曲线相切的切线 ,此直线表示1最大倾斜力矩 所作的功,直线 在 57.3处的纵坐标便是所求的最maxf 1大倾斜力矩 (或力臂

11、) ,切点 D1 对应的倾角便是极限动横倾角 。f maxfl maxd六、概念题1、船舶的抗沉形式如何来保证的?2、写出船舶的初稳性公式。3、何谓 MTC,如何计算?4、通常船舶的重心、浮心和稳心间有什么样的关系?5、船舶共有几个船型系数,各是如何定义的?6、船舶的静稳性和动稳性?7、什么是船舶的储备浮力?8、船舶的浮性和稳性各研究船舶的什么问题?9、考虑船舶的初稳性问题时,如何计入自由液面的影响?10、倾斜试验的目的是什么?11、在船舶静力学中,有那些常用的近似积分计算方法?12、 是如何定义的?它表示什么?pC13、何谓 TPC,如何计算?14、如何计算初稳心高?15、试述改善稳性的措施

12、?16、何为船舶的可浸长度?17、静水力曲线图由哪些曲线组成?18、K 1 的物理意思是什么?19、悬挂重量对船舶的初稳性有什么影响?20、设计水线 21、纵倾值22、设计排水量23、什么是初稳心高24、稳性消失角25、稳性衡准数26、分舱因数27、某水线面分成 3 站,站距为 2m,各站型值依次为:0.2,0.6,0.7,0.3,用梯形法计算水线面面积。28、写出横倾状态时重量 、重心 和排水量 ,浮心 之间的关系式。29、什么是设计排水量?30、自由液面对船舶的稳性有什么影响?某船排水量为 10 吨,某自由液面惯性矩为,面积为 20m2,若将该自由液面从左40mix舷移至右舷,自由液面的形

13、状保持不变,移动距离为 6m,求该船稳心高的变化量。31、船舶从淡水进入海水,其浮态会发生怎样的变化?32、若某船的重心提高 0.5m,求该船横倾角为 30时的静稳性臂的改变量。33、采用增加重量法和损失浮力法计算破舱稳性,其计算结果有何差异。34、某二舱制船,可浸长度为 30m,求许用舱长的最大值。35、若船的水线面面积为 150m2,中横剖面面积为 10m2,排水体积为 300m3,船长为40m,船宽为 5m,吃水为 3m,试求船的方形系数 CB。 36、将一段曲线底边 6 等分,纵坐标值为y0 、y1 、y2 、y3、 y4 、y5、 y6,用辛浦生法第一法求其面积。 37、写出当船平衡于任意状态时的平衡方程。 38、若船的水下部分为长方体,船长船宽吃水100205,船的重心高度为3m,求船的初稳心高。 39、已知静稳性臂曲线后如何计算船舶的动稳性臂曲线。 40、如何减小自由液面对横稳性的影响。 41、若船的可浸长度为 50m,许用舱长取16m,该船是几舱制船。

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