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1、* *船舶静力学第一章绪论船舶静力学 船舶航行船舶航行6 6大性能大性能浮性浮性船舶在一定装船舶在一定装载情况下浮于载情况下浮于一定水面位置一定水面位置的能力。的能力。船舶静力学 稳性船舶在外力作用下，船舶发生倾斜而不致倾覆，当外力作用消失后，仍能回复到原来平衡位置的能力船舶静力学 抗沉性船舶破损进水情况下的浮性和稳性船舶静力学船舶的速航性，其中包括：船舶的速航性，其中包括：船舶阻船舶阻力力性能，及性能，及船舶推进船舶推进性能性能T TR R快速性船舶静力学 耐波性（适航性）船舶在风浪中的运动性能，此时船舶发生摇荡运动（横摇、纵摇和升沉等）。船舶静力学 操纵性船舶操纵性包括：航向稳定性和回转性
2、。船舶静力学本课课程的特点、地位和内容一、特点和地位 船舶静力学是一门古老而成熟的，基本原理简明的，实践性强，在船舶设计、船舶建造及船舶营运中非常有用的学科。是船舶工程专业的最重要的专业课，是船舶原理和船舶设计课程的基础，也是船舶诸多性能的基础。船舶静力学二、研究范畴和内容船舶静力学（以流体静力学为基础）（1）浮性（2）稳性 （3）抗沉性船舶静力学三、研究与判断船舶稳性的方法1、 理论计算（应用浮性及稳性的基本理论）、实船倾斜试验（测量实船的重量重心）船舶静力学四、本课程的学习方法1、牢固掌握基本理论，搞清基本概念；2、重视理论联系实际，加强实践性环节；3、积极思维，不放过疑难和不懂的问题 ，
3、认真总结提高。船舶静力学五、船舶静力学课程内容 （1）船体形状及近似计算 （2）浮性 （3）初稳性 （4）大倾角稳性 （5）抗沉性（6）船舶下水船舶静力学 第一章船体形状及近似计算船体型表面型线图所表示的船体外形称为船体型表面船舶静力学 11- -1 1 主尺度主尺度 船形系数和尺度比船形系数和尺度比主尺度、船形系数和尺度比是表主尺度、船形系数和尺度比是表 示船体大小、形状、肥瘦程度最简明示船体大小、形状、肥瘦程度最简明 的几何参数的几何参数船舶静力学 三个三个主坐标平面主坐标平面表达船体外形的主坐标平面表达船体外形的主坐标平面 是是 三个三个相互垂直的基本平面相互垂直的基本平面船舶静力学（1
4、 1）中线面（对称面）中线面（对称面）通过船宽中央通过船宽中央 的纵向垂直平面的纵向垂直平面中线面船舶静力学（2 2）中站面）中站面通过船长中点的横向垂直通过船长中点的横向垂直 平面平面中站面船舶静力学基平面（3 3）基平面）基平面通过船长中点龙骨板上缘通过船长中点龙骨板上缘 的平行于设计水线面的平面的平行于设计水线面的平面。船舶静力学甲板线龙骨基线中横剖面设计水线面中纵剖面尾首船舯船体型表面在中线面、中站面和设计吃水处的平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 计水线面计水线面三个基本截面三个基
5、本截面船舶静力学主尺度表示船舶的大小主尺度表示船舶的大小，包括船长、型宽和吃水等，包括船长、型宽和吃水等（1）船长L，有三种：n 总长LOA平行与设计水线首尾的最大距离（进船坞、码头或过闸门市时采用）n 垂线间长LPP 首垂线与尾垂线之间的水平距离（习惯上默指的船长，在船舶静水力计算中采用）n 设计水线长LWL 设计水线在首尾与船型表面之交 点的水平距离（军舰及在阻力分析中常采用）；LPPLOALWLdM设计水线 龙骨线DdFdA舷墙顶线甲板边线首垂线尾垂线基线船舶静力学BDFdM龙骨板甲板设计水线基线（2 2）型宽型宽 B B指船体两侧型表面指船体两侧型表面( (不包括外板厚度不包括外板厚度
6、) )之间的之间的最大水平距离；最大水平距离；（3 3）型深型深 D D在甲板边线最低点处，自龙骨基线至上甲板在甲板边线最低点处，自龙骨基线至上甲板边线的垂直距离；边线的垂直距离；（4 4）吃水吃水 d d龙骨基线至设计水线的垂直距离，一般指平龙骨基线至设计水线的垂直距离，一般指平均吃水。均吃水。船舶静力学 二、船型系数二、船型系数船型系数是表示船体水下部分面积或体积的肥瘦程度的 无因次系数，它包括： 面积系数 （1）水线面积系数CWP , （2）中横剖面系数CM , 体积系数 （3）方形系数CB , （4）棱形系数CP , （5）垂向棱形系数CVP , V水线面积系数水线面积系数是与基平面相
7、平行的任一是与基平面相平行的任一 水线面的面积水线面的面积A AWW与由船长与由船长L L和型宽和型宽B B所构成的长方所构成的长方 形面积之比，即形面积之比，即几何意义：几何意义：表示水线面积的肥瘦程度表示水线面积的肥瘦程度LBAW船舶静力学舯横剖面积系数舯横剖面积系数C CMM舯剖面在水线以下的舯剖面在水线以下的面积面积A AMM与由设计水线宽与由设计水线宽B B和吃水和吃水d d所构成的长方形所构成的长方形面积之比，即面积之比，即几何意义：几何意义：表示水线以下的舯横剖面积的肥瘦程度表示水线以下的舯横剖面积的肥瘦程度BdAM舯方形系数舯方形系数C CB B船体在水线以下的排水体积船体在水
8、线以下的排水体积 与由船长与由船长L L、设计水线宽设计水线宽B B和吃水和吃水d d所构成的长方形体所构成的长方形体 体积之比，即体积之比，即C CB B几何意义：几何意义：表示船体水线以下排水体积的肥瘦程度表示船体水线以下排水体积的肥瘦程度 。LBd船舶静力学（纵向）棱形系数棱形系数C CP P船体在水线以下的排水体积船体在水线以下的排水体积 与由船长与由船长L L、舯舯横剖面积横剖面积A AMM所构成的棱柱体体积之所构成的棱柱体体积之 比，即比，即C CP P 的几何意义：的几何意义：表示船体水线以下排水体积沿船长的分布情况表示船体水线以下排水体积沿船长的分布情况LBdAM棱垂向形系数棱
9、垂向形系数C CVPVP船体在水线以下的排水体船体在水线以下的排水体 积积 与由相对应的水线面面积与由相对应的水线面面积A AWW和吃水和吃水d d所构成的棱所构成的棱柱体体积之比，即柱体体积之比，即C CVPVP的几何意义：的几何意义：表示船体水线以下排水体积沿吃水方向的分布情况表示船体水线以下排水体积沿吃水方向的分布情况LBdAW船舶静力学 三、尺度比三、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船舶静力学 11- -2 2 船体型线图与型值表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
10、示其形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到船舶全局的一张最重要的图纸重要的图纸。一、船体型线图一、船体型线图船舶静力学船体型线图所表示的船体表 面称为船体型表面。船体型表面。注意！注意！钢船、铝船体的型表面为外板的钢船、铝船体的型表面为外板的 内表面；水泥船、木质船和玻璃钢内表面；水泥船、木质船和玻璃钢 船的型表面为船壳的外表面。船的型表面为船壳的外表面。船舶静力学（1）横剖线图平行于中站面的
11、一组横剖面；（2）半宽水线图平行于基线面的一组水平剖面 ；（3）纵剖线图平行于中线面的一组纵剖面。船体型线图的组成：船体型线图的组成：船舶静力学某高速船的横剖型线某高速船的横剖型线船舶静力学3 610 28410244001312300 200 10014222315161019182117208006007005001100 1000 900A1300140012001550-1-23610 284-1-28850纵剖850纵剖cBLL船舶静力学二、船体型值表二、船体型值表船体型值表船体型值表是船舶性能计算和建造的主要是船舶性能计算和建造的主要依据。为避免图纸的伸缩变形，长期保存船型的重依据
12、。为避免图纸的伸缩变形，长期保存船型的重 要数据需要给出船体型值表。要数据需要给出船体型值表。船舶静力学某高速艇型值表某高速艇型值表 单位: mm某万吨级货轮型值表单位: mm某万吨级货轮型值表 (续表)单位: mmb bh hd dx xy y在长方形上挖去一圆，圆之上边与在长方形上挖去一圆，圆之上边与 长方形相切，圆心长方形相切，圆心x x坐标为坐标为a+b/2,a+b/2,求求 图形的面积、对图形的面积、对x x州的一次矩和二州的一次矩和二次矩（即：面积矩和惯性矩）。次矩（即：面积矩和惯性矩）。a ay yc c船舶静力学x xC Cb bh hy yC Cx xy yC Cx xC C
13、d dOO船舶静力学 1-3 船体近似计算方法在船舶性能计算中通常要进行船体计算在船舶性能计算中通常要进行船体计算, ,其内容包其内容包 括括: :横剖面、水线面积、排水体积、这些面积与体积横剖面、水线面积、排水体积、这些面积与体积 的几何形心、面积的惯性矩等等，这些计算常称为船的几何形心、面积的惯性矩等等，这些计算常称为船 体计算，是船舶设计中的基础工作之一。由于船体型体计算，是船舶设计中的基础工作之一。由于船体型 线复杂，不能用解析式表达，因此一般是根据型线图线复杂，不能用解析式表达，因此一般是根据型线图 用数值积分法来进行计算。用数值积分法来进行计算。最常用的近似计算方法有：最常用的近似
14、计算方法有：一、梯形法一、梯形法 二、辛浦生法二、辛浦生法 三、乞贝雪夫法三、乞贝雪夫法LO x x+dxyx有限个正方形面积之和有限个正方形面积之和面积面积船舶静力学L/3L/3L L船舶静力学 一、梯形法一个单元的一个单元的 梯形面积为梯形面积为 ：用若干直线段组成的折线近用若干直线段组成的折线近 似地代替曲线，是最简便的数值似地代替曲线，是最简便的数值 积分方法。积分方法。总面积：总面积：Cx0DGF Edllcx1x2x3xx-1xny1y0ynyn-1y3y2-a0a1an-1a2-船舶静力学 梯形法求面积的近似积分公式：称为修正值称为修正值船舶静力学 二、辛浦生法用用二二次抛物线段
15、来近似代替实次抛物线段来近似代替实 际曲线，际曲线， 称为称为辛浦生第一法辛浦生第一法；用三；用三 次抛物线段来近似代替实际曲线称次抛物线段来近似代替实际曲线称 为为辛浦生第二法辛浦生第二法。该法的实质是用抛物线段来近似代替实际曲该法的实质是用抛物线段来近似代替实际曲线。船体的大部分曲线事实上是与抛物线相近的线。船体的大部分曲线事实上是与抛物线相近的 ，因此辛浦生法的计算结果精度较高，得到广泛，因此辛浦生法的计算结果精度较高，得到广泛 应用。应用。船舶静力学 1. 辛浦生第一法二次抛物线的表达式：二次抛物线的表达式：一个单元的二次抛物一个单元的二次抛物 线所围成的面积为：线所围成的面积为：（a
16、0、a1、a2为常数）（1-5）Cy2y1EDyy3Lx dx lx lyO船舶静力学建立面积与纵坐标的表达式建立面积与纵坐标的表达式: :（1-6）由二次抛物线表达式，在由二次抛物线表达式，在 x x 轴的三个坐标点上轴的三个坐标点上 确定相应的确定相应的 y y i i 值：值：当x= l时，y1=a0-a1l+a2l2当x= 0时，y2=a0当x= +l时，y3=a0+a1l+a2l2二次抛物线二次抛物线 表达式表达式Cy2y1EDyy3Lx dx lx lyO船舶静力学由（由（1-51-5）与（）与（1-71-7）式，相同单元的二次抛物线所）式，相同单元的二次抛物线所 围成的面积应相等，即：围成的面积应相等，即：（
