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1、船舶原理船舶原理静力学主要内容及目录n第一章 船体形状及近似计算n第二章 浮性n第三章 初稳性n第四章 大倾角稳性n第五章 船舶抗沉性n第六章 船舶下水计算船舶原理n船舶原理介绍以下六种航海性能船舶静力学 船舶动力学浮性 快速性(船阻力、桨推力）稳性耐波性（又名：适航性、摇摆性 ）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n1-1 主尺度、船型系数、尺度比n1-2 船舶型线图n1-3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
2、平面, 是量度船体垂直 方向尺度的基准面。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。n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。n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D dm水线船甲板dfdA设计水线长LwL垂线间长LPP总长LOA首 垂 线尾 垂 线主尺度主尺度 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
3、距离。通常所称的船长是指垂线间长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+da2吃水差 t = df- da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)主尺度船型系数是表示水线
4、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 u面积系数水线面系数中横剖面系数船型系数 式中：AW水线面面积；AM中横剖面浸水面积；V排水体积。u 体积系数方形系数纵向棱形系数垂向棱形系数船型系数船型系数n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。 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
5、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。 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。n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。n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。主尺度比n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。n宽吃水比B/d：与稳
6、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.n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 浮力大，抗沉性好；且船舱容积增大，重心升高。n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。n 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/D17。n 长吃水比L/d：与操纵回转性能有
7、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n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。n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 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n船舶型线图是在三个相互垂直的投影面上，以船 体型
8、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。n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）。n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。n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、舭部升高和舭部半径的大小。设计水线面是设计夏季载重吃水处的水平
9、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n船中坐标系（一般）n船尾坐标系（个别）一、近似计算的任
10、务n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。n涉及到：积分和累加等运算。n船体外形是一个具有双重曲率的复杂表面，难于 用数学表达式表示，一般要用近似积分法。n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。n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1-3船体计算的近似积分法二、梯形法则n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）n公式：n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
11、三、辛氏法则（抛物线法） 1、辛氏第一法则n原理:二次抛物线代替曲线。n公式y1y2y3xy辛氏第一法则LL1-3船体计算的近似积分法通式： A=1/3L/n(y1+4y2+2y3+4y4+4yn +yn+1)n辛氏乘数：，2，4，2，4，1n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n原理:用三次抛物线代替曲线。n公式n辛氏乘数：1、3、3、1xy1y2y3y4LLL0辛氏第二法则y1-3船体计算的近似积分法通式： A=3/8L/n(y1+3y2+3y3+2y4+3yn+y n+1)n辛氏乘数：，3，3，2，3，2，3 ，3，1n适用范围：n等分为3的倍数。n若计算曲
12、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。n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L3.5，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：L3.5，n10即：半A3.5（03.35.35.945.855.223.66 1.03）（01.03）/2 =166.0575A=166.05752=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 1.0314 11 4 11 4 11 4 11 4 1 半A3.5/3(043.325.3125.95.854 5.2223.6641.03）168.1283A=168.12832=336.26
