船舶原理第1章课件.ppt

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,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。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。,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,D,dm,水线,船甲板,df,dA,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。,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,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。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。,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/D17。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。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,船体计算的坐标系船中坐标系（一般）船尾坐标系（个别）,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,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）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,三、辛氏法则（抛物线法）1、辛氏第一法则原理:二次抛物线代替曲线。公式,y1,y2,y3,x,y,辛氏第一法则,L,L,1-3船体计算的近似积分法,通式：A=1/3L/n(y1+4y2+2y3+4y4+4yn+yn+1)辛氏乘数：，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、辛氏第二法则原理:用三次抛物线代替曲线。公式辛氏乘数：1、3、3、1,辛氏第二法则,y,1-3船体计算的近似积分法,通式：A=3/8L/n(y1+3y2+3y3+2y4+3yn+yn+1)辛氏乘数：，3，3，2，3，2，3，3，1适用范围：n等分为3的倍数。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=166.0575 A=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 1.03,4 11 4 11 4 11 4 11 4 1,半A3.5/3(043.325.3125.95.854 5.2223.6641.03）168.1283 A=168.12832=336.26,