武汉理工大学《船舶原理C》思考题要点.doc

船舶原理C思考题静力学部分1、船舶原理研究内容 ；船舶静力学 船舶阻力 船舶推进 船舶操纵性 船舶耐波性 2、船舶主尺度定义以及几何表达；1）船长L：常用的船长有三种。总长LoA：船首最前端至船尾最后端平行于设计水线的最大水平距离；垂线间长Lpp：首、尾垂线之间的水平距离；水线长LWL：平行于设计水线面的任一水线与船体型表面首尾端交点的水平距离。2）型宽B：指船体两侧型表面之间垂直于中线面的最大水平距离，一般为船长中央处的宽度。在设计水线处的宽度称为设计水线宽。3）型深D：在甲板边线最低点量到龙骨线的垂直高度。4）型吃水T：由龙骨线量到设计水线的垂直高度。5）干舷F：在中横剖面处，沿船侧由设计水线量到甲板边板顶面的垂直距离。F=D-T+甲板边板厚度3、船型系2船型数定义及几何意义；船型系数是表示船体水下部分形状与肥瘦程度的无因次系数。1）水线面系数Cw：与基平面平行的任一水线面面积Aw与由船长L、型宽B所构成的长方形面积之比。2）中剖面系数Cm：指中横剖面在水线以下的面积Am与由型宽B、吃水T所构成的长方形面积之比。3）方形系数Cb：船体水线以下的排水体积与由船长L、型宽B、吃水T构成的长方体体积之比。4）纵向棱形系数Cp：又称纵向棱形系数，是船体水线以下的型排水体积与由相对应的中横剖面面积Am、船长L构成的棱柱体体积之比。Cp=/（Am*L）=/（Cm*B*T*L）=Cb/Cm5）垂向棱形系数Cvp：船体水线一下的型排水体积与由相对应的水线面积Aw、吃水T所构成的棱柱体体积之比。Cvp=/（Aw*T）=/（Cwp*L *B*T）=Cb/Cwp4、浮态的分类与标志； 1）正浮状态：船舶的基平面与水平面（以WL水线表示）平行，只用吃水T表示。2）横倾状态：船舶Ox轴与WL水线平行，但Oy轴与WL水线有一夹角，称为横倾角。3）纵倾状态：船的Oy轴与WL水线平行，Ox轴不平行4）一般倾斜状态：船舶既有横倾，又有纵倾5、什么是浮心、重心，用数学表达船舶漂浮的平衡条件，船舶为什么会产生倾斜；重力W是由船舶本身各部分的重量所组成的合力，合理的作用点G称为船舶重量的重心。浮力F是作用于船的排水体积的形心，称为浮心。正浮平衡条件：F=W 当重力与浮力不在同一铅垂线上时，即浮心与重心的横坐标或纵坐标不等时，会产生倾斜力矩，从而使船舶产生倾斜。6、船舶重量的分类，为什么分类，重量与重心计算的正确性为什么非常重要；1）固定重量 2）变动重量 在实际运营中，装载情况总是变化的，船的排水量也将变化。而排水量直接决定浮力大小，所以需要分类。非常重要: （1）W不正确导致吃水不对；（2）xg不正确导致船舶纵倾；（3）zg不正确影响船舶的稳性和安全性。7、什么是浮性曲线，包括哪些曲线，各自的定义，其中每厘米吃水吨数曲线有哪些应用；船舶在正浮状态下，浮性参数随吃水而变化的关系曲线。水线面面积Aw曲线、漂心纵向坐标曲线xf、排水体积曲线（型排水体积、总排水体积、排水量）、浮心纵向坐标xb曲线、浮心垂向坐标zb曲线：浮心垂向坐标随吃水z变化的曲线。每厘米吃水吨数曲线：正浮船舶当吃水改变1厘米所引起的排水量变化的吨数. 应用：以知吃水T时的/cm，可用于计算装卸小量货物后的平均吃水变化量。8、由海入江，船舶是首倾还是尾倾？9、稳性定义，倾覆力矩，回复力矩，稳性分类，初稳性和大角稳性主要研究船舶什么问题；稳性：船舶在外力作用下偏离其平衡位置而倾斜，当外力消失后，能自行回复到原来平衡位置的能力。分类：1）按作用力矩性质：静稳性、动稳性2）按倾斜方向：纵稳性、横稳性3）按倾斜角度：初稳性：指倾斜角度小于10-15度或上甲板边缘开始入水前的稳性；大倾角稳性：一般指倾角大于10-15度或上甲板边缘开始入水后的稳性。倾覆力矩 ：移动重物、碰撞、拖曳、风浪、回转 回复力矩 ：船倾斜后，水下部分体积形状发生了变化，浮心B点向一侧移动到B1点，使浮力与重力不再处于同一垂线上，形成一个与倾斜力矩对抗的力矩来阻止船的倾斜，此力矩称为复原力矩。10、等体积倾斜水线，浮心曲线，横稳心，漂心，横稳心半径，初横稳性公式，初稳性高定义、计算及意义，规范对初稳性高有什么要求，如何提高初稳性，如何计算方形船的初稳性高；等体积倾斜水线：船舶受倾斜力矩作用发生倾斜，排水体积保持不变，W1L1是等体积倾斜水线。（结论：两等体积水线面的交线必通过原水线面WL的漂心。）浮心曲线：在等体积倾斜过程中浮心的移动轨迹称为浮心曲线。稳心：浮心曲线的曲率中心。稳心半径：是浮心曲率半径，即浮心与稳心之间的距离。横稳心：船横倾角度，倾斜后的浮心作用线与正浮状态作用线交于M点，称为横稳心。横稳心半径：船横倾时，浮心曲率半径称为横稳心半径。漂心：漂心是水线面积的形心。初横稳性公式：Mr=GMsin 初稳性高：稳心M到重心G 之间的距离意义：1）初稳性高是衡量船舶初稳性的主要指标。横稳性高GM越大，回复力矩Mr也越大，抵抗倾斜力矩的能力越强。2）横稳性高是决定船舶横摇快慢的一个重要特征数。规范对初稳性高的要求：我国“海船稳性规定”要求初稳心高GM0.15m；国际海事组织要求客船、货船的GM0.15m，渔船的GM0.35m。提高初稳性：降低重心高度 、增加船宽 、提高水线面系数 计算方形船的初稳性高： 11、如何判断船舶平衡的稳定性问题，并通过实例计算进行判断；G在M之下（或GM0）稳定平衡G在M之上（或GM0）不稳定性平衡G和M重合（或GM=0）中性平衡12、静稳性曲线，曲线特点有哪些，在图上标出如静倾力矩，静倾角，消失角，动倾力矩，动倾角，极限静倾力矩，极限静倾角。）静稳性曲线：以倾角为横坐标，以Lr（或Mr）为纵坐标绘成曲线，称为静稳性曲线。特点：1）静稳性臂曲线在原点处的斜率等于初稳性高GM。在小角度时，静稳性臂与横倾角成正比2）最大回复力臂Lm对应极限静倾角max3）船在恒定横倾力矩作用下一般有两个平衡位置，分别处于静稳性曲线的上升段交点和下降段的交点，上升段交点为稳定平衡位置，而下降段的交点为不稳定平衡位置。4）D点为稳性消失角r5）静稳性曲线下的面积表示倾斜力矩所作的功全部转化为船舶的位能。动倾力矩Mh，动倾角d阻力部分1、阻力定义及表达；当船舶以一定的速度航行时，将遭受周围流体对它的反作用力，这种与船舶运动方向相反的流体作用力称为船舶阻力。2、阻力分类；3、各阻力成分的成因，减阻措施；摩擦阻力Rf：由于流体具有粘性，靠近船体表面有一薄层水随船一起前进，所带动的这薄层水具有能量，消耗的能量由船舶提供，这部分耗损称之。减阻：减小湿表面积；在排水量一定时，减小长宽比；减小粗糙度；气膜减阻。粘压阻力Rpv：流体粘性在船体表而形成边界层并引起船体尾部流动分离，形成漩涡，由此降低了船体尾部的压力，使船体首、尾部产生压力差，形成压差阻力。这是由流体粘性引起的压力阻力，所以称为粘压阻力。减阻：1)去流段长度满足 2) 后体收缩要缓和兴波阻力Rw：船舶在水而航行时兴起波浪，波浪具有能量，其能量由船舶提供，这部分耗损称之。这种阻力是在没有粘性的流体中也会存在。减阻：船型本身：1）增加船长2）船型优化3）加球首、消波翼4）加压浪板5）双体船特种船：潜水船、小水线面船、水翼船、滑行船、气垫船4、航速如何划分的，阻力成分的讨论，对于不同速度段，其各阻力所占比例大小；低速船：摩擦阻力70%-80%，粘压阻力10%以上，兴波阻力很小高速船：兴波阻力40%-50%，摩擦阻力50%，粘压阻力5%5、阻力系数定义，付汝德相似定律：1）几何相似 2）运动相似 3）动力相似 6、付汝德换算方法基本原理； 这种方法将船体总阻力划分为两部分(二因次换算法因此得名)，即“相当平板”摩擦阻力和“剩余阻力”，用符号表示有：由相似定律有：7、海军系数法的应用；海军系数 （）为排水量 主机有效功率，单位马力Hp 1Kw=1.36Hp某船装有功率为2000马力的主机，正常航速为12节，因锅炉故障，使主机功率下降10，试估算航速将下降多少？推进部分1、推进器类型，螺旋桨类型，普通螺旋桨组成；推进器类型：橹、风帆推进、明轮推进器、螺旋桨推进器、喷水推进器、线摆推进器、吊舱推进器。螺旋桨类型：导管螺旋桨、对转螺旋桨、槽道螺旋桨、串列推进器普通螺旋桨组成：桨叶+桨毂+整流帽。2、螺旋桨几何参数定义，螺旋桨叶面构成，螺距三角形的构成及各参数含义；几何参数定义：直径D: 螺旋桨旋转时，叶梢划过的圆形轨迹称为梢圆，梢圆的直径称为螺旋桨直径叶数Z:螺距：母线绕旋转轴旋转一周，即转动360度，其沿轴线移动的距离称为而螺距，用P表示。螺距比P/D：螺距P与直径D的比值。盘面比AE/A0：伸张面积AE与盘面积A0之比。毂径比：毂径dh与螺旋桨直径D之比。（叶面参考线与桨毂表面的交点到轴线的距离，称为桨毅半径）螺旋桨叶面构成：叶面、叶背、导边、随边、叶根、叶梢螺距三角形： 3、速度三角形的构成及和对应参数含义；螺旋桨进速（轴向）螺旋桨周向速度螺旋桨合进速攻角4、螺距三角形与速度三角形之间关系，攻角及攻角对升力和阻力影响； dD为阻力，dL为升力，dT为推力，dF为螺旋桨阻力攻角大，升力大；5、机翼产生升力的原因，螺旋桨产生推力的原因；机翼上面空气流速大，压力小；下面流速小，压力大，形成一个压力差，即升力。 即可产生推力6、螺旋桨进程，螺旋桨水动力性能曲线及特点；进程：螺旋桨旋转一周在轴向前进的距离。 （进程越大，滑脱越大，则攻角越小）7、螺旋桨敞水试验，螺旋桨敞水性征曲线及对应个参数定义；敞水试验：Va、n、T、Q0进速系数：推力系数：转矩系数：敞水效率：8、什么是伴流，伴流产生的原因，伴流分数定义及意义；船在航行中，附近的水受船体的影响而产生运动，表现为船体周围伴随着一股水流，称为伴流。成因：1、势伴流船身周围的流线运动 2、摩擦伴流水的粘性作用与船型、表面粗糙度、雷诺数、 桨的位置有关 3、波浪伴流船舶的兴波作用 意义：将船速与螺旋桨进速联系起来。9、什么是推力减额，产生推力减额原因，推力减额分数及定义；推力减额：螺旋桨抽吸作用，使船尾压力降低，导致阻力增加。成因：1）由于螺旋桨抽吸作用，使船尾部压力降低，导致阻力增加 ； 2）螺旋桨的抽吸作用，使船体表面水流速度增加，增加摩擦阻力； R为裸体阻力10、用流程图表达从主机功率至船体有效功率之间能量传递过程，包括各效率、各功率表达；轴系效率相对旋转效率 R 敞水收到马力与船后收到马力之比 船身效率 H 有效马力与推马力之比 螺旋桨敞水效率: 船后收到马力与主机功率之比有效马力船后收到马力11、螺旋桨叶面产生空泡的原因，产生空泡的条件，减压系数和空泡数的定义；原因： 叶被最厚处水流速大，压力减小，达到水温时的饱和压力时就会沸腾。PB=Pv条件：如 则 ，产生空泡如 则 ，不产生空泡减压系数：空泡数：12、空泡的分类，及对性能有何影响；局部空泡、全空泡危害：1）第一阶段（局部空泡） 对机械性能有影响-剥蚀对水动力无影响2）第二阶段（全空泡） 对机械性能无影响-对水动力有影响 推力下降13、阐述延缓空泡的措施；1）降低最大减压系数：a.增大盘面比b.采用压力分布较均匀的切面c.减小叶根