（学生）船舶原理作业答案打印稿.pdf

1 第一章第一章 民用船舶的种类与用途民用船舶的种类与用途 1 船舶有哪些分类方法 答 1 按航行区域分类 1 海洋船舶 2 内河船舶 2 按航行状态分类 1 潜入水下航行的潜水船 2 航行于水面的排水船 浮力 3 滑行艇 水翼艇 气垫船 地效翼船 摩托快艇和滑板等等 3 按动力装置分类 1 蒸汽动力装置船舶 2 汽轮机动力装置船舶 3 柴油机动力装置船舶 4 燃气轮机动力装置船舶 5 核动力装置船舶 6 电力推进船舶 4 按推进器形式分类 1 明轮船 2 螺旋桨船 3 喷射式推进器船 4 平旋轮推进器船 5 风帆助航船 5 按船舶用途分类 1 运输船舶 2 海洋开发用船舶 3 工程船舶 4 渔业船舶 5 工作船舶 2 民用船舶主要包括哪些 各自的任务 特点是什么 3 军用舰艇主要包括哪些 它们的使命是什么 主要战斗舰艇的主要武备是什 么 4 哪些是发展中的高速船艇 特点如何 第二章第二章 船体几何要素船体几何要素 1 某军舰舰长 l 92 0m 舰宽 b 9 1m 吃水 d 2 9m 舯剖面系数 m c 0 814 方形系数 b c 0 468 求 1 排水体积 2 舯剖面面积 m a 3 纵向 棱形系数 p c 解 1 3 25 11369 21 992468 0 mlbdcb 2 2 48 219 21 9814 0 mbdca mm 2 3 575 0 9248 21 25 1136 la c m p 2 某海洋客货船的船长 l 155m 宽 b 18m 吃水 d 7 1m 排水体积 3 10900m 舯剖面面积 m a 115 2 m 水线面面积 w a 1980 2 m 求 1 方形系数 b c 2 纵向棱形系数 p c 3 水线面系数 wp c 4 舯剖面系数 m c 5 垂向棱形系数 vp c 解 1 55 0 1 718155 10900 lbd cb 2 612 0 155115 10900 la c m p 3 710 0 18155 1980 lb a c w wp 4 90 0 1 718 115 db a c m m 5 775 0 1 71980 10900 da c w vp 775 0 710 0 550 0 wp b vp c c c 3 某沿海客货船的排水体积 9750 3 m 它的主尺度比值为 l b 8 0 b d 2 63 船型系数为 m c 0 9 p c 0 66 vp c 0 78 求 1 船长 2 船宽 3 吃水 4 水线面系数 5 方形系数 6 水线面面积 解 db63 2 dbl63 2 0 80 8 2 367 2 63 2 9 0dddbdca mm 32 975063 2 0 8367 2 66 0 mddlac mp 3 吃水 md67 6 2 船宽 mdb54 1767 6 63 2 63 2 1 船长 mbl32 14054 170 80 8 5 方形系数 594 0 67 6 54 1732 140 9750 lbd cb 6 水线面面积 2 06 1874 67 6 78 0 9750 m dc a vp w 4 水线面系数 761 0 54 1732 140 06 1874 lb a c w wp 3 4 已知某巡逻艇的平均吃水 d 2 05m 长宽比 l b 6 7 船宽吃水比 46 2 db 方形系数 b c 0 53 求其排水体积 解 md05 2 mdb043 5 05 2 46 2 46 2 mbl788 33043 5 7 67 6 排水体积 3 13 18505 2 043 5 788 3353 0 mlbdcb 5 某内河驳船的排水体积 4400 3 m 吃水 d 2 6m 方形系数815 0 b c 水线面系数 wp c 0 882 求其水线面面积 w a 解 2 45 2076 6 2815 0 4400 m dc bl b 水线面面积 2 43 183145 2076882 0 mblca wpw 6 某游艇的排水体积 25 3 m 长宽比 l b 5 0 吃水船宽比 d b 0 37 方形 系数 b c 0 52 求该艇的主尺度 l b 及 d 解 bd37 0 bl0 5 3 2537 0 0 552 0 mbbblbdcb 船宽 mb962 2 船长 mbl81 14962 2 0 50 5 吃水 mbd096 1 962 2 37 0 37 0 第三章第三章 船舶阻力船舶阻力 1 某内河船的速度为 23km h 其与船模的尺寸比为 25 若在船模试验时已保证两 者的傅汝德数相等均为 0 3 求船和船模的雷诺数 令运动粘性系数 1 57 6 10 sm 2 解 25 smhkmvs 39 6 3600 1000 23 23 3 0 m m s s r gl v gl v f m gf v l r s s 25 46 81 9 3 0 39 6 2 2 2 2 mll sm 85 1 25 25 46 smglfv mrm 278 1 85 1 81 9 3 0 实船雷诺数 8 6 10882 1 1057 1 25 4639 6 ss ns lv r 4 船模雷诺数 6 6 10506 1 1057 1 85 1 278 1 mm nm lv r 2 某海船的水线长 wl l 126m 宽度 b 18m 吃水 d 5 6m 方形系数62 0 b c 棱形系数 p c 0 63 速度 s v 12kn 求其摩擦阻力 令0004 0 f c 水温 ct o 10 分别用 ittc 公式 桑海公式和柏兰特 许立汀公式 解 海船ct o 10 sm 1035383 1 26 3 89 1026mkg smknvs 1728 6 5144 0 1212 8 6 10745 5 1035383 1 1261728 6 ss ns lv r 湿表面积 wls lcs 其中 排水体积 3 5 78746 51812662 0 mlbdcb 湿面积系数 s c由宽度吃水比db 及舯剖面系数 m c查图得到 214 3 6 5 18 db 984 0 6 51812663 0 5 78741 bdlcdb a c p m m 查图 3 4 2 得 69 2 s c 2 5 2679126 5 787469 2 mlcs wls 1 ittc 公式 3 2 10642 1 2 lg 075 0 n f r c 摩擦阻力 kn svccr fff 107 1728 6 5 267989 1026 2 1 104 010642 1 2 1 233 2 2 桑海公式 3 6 2 10642 1 lg 4631 0 n f r c 摩擦阻力 kn svccr fff 107 1728 6 5 267989 1026 2 1 104 010642 1 2 1 233 2 5 3 柏兰特 许立汀公式 3 58 2 10684 1 lg 455 0 n f r c 摩擦阻力 kn svccr fff 2 109 1728 6 5 267989 1026 2 1 104 010684 1 2 1 233 2 3 某海船的水线长 wl l 100m 宽度 b 14m 吃水 d 5m 排水体积 3 4200m 舯剖面面积 m a 69 2 m 船速 s v 17kn 1 试求尺度比25 的船模的相 应速度 若经船模试验得知在相应速度时的阻力 24 5n 试验池水温为c o 10 2 试求此船在水温ct o 15 时有效功率 摩擦阻力分别应用 ittc 和柏兰 特 许立汀公式 令 f c 0 0004 解 1 25 ms ll smknvs 745 8 5144 0 1717 m m s s r gl v gl v f 船模相应速度 sm v gl gl v v s m s s m 75 1 25 745 8 2 试验淡水ct o 10 sm m 1030641 1 26 3 63 999mkg m 实船海水ct o 15 sm s 1018831 1 26 3 91 1025mkg s 实船湿表面积 wlss lcs 湿面积系数 s c由宽度吃水比db 及舯剖面系数 m c查图得到 8 25 14 db 986 0 514 69 db a c m m 查图 3 4 2 得 64 2 s c 2 9 1710100420064 2 mlcs wlss 222 737 2 25 9 1710 mss sm 62 2 10116 67745 8 9 171091 1025 2 1 2 1 sss vs 总阻力系数 6 fmtmfsts cccc 其中 3 22 10851 5 75 1 737 2 93 101 2 1 5 2 2 1 mmm tm tm vs r c 8 6 10359 7 1018831 1 100745 8 s ss ns lv r 6 6 10358 5 1030641 1 25 10075 1 m mm nm lv r ittc 公式 3 2 10591 1 2 lg 075 0 ns fs r c 3 2 10354 3 2 lg 075 0 nm fm r c 33 10088 4 10 354 3 581 5 591 1 fmtmfsts cccc kn vsccr sssftss 2 301 10116 67 104 010088 4 2 1 633 2 实船有效功率 kwvrp sse 2634745 8 2 301 柏兰特 许立汀公式 3 58 2 10632 1 lg 455 0 ns fs r c 3 58 2 10326 3 lg 455 0 nm fm r c 33 10157 4 10 326 3 851 5 632 1 fmtmfsts cccc kn vsccr sssftss 8 305 10116 67 104 010157 4 2 1 633 2 实船有效功率 kwvrp sse 2674745 8 8 305 4 某长江船的水线长 wl l 65m 宽度 b 12 5m 吃水 d 2 4m 方形系数 b c 0 60 棱形系数 p c 0 609 速度 s v 14km h 1 求其摩擦阻力 应用 ittc 公式 令 f c 0 0004 t c o 15 若将此船制成 2 5m 长的船模 2 求船 模的相应速度 现经船模阻力试验 已知其在相应速度时船模的每吨排水量阻 力为 78 4n 3 试求此船的有效功率 解 7 1 长江淡水ct o 15 sm s 1013902 1 26 3 04 999mkg s 3 11704 2 5 126560 0 mlbdcb smhkmvs 89 3 3600 1000 14 14 8 6 1022 2 1013902 1 6589 3 s ss ns lv r 3 2 10862 1 2 lg 075 0 ns fs r c 实船湿表面积 wlss lcs 湿面积系数 s c由宽度吃水比db 及舯剖面系数 m c查图得到 208 5 4 2 5 12 db 985 0 609 0 60 0 p b p b p m m c c lbdc lbdc lbdcdb a c 查图 3 4 2 得 00 3 s c 2 31 82765117000 3 mlcs wlss 222 224 1 26 31 827 mss sm 摩擦阻力 kn svccr fff 145 14 89 3 31 82704 999 2 1 104 010862 1 2 1 233 2 2 265 2 65 ms ll m m s s r gl v gl v f 船模相应速度 sm v gl gl v v s m s s m 763 0 26 89 3 3 333 0666 0 26 1170 m sm t m 0666 0 ntnr mtm 22 5 4 780666 0 4 78 3 22 10665 14 763 0 224 1 04 999 2 1 22 5 2 1 mmm tm tm vs r c 8 6 6 10675 1 1013902 1 5 2763 0 m mm nm lv r 3 2 10203 4 2 lg 075 0 nm fm r c 33 10324 1210 203 4 665 14862 1 fmtmfsts cccc kn vsccr sssftss 57 79 89 3 31 82704 999 2 1 104 010324 12 2 1 233 2 实船有效功率 kwvrp sse 5 30989 3 57 79 5 某船在正常运转情况下 排水体积 5700 3 m 主机功率 m p 1764kw 船速 s v 12kn 现由于锅炉发生故障 蒸汽发生量减少 主机仅能发出 1470kw 试估 计减少功率后的船速 解 海军系数法 常数 me e p v p v c 3 3 2 3 3 2 3 5700m 2 3 2 1 3 1 mm p v p v 14401470 1764 123 2 1 3 13 2 m m p p v v 减少功率后的船速 knv29 111440 3 2 6 某船的排水量增加 20 而速度维持不变 试求必须增加的主机功率百分数 解 2 3 2 3 2 2 1 3 1 3 2 1 mm e p v p v c 21 vv 1112 2 1 20 129 1 2 1 3 2 3 2 1 2 3 2 1 3 2 2 1 2 m m p p 即必须增加得主机功率百分数为 12 9 7 设一蒸汽拖船其拖行航速 8 5km h 之阻力为 3724n 拖钩上拉力为 49kn 试求 9 此船的主机指示功率 令此船舶有效功率与机器功率之比为 0 4 解 smhkmvs 36 2 3600 1000 5 8 5 8 4 0 me pp kwvlrp ssse 4 12436 2 49724 3 该船主机指示功率 kw p p e m 311 4 0 4 124 4 0 第四章第四章 船舶推进船舶推进 1 螺旋桨md35 1 在海水中工作 取 3 91 1025mkg 转速rpmn600 进 速knva20 此 时 发 出 推 力knt56 遭 受 旋 转 阻 力 矩 为 mknq 7 13 试求螺旋桨的进速系数j 推力系数 t k 转矩系数 q k 敞 水效率 0 以及所消耗的功率 nqp 2 为多少 解 rpsrpmn10600 a v 20 节 20 0 515 10 3秒米 进速系数 763 0 35 1 10 3 10 nd v j a 推力系数 164 0 35 1 1091 1025 100056 4242 dn t kt 转矩系数 0298 0 35 1 1091 1025 1000 7 13 5252 dn q kq 敞水效率 668 0 20298 0 763 0 164 0 2 0 j k k q t 消耗马力 kwnqp 8 8601000 7 131022 2 某 单 桨 船 机器 功 率kwbhp4623 轴 系 传 递 效率97 0 s 转 速 rpmn225 轴线在基线以上高度mzs0 2 船之吃水mt2 6 海水温 度ct o 15 重度 3 05 10mkn 螺旋桨要素 b 4 55 型式 md52 3 9 0 dp 敞水效率69 0 0 00 1 r 进速knva12 试应用 burrill 限界线校验推进器上是否产生空泡现象 解 ct o 15 海水 3 91 1025mkg papv 3 107 1 papa 5 10 pahs 3 1021 42 22 6 05 10 00 1 r 10 22 0 731 9 4 mda kwbhpp sd 3 448497 04623 1 设计盘面比 0 aae 0 55 2 sa hpp 0 pa 142210 3 a v sm 6 17 4 2 a v 2 sm 38 07 5 d n 60 7 0 sm 29 03 6 2 60 7 0 d n 2 sm 842 74 7 222 7 0 60 7 0 d n vv ar 2 sm 880 81 8 2 7 0 2 1 r v 451815 9 9 2 7 007 0 2 1 rvr vpp 0 315 0 311 10 查图4 4 4得 c 0 140 11 推力 1 0 r a d a e v p vt p t n 501485 7 12 需要投射面积 2 1 2 7 0rcp vta 2 m 7 928 13 需要展开面积 229 0 067 1 dpaa pe 2 m 9 209 14 4 2 0 da 2 m 9 731 15 需要盘面比 0 aae 0 946 满足空泡要求的螺旋桨盘面比为 0 946 而设计螺旋桨的盘面比为 0 55 故不 满足要求 该推进器会产生空泡现象 3 某海船航速knvs10 伴流分数2 0 w 主机功率kwmhp147 转速 rpmn180 轴系传递效率96 0 s 相对旋转效率98 0 r 试选用 554 mau设计图谱求螺旋桨的最佳要素 解 8 20 0 1 10 1 knwvv sa hpkwmhp200147 16 18898 0 96 0 200 0 hpmhpp rsd rpmn180 11 64 13 8 16 188180 5 2 5 0 5 2 5 0 0 a d p v np b 70 3 64 13 p b 由70 3 p b查 mau4 55 图谱的最佳效率线 有 5 45 92 0 d p 681 0 0 直径 m n v d a 02 2 180 5 458 螺距 md d p p858 1 02 2 92 0 效率 681 0 0 4 某内河船的螺旋桨收到功率kwdhp1411 转速rpmn250 航速 knvs16 伴流分数18 0 w 相对旋转效率98 0 r 由于船舶吃水限 制 螺旋桨的直径取定为md2 2 今选定4 z 70 0 0 aae 试求 1 按 mau 螺旋桨系列的 p b图谱计算所需的螺距和螺旋桨效率 2 如果螺旋桨的直径不受吃水限制 其最佳效率和螺距应为多少 解 1 12 13 18 0 1 16 1 knwvv sa hpkwdhp19201411 6 188198 0 1920 0 hpdhpp rd rpmn250 限制直径 md2 2 39 17 12 13 6 1881250 5 2 5 0 5 2 5 0 0 a d p v np b 由于 mau 型海水螺旋桨图谱用于内河船舶 故有 606 17025 1 39 17 pp bb 20 4 606 17 p b 92 41 12 13 2 2250 a v nd 根据 mau4 70 图谱 由20 4 p b 92 41 的交点 查得 27 1 d p 580 0 0 螺距 md d p p79 2 2 227 1 效率 580 0 0 2 当直径不受限制时 由20 4 p b查 mau4 70 图谱的最佳效率线 12 有 50 86 0 d p 620 0 0 m n v d a 624 2 250 5012 13 螺距 md d p p257 2 624 2 86 0 效率 620 0 0 5 已知某单螺旋桨海船的主要尺度为 船长ml 8 54 船宽mb2 9 吃水 md38 4 排水体积 3 1271m 伴流分数18 0 w 推力减额分数11 0 t 相对旋转效率0 1 r 主机轴马力kwps735 转速rpmn120 轴系效率 为97 0 s 该船在不同航速时的有效马力数值如下表 船速 knvs 10 11 12 13 有效马力 hppe 350 468 638 970 现初步选定叶数4 z 盘面比40 0 0 aae 利用 au 设计图谱 1 求该船最佳螺旋桨的尺寸及所能达到的最高航速 2 假定螺旋桨直径受到限制取md30 3 求该船所能达到的航速及螺旋 桨的各要素 解 1 最佳直径螺旋桨图谱设计 项 目 单位 数 值 假定航速 s v kn 10 000 11 000 12 000 13 000 1 wvv sa kn 8 200 9 020 9 840 10 660 5 25 0 0adp vpnb 桨 4 406 3 911 3 508 3 174 mau4 40 54 500 49 000 44 500 40 800 桨 nvd a m 3 724 3 683 3 649 3 624 dp 0 765 0 810 0 860 0 920 0 0 655 0 679 0 704 0 726 hd pehp 00单桨 hp 689 587 714 855 741 175 764 336 具体计算见excel表格 习题 4 5 单桨海船最佳直径 最佳螺旋桨的尺寸 404 mau md64 3 884 0 dp 712 0 0 所能达到的最高航速 knvs38 12 max 13 最佳直径螺旋桨图谱设计 300 0 350 0 400 0 450 0 500 0 550 0 600 0 650 0 700 0 750 0 800 0 850 0 900 0 8 009 0010 0011 0012 0013 0014 00 vs kn ehp hp ehp船 ehp桨4 40 100d4 40 500p d4 40 1000n04 40 2 限制直径md30 3 螺旋桨图谱设计 项 目 单位 数 值 假定航速 s v kn 10 000 11 000 12 000 13 000 1 wvv sa kn 8 200 9 020 9 840 10 660 5 25 0 0adp vpnb 桨 4 406 3 911 3 508 3 174 a vnd 48 293 43 902 40 244 37 148 mau4 40 dp 1 000 1 040 1 070 1 120 0 0 630 0 660 0 690 0 710 hd pehp 00单桨 hp 663 267 694 851 726 435 747 491 具体计算见excel表格 习题 4 5 单桨海船限制直径 螺旋桨的各要素 404 mau md30 3 084 1 dp 695 0 0 所能达到的航速 knvs32 12 14 限制直径螺旋桨图谱设计 300 0 400 0 500 0 600 0 700 0 800 0 900 0 1000 0 10 011 012 013 014 0 vs kn ehp hp