船舶与海洋工程 课程设计.ppt

船舶静力学课程设计 1 船体线型图 2 静水力计算 3 稳性校核 4 程序操作说明 大坂城风能发电 1 船体线型图 1 1 一 绘制前的准备工作二 AutoCAD操作简介 一 绘制前的准备工作 选择船舶 2人一组 每人完成自己的线型图 为简化船舶静水力计算的源数据准备工作 建议大家不要选择下列船型 1 3 双体船 涡尾船型 隧道型船 选择船舶的用途 2 3 绘制前的准备工作 1 船体线型图绘制前的准备工作 完善型值表 标注特征点及插入点的坐标 2 线型图合理地分段 确定分段点坐标 斜率 3 绘制一组曲线前 重新定义用户坐标原点 4 用样条曲线绘制各曲线段 5 用编辑样条曲线的各种命令光顺 修改曲线 6 修改型值表 输出完工型值表 7 标注特征点及插入点的坐标 为填写计算程序数据文件做好准备 3 3 二 AutoCAD操作简介 1 进入AutoCAD界面2 AutoCAD命令的执行方式3 透明命令4 用户坐标系设置5 设置绘图单位6 样条曲线的绘制7 编辑样条曲线 1 1 1 进入AutoCAD界面 1 1 使用window菜单 进入AutoCAD2004 设置背景 2 AutoCAD命令的执行方式 AutoCAD命令有以下种方式 任选其中一种即可 1 使用工具栏的图标按钮 2 使用菜单项 3 在命令窗口键入AutoCAD命令 4 使用对象的快捷菜单 5 使用状态栏中的辅助工具按钮 1 1 3 透明命令 透明命令是在运行某个命令的过程中 插入执行的其他命令 例如在执行用直径做园的命令中 需要滚动屏幕以选择当前显示区外的第二个端点 键入命令前输入 随后输入的命令就是透明命令 透明命令的提示符为 命令 C CIRCLE CIRCLE指定圆心或 三点 3P 两点 2P 2P 指定直径的第一个端点 捕捉直径的第一个端点 指定直径的第二个端点 z 透明命令zoom 指定窗口角点或 全部 A 中心 C A 显示全图 指定直径的第二个端点 捕捉直径的第二个端点 1 1 4 用户坐标系 UCS 1 创建用户坐标系2 命名UCS3 打开 关闭UCS图标显示4 控制UCS图标显示样式 1 6 1 创建用户坐标系 创建用户坐标系可用以下任一方法 使用工具栏 使用菜单项 使用UCS命令 UCS 命令窗口提示 指定UCS原点或 面 F 命名 NA 对象 OB 上一个 P 视图 V 世界 W X Y Z z轴 ZA 各选项的含义如下 2 6 2 创建用户坐标系 面 F 将UCS与实体对象的选定面对齐 命名 NA 根据名称选择已创建的坐标系 对象 OB 用选定的对象快捷创建UCS 上一个 P 恢复到上一个坐标系 视图 V 以屏幕为XY平面创建新UCS 原点不变 世界 W 从UCS回到世界坐标系 X Y Z 在命令行中输入角度 右手规则 通过旋转当前UCS 来创建新UCS 3 6 2 命名UCS 打开UCS窗口 使用工具栏 使用菜单项 各页面的功能如下 4 6 命名UCS 用于重命名 删除或将坐标系置为当前 在当前坐标系的快捷菜单中可选择相应操作 正交UCS 选择需用正交坐标系的视图 俯视 左视 设置 用于设置UCS图标和UCS 3 打开 关闭UCS图标显示 菜单项 视图 显示 UCS图标 开 关 5 6 4 控制UCS图标显示样式 命令行输入UCSICON命令 选择 P 可打开 UCS图标 窗 可选择UCS的显示样式 大小 颜色等 6 6 5 设置绘图单位 打开 图形单位 窗 菜单项 格式 单位 命令行 UNITS 长度 定长度单位类型和精度 角度 定角度单位类型和精度 顺时针 选中为顺时针为正 否则逆时针为正 插入时的缩放单位 选择插入图块的单位 也是当前绘图环境的尺寸单位 方向 设置角度的0o方向 东南西北 1 1 6 样条曲线的绘制 工具栏 绘图 样条曲线 菜单项 绘图 样条曲线 命令行 SPL SPLINE 指定第一点或 对象 O 输入2个点后学生显示 指定下一点或 闭合 C 拟合公差 F 对象 指定多段线段转换成样条 闭合 将样条曲线的起点与终点闭合 拟合公差 定义曲线的偏差值 值越大 离控制点越远 起点切向 定义样条曲线端点切线方向 1 1 7 编辑样条曲线 工具栏 修改 样条曲线 菜单项 修改 样条曲线 命令行 SPE SPLINEEDIT 显示样条曲线的主提示 输入选项 拟合数据 F 闭合 C 移动顶点 M 精度 R 反转 E 放弃 U 1 4 编辑样条曲线 拟合数据 编辑样条曲线各点 显示 提示信息 添加 A 闭合 C 删除 D 移动 M 清理 P 相切 T 公差 L 退出 X 添加 添加样条曲线的型值点 闭合 打开 闭合或打开样条曲线 删除 删除样条曲线的型值点 移动 移动样条曲线的型值点到新位置 清理 从图形数据库中清除样条曲线的数据 相切 编辑样条曲线起点和终点的切线斜率 公差 使用新公差从新拟合现有型值点 退出 返回到样条曲线的主提示 2 4 编辑样条曲线 闭合 打开 闭合或打开样条曲线 移动顶点 从新定位样条曲线的型值点 精度 调整样条的拟合精度 显示如下提示 输入精度选项 添加控制点 A 提高阶数 E 权值 W 退出 X 添加控制点 增加样条曲线的控制型值点数 提高阶数 增加样条曲线的型值点数 权值 更改样条曲线控制点的权值 值越大 曲线越接近型值点 退出 返回到样条曲线的主提示 3 4 编辑样条曲线 反转 反转样条曲线的方向 放弃 取消上次操作 4 4 线型图绘制常见问题 总结 理解或体现设计者的思想 投影的一致性 光顺 1 横剖面图中的甲板边线 2 樑拱和甲板中线 3 船底斜升线与横剖线 4 设置辅助线图层 斜升底的切点 舷侧的切点 水线端点的圆弧半径和切点 5 折角线 6 呆木和舵轴支承 7 舷墙 8 斜剖线 9 标注图层 10 图形的封闭性 不要重复画直线段 2 静水力计算 1 13 船舶静力学课程设计书 封面 班级 姓名 成绩 完成日期 同组姓名 静水力计算 2 13 一 船舶静力学计算船型简介 船名 线形特点 其他 程序简要说明 开发单位 原华中理工大学船舶系张铭歌副教授 程序采用辛普森及梯形法计算 计算程序用Fortran语言 数据检查程序用Basica编写 供学生毕业设计和数十艘实船设计 可信度高 其他 根据静水力计算结果绘制船舶静水力曲线 根据横剖面计算结果绘制邦戎曲线 静水力计算 根据横剖面计算结果绘制设计吃水下横剖面面积曲线 根据稳性计算结果绘制稳性插值曲线 列表计算指定纵倾 首 尾吃水 情况下 排水量 浮心Xb Zb 并在此基础上 按组 绘制 费尔索夫曲线 可浸长度曲线 三选一下水曲线 附件 不同首尾吃水时 及Xb Zb计算表 Excel表 3 13 费尔索夫曲线 1 在邦戎曲线上选取若干尾吃水dAi 和若干首吃水dFi 各构成一族倾斜水线面 4 13 费尔索夫曲线 2 计算每根倾斜水线下的排水体积 i及浮心的坐标xBi 并以首吃水为横坐标 以尾吃水为参数 绘制 及xB的辅助曲线图 不同首尾吃水时 及XB汇总表 5 13 费尔索夫曲线 3 读出排水体积 20 和浮心纵坐标XB 0 0 等值线与各首吃水交点对应的尾吃水 4 在费尔索夫曲线上绘制上述各等值线 dfda da xb 0 41 140 560 60 960 640 80 780 721 00 590 791 20 410 90 6 13 可浸长度计算 7 13 1 绘制极限破舱水线在邦戎曲线上绘出核算水线和安全限界线 并在安全限界线的最低点处画水平的极限破舱水线PP 然后在首尾垂线向下取Z 1 6D 1 5d 并将其3 4等分 过各分点做限界线的切线 得到一组极限破舱水线 可浸长度计算 8 13 2 计算各极限破舱水线下体积 i及对舯的体积静矩Mi用邦戎曲线分别计算 M i Mi 并用下式计算vi i xi Mi M vi将结果绘成vi xi曲线 可浸长度计算 9 13 3 绘制各站在限界线下的横剖面面积曲线A 并对A曲线从船首向船尾积分 将积分结果以船长为横坐标绘成曲线 并用同样比例绘制vi xi曲线 对任意xi 按图示方法使cd vi 面积acb bde 则l即为所求的舱长 l 2为舱长的中心 一般与舱容中心相差极小 可浸长度计算 10 13 4 绘制可浸长度曲线将上述计算结果绘制成图示曲线 将应当水平量取的可浸长度竖直表示 并假定舱容中心等于舱长中心 因此两端线的斜率为tg 12 考虑渗透率的影响可浸长度将增加 下水曲线 1 确定船舶下水重量 重心纵向位置 2 确定滑道坡度 船台末端 前支架位置 3 在邦戎曲线上绘出各倾斜水线 4 列表计算各倾斜水线下 和XB 进而计算重量及浮力对前支架力矩 重心离开船台末端后计算对船台末端的重力力矩和浮力力矩 直到尾浮开始 11 13 下水曲线 12 13 E 船尾入水B 重心到船台尾A 尾浮开始Q 全部入水 尾浮后浮力和浮心计算 13 13 以滑程X为参数 按龙骨坡度 确定最高倾斜水线 适当选择几个低尾吃水 分别计算船体排水体积和浮心 做辅助图 用浮力对前支架力矩等于重力对前支架力矩确定实际尾吃水和浮力 3 船舶稳性校核 各种装载情况下船舶稳性计算书1 概述 船名 船舶类型 依据规范 航区 2 船舶主尺度 Loa Lpp Lw B D d f 梁拱 Pe 功率 V 航速 W 货船载重量 Ab 舭龙骨面积 其他 每数据占1行 3 稳性计算书使用说明经校核本船虽满足稳性要求 但船长应根据装载 天气 水流等情况谨慎驾驶 确保船舶航运安全 1 27 稳性总表 4 各种核算状态稳性总表 2 27 t m m m m m m Zg GMo GM GM e 稳性总表 3 27 m m T o Lf Lq1 Kf 回 j o o o o o m m s 重量重心计算 5 各种核算状态重量重心计算 分项重量 重心估算 计算状态 每种核算状态1张 4 27 各部分重量估算 船体 货物 船员及行李 乘客及行李 燃油 kg Pe R v 滑油 3 5 燃油 淡水 饮用水6 10kg 人天 生活用水50 100kg 人天 食品 2 5 4 5kg 人天 全船重心位置估算 zg D xg xb 5 27 浮态及初稳性计算 6 各种核算状态浮态及初稳性计算 6 27 d xg xb xg xb MTC t t m m m tm tm cm m m m m m m m xf dF dA Zb BM zg GM 受风面积计算 7 受风面积是指核算吃水以上船体纵剖面布置图的侧投影面积 由满实面积和非满实面积组成 投影重叠的满实面积不应重复计算 非满实面积可逐项算 也可取最大满实面积的百分数 客船 干货船 拖船 挖泥船 起重船取面积3 面积矩6 渔船 油船取面积的5 面积矩的10 7 27 受风面积计算 各种核算状态受风面积计算 参照总布置图 核算状态 每种状态1张 8 27 自由液面修正 8 自由液面修正计算计算说明 扣除方法 每种状态扣除液舱说明 各种核算状态自由液面扣除汇总表 9 27 附件 自由液面扣除详细计算表 每种状态1张 核算状态 自由液面修正 每种装载情况下下列液舱扣除情况 燃油舱 滑油舱 淡水舱 其它液舱 压载水舱 纵倾平衡水舱 液货舱 自由液面修正方法 偏于安全的考虑 法1 修正计算的液舱 按50 液量 横倾30度 计算M30 在0 30间线性插值 大于30度取M30 法2 计算液舱的自由液面横倾力矩Mfs 10 27 自由液面修正 11 27 核算中的静稳性曲线 核算中的静稳性曲线应当包括 自由液面修正悬挂重物的修正上层建筑的影响 在此基础上计算动稳性曲线 12 27 舱室进水角计算 9 舱室进水角计算 绘制进水点布置图 Zr Yr 列表插值计算对应排水量 13 27 根据计算结果绘制进水角曲线 动稳性曲线 10 列表计算动稳性曲线 假定重心在船底中心 10 0 1746rad 2 0 0873 5 0 08727rad 2 0 04363 ld 1 2 i m 14 27 15 27 动稳性曲线算例 绘制静稳性 动稳性曲线 每种装载情况1张 16 27 稳性衡准数 以海船为例 11 稳性衡准数 船舶各种装载的稳性衡准数K应满足 Kf lq lf 1lq 考虑了横摇角 o 进水角 e 上层建筑 自由液面修正后的最小倾覆力臂 lf 风倾力臂12 风倾力臂 p 单位计算风压 Pa 是航区 风压中心z的函数 Af 船体吃水以上受风面积 m2 z 受风面积中心到计算吃水线的距离 m 核算状态的排水量 17 27 风倾力臂计算 18 27 横摇角 o计算 13 横摇角 o计算 圆舭船型的横摇角 f 系数 按船舶的宽吃水比B d值由下表查得 C1 横摇共振参数 由横摇周期和航区按下图决定 19 27 横摇角 o计算 横摇周期 f 见上表 B 船宽 m Zg 船体重心高 GMo 未经自由液面修正的初稳性高 C2 考虑有效波倾的影响 C2 0 13 0 6 Zg dC3 考虑宽 吃水比对横摇角的影响 按B d查表 20 27 横摇角 o计算 A类船 干货船 油船 集装箱船 海驳 B类船 客船 渔船 拖船 对于折角型船舶 横摇角等于上述计算结果乘以0 8 计算横摇角时 不计减摇装置影响 C4 舭龙骨对横摇角的影响 用舭龙骨面积百分数Ab LB 100 查表 21 27 规范对稳性的要求 14 规范对稳性的要求初稳性高 一般船GM 0 15m 集装箱船GM 0 3m 30度或进水角 取小者 处静稳性臂Ls 0 2m 遮蔽航区可以按规定降低要求 最大静稳性臂对应角 m 25度 遮蔽航区 m 15度 对于江海直达和甲板货船有加速度衡准要求 Ka 0 3 ac 1 ac 0 035B o T2 22 27 规范对稳性的要求 对于客船核算旅客集中一舷时的横倾角 客 按4人 m2 0 075kg z 1 0 3m坐 客 min 可开舷窗下缘 舷门 2 3 其他开口 2 3 上层连续甲板边缘 10o 远海航区 客 min 可开舷窗下缘 舷门 0 8 其他开口 0 8 上层连续甲板边缘 12o 非远海航区 23 27 规范对稳性的要求 对于机动船核算全速回转时的横倾角 回 min 同上 其中回转力臂lR Vm 最大设计航速m s Lw 水线长m KG 重心高m d 核算吃水m 24 27 课程设计小结 三 课程设计小结 数据检查 提高精度 重量重心 进水点 受风面 自由液面 舭龙骨 偏移量影响 建议 其他 四 附件 裁成或折成统一大小 装订成册 1 计算机程序原始数据 2 计算机输出结果 25 27 要求 五 要求课程设计要求独立完成 计算书要求手写 不要打印件 复印件 充分利用Excel及其它应用软件 进行计算 绘图 然后可将计算 绘图结果打印后 贴在计算书中 26 27 参考资料 船型资料 长江船舶设计院编 内河船舶图册U662 2交通学院资料室校图书馆 27 27 4 程序操作说明 1 16 1 数据文件1格式 写字版 纯文本 文件名 9字符 1118652001040 1546 07 87 82 00751 0230 160型值表 offsettable 不得有空行 对齐便于检查 10 0000 5001 0001 5002 0002 5003 0003 5000 1 1 1 10 0051 3552 2732 81220 1950 2870 3640 4621 1652 6433 2843 59240 2980 6110 8881 5092 7713 4073 6593 77760 3591 0521 8682 9613 5053 7203 8133 87480 3181 8993 1303 5823 7873 8593 8953 900100 1332 4123 4593 7053 8283 8793 9003 90012 12 0063 1563 5363 7153 8133 8543 87914 11 0572 1042 7153 0943 3663 5563 69516 10 4001 0781 5551 9552 3252 6382 90418 10 0720 3440 6000 8571 0981 3501 62220 1 1 1 1 1 10 0180 133 行后无空格 数据用空格或逗号分隔不能用Tab键分隔 数据文件举例 2 16 横剖面插值点 addedpointoftransvercesection 数据不超过72列 换行 0 1 14 0003 0794 5003 233 1 14 6503 2332 4640 0184 0003 643 1 1 1 14 4003 7154 3480 018 1 1 1 1 1 14 1903 8596 2320 018 1 1 1 1 1 14 0003 9008 1160 018 1 1 1 1 1 13 8703 90010 1 1 1 1 1 1 1 13 8503 900120 1160 0184 0003 900 1 1 1 13 8603 900140 2320 0184 0003 7464 5003 7975 0003 9006 1103 900160 3480 0184 0003 1205 0003 4486 0003 6956 2003 818180 4640 0184 0001 8475 0002 5146 0003 0996 3303 33620 1 14 0000 3595 0000 7806 0001 4376 5001 950 绘图Ymax 吃水 0 甲板 升高甲板 边点 数据文件举例 3 16 水线面插值点 addedpointofwaterplane 0 18 6800 0925 0070 018 5 18 7800 09216 3740 0181 18 7800 09217 9930 0181 5 18 5950 09218 6870 0182 19 3350 09219 2420 0182 5 20 8830 09219 6590 0183 23 7580 092 1 13 5 23 8970 09220 3060 018 x舯后x舯前 第一行数据 文件1 11865256Cx 船舶类型 常规1 涡尾2 双体3 M 计算横剖面数 11 N 计算水线数 8 Ma 最大横剖面所在的序号 6 Cs 横剖面插入点数 5 Cw 水线面插入点数 2 Mw 有涡尾横剖面站数 包括尾端面 无涡尾取0 Nw 有涡尾水线根数 包括基线 无涡尾取0 4 16 第二行数据 文件1 1040 1546 07 87 82 00751 0250 160Xm 船舯站号 5 10 10 Lpp 垂线间长 m 40 15 Loa 最大长 m 46 0 B 型宽 m 7 8 Bw 设计水线宽 m 7 8 L 标准站距 m 2 0075 水的重度 t m3 1 025 h 甲板梁拱 m 0 16 0 设计纵倾 m 0 5 16 第三行数据 文件1 7 5OL 双体船片体间距 m 非双体船无此行 6 16 型值表 文件1 型值表 offsettable 10 0000 5001 0001 5002 0002 5003 0003 5000 1 1 1 10 0051 3552 2732 81220 1950 2870 3640 4621 1652 6433 2843 59240 2980 6110 8881 5092 7713 4073 6593 77760 3591 0521 8682 9613 5053 7203 8133 87480 3181 8993 1303 5823 7873 8593 8953 900100 1332 4123 4593 7053 8283 8793 9003 90012 12 0063 1563 5363 7153 8133 8543 87914 11 0572 1042 7153 0943 3663 5563 69516 10 4001 0781 5551 9552 3252 6382 90418 10 0720 3440 6000 8571 0981 3501 62220 1 1 1 1 1 10 0180 133 与水线没有交点填 1基线是第一根水线 吃水高度 m 站号 111865200 7 16 横剖面插值点 文件1 横剖面插值点 addedpointoftransvercesection 0 1 14 0003 0794 5003 233 1 14 6503 2332 4640 0184 0003 643 1 1 1 14 4003 7154 3480 018 1 1 1 1 1 14 1903 8596 2320 018 1 1 1 1 1 14 0003 9008 1160 018 1 1 1 1 1 13 8703 90010 1 1 1 1 1 1 1 13 8503 900120 1160 0184 0003 900 1 1 1 13 8603 900140 2320 0184 0003 7464 5003 7975 0003 9006 1103 900160 3480 0184 0003 1205 0003 4486 0003 6956 2003 818180 4640 0184 0001 8475 0002 5146 0003 0996 3303 33620 1 14 0000 3595 0000 7806 0001 4376 5001 950 填点的吃水 半宽 m 原则上第一点是起点 最后是甲板边点 111865200 8 16 水线面插值点 文件1 水线面插值点 addedpointofwaterplane