静力学部分复习.ppt

船舶原理 交通学院罗薇 1 2 绪论 船舶原理是研究船舶航海性能的一门学科船舶原理研究内容 船舶静力学 船舶阻力 船舶推进 船舶操纵性 船舶耐波性 3 绪论 参考教材 船舶原理 陈主庆武汉水运工程学院出版 船舶原理 上下 盛振邦上海交通大学出版社 船舶原理 蒋维清大连海事大学出版社 4 绪论 船舶静力学研究内容1 浮性 船舶在一定装载条件下能浮于一定水面的能力2 稳性 正浮船舶收到外力矩作用发生倾斜 当外力矩作用消除以后船舶回到原来平衡位置的能力3 抗沉性 当船舶破损以后仍然具备一定浮性和稳性的能力 5 绪论 船舶阻力研究内容1 船型研究 使得在设计航速下船舶阻力最小2 阻力确定 为配备主机功率提供依据 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 6 绪论 船舶推进研究内容1主机功率最小 给定航速 通过螺旋桨设计 使所需功率最小2航速达到最大 给定主机功率 通过螺旋桨设计 使得船舶达到最大航速 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 7 绪论 船舶操纵性研究内容1航向稳定性 匀速直线航行的船舶 当受到外力偏离航线 当外力消除以后 回到原来航行的能力2回转性 在一定舵角下作圆周运动的能力3转首性 回转初期对舵的反应灵敏程度的能力 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 8 绪论 船舶耐波性研究内容1研究船舶的摇荡运动2摇荡引起的动力响应 砰击 甲板上浪 螺旋桨飞车 波浪弯矩等等 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 9 绪论 船舶耐波性研究内容1研究船舶的摇荡运动 荡 纵荡 横荡 垂荡摇 横摇 纵摇 首摇 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 10 第1章船体几何及近似计算方法 1 1船体主尺度和船型参数 1 型表面 船舶的内表面 木船为外表面2 三个主坐标平面 中线面 中站面 基平面 设计水线面 3 3个剖面 中线面 中站面 基平面 设计水线面 4 甲板边线 5 基线 6 首尾垂线 7 龙骨线 11 第1章船体几何及近似计算方法 1 1船体主尺度和船型参数 型表面 钢质船舶的内表面 木船水泥船外表面 1 型表面 1 型表面2 三个主坐标平面3 3个剖面4 甲板边线5 基线6 首尾垂线7 龙骨线 12 第1章船体几何及近似计算方法 1 1船体主尺度和船型参数 1 型表面 船舶的内表面 木船为外表面2 三个主坐标平面 中线面 中站面 基平面 设计水线面 3 3个剖面 中线面 中站面 基平面 设计水线面 4 甲板边线 5 基线 6 首尾垂线 7 龙骨线 13 第1章船体几何及近似计算方法 1 1船体主尺度和船型参数 左右两部分 前后两部分 水上水下两部分 2三个主坐标平面 14 第1章船体几何及近似计算方法 1 1船体主尺度和船型参数 1 型表面 船舶的内表面 木船为外表面2 三个主坐标平面 中线面 中站面 基平面 设计水线面 3 3个剖面 中纵剖面 中横剖面 设计水线面4 甲板边线 5 基线 6 首尾垂线 7 龙骨线 15 第1章船体几何及近似计算方法 1 1船体主尺度和船型参数 3 三个剖面 16 第1章船体几何及近似计算方法 1 1船体主尺度和船型参数 3 三个剖面 17 第1章船体几何及近似计算方法 1 1船体主尺度和船型参数 1 型表面 船舶的内表面 木船为外表面2 三个主坐标平面 中线面 中站面 基平面 设计水线面 3 3个剖面 中纵剖面 中横剖面 设计水线面4 甲板边线 甲板型表面与船侧型表面的交线5 基线 6 首尾垂线 7 龙骨线 18 第1章船体几何及近似计算方法 1 1船体主尺度和船型参数 甲板边线 甲板边线 4 甲板边线 甲板线 19 第1章船体几何及近似计算方法 1 1船体主尺度和船型参数 甲板边线 4 甲板边线 20 第1章船体几何及近似计算方法 1 1船体主尺度和船型参数 1 型表面 船舶的内表面 木船为外表面2 三个主坐标平面 中线面 中站面 基平面 设计水线面 3 3个剖面 中纵剖面 中横剖面 设计水线面4 甲板边线 甲板型表面与船侧型表面的交线5 基线 设计水线面平行的一根基准线BL6 首尾垂线 7 龙骨线 21 第1章船体几何及近似计算方法 1 1船体主尺度和船型参数 基线 5 基线 22 第1章船体几何及近似计算方法 1 1船体主尺度和船型参数 1 型表面 船舶的内表面 木船为外表面2 三个主坐标平面 中线面 中站面 基平面 设计水线面 3 3个剖面 中纵剖面 中横剖面 设计水线面4 甲板边线 甲板型表面与船侧型表面的交线5 基线 设计水线面平行的一根基准线BL6 首垂线 通过设计水线与首柱前缘的交点所作垂线7 尾垂线 一般取舵杆中心线8 龙骨线 23 第1章船体几何及近似计算方法 首垂线FP 尾垂线FP 6 首尾垂线 1 1船体主尺度和船型参数 24 第1章船体几何及近似计算方法 尾垂线 1 1船体主尺度和船型参数 25 第1章船体几何及近似计算方法 首垂线 1 1船体主尺度和船型参数 26 第1章船体几何及近似计算方法 1 1船体主尺度和船型参数 1 型表面 船舶的内表面 木船为外表面2 三个主坐标平面 中线面 中站面 基平面 设计水线面 3 3个剖面 中纵剖面 中横剖面 设计水线面4 甲板边线 甲板型表面与船侧型表面的交线5 基线 设计水线面平行的一根基准线BL6 首垂线 通过设计水线与首柱前缘的交点所作垂线7 尾垂线 一般取舵杆中心线8 龙骨线 船体型表面的底部和中线面的交线 27 第1章船体几何及近似计算方法 1 1船体主尺度和船型参数 龙骨线 8 龙骨线 28 第1章船体几何及近似计算方法 1 1船体主尺度和船型参数 龙骨线 8 龙骨线 29 第1章船体几何及近似计算方法 1 1船体主尺度和船型参数 一 船体主尺度 船长L 总长Loa设计水线长LwL垂线间长Lpp 型宽B 型深D 型吃水d 干舷F 30 第1章船体几何及近似计算方法 1 1船体主尺度和船型参数 1总长2设计水线长3垂线间长 4型宽B5型深D6型吃水T7干舷F 31 第1章船体几何及近似计算方法 1 1船体主尺度和船型参数 1总长2设计水线长3垂线间长4型宽B5型深D6型吃水T7干舷F 32 第1章船体几何及近似计算方法 1 1船体主尺度和船型参数 二 船型系数 水线面系数 Cw 横中剖面系数 Cm 方形系数 Cb 纵向菱形系数 Cp 垂向菱形系数 Cvp 33 第1章船体几何及近似计算方法 1 1船体主尺度和船型参数 一 水线面系数 Cw 定义 意义 34 第1章船体几何及近似计算方法 1 1船体主尺度和船型参数 二 横中剖面系数 Cm 定义 意义 35 第1章船体几何及近似计算方法 1 1船体主尺度和船型参数 三 方形系数 Cb 定义 意义 36 第1章船体几何及近似计算方法 1 1船体主尺度和船型参数 四 纵向棱形系数 Cb 定义 意义 37 第1章船体几何及近似计算方法 1 1船体主尺度和船型参数 五 垂向棱形系数 CVP 定义 意义 38 第1章船体几何及近似计算方法 1 1船体主尺度和船型参数 思考题 主尺度定义船型系数定义及几何意义绘图表达主尺度和船型系数 39 第1章船体几何及近似计算方法 1 2船体型线图 型值表 1 2船体型线图 型值表 型线图的组成 型值表构成 40 第1章船体几何及近似计算方法 1 3船体近似计算方法 1 3船体近似计算方法 船体是用离散点表达 必须用近似计算方法来计算 解决的问题 浮性稳性的计算实际是积分的运算 41 第1章船体几何及近似计算方法 1 3船体近似计算方法 梯形法辛谱生法乞比雪夫法 近似计算方法 不论哪种方法都是解决 42 第1章船体几何及近似计算方法 1 3船体近似计算方法 一 梯形法求定积分 解决问题 实际求曲线下面积 梯形法基本原理 用N个梯形面积代替真实曲线下面积 43 第1章船体几何及近似计算方法 1 3船体近似计算方法 公式推导 1 a b 积分区间长L 其n等份 等份区间长2 已知等份点函数值xi yii 1 n注意 y f x 可以是任意被积函数 a b 3 连接各点函数点yi 折线 用折线下面积代替曲线 当n无穷大 这些与曲线重合 44 第1章船体几何及近似计算方法 1 3船体近似计算方法 S1 S2 Sn 45 第1章船体几何及近似计算方法 1 3船体近似计算方法 某船的长度L 70m 其设计水线的等间距坐标 半宽 如下表所列 例题 求水线面面积 46 第1章船体几何及近似计算方法 1 3船体近似计算方法 某船的长度L 70m 其设计流水线的等间距坐标 半宽 如下表所列 例题 求水线面面积 解 47 第1章船体几何及近似计算方法 1 3船体近似计算方法 思考题 1利用梯形法进行简单计算2如何计算水线面漂心 48 第二章船舶浮态与初稳性 第二章船舶浮态与初稳性 2 1浮态的标志 正浮浮态的确定 2 2初稳性 初稳性公式和初稳性高 2 3静水力曲线图 2 4装载情况改变对浮态和初稳性的影响 49 第二章船舶浮态与初稳性 2 1浮态的标志 正浮浮态的确定 浮态的标志船舶漂浮的平衡条件船舶重量与重心的计算排水体积与浮心的计算 自学 正浮吃水确定 2 1浮态的标志 正浮浮态的确定 50 第二章船舶浮态与初稳性 2 1浮态的标志 正浮浮态的确定 一 浮态的标志 1 浮性的定义 船舶在一定装载条件下能漂于水面并保持相对平衡位置的能力 2 浮态的定义 船舶漂浮于水面 与水面的相对位置 姿态 3 坐标系 oxyz 坐标有正负定义 ox 前后 oy 左右 oz 基线以上 51 第二章船舶浮态与初稳性 2 1浮态的标志 正浮浮态的确定 4 浮态分类及标志 正浮状态 横倾状态 纵倾状态 一般倾斜 52 第二章船舶浮态与初稳性 2 1浮态的标志 正浮浮态的确定 1 正浮状态 d WL WL d WL ox WL oy 标志 正浮吃水 53 第二章船舶浮态与初稳性 2 1浮态的标志 正浮浮态的确定 2 横倾状态 T WL ox WL不 oy WL WL 标志 横倾角 54 第二章船舶浮态与初稳性 2 1浮态的标志 正浮浮态的确定 3 纵倾状态 WL不 ox WL oy T WL 标志 纵倾角 55 第二章船舶浮态与初稳性 2 1浮态的标志 正浮浮态的确定 3 一般倾斜状态 WL不 ox WL不 oy T WL 标志 56 第二章船舶浮态与初稳性 2 1浮态的标志 正浮浮态的确定 二 船舶漂浮的平衡条件 1 受力分析 浮力F 浮心 重力W 重心 2 平衡条件 大小相等W F 方向相反 作用在同一铅垂线上Xb xgyb yg 57 第二章船舶浮态与初稳性 2 1浮态的标志 正浮浮态的确定 讨论 1 正浮状态是基本浮态 所以首先应该计算吃水d2 d取决于重力 重心 浮力 浮心3 关键是如何计算重力 重心 浮力 浮心4 W和G与船舶质量 分布有关 排水体积和浮心与水下船体形状有关 58 第二章船舶浮态与初稳性 2 1浮态的标志 正浮浮态的确定 三 船舶重量与重心的计算 1重量计算 59 第二章船舶浮态与初稳性 2 1浮态的标志 正浮浮态的确定 总重量W 空船重量LW 载重量DW 1 空船重量是固定重量 2 载重量是变动重量 在营运中变化的 2重量分类 几种典型的装载 1 满载排水量 满载出港 满载到港 2 空载排水量 空载出港 空载到港 60 第二章船舶浮态与初稳性 2 1浮态的标志 正浮浮态的确定 1 P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 3 讨论 W G xg yg zg 计算正确性非常重要 61 第二章船舶浮态与初稳性 2 1浮态的标志 正浮浮态的确定 四排水体积和浮心计算 62 第二章船舶浮态与初稳性 2 1浮态的标志 正浮浮态的确定 水线面面积Aw f z 漂心xf f z 排水体积V 3条 f z 浮心纵向坐标xb f z 浮心竖向坐标zb f z 每厘米吃水吨数q f z 五浮性曲线 1 型排水体积 2 总体积 3 排水量 每厘米吃水吨数 正浮船舶当吃水改变1厘米所引起的排水量变化的吨数 63 第二章船舶浮态与初稳性 2 1浮态的标志 正浮浮态的确定 五 正浮吃水确定 利用排水量曲线 64 第二章船舶浮态与初稳性 2 1浮态的标志 正浮浮态的确定 问题 1 浮态是怎么分类的 标志是什么 2 一般水面船舶的浮心与吃水关系是怎样的 3 什么是浮性曲线 有哪些曲线 4 由江入海 船舶是首倾还是尾倾 65 第二章船舶浮态与初稳性 2 2初稳性 初稳性公式和初稳性高 2 2初稳性 初稳性公式和初稳性高 一 概述二 横倾时的初稳性公式 稳心高三 纵倾时的初稳性公式 稳心高四 初稳性高 66 第二章船舶浮态与初稳性 2 2初稳性 初稳性公式和初稳性高 一 概述 1 稳性的定义 67 第二章船舶浮态与初稳性 2 2初稳性 初稳性公式和初稳性高 移动重物 碰撞 拖曳 风浪 回转 2 倾斜力矩 68 第二章船舶浮态与初稳性 2 2初稳性 初稳性公式和初稳性高 1 形成 3 恢复力矩的形成 如何形成 静稳性力臂 69 第二章船舶浮态与初稳性 2 2初稳性 初稳性公式和初稳性高 3 稳性好坏取决于Mr的大小 2 大小表达 1 形成 3 恢复力矩的形成 静稳性力臂 70 第二章船舶浮态与初稳性 2 2初稳性 初稳性公式和初稳性高 1 判断稳性好坏 2 判断船舶是否倾覆 3 确定船舶承受风浪的能力 4 稳性研究任务和内容 确定Mh大小 71 第二章船舶浮态与初稳性 2 2初稳性 初稳性公式和初稳性高 方向分 力矩性质分 5 稳性分类 72 第二章船舶浮态与初稳性 2 2初稳性 初稳性公式和初稳性高 二 横倾时的初稳性公式 稳心高 2 浮心曲线 1 等体积倾斜水线 3 横稳心 横稳心半径 横稳心垂向坐标 1 假设 浮心曲线为圆弧一段 2 稳心 浮力曲线的曲率中心 稳心为圆心 定点M 3 稳心半径r 稳心曲线的曲率半径 也为浮心到稳心之间的距离 稳心半径为圆半径 r 定值 稳心 r 73 第二章船舶浮态与初稳性 2 2初稳性 初稳性公式和初稳性高 4 稳心半径r的计算 Ix为过漂心纵轴的横向惯性矩 V为排水体积 x 74 第二章船舶浮态与初稳性 2 2初稳性 初稳性公式和初稳性高 5 初横稳性公式 2 初稳性高稳心M到重心G之间的距离 3 计算 1 公式 75 第二章船舶浮态与初稳性 2 2初稳性 初稳性公式和初稳性高 三 初稳性高 1 初稳性高是稳性重要指标 2 规范要求 3 初稳性高的计算 4 提高初稳性高的措施 76 第二章船舶浮态与初稳性 2 2初稳性 初稳性公式和初稳性高 四 船舶的平衡稳定性 1 稳心M在重心G之上 2 稳心M在重心G之下 3 稳心M与重心G重合 77 第二章船舶浮态与初稳性 2 2初稳性 初稳性公式和初稳性高 稳定性平衡 不稳定性平衡 中性平衡 78 第二章船舶浮态与初稳性 2 2初稳性 初稳性公式和初稳性高 1 稳心在重心之上 如何分析其稳性性平衡 稳定性平衡 79 第二章船舶浮态与初稳性 2 2初稳性 初稳性公式和初稳性高 2 稳心在重心之下