船舶原理与结构习题之二(船舶阻.doc

习题及参考答案 邹早建教授提供 一 船舶静力学部分 1 已知某海洋客货船的船长 L 155m 船宽 B 18m 吃水 d 7 1m 排水体积 10900m3 中横剖面面积 AM 115m2 水线面面积 AW 1980m2 求该船的方 形系数 CB 水线面系数 CW 中横剖面系数 CM 纵向棱形系数 Cp及垂向棱形 系数 Cvp 解 550 0 1 718155 10900 B dBL C 710 0 18155 1980 W W BL A C 900 0 1 718 115 M M dB A C 612 0 155115 10900 M p LA C 775 0 1 71980 10900 AW vp d C 2 已知某船方形系数 CB 0 50 水线面系数 CW 0 73 在海水中平均吃水 d 8 20m 求船进人淡水中的平均吃水 已知在水温 15 C 时 淡水的密度为 999 1kg m3 海水的密度为 1025 9kg m3 解 记海水的重度为 1 1 g 淡水的重度为 2 2 g 船进人淡水中的平 均吃水为 d2 在海水中的排水体积为 1 CB L B d 排水量为 1 1 1 1 CB L B d 其中 L 为船长 B 为船宽 假设船舶从海 水中进入淡水中时水线面面积保持不变 则船舶在淡水中的排水量为 2 2 1 CW L B d 其中 d 为船舶从海水中进入淡水中的吃水变 化 由于船舶从海水中进入淡水中时排水量保持不变 所以有 1 CB L B d 2 1 CW L B d 1 CB L B d 2 CB L B d CW L B d 解得 d C C d 1 2 1 W B 由上式可知 当 1 2时 d 0 即吃水增加 当 1 2时 d 0 即吃水减小 船舶从海水中进人淡水中的平均吃水为 d2 d d 求得 m35 8 1 1 999 9 1025 73 0 50 0 120 8 1 2 1 W B 2 d C C dd 3 已知某船正浮时初稳性高 0 6m 排水量 10000t 把船内重为 100t 的货 GM 物向上移动 3m 再横向移动 10m 求货物移动后船的横倾角 解 记重物垂向移动后的初稳性高为 可求得 GM m57 0 10000 3100 6 0 12 zzp GMGM 记重物横向移动后产生的横倾角为 可求得 95 9 1754 0 arctan 57 010000 10100 arctan arctan 12 GM yyp 4 已知某拖轮的排水量 350t 吃水 d 1 3m 初稳性高 0 8m 拖钩上的拖 GM 力 F 5t 拖钩位于水线以上 2 4m 拖索和中纵剖面之间的夹角 40 假定拖 轮在横向移动时的水阻力作用点位于基线之上 d 2 处 求拖轮的横倾角 解 z y WL WL d 2 F D 2d 2 4m F o y x 如图所示 横向拖力分量为 t214 36428 0 540sin5sinFF2 该横向拖力和拖轮横向移动时受到的水阻力 D 大小相等 方向相反 形成一 个使拖轮产生横倾的横倾力矩 其值为 t m8027 9 65 0 4 2 214 3 2 d 4 2 FFM 222h l 由于横倾力矩和船舶横倾时产生的回复力矩 MR相等 有 h M R MGM sin 所以有 035 0 8 0350 9 8027 sin 由此求得拖轮的横倾角为 2 035 0 arcsin 5 已知某船的排水量 8000t 重心垂向坐标 zG 6 70m 浮心垂向坐标 zB 3 30m 各横倾角下的形状稳性力臂如下表 BRlb 计算并绘制静稳性曲线和动稳性曲线 并求当船舶受到突风吹袭 风压引起的 动倾力矩为 1600t m 时的动倾角 解 静稳性力臂 其中重量稳性力臂为 gbr lll GB zz sin3 4sin g l 而动稳性力臂等于静稳性曲线下的面积 可用梯形法近似计算 即 d l rnrrnnrrrr n i riir rd lllllll ll dll 0 1 210 1 1 0 2 1 2 式中 10 回复力矩作的功为 列表计算如下 drrd ldldlT 00 根据表中的数据可绘制静稳性曲线和另一种形式的动稳性曲线 r l d T h T 静稳性曲线 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 10 20 30 40 50 60 70 80 90 r l d T h T 10 3 500 400 300 200 100 10 20 30 40 50 60 70 80 90 动稳性曲线 动倾力矩作的功为 t m 在动稳性曲线图上作的 1600 hh MT h T 直线 过90 作横轴的垂线 在该垂线上量取高度 1600 90 144000 得 102030405060708090 m b l0 701 402 223 033 553 853 703 603 25 102030405060708090 m b l0 701 402 223 033 553 853 703 603 25 m g l 0 5901 1631 7002 1852 6052 9443 1953 3483 400 m r l0 1100 2370 520 8450 9450 9060 5050 252 0 150 m d l0 5502 2856 07012 89521 84531 10038 15541 94042 450 t m d T 4 40 103 18 28 103 48 56 103 103 16 103 174 76 103 248 80 103 305 24 103 335 52 103 339 60 103 一点 连接原点和该点即得直线 该直线和动稳性曲线的 hh TM d T 交点所对应的横坐标值即为所求动倾角 由此得到动倾角 31 二 船舶阻力部分 6 某内河船的速度为 23km h 其与船模的尺度比为 25 船模试验时的傅汝德数 为 0 30 和实船的傅汝德数相等 试求实船和船模的雷诺数 取运动粘性系数 m2 s s 6 1057 1 7 某内河船船模缩尺比为 30 在水池中拖曳速度为 1 2m s 时 测得船模兴波阻 力为 0 75kg 试求对应实船的航速 以 kn 计 和兴波阻力 以 t 计 已知 1kn 1 852km h 0 514m s 8 某海船的水线长 100m 船宽 14m 吃水 5m 排水体积 4200m3 舯剖面面积 69m2 船速 17kn 船模缩尺比为 25 船模试验时水池水温为 20 测得船模阻 力为 2 5kg 试求实船在水温 15 时的阻力 用 8 届 ITTC 公式计算摩擦阻力系 数 并取实船粗糙度补贴 0 4 10 3 已知水温为 20 时 淡水的密度为 f C kg m3 运动粘性系数为m2 s 水温为 15 时 海水的 2 998 m m 6 1000 1 密度为kg m3 运动粘性系数为m2 s 9 1025 s s 6 1019 1 9 某海船模型长