船舶静力学船体形状及近似计算PPT课件

1、2021-11-191 三、教学要求三、教学要求 1 1、掌握船舶静力学的基本概念和基本理论，、掌握船舶静力学的基本概念和基本理论，初步具备船舶静水力计算的能力。初步具备船舶静水力计算的能力。 2 2、掌握阻力相似定律、船模阻力实验和船型、掌握阻力相似定律、船模阻力实验和船型对阻力的影响等的基本概念和基本原理。对阻力的影响等的基本概念和基本原理。 3 3、了解船舶阻力的成因、主要特性等基本知、了解船舶阻力的成因、主要特性等基本知识，理解确定阻力的方法和减少阻力的途径识，理解确定阻力的方法和减少阻力的途径 4 4、掌握船舶螺旋桨的几何特征、基本工作原、掌握船舶螺旋桨的几何特征、基本工作原理及水动

2、力特性理及水动力特性。第1页/共53页2021-11-192 5 5、了解螺旋桨产生空泡的原因及延缓、了解螺旋桨产生空泡的原因及延缓空泡发生的措施。空泡发生的措施。 6 6、了解船舶操纵性的基本知识。、了解船舶操纵性的基本知识。 7 7、了解船舶耐波性的基本知识。、了解船舶耐波性的基本知识。 8 8、培养学生综合分析问题和解决问题、培养学生综合分析问题和解决问题的能力。的能力。 第2页/共53页2021-11-193 五、对同学们的要求五、对同学们的要求 本课程总课时数只有本课程总课时数只有7272学时，但本课程学时，但本课程内容太多，难度也很大，在课堂上只能内容太多，难度也很大，在课堂上只能

3、对重点内容进行必要的讲解，很难面面对重点内容进行必要的讲解，很难面面俱到，因此要求学生在课前、课后要多俱到，因此要求学生在课前、课后要多花时间自学。另外，必须独立的做一些花时间自学。另外，必须独立的做一些思考题和习题。思考题和习题。 第3页/共53页2021-11-194第一篇第一篇 船舶静力学船舶静力学 船舶静力学是研究船舶航行安全性能的一门船舶静力学是研究船舶航行安全性能的一门重要学科，其性能包括：浮性、稳性、破舱重要学科，其性能包括：浮性、稳性、破舱浮性和稳性。浮性和稳性。 船舶静力学是船舶工程、船舶设计、制造和船舶静力学是船舶工程、船舶设计、制造和营运的一门重要的专业基础课程。营运的一

4、门重要的专业基础课程。 在船舶静力学中，将依次讨论船舶的浮性、在船舶静力学中，将依次讨论船舶的浮性、小倾角稳性（初稳性）、大倾角稳性、静稳小倾角稳性（初稳性）、大倾角稳性、静稳性、动稳性、稳性的判别及破舱浮性和稳性性、动稳性、稳性的判别及破舱浮性和稳性的原理和计算方法。的原理和计算方法。第4页/共53页2021-11-195第一章第一章 船体形状及近似计算船体形状及近似计算1-1 1-1 船体几何要素船体几何要素第5页/共53页2021-11-196第6页/共53页2021-11-197第7页/共53页2021-11-198 1 1、船长（、船长（L L） 1 1）总长（）总长（L LOAOA

5、）：）：船首最前端到船尾最后端的船首最前端到船尾最后端的水平距离。水平距离。 2 2）垂线间长（）垂线间长（L LPPPP）：）：习惯上所说的船长。习惯上所说的船长。 3 3）设计水线长（）设计水线长（L LWLWL） 注意：注意：在静水力性能计算中一般采用垂线间在静水力性能计算中一般采用垂线间长（长（L LPPPP）；在分析阻力性能时常用设计水线）；在分析阻力性能时常用设计水线长（长（L LWLWL）；在处理与操纵有关的问题是常用）；在处理与操纵有关的问题是常用总长（总长（L LOAOA）；）；一、船一、船 体体 主主 尺尺 度度第8页/共53页2021-11-199 2 2、型宽（、型宽（

6、B B） （最大船宽）（最大船宽） 3 3、型深（、型深（D D） 4 4、吃水（、吃水（d d） 5 5、干舷（、干舷（F F）第9页/共53页2021-11-1910二、船二、船 型型 系系 数数 船型系数船型系数：是表示船体水下部分面积或：是表示船体水下部分面积或体积肥瘦程度的无因次系数，这些系数体积肥瘦程度的无因次系数，这些系数对分析船型和船舶性能至关重要。对分析船型和船舶性能至关重要。 在初步设计和解决许多实际问题时，船在初步设计和解决许多实际问题时，船型系数常用来近似地确定新设计船的某型系数常用来近似地确定新设计船的某些性能。些性能。第10页/共53页2021-11-1911 1

7、1、水线面系数、水线面系数CCWPWP ：它的大它的大小表示水线面肥瘦程度。小表示水线面肥瘦程度。 2 2、中剖面系数、中剖面系数CCM M ：它的大它的大小表示水线一下的中剖面肥瘦小表示水线一下的中剖面肥瘦程度。程度。第11页/共53页2021-11-1912 3 3、方形系数、方形系数CCB B ：船体设计水线船体设计水线一下的型排水体积与由其船长、一下的型排水体积与由其船长、型宽和吃水所围成的长方体体积型宽和吃水所围成的长方体体积之比。它的大小表示船体水下体之比。它的大小表示船体水下体积的丰满程度。积的丰满程度。第12页/共53页2021-11-1913 4 4、（纵向）菱形系数、（纵向

8、）菱形系数CCP P ：它的大小表示排水体积沿船它的大小表示排水体积沿船长方向的分布情况。长方向的分布情况。 5 5、垂向菱形系数、垂向菱形系数CCVPVP ：它的它的大小表示排水体积沿吃水方大小表示排水体积沿吃水方向的分布情况。向的分布情况。第13页/共53页2021-11-1914三、主尺度比三、主尺度比 1 1、长宽比长宽比（L/BL/B）：与船的快速性有关。）：与船的快速性有关。 2 2、宽度吃水比宽度吃水比（B/dB/d）：与船的稳性、快速）：与船的稳性、快速性和航向稳定性有关。性和航向稳定性有关。 3 3、型深吃水比型深吃水比（D/dD/d）：与船的稳性、抗沉）：与船的稳性、抗沉性

9、、船体的坚固性及船体的容积有关。性、船体的坚固性及船体的容积有关。 4 4、船长吃水比船长吃水比（L/DL/D）：与船的回转性有关）：与船的回转性有关第14页/共53页2021-11-19151-3 1-3 船体近似计算方法船体近似计算方法 一、计算的一般表达式一、计算的一般表达式 1、面积、面积 2、面积矩、面积矩第15页/共53页2021-11-1916 3 3、形心、形心g g的位置的位置 4 4、面积惯性矩、面积惯性矩 常用的近似计算方法有三种：常用的近似计算方法有三种：梯形法、辛梯形法、辛浦生法和乞比雪夫法。浦生法和乞比雪夫法。第16页/共53页2021-11-1917二、梯形法二、

10、梯形法 基本原理基本原理：用若干直线段组成的折线近似地：用若干直线段组成的折线近似地代替曲线。代替曲线。第17页/共53页2021-11-1918第18页/共53页2021-11-1919第19页/共53页2021-11-1920二、二、辛浦生第一法辛浦生第一法 基本原理：假定曲线线段基本原理：假定曲线线段AB为二次抛物线。为二次抛物线。第20页/共53页2021-11-1921第21页/共53页2021-11-1922 比较上述两式的系数，得：比较上述两式的系数，得：第22页/共53页2021-11-1923第23页/共53页2021-11-1924第24页/共53页2021-11-1925

11、第25页/共53页2021-11-1926第26页/共53页2021-11-1927三、三、辛浦生第二法辛浦生第二法 基本原理：假定曲线线段基本原理：假定曲线线段ABAB为三次抛物线。为三次抛物线。第27页/共53页2021-11-1928第28页/共53页2021-11-1929第29页/共53页2021-11-1930第30页/共53页2021-11-1931第31页/共53页2021-11-1932第32页/共53页2021-11-1933第33页/共53页2021-11-1934四、四、乞比雪夫法乞比雪夫法 即是用即是用n次多项式曲线拟合实际曲线，采用不次多项式曲线拟合实际曲线，采用不

12、等间距的等间距的n个纵坐标乘上一个共同的系数求得个纵坐标乘上一个共同的系数求得曲线所围的面积。曲线所围的面积。第34页/共53页2021-11-1935第35页/共53页2021-11-1936第36页/共53页2021-11-1937第37页/共53页2021-11-1938乞比雪夫法的乞比雪夫法的特别说明特别说明 1 1、多项式曲线的幂次、多项式曲线的幂次n n与计算所需的纵与计算所需的纵坐标数是一致的，因此，常用纵坐标数坐标数是一致的，因此，常用纵坐标数n n来表示。来表示。 2 2、当、当n n为奇数时，必然有一个坐标位置为奇数时，必然有一个坐标位置在底边长度在底边长度L L的中点，其

13、余的坐标位置前的中点，其余的坐标位置前后对称于底边长度的中点。后对称于底边长度的中点。 3 3、当、当n n为偶数时，坐标位置前后对称于为偶数时，坐标位置前后对称于底边长度的中点。底边长度的中点。第38页/共53页2021-11-1939三种方法的三种方法的特别说明一特别说明一 以上各种近似计算方法的精确度，均以以上各种近似计算方法的精确度，均以曲线的性质及所取垂线的多少而定。垂曲线的性质及所取垂线的多少而定。垂线数增加，精确度增加。线数增加，精确度增加。 在相同垂线数的情况下比较，以乞氏法在相同垂线数的情况下比较，以乞氏法所得结果最为准确，辛氏法次之。所得结果最为准确，辛氏法次之。 辛氏一法

14、必须是偶数等份；辛氏二法必辛氏一法必须是偶数等份；辛氏二法必须是须是3的倍数等份。的倍数等份。第39页/共53页2021-11-1940三种方法的三种方法的特别说明二特别说明二 为了使计算具有一定的精确度，要求：为了使计算具有一定的精确度，要求： 用乞氏法沿船长方向须取用乞氏法沿船长方向须取9-12垂线，误差垂线，误差约为约为0.3； 辛氏法沿船长方向须取辛氏法沿船长方向须取21垂线，首尾两端垂线，首尾两端各加各加1-2个中间坐标，沿吃水方向须取个中间坐标，沿吃水方向须取6-7条条等分水线，下端须加中间坐标，误差约为等分水线，下端须加中间坐标，误差约为0.1%; 梯形法沿船长方向须取梯形法沿船

15、长方向须取21垂线，两端坐标垂线，两端坐标均须修正，沿吃水方向取均须修正，沿吃水方向取6-7条等分水线，下条等分水线，下端坐标也修正，其误差约为端坐标也修正，其误差约为 0.5%; 。第40页/共53页2021-11-1941五、提高计算精确度的方法五、提高计算精确度的方法 1 1、中间坐标、中间坐标第41页/共53页2021-11-1942第42页/共53页2021-11-1943第43页/共53页2021-11-1944 2 2、端点修正坐标、端点修正坐标第44页/共53页2021-11-1945第45页/共53页2021-11-1946第46页/共53页2021-11-1947第47页/共53页20