船舶原理第1章ppt课件

1、船舶原理船舶原理船舶原理静力学主要内容及目录船舶原理静力学主要内容及目录n第一章第一章 船体形状及近似计算船体形状及近似计算n第二章第二章 浮性浮性n第三章第三章 初稳性初稳性n第四章第四章 大倾角稳性大倾角稳性n第五章第五章 船舶抗沉性船舶抗沉性n第六章第六章 船舶下水计算船舶下水计算 船舶原理船舶原理n船舶原理介绍以下六种航海性能船舶原理介绍以下六种航海性能船舶静力学船舶静力学 船舶动力学船舶动力学浮性浮性 快速性快速性( (船阻力、桨推力）船阻力、桨推力）稳性稳性耐波性（又名：适航性、摇摆性）耐波性（又名：适航性、摇摆性）抗沉性抗沉性 操纵性操纵性（航向稳定性、回转性（航向稳定性、回转性

2、 ） 第一章第一章 船舶形状及近似计算船舶形状及近似计算n1-1 主尺度、船型系数、尺度比主尺度、船型系数、尺度比n1-2 船舶型线图船舶型线图n1-3船体计算的近似积分法船体计算的近似积分法 三个基准面三个基准面中线面中线面XOZ平面平面它它将船体分为左右舷两个将船体分为左右舷两个对称部分的纵向垂直平对称部分的纵向垂直平面，是量度船体横向尺面，是量度船体横向尺度的基准面。度的基准面。基平面基平面XOY平面平面过过龙骨线与中站面的交点龙骨线与中站面的交点O，并平行于设计水线，并平行于设计水线面的平面面的平面, 是量度船体是量度船体垂直方向尺度的基准面。垂直方向尺度的基准面。中站面中站面YOZ平

3、面平面在在船长中点处垂直于中线船长中点处垂直于中线面和基平面的横向平面，面和基平面的横向平面，是量度船舶首尾方向尺是量度船舶首尾方向尺度的基准面。度的基准面。n船舶主尺度船舶主尺度指型长、型宽、型深、型指型长、型宽、型深、型吃水和干舷等吃水和干舷等, ,它们是船舶大小的直线量度。它们是船舶大小的直线量度。n船舶主尺度的用途：计算船舶各项性能的船舶主尺度的用途：计算船舶各项性能的参数，衡量船舶大小，收取各种费用，检参数，衡量船舶大小，收取各种费用，检查船舶能否通过船闸、运河等限制航道的查船舶能否通过船闸、运河等限制航道的依据。依据。主尺度主尺度 Ddm水线船甲板dfdA设计水线长LwL垂线间长L

4、PP总长LOA首垂线尾垂线主尺度主尺度主尺度主尺度1 1、型长、型长L L）总长总长LOALOA：自船首最前端到船尾最后端的水平：自船首最前端到船尾最后端的水平距离。距离。垂线间长垂线间长LppLpp：首垂线与尾垂线之间的距离。：首垂线与尾垂线之间的距离。设计水线长设计水线长LwLLwL：设计水线在首柱前缘和尾柱：设计水线在首柱前缘和尾柱后缘之间的水平距离。后缘之间的水平距离。通常所称的船长是指垂线间长通常所称的船长是指垂线间长 2 2、型宽、型宽型宽型宽B B）一般指设计水线面的最大宽度。一般指设计水线面的最大宽度。或指在船体最宽处，由一舷肋骨外缘量至另或指在船体最宽处，由一舷肋骨外缘量至另

5、一舷肋骨外缘的水平距离。一舷肋骨外缘的水平距离。3 3、型深、型深型深型深D D）: :指在船长中点处，沿船舷由龙骨上指在船长中点处，沿船舷由龙骨上缘量至上层连续甲板横梁上缘的垂直距离。缘量至上层连续甲板横梁上缘的垂直距离。主尺度主尺度4 4、型吃水、型吃水d d）是船舶浸沉深度的一个度是船舶浸沉深度的一个度量。为基线至设计水线的垂直距离。量。为基线至设计水线的垂直距离。 平均吃水平均吃水dm;dm;首吃水首吃水df;df;尾吃水尾吃水dada；吃水差；吃水差t t 。 平均吃水平均吃水 dm=df+da2 dm=df+da2 吃水差吃水差 t = df- da t = df- da 主尺度主

6、尺度5 5、干舷、干舷F F）是船体型深中未浸入水中的是船体型深中未浸入水中的那部那部 分高度，即船体中部从设计水线到上分高度，即船体中部从设计水线到上甲板上表面的垂直距离。甲板上表面的垂直距离。 F = D d + t F = D d + t ； t( t(甲板边板厚甲板边板厚) )主尺度主尺度船型系数船型系数是表示水线下船体肥瘦程度的无因是表示水线下船体肥瘦程度的无因次系数的总称。它能表征水线下船体的体积和次系数的总称。它能表征水线下船体的体积和面积沿着各个方面分布的情况。面积沿着各个方面分布的情况。船型系数船型系数 u面积系数面积系数u水线面系数水线面系数u中横剖面系数中横剖面系数WWA

7、CL BMMACBd船型系数船型系数 式中：式中：AW水线面面积；水线面面积；AM中横中横 剖面浸水面积；剖面浸水面积；V排水体积。排水体积。u 体积系数u 方形系数u 纵向棱形系数u 垂向棱形系数船型系数船型系数船型系数船型系数n物理意义：物理意义：n1.水线面系数水线面系数表征船体水平剖面水线面形状表征船体水平剖面水线面形状的肥瘦的肥瘦n 水平。其大小对快速性、稳性和甲板面积等都水平。其大小对快速性、稳性和甲板面积等都有影响。有影响。n2.中横剖面系数中横剖面系数表征船舶中横剖面的肥瘦程度。表征船舶中横剖面的肥瘦程度。其大小对其大小对n 快速性和耐波性等有影响。快速性和耐波性等有影响。n3

8、.方形系数方形系数表征水下船体的肥瘦程度。是表示船表征水下船体的肥瘦程度。是表示船体形状的体形状的n 重要系数。其大小对排水量、舱室容积、快速重要系数。其大小对排水量、舱室容积、快速性、耐波性、耐波 n 性等均有影响。性等均有影响。 船型系数船型系数4 4、纵向棱形系数、纵向棱形系数表征排水体积沿船长水下船表征排水体积沿船长水下船体沿纵向的分布情况。其大小对快速性和耐波体沿纵向的分布情况。其大小对快速性和耐波性等有影响。其数值大即中横剖面的浸水面积小，性等有影响。其数值大即中横剖面的浸水面积小，则表示其排水体积沿船长方向分布均匀。则表示其排水体积沿船长方向分布均匀。5 5、垂向棱形系数、垂向棱

9、形系数表征排水体积沿船舶垂向的分表征排水体积沿船舶垂向的分布情况。其数值大即水线面面积小，则表示其排布情况。其数值大即水线面面积小，则表示其排水体积沿吃水方向分布均匀。水体积沿吃水方向分布均匀。对于同一船舶的船体系数：中横剖面系数数值最大，对于同一船舶的船体系数：中横剖面系数数值最大，棱形系数数值较小，方形系数数值最小。棱形系数数值较小，方形系数数值最小。水线面系数、中横剖面系数、方形系数为独立无因水线面系数、中横剖面系数、方形系数为独立无因次系数，而棱形系数和垂向棱形系数可以从前三次系数，而棱形系数和垂向棱形系数可以从前三者导出。者导出。主尺度比主尺度比n长宽比长宽比L/B：其大小与快速性的

10、好坏有关。该比值：其大小与快速性的好坏有关。该比值越越 n 大则船体形状越瘦长，阻力就越小，其快速大则船体形状越瘦长，阻力就越小，其快速性和航向性和航向n 稳性越好；但操纵不灵活。稳性越好；但操纵不灵活。n宽吃水比宽吃水比B/d：与稳性、耐波性、快速性和操纵性：与稳性、耐波性、快速性和操纵性有有n 关。该比值大，船体宽度大，稳性好；但横关。该比值大，船体宽度大，稳性好；但横摇周期摇周期n 小，耐波性变差，航行阻力增大小，耐波性变差，航行阻力增大.n深吃水比深吃水比D/d：与抗沉性、稳性和船体强度有：与抗沉性、稳性和船体强度有关。该比值大，干舷高，甲板上浪的可能性小，关。该比值大，干舷高，甲板上

11、浪的可能性小，储备浮力大，抗沉性好；且船舱容积增大，重储备浮力大，抗沉性好；且船舱容积增大，重心升高。心升高。n宽深比宽深比B/D：与船体强度主要是横向强度：与船体强度主要是横向强度和稳性有关。该和稳性有关。该 比值大，则船舶的中横剖面比值大，则船舶的中横剖面愈扁，对船体纵横向强度愈不利。船舶建造规愈扁，对船体纵横向强度愈不利。船舶建造规范中规定：一般干货船的范中规定：一般干货船的B/D 2.5。长深比长深比L/D：与船体纵向强度和稳性有关。该比值越大，：与船体纵向强度和稳性有关。该比值越大，船舶的形状越扁而长，它的抗挠强度将较弱，对船船舶的形状越扁而长，它的抗挠强度将较弱，对船体纵向强度不利

12、。规范规定：一般干货船的体纵向强度不利。规范规定：一般干货船的 L/D17。长吃水比长吃水比L/d：与操纵回转性能有关。该比值大，船舶：与操纵回转性能有关。该比值大，船舶的操纵回转性能变差。的操纵回转性能变差。 注：注：L/B 、B/d和和D/d是三个独立的主尺度比。是三个独立的主尺度比。1-2 船舶型线图船舶型线图仅有主尺度、主尺度比和船型系数仍不仅有主尺度、主尺度比和船型系数仍不能准确而完整地表达船体的几何形状，能准确而完整地表达船体的几何形状，由于船体表面形状复杂，目前均采用由于船体表面形状复杂，目前均采用作图法型线图来表达。作图法型线图来表达。作图法：以中纵剖面，中横剖面和设计作图法：

13、以中纵剖面，中横剖面和设计水线面作为基准，分别作出与上述三水线面作为基准，分别作出与上述三个剖面平行的一系列彼此等距离的纵个剖面平行的一系列彼此等距离的纵向平面、横向平面和水线面，这些平向平面、横向平面和水线面，这些平面与船体型表面相交的曲线相应称为面与船体型表面相交的曲线相应称为纵剖线、横剖线和水线。这三组曲线纵剖线、横剖线和水线。这三组曲线分别投影到中纵剖面、中横剖面和设分别投影到中纵剖面、中横剖面和设计水线面上，就相应得到纵剖线图、计水线面上，就相应得到纵剖线图、横剖线图和半宽水线图。横剖线图和半宽水线图。1-2 船舶型线图船舶型线图船舶型线图是在三个相互垂直的投船舶型线图是在三个相互垂

14、直的投影面上，以船体型表面的截交线、影面上，以船体型表面的截交线、投影线和轮廓线表示船体主船体投影线和轮廓线表示船体主船体外形的图样。外形的图样。船体型线图上还绘有上甲板边线船体型线图上还绘有上甲板边线上甲板和船体型表面的交线）。上甲板和船体型表面的交线）。纵剖线、横剖线和水线虽然是分别纵剖线、横剖线和水线虽然是分别画在三个投影面上，但它们的位置画在三个投影面上，但它们的位置却都是相互对应的，即在任何投影却都是相互对应的，即在任何投影面上的任何一点，都应能在另两个面上的任何一点，都应能在另两个投影面上找到它的相对应点。投影面上找到它的相对应点。完整的型线图还包括主尺度及主要完整的型线图还包括主

15、尺度及主要参数和型值表。参数和型值表。1-2 船舶型线图船舶型线图 三个主要剖面：中纵剖面，中横剖面，设计水线面三个主要剖面：中纵剖面，中横剖面，设计水线面中纵剖面中纵剖面是中线面与船体相截所得的船体剖面。其是中线面与船体相截所得的船体剖面。其形状反映形状反映 出甲板、船底、首尾端的侧视轮廓。出甲板、船底、首尾端的侧视轮廓。中横剖面中横剖面是中站面与船体相截所得的船体剖面。其是中站面与船体相截所得的船体剖面。其形状反映形状反映 出中横剖面系数、舭部升高和舭部半径出中横剖面系数、舭部升高和舭部半径的大小。的大小。设计水线面设计水线面是设计夏季载重吃水处的水平面与船体是设计夏季载重吃水处的水平面与

16、船体相截所得相截所得 的船体剖面。的船体剖面。 三种主要型线：纵剖线、横剖线、水线三种主要型线：纵剖线、横剖线、水线型线图的组成型线图的组成( (三个视图和一张表三个视图和一张表) )：（1 1横剖线图：图中的横剖线是曲线，表示的是各横剖线图：图中的横剖线是曲线，表示的是各分站处分站处 船体横剖面的真实形状；而纵剖线和水线船体横剖面的真实形状；而纵剖线和水线则是直线。则是直线。（2 2纵剖线图：图中的纵剖线是曲线，表示的是各纵剖线图：图中的纵剖线是曲线，表示的是各纵剖面纵剖面 处船体真实形状；而横剖线和水线则是直处船体真实形状；而横剖线和水线则是直线。线。（3 3半宽水线图：图中的水线是曲线，

17、表示的是各半宽水线图：图中的水线是曲线，表示的是各水线剖水线剖 面的船体真实形状。而横剖线和纵剖线面的船体真实形状。而横剖线和纵剖线则是直线。则是直线。（4 4型值表：船体型表面的准确尺寸，都是从型线型值表：船体型表面的准确尺寸，都是从型线图上量图上量 取的，由型表面上量取的尺寸称为型值。取的，由型表面上量取的尺寸称为型值。由型值编成由型值编成 的表称的表称“型值表型值表” ” 。 1-3船体计算的近似积分法船体计算的近似积分法船体计算的坐标系船体计算的坐标系船中坐标系一般）船中坐标系一般）船尾坐标系个别）船尾坐标系个别）一、近似计算的任务一、近似计算的任务航海性能要大量计算船舶的重量、重心、

18、面航海性能要大量计算船舶的重量、重心、面积、体积、面心、体心、面矩、体矩以及积、体积、面心、体心、面矩、体矩以及惯性矩等。惯性矩等。涉及到：积分和累加等运算。涉及到：积分和累加等运算。船体外形是一个具有双重曲率的复杂表面，船体外形是一个具有双重曲率的复杂表面，难于用数学表达式表示，一般要用近似积难于用数学表达式表示，一般要用近似积分法。分法。所有船体近似计算，均可归结为求某种连续所有船体近似计算，均可归结为求某种连续曲线下所围的面积。这就是船体近似计算曲线下所围的面积。这就是船体近似计算的任务。的任务。船舶常用的近似积分法：梯形法、辛氏法、船舶常用的近似积分法：梯形法、辛氏法、乞氏法。乞氏法。

19、1-3船体计算的近似积分法船体计算的近似积分法1-31-3船体计算的近似积分法船体计算的近似积分法二、梯形法则二、梯形法则原理原理: : 将曲线将曲线DBDB分为三等分分为三等分, ,求折线求折线DEFBDEFB下所围的面积下所围的面积, ,即为曲线即为曲线DBDB下所围的面积下所围的面积的近似值。的近似值。( (用折线代替用折线代替曲线）曲线）公式：公式：适用范围：间距等分适用范围：间距等分1-31-3船体计算的近似积分法船体计算的近似积分法1-31-3船体计算的近似积分法船体计算的近似积分法三、辛氏法则抛物线法）三、辛氏法则抛物线法）1 1、辛氏第一法则、辛氏第一法则原理原理: :二次抛物

20、线代替曲线二次抛物线代替曲线。公式公式y1y2y3xy 辛氏第一法则LL2y axbx c123143AL yyy1-31-3船体计算的近似积分法船体计算的近似积分法通式：通式：A=1/3L/n(y1+4y2+2y3+4y4+4yn+yn+1)辛氏乘数：，辛氏乘数：，2，4，2，4，1适用范围：适用范围：n等分为偶数。等分为偶数。1-31-3船体计算的近似积分法船体计算的近似积分法2 2、辛氏第二法则、辛氏第二法则原理原理: :用三次抛物线代替曲线。用三次抛物线代替曲线。公式公式辛氏乘数：辛氏乘数：1 1、3 3、3 3、1 1xy1y2y3y4LLL32yaxbxcx d0辛氏第二法则y12343338LAyyyy1-31-3船体计算的近似积分法船体计算的近似积分法通式：通式：A=3/8L/n(y1+3y2+3y3+2y4+3yn+yn+1)辛氏乘数：，辛氏乘数：，3，3，2，3，2，3，3，1适用范围：适用范围：n等分为等分为3的倍数。的倍数。若计算曲线是二次或三次抛物线时，则用辛氏若计算曲线是二次或三次抛物线时，则用辛氏第一法则或辛氏第二法则求出的