船舶原理与结构_习题之二(船舶阻__

1、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 A M =115m2,水线面面积 A W =1980m2。求该船的方 形系数 C B 、水线面系数 C W 、中横剖面系数 C M 、纵向棱形系数 C p 及垂向棱形 系数 C vp 。 解:550. 01. 71815510900B =d B L C710. 0181551980W W =B L A C900. 01. 718115M M =d B A CM p =L A C775. 01. 7198010900A W

2、 vp =d C2. 已知某船方形系数 C B =0.50, 水线面系数 C W =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 15C 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=1g ,淡水的重度为 2=2g ,船进人淡水中的平均吃 水为 d 2。在海水中的排水体积为 1=C B L B d ,排水量为 1=11=1C B 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 ,

3、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1C B L B d =2 (1+ CW L B d 1C B L B d =2 (C B L B d + C W L B d 解得:d C C d -=121W 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 d 2=d + d ,求得:35. 811. 9999. 102573. 050. 0120. 8121W B 2= -+= -+=d C C d d m 3. 已知某船正浮时初稳性高 GM =0.6m, 排水量

4、 =10000t, 把船内重为 100t 的货物向上移动 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 GM ,可求得57. 01000031006. 0 ( 12=-=-=z z p m记重物横向移动后产生的横倾角为 ,可求得95. 9 1754. 0arctan(57. 01000010100arctan (arctan 12=-=GM y y p 4. 已知某拖轮的排水量 =350t , 吃水 d=1.3m, 初稳性高 GM =0.8m。 拖钩上的拖力 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

5、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: 如图所示,横向拖力分量为214. 36428. 0540sin 5sin F F 2= t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8027. 9 65. 04. 2(214. 3 2d4. 2(F F M 222h =+=+=l t m由于横倾力矩和船舶横倾时产生的回复力矩 M R 相等,有=h M =R M GM sin 所以有035. 08. 03509.8027sin =由此求得拖轮的横倾角为2 035. 0arcsin(=y5. 已知某船的排水量 =

6、8000t, 重心垂向坐标 z G =6.70m, 浮心垂向坐标 z B =3.30m。各横倾角下的形状稳性力臂 BR l=如下表: 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 g b r l l l -=,其中重量稳性力臂为 G B (zz sin 3.4sin g l =-=。而 动稳性力臂 d l 等于静稳性曲线下的面积,可用梯形法近似计算,即(+-+=+=-=-rn r rn n r r r r ni ri i r r d l l l l l l l l l d l l 0 1(2101 1(021

7、2 ,式中 10=。回复力矩作的功为 d r r d l d l d l T =。列表计算如下: 根据表中的数据可绘制静稳性曲线 r l 和另一种形式的动稳性曲线 d T : 动倾力矩作的功为 1600=h h M T (t-m。 在动稳性曲线图上作 h T 的直 线 (过 =90作横轴的垂线, 在该垂线上量取高度 160090 = 144000, 得一点,连接原点和该点即得直线 h h T M = , 该直线和动稳性曲线 d T 的交点所对 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

8、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 =s 61057. 1-m 2/s 。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/s8. 某海船的水线长 100m ,船宽 14m ,吃水 5m ,排水体积 4200m 3,舯剖面面积69m 2,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 f C =0.410-3。已知水温为 20时,淡水的密 度为 2. 998=m kg/m3,运动粘性系数为 =m 61000. 1-m 2/s;水温为 15时,海水的密度为 9. 1025=s kg/m3,运动粘性系数为 =s 61019. 1-m 2/s 。 9. 某海船模型长 L m =5m , 船模湿面积 S m =10m 2, 在水温