船舶原理与结构习题参考答案

习题及参考答案

(邹早建教授提供)

1.一.船舶育争力学部分

已知某海洋客货船的加长L=155m,船宽吃水d=7.1m,排.水体积

=!0900m3,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

Cvp0

解：

厂V10900…八

CR=-----------=-----------=0.55()

'LxBxd155x18x7.1

LxB155x18

=-^-=115=0.900

Bxd18x7.1

V109(X)v

C产

AMXL115X155

V侬二=。力5

GP

Awxd1980x7.1

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,求船进人淡基中的平均吃水(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=PKg,淡水的重度为(2=P2(g,船进入淡

水中的平均吃水为d2。在海水中的排水体积为(l=CB(L(B(d,排

水量为△l=(l((l=(l(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

中的排水帚为位=(2((1+CW(L(B(6d),其中5d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

YIXCBXLXBX6/=Y2(VI+CwxLxBxrW)

Y、xCBxLxBxd=\2(CBxLxbxd+C送xLxBxbd)

解得:

C\v

由上式可知，当(1>(2时，6(1>0,即吃水增加；当(1<(2时，6d<0,即吃水减

小。船舶从海水中进入淡水中的平均吃水为d2=d+6d,求得:

4d=8.20x1+0,50p025.91

d、=d+诉I999.18.35m

品(力

已知某船正浮时初稳性高=0.6m,排水量△=1()OO(儿把船内重为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、可求得

GM'=GM-P(Z2Z|)=0.6-=0.57m

A1000()

记重物横向移动后产生的横倾角为，可求得

px()”/)100x10

。=arctan=arctan=arctan(().1754)=9.95

AxGA/'1(XXX)x0.57

已知某拖轮的排水量△mSOt,吃水d=1.3m,初稳性高=0.8mo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。

如图所示，横向拖力分量为

E=Fxsin^=5xsin40=5x0.6428=3.2141

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

xx

Mh=F>=^2(2.4+—)=3.214x(2.4+0.65)=9.80271m

由于横倾力运和船舶横倾时产生的回复力矩MR相等，有

Mh=MR=AxGMxsin。

所以有

sin°=98027=0035

350x0.8

由此求得拖轮的横倾角为

^=arcsin(0.035)=2°

已知某船的102030405060708090

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：

。（。）

4(m)0.701.402.223.033.553.853.703.603.25

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1600l-m时的动倾角。

解：

静稳性力臂，其中重量稳性力臂为。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

。二?g=*@=岫5+"〃+•••+（<o+川，

式中△。=10。°

回复力

矩作的

功为

。列表102030405060708090

计算如

下：

。（。）

"(m)0.701.402.223.033.553.853.703.603.25

4(m)0.5901.1631.7002.1852.6052.9443.1953.3483.400

，r（m）0.1100.2370.520.8450.9450.90€0.5050.252-0.150

0.5502.2856.07012.89521.84531.10038.15541.94042.450

4.4018.2848.56103.16174.76248.80305.24335.52339.60

xIO3xl03xl()3xIO3xIO3xIO3xl(PxIO3xIO3

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：

动倾力矩作的功为（l-m）o在动稳性曲线图上作的直线（过90（作横轴的

垂线，在该垂线上量取高度1600X90=144000.得一点，连接原点和该点即得

直线），该直线和动稳性曲线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3l（o

2.二.船舶阻力部分

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,和实船的傅汝德数用等。试求实船和船模的雷诺数（取运动粘性系数

m2/s）o

某内河船船模缩尺比为30,在水池中拖曳速度为l.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lkn=1.852km/h=0.514m/s）

3.某海船的水线长