船舶静力学课件(绪论及第一章.ppt

船 舶 静 力 学 主 讲：李冬琴 联系电话EMAIL: mandy_ldq163.COM 办公(答疑)地址：C楼202或科技楼416 江 苏 科 技 大 学 船舶与海洋工程学院 绪 论 一、船舶静力学课程的重要性 船舶静力学是船舶设计与制造专业的一门重要 的专业技术基础课程，是研究船舶航海性能的 一门学科。 基础课程：高等数学 材料力学 理论力学 流体力学 后续课程：船舶强度与结构规范设计 船舶设计原理 造船工艺学 船船 舶舶 静静 力力 学学 绪绪 论论 二、船舶原理的内容（六大航海性能） 浮性 稳性 抗沉性 船舶快速性 适航性 操纵性 船舶静力学（以流体静力学为基础 ） 船舶动力学（以流体动力学为基础） 船船 舶舶 静静 力力 学学 绪绪 论论 船舶性能简介 三、教学方法 讲授 自学 习题课（包括习题） 船舶静力学大作业（3年级下学期进行） 船船 舶舶 静静 力力 学学 绪绪 论论 四、习题、课外习题 船舶静水力计算和大倾角稳性计算。如何进行这种计 算，在实际设计时应提供哪些资料应有一个全面的、 清楚的了解，理论与实际相结合。 完成图纸（静水力曲线，邦戎曲线，稳性横截 曲线 ，静、动稳性曲线）。 每章结束后有5-6题习题以巩固所学的知识。 完成一份船舶稳性计算书。 船船 舶舶 静静 力力 学学 绪绪 论论 五、考核方式 1、采用闭卷考核方式； 2、成绩组成： 平时作业成绩 20% 平时提问、考勤成绩 10% 期末考试成绩 70% 船船 舶舶 静静 力力 学学 绪绪 论论 第一章 船体形状及近似计算 本章要点： 船体形状的表示方法，即船舶的特征尺度及船 体曲面的图形表示方法； 掌握船体近似计算的方法（梯形法、辛氏法、 乞贝雪夫法、高斯法） 1-1 主尺度、船形系数和尺度比 一、船舶外形表示方法 三个主坐标平面 1、基平面 半宽水线图 2、中线面（船体的对称面） 纵剖线图 3、中站面 横剖线图 二、主尺度(principal dimension) 总长 Loa (overall) 适用于码头、船坞 ; 1、船长L(Length) 垂线间长Lpp(perpendiculars) 适用于静水力性能; 水线长Lwl(waterline ) 适用于阻力计算; 2、型宽B (breadth moulded) 3、型深D (moulded depth) 4、吃水d (draft) 5、干舷F (freeboard) F=D-d+t(上甲板板厚） 三、船型系数 1、水线面系数 如（a）图所示 （waterplane coefficient） 物理含义：表示水线面的肥瘦程度 ； 2、中横剖面系数 如 (b) 图所示 （Midship section coefficient ） 物理含义：表示中横剖面的肥瘦程度； 3、方型系数（Block coefficient） 物理含义：表示的船体水下体积的肥瘦程度，又称排水量系数； (displacement coefficient) 4、棱形系数 (prismatic coefficient) 物理含义：表示排水体积沿船长方向的分布情况 ； 5、垂向棱形系数 (Vertical prismatic coefficient) 物理含义：表示排水体积沿吃水方向的分布情况 ；(U,V型剖面） 四、尺度比 尺度比表示船体几何特征的重要参数。 长宽比 ，与快速性有关； 宽度吃水比，与稳性、快速性和航向稳定性有关； 型深吃水比，与稳性、抗沉性及船体内部容积有关； 船长吃水比，与船的回转性有关，比值小船短，回转灵活 ； 长深比 ，与船体强度有关，比值小，船短而高，强度好 ； 备注： 选择各个要素的基本出发点 （1）船长L： 浮力、总布置（舱容及布置地位）、快速性； （2）船宽B：浮力、总布置（舱容及布置地位）、初稳性； （3）吃水T：浮力以及螺旋桨有适宜直径； （4）方型系数CB：浮力和快速性 （5）型深D： 对于载重型船舶：规范规定的最小干舷和舱容要求决定； 对于布置地位船：上甲板以下各层甲板间高度以及舱室高度。 从增加舱容的角度，以增加型深最有利，因为对船体重量的影响最小 且不影响快速性。 1-2 型线图 船舶外型是一个流线型体，表示其形状最基本的图形是 型线图，因此仅用船长、船宽、高三个尺度并不能说明 船舶的真实形状和大小，它是通过称为船体外型线图的 图样来表示的。 型线图所表示的船体外型为船体型表面。 钢船的型表面为外板的内表面（不包括船体外板厚度） 水泥船、木船则为船壳的外表面（包括船体外板厚度） 以钢质船为例：型线图上所表示的船体形状包括外板型 表面的形状和甲板型表面的形状。不包括船壳板和甲板 板厚度在内的船体表面（即胁骨以外船壳板以内，横梁 以上甲板板以下的船体表面） 采用型表面的原图： A、各部位钢板的厚度不同。 B、便于建造。 1-3 船体近似计算方法 一、船体计算的习惯坐标系 O取在中线面、中站面、基平面的交点， X轴为中线面与基平面的交线，x向纵向，指向船首为正； Y轴为中站面与基平面的交线，y向横向，指向右舷为正； Z轴为中线面与中站面的交线，z向垂向，垂直向上为正。 二、近似计算方法 1、梯形法（最简单的数值积分方法） 基本原理：用若干直线段组成的折线近似地代替曲线。即：以若 干个梯形面积之和代替曲线下的面积。 2、（1）辛氏一法（1，4，1法） 基本原理：采用等分间距以若干段二次抛物线近似地代替实际曲 线，计算各段抛物线下面积的数值积分法。（推导计算） 应用条件： 曲线底边长度的等分数目为偶数（即纵坐标数目为奇 数） 推广图： A= A= 2 、（2）辛氏二法（1，3，3，1） 基本原理，采用等分间距以若干段三次抛物线近似地代替实际曲 线，计算各段抛物线下面积的数值积分法。 推导计算： 应用条件：适用于将曲线底边长度划分为三等分、六等分、九等 分（即纵坐标数目为4，7，10 ） 推广计算：等分（须为3的倍数） 2、（3）特殊的辛氏法 5，8，-1法：曲线具有两个等分间距，三个纵坐标，但只求曲线 下相邻两个纵坐标之间所包围的面积。 3，10，-1法：求第0号纵坐标和第1号纵坐标之间面积对第0号纵 坐标的静矩。 2、（4）扇形的辛氏计算法 3、乞贝雪夫法 乞贝雪夫法基本原理：应用不等间距的各纵坐标值之和，再乘以 一个共同的系数来得到曲线下的面积。用n次抛物线代替实际曲线 ，采用不等间距的几个纵坐标计算抛物线下的面积。 推导示例 4、高斯法 基本原理：采用不等间距的纵坐标和不同的乘数。 基本公式： 优点：高斯法精确性较高， 5个纵坐标的高斯法相当于 9个纵坐标的辛氏法或9个纵坐标的乞贝雪夫法。 三、提高近似计算的精度 1、选择合理的近似计算方法 计算精度从低到高的次序：梯形法辛氏法乞贝雪夫法高斯法 2、增加中间坐标 3、端点坐标修正（修正方法：目测法 ） A：船体曲线在端点上，即，用梯形法计算少算OCA面积 ； 修正结果：以 代替 B：船体曲线超过端点 修正结果：以 代替 C：船体