浮体静力学课程设计

1、大连理工大学船舶与海洋工程浮体静力学课程设计报告课程名称：院（系）：专业：班级：学号： 学生姓名:年月日目录静水力曲线 21 设计要求 22 计算原理 23 原始数据 54 计算过程和图表 5稳性横截曲线 61 设计要求 62 计算原理 63 原始数据 64 计算过程和图表 7三 装载稳性计算 81 设计要求 82 计算过程和图表一、静水力曲线计算部分1、设计要求：计算吃水：0.5m, 1.5m , 2m, 2.5m, 3.1m, 3.5m,4.0m处的以下各要素，并绘出静水力曲线图。水线面面积Aw漂心纵向坐标Xf每厘米吃水吨数 TPC水线面系数排水体积V排水量W附体系数取1.006)浮心纵向

2、坐标浮心垂向坐标横稳心垂向坐标纵稳心垂向坐标(11) 每厘米纵倾力矩曲线(12) 方形系数2、计算原理：(1)水线面面积 Aw的计算：根据计算公式计算各个水线面面积.L2Aw = 2 ydx2 3 L工yi，利用梯形法L2L2Aw = 2 ydx ,L_2(2)水线面漂心纵向坐标 Xf的计算L2水线面漂心纵向坐标 Xf的计算公式为Moy =2 . xydx,_-L2用梯形法计算Moy2* ( 3 L)2艺kjyi式中：艺 kjyi= 0*y10+1* ( yn-y9) +2*( y12-y+, +9*( y19-y“+10*( y20-y。)-水线面面积为利用梯形法所求得面积(3)每厘米吃水吨

3、数 TPC由TPC=WAW( Aw为利用梯形法所求得面积)得100由水线面系数公式：Cwp=AW ( L为垂线间长，B为型宽)LB水线面系数(5)排水体积由水线面面积曲线的特性可知，排水体积的积分公式是:dv = J Awdz 二送 Awili，0利用梯形法计算各个水线面面积坐标。(6) 排水量排水量由排水体积乘以附体系数(7) 各个吃水下的浮心纵向坐标1.006得到。Xb浮心纵向坐标的计算公式为:Xb(8)浮心垂向坐标浮心垂向坐标计算公式Zb辿As上*Zai)匸 Mxoy 匚(A. S)一 Iv(9)横稳心垂向坐标稳心垂向坐标KM=KB+BM ， 横稳心公式为而占，L2 22Ity3dxy3

4、h3 _l32浮心垂向坐标公式zBMxoy纵稳心垂向坐标KMl 二 KB BMl,纵稳心半径公式为 BM L3Vdx寸川,浮心垂向坐I 2严，Ilf l -AwXf , It =3M xov标公式Zb XOy， Mxoy为各吃水体积对基线的静矩。(10)每厘米纵倾力矩曲线MTC, bMl 二比，Ilf =Il -AwXf2, It =2 y3dx = 2 y3h ,。由梯形100LV3 13T法求得。(12 )方形系数方形系数计算公式为 Cb，各吃水下的排水体积除以垂线间长L、型宽B、吃水LBdd的构成的长方体体积。3、原始数据：主尺度：总长53.6m,垂线间长48.6m,设计水线长50.1m

5、,型宽8.00m,型深4.30m,设计吃水3.1m 还有附型值表。4、计算过程和图表：计算过程见”第一题”文件夹中的excel文件计算得各吃水下的船形系数如下表0. 000, U01. 001, so1. 75占QQ2, 25Z 503, 103. 50t oo水孩面面积畑/冷0, 62B7, 03154. 66204, 69229. 61256. 59284. 3329B. 8131S. 7332B. 0733 B. 58湮心纵闰坐标Xf/m4. 212 741. 35H 05一6 687 59-2. 63-2. B4B1-2. 61-2. 30曲屋未吃木吨魏値0. 090. 8S1. 56

6、2, 062, 312, 5SZ 663. 013. 213. 303.4；氷线面系数0. 020 220. 400. 530. 590. 660. 730.770. B20.肌0. 87擀水体积町寸23. 92B4. 36174. 2022S. 48289.26356. 87429. 76615. 02744. 38911.0524. 0784, 36175, 24229, 85290, 99359. 01432. 34610, 71748. 85916. 51淨止规向芈标Al2 872. 141. 670. 95-0. 23-1. 80-3. 35一玉76-4. 29-4. 40:孚心垂向

7、坐标甩0. 000.J5Q. 72U011- 16L 311J17i.gC19EL2. 21構稳垂冋坐帝&3, 134, 114,16 20=一亠匚t, 181. 061. 031. 06纵稳垂冋半插246- 67153. 06114. 65100. 9485. 3366. 365B. 5651.92L. 222. 664. 105- 97 45乱20& 68虫32方形至塾0. 120. 220. 300. 370. 440. 510. 550. 59根据以上数据绘制静水力曲线图如下:原图见递交文件的“第一题”文件。二、稳性横截曲线1、设计要求： 取各站横剖面面型值，利用纵向计算方法计算。 选

8、择计算倾斜水线、假定重心位置和横倾角间隔的大小。 选择3100水线，旋转点中线右侧0.5米处，右倾。假定重心S位置取在基线上，即KS=0.倾角间隔取S=10，从10算到602、计算原理：复原力臂由几何原理的知识易知，为求排水体积 I .与Is，只需要求出各倾斜水线下的排水体积浮心的位置 B (y , z )，由几何关系可得ly co z si n，即可求得复原力臂Is。排水体积浮心位置的求法：各站上各倾斜水线与船体围成的面积As，利用CAD创建面域，查询出面域的面积心(yi,Zi )利用公式积分可得排水体积浮心的位置，即:浮心垂向坐标MxoyL2ZiAsdx-L2L，2ASdx-L2浮心横向坐

9、标MxozyByiAsdx_L2丄2Asdx-L2而要求排水体积l 只需求出各站上各倾斜水线以下的船舶横剖面的面积，由公L2式、=.Asdx然后才沿船长方向积分就可求出排水体积、-L23、原始数据(1)原始数据为要船舶的型值表。根据型值表画出船舶的横剖面图，计算水线任意取其中一条(如1.5m, 2m, 2.5m, 3.1m),确定旋转点位置，倾斜水线分别取100, 20o, 300，400，50 0，60 0。计算不同倾斜水线下的排水体积和形状稳性力臂Is，并画出曲线。选取3100水线为吃水线，船体横剖线图如下：4、计算过程和图表：用CAD绘制出各站的横剖面图，然后根据各个创建面域，求出面积和

10、质心坐标，并绘制成excle表格，进行计算。详情见提交文件文件夹“第二题”中的“面域”文件和“第二题.ex I”文件。根据以上数据运用公式:12(AsiSJM厂WcosCAsidx L -LIIM M二Is = I CCOS （do - KS）sino皿1肿力求得各倾斜角度下的横稳性臂 Is及排水量。绘制成如下表格：1020309405060*排水体枳/於652. 03695. 35745. 38751. 69750. 21743. 61橫稳心臂加0. 741. 492. 21N 723.163. 52横稳性图如下:三. 装载稳性计算部分（载况十）1设计要求给出资料：受风面积=143.7m2受

11、风面积形心距水线高=2.107m稳性插值曲线（完整的） 航区：近海计算载况：校核以下某一种载况下的稳性，与规范要求值比较，并对结果的合 理性进行分析，并提出改善的措施。计算内容：浮态及初稳性静稳性曲线及动稳性曲线稳性校核（注：自由液面修正及进水角暂不考虑）2计算过程和图表校核：（1）由稳性插值绘制稳性横截曲线如下：3(2)浮态及初稳性计算由静水力曲线及该载况下的排水可得:浮态与初稳性计算项目单位符号及公式计算结果排水量t612.0平均吃水md3.10重心纵向坐标mxG-1.40浮心纵向坐标mxB-4.76重心竖向坐标mzG3.01纵稳心距基线高mzML69.1纵向初稳心高mGNL=ZMl-Zg

12、66.1每厘米纵倾力矩t*mMTCA *GML/(100*L)16.9漂心纵向坐标mxF-2.81纵倾力臂mXG-XB3.36纵倾力矩t*mMT= (XG-XB)2056纵倾值mdd=MT心OO*MTC)1.22首吃水增量mddF=(L/2-xF)(d d/L)0.68尾吃水增量mddA=-(L/2+xF)(dd/L)-0.54首吃水mdF=d+cdF3.78尾吃水mdA=d+odA2.56横稳心距基线咼mzM4.07未修正初稳心高mGMo=zM-zG1.06自由液面修正值mdGM0实际初稳心高mGM=GMo-dGM1.06最终的浮态和初稳性计算结果:平均吃水首吃水尾吃水初稳心高纵稳心高3.1

13、03.782.561.0666.1静稳性曲线及动稳性曲线。由稳性横截曲线和排水体积可得横稳性臂Ls，再有公式l=ls-sin 巾(Zg-Zs) 和 Id二 / Id 巾可得下表:角度厂ls/lDZg/mZs/m隐性臂1 /m 性習ld/m10. 000. 753. 010. 00o. 23o. 0220. 001. 473. 010. 000. 440. 0830. 002. 043. 010. 000. 540.1640. 002. 443. 010. 000. 510. 2550. 002. 723. 016 00a 42a 3360. 002. 883. 010. 000. 270. 3

14、9做出静稳性图做出动稳性曲线图:匚 1(： J：就仁二0 代 hrH：/协能II卩氏I.(4)稳性校核 计算稳性横准数K :根据稳性衡准数的定义，首先计算最小倾覆力矩Mq或lq，因为他们是根据静稳性曲线，动稳性曲线以及横摇角o来确定的，由公式 15.28CiC ；2F面计算系数G、C2、C3、C4 为G与波浪的波长、波高及周期有关。根据公式T，0.58fB=8.0m, KG=3.01m，GM=1.06m，B/d=8/3.10=2.58所以 f=1.03，代入数据得 T =16.4由P101中的图4-34得 3= 0.277 系数C2主要与波浪的有效波倾角系数有关，公式C2二0.13，代入数据d得：C2=0.713B 系数C3主要与船舶的宽度吃水比-有关，由表查的C3=0.013d 系数C4主要与船舶的类型，和舭龙骨的尺寸有关，查表得 C4=0.523将系数CC2、C3、C4带入 J5.28CQ4 C2得，横摇角为16.4C3然后从动稳性曲线上作出lq并读出数值：0.256含横摇角的动稳性曲线如下图（角度的比例尺为10:1，稳性臂的比例尺为1000:1）It II 打兹 计算风压倾斜力矩Mf或力臂If，由公式If 9810 也由给出数据可知：p=546pa, , Af=143.7mA2, Z=2.107， =612