船舶静力学课程设计书_长江100吨机动驳(B级)

1、船舶静力学课程设计书 船舶静力学课程设计目录一 型线图3二 船舶静水力计算41成员介绍及分工情况42船型简介43使用程序和工具说明44船舶静水力曲线55邦戎曲线76 曲线107干舷校核12三 稳性校核1483.1 概述1493.2 船舶主尺度14103.3 稳性计算书使用说明 ：14113.4 各种核算状态稳性总表14123.4 .各种核算状态重量重心计算(分项重量、重心估算)16133.5 各种核算状态浮态及初稳性计算17143.6 各种核算状态受风面积计算21153.7 自由液面修正计算22163.8 舱室进水角计算22173.9 列表计算动稳性曲线(假定重心在船底中心)：24183.10

2、 稳性横截曲线29四 课程设计小结34五 附件35195.1 船舶静水力曲线35205.2 邦戎曲线35215.3 稳性横截曲线35225.4 核算状态稳性曲线35235.5 进水角计算图35245.6 进水角曲线35255.7 计算机输出结果35一 型线图二 船舶静水力计算1 成员介绍及分工情况指导老师：小组成员及主要任务：（1） 型线图：；（2） 船舶静水力曲线：；（3） 邦戎曲线：；（4） ：；（5） 干舷校核：；（6） 满载出港：（7） 满载进港：空载出港：空载进港：进水角计算及曲线：；（8） 数据文件准备和排版：；（9） 程序运行：。2 船型简介本船名为长江100吨机动驳（B级），为

3、钢质横骨架式、单底单甲板、单机、单舵机动驳，航行于长江中游九江至宜昌之间的各小港小点，主要运载日用杂货、鲜鱼、蛋品、鸡鸭以及蔬菜等农副产品。本船设备简单，运营成本低，货舱容积较大，吃水较浅，可深入长江支流。本船船身长，主机功率小，航速低，因而风浪中控制航向能力差，故而较适宜于平缓水道或内河湖泊中使用。3 使用程序和工具说明（1）船舶静力学性能电算软件STA 2.0 ：开发单位：原华中理工大学船舶系张铭歌副教授、程序采用辛普森及梯形法计算、计算程序用Fortran语言、数据检查程序用Basica编写，供学生毕业设计和数十艘实船设计,适用于32位操作系统，兼容WINDOWS XP 和WIN 7，数

4、据可靠性高，但操作性不是太好，稳定性有所欠缺。（2）AUTOCAD 2008（3）MATLAB 2009 ：美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。4 船舶静水力曲线a) 符号说明 浮心距舯1厘米=0.1米 漂心距舯1厘米=0.1米 浮心距基线高1厘米=0.1米 水线面面积1厘米=1平方米 型排水体积1厘米=5吨 横稳心半径1厘米=0.2米 纵稳心半径1厘米=0.2米 每厘米吃水排水量1厘米=0.1吨 每厘米纵倾力矩1厘米=0.1吨 水线面系数 中横剖面系数 方形

5、系数 棱形系数b) 计算数据 Table 2 Hydrostatic Curves = No T V Xb Zb Aw Xf TPC MTC 1 .00 .000 .000 .000 75.183 .025 .759 .000 2 .26 25.794 .109 .138 115.778 -.018 1.169 1.489 3 .52 57.800 .030 .279 130.729 -.007 1.320 1.935 4 .78 93.111 .008 .420 141.069 -.054 1.425 2.293 5 1.04 130.936 -.026 .562 150.155 -.203

6、 1.517 2.657 6 1.30 171.370 -.114 .705 160.348 -.580 1.620 3.156 7 1.56 214.857 -.260 .852 172.403 -1.101 1.741 3.803 8 1.82 260.819 -.435 1.000 181.420 -1.395 1.832 4.294 = No T Zm Zml Cb Cw Cm Cp Cvp 1 .00 .000 .000 .000 .358 .000 .000 .000 2 .26 9.049 200.138 .472 .551 .465 1.015 .857 3 .52 5.158

7、 116.271 .529 .623 .569 .931 .850 4 .78 3.851 85.763 .568 .672 .637 .892 .846 5 1.04 3.252 70.875 .600 .715 .690 .869 .838 6 1.30 2.950 64.515 .628 .764 .732 .858 .822 7 1.56 2.841 62.191 .656 .821 .767 .855 .799 8 1.82 2.796 58.045 .682 .864 .797 .857 .790 =c) 静水力曲线图5 邦戎曲线a) 符号说明 吃水 横剖面面积 横剖面面积对基平面

8、的矩b) 计算数据 Table 1 Bonjean Curves = I= .00 T .00 .26 .52 .78 1.04 1.30 1.56 1.82 1.86 1.91 A .00 .00 .00 .00 .00 .00 .31 1.00 1.13 1.25 My .00 .00 .00 .00 .00 .00 .45 1.63 1.86 2.08 - I= 1.00 T .00 .26 .52 .78 1.04 1.30 1.56 1.82 1.98 2.09 A .00 .01 .08 .21 .42 .85 1.65 2.76 3.54 3.92 My .00 .00 .03

9、.12 .31 .82 1.98 3.86 5.35 6.11 - I= 2.00 T .00 .26 .52 .78 1.04 1.30 1.56 1.82 1.82 1.94 A .00 .13 .40 .80 1.35 2.12 3.17 4.45 4.45 4.87 My .00 .02 .13 .39 .90 1.80 3.30 5.47 5.47 6.27 - I= 3.00 T .00 .26 .52 .78 1.04 1.30 1.56 1.82 1.82 1.96 A .00 .27 .79 1.49 2.36 3.41 4.65 6.04 6.04 6.55 My .00

10、.04 .25 .71 1.50 2.74 4.51 6.86 6.86 7.82 - I= 4.00 T .00 .26 .52 .78 1.04 1.30 1.56 1.82 1.82 1.97 A .00 .49 1.30 2.29 3.42 4.70 6.08 7.55 7.55 8.13 My .00 .07 .39 1.04 2.08 3.57 5.55 8.04 8.04 9.12 - I= 5.00 T .00 .26 .52 .78 1.04 1.30 1.56 1.82 1.82 1.98 A .00 .73 1.77 2.98 4.30 5.71 7.18 8.70 8.

11、70 9.32 My .00 .11 .52 1.31 2.51 4.16 6.26 8.83 8.83 10.00 - I= 6.00 T .00 .26 .52 .78 1.04 1.30 1.56 1.82 1.82 1.98 A .00 1.00 2.25 3.61 5.06 6.56 8.09 9.64 9.64 10.27 My .00 .14 .63 1.52 2.84 4.59 6.78 9.40 9.40 10.59 - I= 7.00 T .00 .26 .52 .78 1.04 1.30 1.56 1.82 1.82 1.98 A .00 1.21 2.60 4.08 5

12、.60 7.13 8.69 10.25 10.25 10.89 My .00 .16 .71 1.67 3.05 4.85 7.08 9.71 9.71 10.92 - I= 8.00 T .00 .26 .52 .78 1.04 1.30 1.56 1.82 1.82 1.98 A .00 1.29 2.78 4.33 5.89 7.45 9.01 10.57 10.57 11.21 My .00 .18 .76 1.76 3.18 5.01 7.24 9.88 9.88 11.08 - I= 9.00 T .00 .26 .52 .78 1.04 1.30 1.56 1.82 1.82 1

13、.98 A .00 1.39 2.94 4.50 6.06 7.62 9.18 10.74 10.74 11.38 My .00 .19 .79 1.81 3.22 5.05 7.28 9.92 9.92 11.12 - I=10.00 T .00 .26 .52 .78 1.04 1.30 1.56 1.82 1.82 1.98 A .00 1.47 3.03 4.59 6.15 7.71 9.27 10.83 10.83 11.47 My .00 .20 .80 1.82 3.24 5.06 7.29 9.93 9.93 11.14 - I=11.00 T .00 .26 .52 .78

14、1.04 1.30 1.56 1.82 1.82 1.98 A .00 1.49 3.04 4.60 6.16 7.72 9.28 10.84 10.84 11.48 My .00 .20 .80 1.82 3.24 5.06 7.29 9.93 9.93 11.14 - I=12.00 T .00 .26 .52 .78 1.04 1.30 1.56 1.82 1.82 1.98 A .00 1.33 2.85 4.40 5.96 7.52 9.08 10.64 10.64 11.28 My .00 .18 .78 1.79 3.21 5.03 7.26 9.90 9.90 11.10 -

15、I=13.00 T .00 .26 .52 .78 1.04 1.30 1.56 1.82 1.82 1.98 A .00 1.19 2.60 4.09 5.64 7.20 8.76 10.32 10.32 10.96 My .00 .16 .71 1.69 3.09 4.92 7.15 9.78 9.78 10.99 - I=14.00 T .00 .26 .52 .78 1.04 1.30 1.56 1.82 1.82 1.98 A .00 1.00 2.23 3.59 5.02 6.51 8.02 9.56 9.56 10.19 My .00 .14 .62 1.51 2.81 4.55

16、 6.71 9.32 9.32 10.50 - I=15.00 T .00 .26 .52 .78 1.04 1.30 1.56 1.82 1.82 1.97 A .00 .80 1.82 2.99 4.26 5.62 7.03 8.50 8.50 9.06 My .00 .11 .51 1.27 2.43 4.02 6.05 8.53 8.53 9.59 - I=16.00 T .00 .26 .52 .78 1.04 1.30 1.56 1.82 1.87 1.99 A .00 .52 1.30 2.24 3.30 4.45 5.69 7.01 7.26 7.68 My .00 .07 .

17、38 1.00 1.97 3.32 5.09 7.31 7.78 8.59 - I=17.00 T .00 .26 .52 .78 1.04 1.30 1.56 1.82 2.12 2.21 A .00 .27 .79 1.47 2.26 3.15 4.13 5.19 6.50 6.78 My .00 .04 .25 .69 1.42 2.46 3.86 5.66 8.23 8.84 - I=18.00 T .00 .26 .52 .78 1.04 1.30 1.56 1.82 2.13 2.18 A .00 .13 .41 .80 1.30 1.88 2.54 3.27 4.24 4.36

18、My .00 .02 .13 .39 .84 1.53 2.47 3.71 5.63 5.88 - I=19.00 T .00 .26 .52 .78 1.04 1.30 1.56 1.82 2.13 2.15 A .00 .00 .09 .26 .47 .75 1.09 1.48 2.03 2.06 My .00 .00 .04 .14 .34 .67 1.15 1.81 2.91 2.96 - I=20.00 T .00 .26 .52 .78 1.04 1.30 1.56 1.82 2.52 2.53 A .00 .00 .00 .00 .00 .00 .03 .09 .52 .53 M

19、y .00 .00 .00 .00 .00 .00 .04 .15 1.12 1.12 - 5.3 邦戎曲线图注：考虑到曲线的可读性和布局，曲线利用AUTOCAD画制时，对横纵坐标采用了不同的比例，比例为1：10.6 曲线a) 计算过程和采用方法说明：6.1.1 绘制极限破舱水线 在邦戎曲线上绘出核算水线和安全限界线，并在安全限界线的最低点处画水平的极限破舱水线PP，然后在首尾垂线向下取Z1.6D-1.5d，并将其34等分，过各分点做限界线的切线，得到一组极限破舱水线。6.1.2 计算各极限破舱水线下体积i 及对舯的体积静矩Mi 用邦戎曲线分别计算, M, i, Mi，并用下式计算 vi =

20、i - xi = (Mi - M ) / vi将结果绘成vi xi 曲线。b) 计算数据 站号01234567891F0.831.782.843.934.855.576.076.256.616.742F0.210.621.532.563.554.344.995.335.746.083F0.070.230.721.452.293.273.754.364.775.22H2.423.414.385.366.126.696.976.957.157.191A3.254.175.025.866.586.897.16.937.036.882A3.184.024.795.556.226.386.476.36.

21、075.933A3.043.994.615.265.75.915.735.495.294.96d0.210.791.522.383.153.73.944.064.144.2210111213141516171819206.956.937.016.826.676.235.534.623.542.230.946.376.626.796.76.626.275.674.873.842.571.275.475.946.276.336.376.15.644.933.952.881.367.087.057.036.746.385.794.953.892.841.540.496.726.436.295.95.

22、274.533.612.631.670.770.045.695.295.014.483.93.22.291.540.890.3404.664.273.883.152.761.971.220.670.320.0704.184.14.043.83.492.952.341.691.010.450c) 计算结果IAsLiXIViXi178.59649.37750.483880.862.191160.65186.3552.0362.5546.664141.146246.633.05843.0512.134178.369,-269.2525-2.64280.273-4.74150.413-318.268-

23、3.70352.317-8.912125.003,-351.25-4.917526.907-19.473190.689-128.793-1.8292.593-2.789d) 7 干舷校核由内河船舶法定检验技术规则得：船舶最小干舷F应不小于下列计算所得值：F=F0+f1+f2+f3。1）计算F0(船舶的基本干舷)由船的船别和航区，船为敞口船，航区为B级，船长为37.00m，经查表得：F0=3752）计算f1（型深对干舷的修正值）由船的尺度，船长L为37.00m，型深D1为2.10m，所以L/D1=17.6215，所以不需要做型深对干舷的修正。所以f1=0。3）计算f2（舷深对干舷的修正值）由船的

24、型线图和型值表得，此船有舷弧和升高甲板，因此有规范上的公式得：f2=1/6(Ysb+Ywb)1/3（Ys*Ls/L+Yw*Lw/L）1/3（hs*Ls/L+hw*Lw/L）其中由图形和规范：Ysb=475，Ywb=237.5, Ys=（5200-4500）, Ls=1500mm，Yw=0，Lw=0m，hs=4050，hw=0所以：f2=65.972。4）计算f3（舱口围板高度及舱室门槛高度对干舷的修正值）由规范得：标准露天部分的货舱口围板高度和其他舱口围板高度、舱室及舱棚的门槛高度分别为：350和250。由实际情况，假设露天部分的货舱口围板高度和其他舱口围板高度、舱室及舱棚的门槛高度分别为40

25、0和300，大于规范，既不做修正，所以f3=0。.综上：F=F0+f1+f2+f3=440.972，而由图可得实际的干舷为1200mm。所以本船的干舷符合规范要求。三 稳性校核8 3.1 概述 本船为长江100吨机动驳（B级），航行于长江中游九江至宜昌之间的各小港小点，主要运载日用杂货、鲜鱼、蛋品、鸡鸭以及蔬菜等农副产品。船身长，主机功率小，航速低，风浪中控制航向能力较差，较适宜于平缓水道或内河湖泊中使用。9 3.2 船舶主尺度总长37.00米水线长35.00米型宽6.00米型深2.10米平均吃水 枯水 洪水1.30米1.80米排水量 枯水 洪水171吨252吨方形系数0.625棱形系数0.6

26、7舯剖面系数0.98水线面系数0.77浮心距舯-0.14米半进角19度主机型号6135Ca型柴油机主机台数1台主机额定功率120马力主机额定转速1500转/分设计航速14.7公里/时货舱容积190立方米载货量 枯水 洪水100吨180吨船员人数7人 10 3.3 稳性计算书使用说明 ：经校核本船虽满足稳性要求, 但船长应根据装载、天气、水流等情况谨慎驾驶，确保船舶航运安全。11 3.4 各种核算状态稳性总表序号项目符号及公式单位满载出港满载进港空载出港空载进港1载货量Wt100100002平均吃水 m1.301.231.191.153排水量t177.12174.76277.1274.1624全

27、船重心高Zg= m2.092.0881.4121.4055初稳性高 =+-m1.74531.56891.9041.9316修正后初稳性高m1.74531.56891.9041.9317规范要求初稳性高m=0.15=0.15=0.15=0.158舱室进水角 。28.12529.33444.92545.036930度静稳性臂L30m1.492.481.711.7510规范要求静稳性臂L30m=0.2=0.2=0.2=0.211最大静倾角 。25.726.327.228.512规范要求静倾角。=25=25=25=2513稳性消失角 。57.459.761.363.414规范要求消失角。=55=55=

28、55=5515横摇周期 s2.9712.7242.4482.42916横摇角 。12.712.812.712.617风倾力臂 m0.0410.0470.0650.06918最小倾覆力臂 m0.4190.4760.6120.64319风倾衡准数 110.21410.1359.4229.32320稳性是否合格合格合格合格合格12 3.4 .各种核算状态重量重心计算(分项重量、重心估算) 3.4.1 满载出港序号项目P(t)Z(m)PZ(t.m)X(m)PX(t.m)1空船65.831.90125.077-3.90-256.7372船员及行李8.673.5030.345-15.00-130.053燃

29、油1.502.003.00-14.50-21.254淡水1.003.503.50-14.25-14.255滑油0.123.200.384-15.03-1.80366货物100.002.50250.001.50150.007合计177.12412.306-274.0906 3.4.2 满载进港序号项目P(t)Z(m)PZ(t.m)X(m)PX(t.m)1空船65.831.90125.077-3.90-256.7372船员及行李8.673.5030.345-15.00-130.053燃油0.152.000.30-14.50-2.1754淡水0.103.500.35-14.25-1.4255滑油0.

30、0123.200.0384-15.03-0.18366货物100.002.50250.001.50150.007合计174.762406.1104-240.5706 3.4.3 空载出港序号项目P(t)Z(m)PZ(t.m)X(m)PX(t.m)1空船65.831.90125.077-3.90-256.7372船员及行李8.673.5030.345-15.00-130.053燃油1.502.000.30-14.50-2.1754淡水1.003.500.35-14.25-1.4255滑油0.123.200.0384-15.03-0.18366货物02.5001.5007合计77.12156.11

31、04-390.5706 3.4.4 空载进港序号项目P(t)Z(m)PZ(t.m)X(m)PX(t.m)1空船65.831.90125.077-3.90-256.7372船员及行李2.673.509.345-15.00-39.603燃油0.152.003.00-14.50-27.754淡水0.103.503.50-14.25-14.255滑油0.0123.200.0384-15.03-0.180366货物02.5001.5007合计74.762140.9604-338.5173613 3.5 各种核算状态浮态及初稳性计算 3.5.1 满载出港序号项目符号及公式单位满载出港1排水量 t177.1

32、22平均吃水1.303重心距舯 m-1.5474浮心距舯 m-0.145纵倾力矩 tm-249.2086每厘米纵倾力矩 tm/cm3.25427纵倾值 cm-0.76588漂心距舯 m0.49839首吃水 m1.094110尾吃水 m1.500111横稳心距基线 m3.633212重心距基线 m2.09413初稳性高= -m1.4385 3.5.2 满载进港序号项目符号及公式单位满载出港1排水量 t174.7622平均吃水m1.27453重心距舯 m-1.3774浮心距舯 m0.10265纵倾力矩 tm-222.71676每厘米纵倾力矩 tm/cm3.04157纵倾值 cm-0.73238漂心

33、距舯 m0.52459首吃水 m1.083010尾吃水 m1.478011横稳心距基线 m3.656912重心距基线 m2.088013初稳性高= -m1.5689 3.5.3 空载出港序号项目符号及公式单位满载出港1排水量 t77.122平均吃水0.673重心距舯 m-5.064浮心距舯 m3.8715纵倾力矩 tm-91.695686每厘米纵倾力矩 tm/cm1.3157纵倾值 cm-0.69738漂心距舯 m3.389首吃水 m0.502010尾吃水 m1.68211横稳心距基线 m3.76512重心距基线 m1.93213初稳性高= -m1.732 3.5.4 空载进港序号项目符号及公

34、式单位满载出港1排水量 t74.7622平均吃水0.683重心距舯 m-4.5284浮心距舯 m3.8865纵倾力矩 tm-47.9976每厘米纵倾力矩 tm/cm1.2847纵倾值 cm-0.373818漂心距舯 m3.429首吃水 m0.49810尾吃水 m1.67911横稳心距基线 m3.65512重心距基线 m1.91113初稳性高= -m1.74414 3.6 各种核算状态受风面积计算 3.6.1 满载出港序号项目核算面积(m2)面心距基线(m)面积矩(m3)1吃水以上船体81.353.27265.042上层建筑40.264.74189.603甲板设施41.421.8475.445满

35、实面积小计163.03530.086非满实面积6.5864.8331.80487合计169.616561.8848 3.6.2 满载进港序号项目核算面积(m2)面心距基线(m)面积矩(m3)1吃水以上船体83.273.19265.63132上层建筑40.264.74190.83243甲板设施41.421.8476.21285满实面积小计164.77532.67656非满实面积6.634.8231.96067合计171.40564.6371 3.6.3 空载出港序号项目核算面积(m2)面心距基线(m)面积矩(m3)1吃水以上船体89.453.14280.8732上层建筑40.264.74190.

36、83243甲板设施41.421.8476.21285满实面积小计170.95547.91826非满实面积6.8494.832.8757合计177.799580.7932 3.6.4 空载进港序号项目核算面积(m2)面心距基线(m)面积矩(m3)1吃水以上船体89.533.12279.33362上层建筑40.264.74190.83243甲板设施41.421.8476.21285满实面积小计171.03546.37886非满实面积6.8444.7932.78277合计177.874579.161515 3.7 自由液面修正计算 3.7.1 计算说明由于本船航行于内河航区，且为干货船，除两个水桶和一水柜外无其他液舱，下面只能简述计算过程和进行一些模拟计算，以了解具体计算过程和原理 3.7.2 计算过程 （1）需要进行修正的液舱分类： 燃油舱、滑油舱、淡水舱、其它液舱；压载水舱、纵倾平衡水舱；液货舱。 （2）自由液面修正方法：（偏于安全的考虑） 修正计算的液舱，按50%液量，横倾30度；计算M