大连理工大学浮体静力学课程设计

1、浮体静力学（一）课程设计姓名：学号：班 级：指导教师：马坤张明霞完成日期：同组学生：目录一、静水力曲线计算部分 . 21-1 设计要求： 21-2 计算原理： . 31-3 原始数据： . 51-4 计算过程和图表： . 5二、稳性横截曲线 . 62-1 设计要求： . 62-2 计算原理： . 62-3 原始数据 . 72-4 计算过程和图表（ 1 米水线）： 7三 . 装载稳性计算部分（载况二） . 91-1 设计要求 . 92-2 计算过程和图表 . 9四、课程设计的收获 . 1519 / 16一、静水力曲线计算部分1-1 设计要求：计算吃水： 0.5m, 1.5m , 2m, 2.5m

2、, 3.0m处的以下各要素，并绘出静水力曲线图。1)水线面面积 AW2)漂心纵向坐标 Xf3)每厘米吃水吨数TPC4)型排水体积 V5)总排水体积 ( 附体系数取 1.006)6)总排水量 W7)浮心纵向坐标 Xb8)浮心垂向坐标 Zb9)横稳心垂向坐标BM10)纵稳心垂向坐标BML11)每厘米纵倾力矩曲线 MTC12)水线面系数 CW13)方形系数 CB14)棱形系数 CP15)中横剖面系数 Cm1-2计算原理:L22 ydx, XfL2M OyAw(1) 水线面面积 Aw的计算：根据计算公式 水线面面积(2) 水线面漂心纵向坐标Xf的计算 水线面漂心纵向坐标Xf的计算公式为M oyL2Aw

3、 2 ydx - 2 3 Lyi，利用梯形法计算各个L2L22 xydx , AwL2用梯形法计算 Mo尸2* (S L) 2艺'kjyi式中： 艺 kjyi= 0*y10+1*（ yn-y9 ）+2*（ y12-y8）+9*（ y19-y1）+10*（ y2o-yo）- 0.5 *10*( y20-y0)水线面面积为利用梯形法所求得面积 .(3 )每厘米吃水吨数 TPC由TPC=wAw (Aw为利用梯形法所求得面积)得100(4)型排水体积V由水线面面积曲线的特性可知，排水体积的积分公式是:AwdzAwi1 i ，利用梯形法计算各个水线面面积坐标。(5)总排水体积=V*附体系数取k(

4、k=1.006)(6 )总排水量W=总排水体积 * 3(3 =1.025t/m3)(7)浮心纵向坐标Xb浮心纵向坐标的计算公式为：x M yozXB(8)浮心垂向坐标乙浮心垂向坐标计算公式Ze（宀 Si Zai）Mxoy（A. S） v(9)横稳心垂向坐标BML I2 22横稳心垂向坐标KM=KB+BM，横稳心半径公式为BM 匕,IT - y3dx - L2(10)纵稳心垂向坐标 BMKMl KB BM LB M l, I LF I L AwXf ,ItL2yL3dxyh ,浮心垂向坐标公式ZbMxoyM xoy为各吃水体积对基线的静矩。 (11)每厘米纵倾力矩曲线 MTCGM LMTC100

5、L是排水量，GM LbmlBM L叵，I lf Il AwXf2, ItL23-y dx3_l2yi,。由梯形法求得。(12)水线面系数Cw由水线面系数公式：Cwp=AW ( L为垂线间长，B为型宽)LB(13)方形系数Cb方形系数计算公式为CB的构成的长方体体积。面，各吃水下的排水体积除以垂线间长L、型宽B、吃水d(14)棱形系数CPVCP=Am L (式中Am为中横剖面在水线以下的面积，L为垂线间长)(15)中横剖面系数G中横剖面系数等于方形系数除以棱形系数1-3原始数据:主尺度：总长45.0m,垂线间长40.0m,型宽7.2m,型深3.6m, 设计吃水2.5m 还有附型值表。1-4计算过

6、程和图表：计算过程见文件夹第一题 excel文件”静水力曲线计算” 计算得各吃水下的船形系数如下表吃水0.51.522.53：1>水线面面択冉w&1.7&1蔻船190出220,17237,47(2)潇讽冋空斥Xf4 09-L28-218286-2.65'3)毎厘米吃水吨埶TPC0 841 631.Q52.262.43(4) 型排水休积”21.62146.77234.27336.93451.34(5)总押水储积Z1V514Z65235333.95仍445(6)总排水蚩W(吨1S1.34241.56347,43455.40(7)浮心纵向坐标Xb-Z281,151381

7、.73-1.99(8) 睜心垂问坐标孔0.601.411.691.972.249) 横棣心垂冋坐材BM3.662.682332.181.92in)幼稳心垂向坐标rw200 5774.4763.7955,7948.35(1)毎厘米纵倾力矩曲线卜订c1,12Z823.854.855.63'12)氷线闻系数匚训0.28390.55380.66140.76450J9Z46(13)方形系数匸B0 15010 33970.40670.4S8O0.52；4(14)接形系数CP0.12660.5199056020,60310,6433(15)中懂訓面系数匚m035190.6535072600.7759

8、0.8120根据以上数据绘制静水力曲线图如下:I 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ：3 M 15 16 17 18 19 2C /rm原图见“第一题“文件的“静水力曲线图.dwg ”文件。、稳性横截曲线2-1设计要求： 取各站横剖面面型值，利用纵向计算方法计算。 选择计算倾斜水线、假定重心位置和横倾角间隔的大小。选择0.5、1.5、2、2.5、3m水线，旋转点中线右侧0.5米处，右倾倾角间隔取S=10°,从10°算到70°2-2计算原理:复原力臂由几何原理的知识易知，为求排水体积与ls，只需要求出各倾斜水线 下的排水体积浮心的位置B (y ,z

9、)，由几何关系可得Is y cos z sin，即可求得复原力臂ls。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,z )利用公式积分可得排水体积浮心的位置,即:浮心垂向坐标zBMxoyL2ZiAdxL2T2Asdx_L2，浮心横向坐标yB归L2yiAsdxL2_L2Asdx_l2而要求排水体积只需求出各站上各倾斜水线以下的船舶横剖面的面积，由公式L2Asdx然后才沿船长方向积分就可求出排水体积L22-3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（见文件夹第二题中横剖面.dwg），计算水线 5条（0.5,

10、1.5m , 2m, 2.5m, 3.0m），确定旋转点位置，倾斜水线分别取 10o, 20o, 30o, 40o, 50 o，60 o,70。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。2-4计算过程和图表（1米水线）：旋转点的选取过程（见文件夹“第二题”中的“横剖面图 .dwg”），用CAD绘制 出各站的横剖面图，然后根据各个创建面域，求出面积和质心坐标，并绘制成excle表格（见文件夹“第二题”中文件夹“数据准备”），进行计算。我选取1.0m水线确定的 旋转点进行计算。详情见提交文件文件夹“第二题”中的“横截稳性曲线计算过程”excel文件和“小组横截稳性曲线汇总”文件

11、。根据以上数据运用公式：求得各倾斜角度下的横稳性臂 ls及排水量。绘制成如下表格：度数10 °20 °30 °40 °50 °60 °70 °排水体积/立米71.9773.7675.39 1109.42143.09171.88201.00横稳心臂/米0.641.231.722.342.762.872.83横稳性图如下:ISO横稳心臂/米2.刃1001.501.OD0.：?0.00bU 0015400_J：_ J：.-刍电心晋吐2: J .J三.装载稳性计算部分（载况二）1-1设计要求给出资料：受风面积=166.9mA2受风面

12、积形心距水线高=2.295m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）2-2 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:(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t323.9平均吃水md2.39重心纵向坐标mxG-1.69浮心纵向坐标mxB-1.66重心竖向坐标mzG2.41纵稳心距基线高mzML59.305纵向初稳心高mGM=ZMjZg

13、56.895每厘米纵倾力矩t*mMTCA *GML/(100*L)4.65漂心纵向坐标mxF-2.79纵倾力臂mXG-XB-0.03纵倾力矩t*mMT= (XG-XB)-9.72纵倾值mdd=MT/(100*MTC)-0.021首吃水增量mddF=(L/2-xF)(d d/L)-0.012尾吃水增量mddA=-(L/2+xF)(dd/L)-0.009首吃水mdF=d+cdF2.378尾吃水mdA=d+odA2.381横稳心距基线咼mzM4.1218未修正初稳心高mGMo=zM-zG1.711自由液面修正值mdGM0实际初稳心高mGM=GMo-dGM1.711最终的浮态和初稳性计算结果:平均吃水

14、首吃水尾吃水初稳心高纵稳心高2.392.3782.3811.71156.895(3)静稳性曲线及动稳性曲线。(计算过程见文件夹“第三题”中的“静稳性曲线计算过程”“动稳性曲线计算过程”excel表格)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 ld= / Id 巾可得下表:度数/ °IsZgsinI100.862.410.17P0.44201.232.410.340.41301.772.410.500.57402.112.410.640.56502.362.410.770.51602.492.410.87r0.40702.512.410.

15、940.25做出静稳性图做出动稳性曲线图:A动稳性曲线（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0来确定的，由公式15.28C,C4C2-C3F面计算系数Ci、C2、C3、C4为Ci与波浪的波长、波高及周期有关。根据公式B2 4KG2:GMoB=7.2m, KG=2.41m，GM=1.711m, B/d=7.2/2.39=3.01 所以 f=1.03，代入数据得T =3.96由P101中的图4-34得C1=0.38系数C2主要与波浪的有效波倾角系数有关，公式C2 0.13 0.6KG,代入数据得:dC2=

16、0.735D 系数C3主要与船舶的宽度吃水比一有关，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=0.577将系数C2、C3、C4带入。15.28CG C2 得，横摇角为 25.19°然后从动稳性曲线上作出lq并读出数值：0.21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）.53710 £053.7J.计算风压倾斜力矩Mf或力臂If，由公式IfpAfZ9810由给出数据可知：p=546pa, , Af=166.9mA2, Z=2.295， =612.0t，代入数据得: lf= p*Af*Z/98

17、10/ =0.07则。稳性横准数K= q/l f=3.0>1.校核：规则规定，船舶在各种装载情况下经过自由液面修正后的初稳性高和静稳性曲 线应满足以下要求： 初稳性高等于1.712m>0.15m,满足要求。 横倾角妙七炉处的复原力臂等于0.565m,不小于0.2m,满足要求。 船舶最大复原力臂所对应的横倾角_=33.7。大于30°，因为船宽与型深比-=2,从静稳性曲线图中看最大值对应点符合要求。综合以上几点可是设计满足稳性要求。四、课程设计的收获在第二学期学习的浮体静力学老主要是在教授我们浮体静力学的计算的一些 理论知识，由于理论的教学很乏味，导致我对浮体静力学这门专业课上课的效率不是 很高，对书本上的理论概念模糊不清。在期末经过 2 个星期的努力复习才通过考试。 在小学期浮体静力学的课程设计为我提供了再一次好好学习浮体静力学的机会。在一 开始着手浮体静力学课程设计的 15 条静水力水线的计算，自己感到无从下手，为了更 好的完成课程设计，我认真阅读了浮体静力学的前两章，在理解了理论知识后再 通过自己亲手计算着 15 条静水力曲线，让我更加深刻的记住了 15 条静水力水线的计 算方法和在计算过程中我多次用到了梯形法，是自己从理论课的模糊认识到达现在已 经可以熟练运用梯形法了。在第二部分的课程设计，需要以 5 人为一个小组，这样就 更注