浮体静力学课程设计报告精品.docx

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浮体静力学课程设计报告精品

船舶与海洋工程

浮体静力学课程设计报告

课程名称：

浮体静力学课程设计

院（系）：

运载工程与力学学部

专业：

船舶与海洋工程专业

班级：

学号：

学生姓名：

年月日

一静水力曲线-----------------------------------------------------------3

1设计要求---------------------------------------------------------------------------------------3

2计算原理-------------------------------------------------------------------------------------3

3原始数据-------------------------------------------------------------------------------------6

4计算过程和图表-----------------------------------------------------------------------------7

二稳性横截曲线-----------------------------------------------------------------------------10

1设计要求--------------------------------------------------------------------------------------10

2计算原理------------------------------------------------------------------------------------10

3原始数据--------------------------------------------------------------------------------------10

4计算过程和图表----------------------------------------------------------------------------11

三装载稳性计算------------------------------------------------------------------------------13

1设计要求-----------------------------------------------------------------------------------13

2计算过程和图表-------------------------------------------------------------------------15

（1）浮态及初稳性-----------------------------------------------------------------15

（2）静稳性曲线及动稳性曲线计算------------------------------------------16

（3）稳性校核------------------------------------------------------------------------17

（4）该载况下的浮态及稳性总结---------------------------------------------19

四总结体会-------------------------------------------------------------------------------------------20

一、静水力曲线

1、设计要求：

列出全部静水力曲线的计算公式；

计算吃水：

0.5m,1.5m,2m,2.5m,3.0m处的以下各要素，列表计算，并绘出静水力曲线图。

（1）水线面面积AW

（2）漂心纵向坐标Xf

（3）每厘米吃水吨数TPC

（4）型排水体积V

（5）总排水体积（附体系数取1.006）

（6）总排水量W

（7）浮心纵向坐标Xb

（8）浮心垂向坐标Zb

（9）横稳心垂向坐标BM

（10）纵稳心垂向坐标BML

（11）每厘米纵倾力矩曲线MTP

（12）水线面系数CW

（13）方形系数CB

（14）棱形系数CP

（15）中横剖面系数Cm

2、计算原理：

用excel表格计算，先计算及基线面的水线面面积

和水线面对Oy轴的静矩

，同时可以得到水线面面积漂心纵向坐标

同时也计算出

，

，

。

再分别计算0.5m水线到4m水线的不同吃水时的水线面的面积

和水线面面积对基线的静矩

，水线面面积漂心纵向坐标

同时也计算出

，

，

，为进一步计算做准备。

在静水力曲线的计算过程中主要采用等间距梯形法和不等间距梯形法。

（1）水线面面积

对于某一水线其吃水为d，则其水线面面积

，其中y为离Oy轴x处的水线面半宽，L是水线长。

船长方向运用梯形法求水线面面积的公式如下：

（2.1）

将船长分为20等分后

（2）漂心纵向坐标

漂心纵向坐标：

Aw已经求出，所以要求出Moy，Moy为水线面面积Aw对Oy轴的静矩。

沿船长方向运用梯形法求Moy，则有

再计算浮心纵向坐标：

（2.2）

（3）每厘米吃水吨数TPC

（2.3）

其中，

为水的密度。

（4）水线面系数

（2.4）

其中，船长L=40m,船宽B=7.2m

（5）型排水体积

沿吃水方向用等间距梯形法近似计算有求：

（2.5）

（6）总排水体积（附体系数取1.006）

（2.6）

（7）排水量W

（2.7）

其中，

，V已求。

（8）浮心纵向坐标

（2.8）

（2.9）

已求。

（9）浮心垂向坐标

（2.10）

（2.11）

其中

已求。

（10）某一吃水下的横稳心半径

（2.12）

其中

为水线面面积对于纵向中心轴线的横向惯性矩，

，可用梯形法沿船长方向积分求出：

（11）纵稳心半径

（2.13）

为Aw对漂心的纵向惯性距，

。

其中

（12）每厘米纵倾力矩曲线

船舶产生吃水差1cm所需的外力矩叫每厘米纵倾力矩，记为MTC，吃水差与纵倾角之间的关系为：

，所以当首尾吃水差为1cm时，船舶相应的纵倾角为

，相应于吃水差为1cm的船舶复原力矩为

。

船舶产生1cm吃水差所需的外力矩也就等于船舶每厘米纵倾力矩

由于浮心和重心之间的距离

与纵稳心半径

相比是一个小值，可以认为

，则可以认为公式可近似写成

（2.14）

（13）方形系数

（2.15）

船长L=40m,船宽B=7.2m,排水量

已求得。

（14）中横剖面系数

（2.16）

船宽为B=7.2m，

为所求水线下中横剖面面积。

（15）棱形系数

（2.17）

均为已求。

3.原始数据

船型：

某海监船

航区：

近海航区

主尺度要素：

总长45.0m

垂线间长40.0m

型宽7.2m

型深3.6m

设计吃水2.5m

型值表：

站号

半宽

250

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

-0.5

348

2594

3137

3352

0

773

2688

3195

3394

0.5

1166

2774

3247

3428

1

100

88

115

331

1524

2857

3295

3456

1.5

100

109

248

750

1843

2937

3339

3482

2

142

188

442

1106

2117

3015

3378

3507

3

311

466

1010

1760

2541

3162

3444

3552

4

558

877

1596

2285

2871

3289

3492

3568

5

894

1287

2070

2644

3094

3383

3526

3574

6

1117

1604

2419

2906

3234

3445

3550

3590

7

1287

1856

2698

3121

3344

3500

3570

3600

8

1436

2089

2907

3272

3439

3553

3588

3600

9

1500

2264

3068

3341

3483

3560

3600

3600

10

1429

2210

3027

3317

3476

3547

3600

3600

11

1093

1979

2831

3174

3389

3497

3583

3600

12

669

1577

2509

2928

3178

3370

3511

3586

13

433

1187

2074

2570

2897

3157

3361

3508

14

269

875

1673

2182

2564

2876

3127

3334

15

163

626

1318

1781

2179

2517

2805

3049

16

437

983

1358

1726

2060

2376

2658

17

321

682

905

1198

1502

1838

2181

18

248

475

506

679

945

1284

1660

19

191

378

284

277

458

760

1119

19.5

164

347

247

152

239

485

827

20

138

287

203

54

12

166

466

20.3

220

153

114

20.6

108

79

4.计算过程与图表

以下计算采取梯形法进行，现以2m吃水为例，说明计算过程。

根据型值表，分为四部分计算，分别是-0.5号站之前作为一个三角形单元处理、-0.5—2号站作为一类梯形单元、2—19号站作为一类梯形单元、19—20号站作为一类梯形单元。

（1）水线面面积

-0.5站之后：

-0.5—20站：

整个水线面面积

（2）漂心纵向坐标

-0.5站之后：

-0.5—20站：

整个水线面对船中的面矩

故漂心纵向坐标

（3）每厘米吃水吨数

（4）水线面系数

（5）型排水体积

（6）排水量

（7）浮心纵向坐标

（8）浮心垂向坐标

（9）横稳性半径

（10）纵稳性半径

（11）每厘米纵倾力矩

（12）菱形系数

（13）方形系数

（14）中横剖面系数

同理