船舶静力学习题集.docx

1、船舶静力学习题集船舶静力学校训严谨求实团结进取教风敬业精业善教善育工作作风办公唯实勤勉高效学风勤学勤思求真求新第一章 绪论学习目标1了解课程学习内容2 .掌握补充知识中的相关概念思考与练习1 船舶原理研究哪些内容？2 中机形船、尾机形船各有什么优缺点？3 .船体坐标的正负是怎么规定的？第二章船体几何要素及船体近似计算法学习目标1. 掌握船体主尺度、船型系数等船形参数的定义及几何意义；能够根据相关数据计算 船型系数。2船体几何要素包括船体主尺度、船形系数和尺度比 ，是表示船体大小、形状、肥瘦程度的几何参数。3理解船体近似计算法的基本原理；4掌握梯形法、辛氏法的计算公式；运用梯形法、辛氏法进行积分

2、的近似计算5. 掌握运用梯形法进行船体水线面和横剖面计算的数值积分公式及计算表格。6实例练习思考与练习1. 作图说明船体的主尺度是怎样定义的？其尺度比的主要物理意义如何？2作图说明船形系数是怎样定义的 ？其物理意义如何？试举一例说明其间的关系。3. 某海洋客船船长 L=155m,船宽B=18.0m,吃水d=7.1m排水体积 =10900m3。中横剖 面面积AM=115m2,水线面面积 Aw=1980m2试求：方形系数Cb;(2)纵向棱形系数Cp；(3)水线面系数Cwp; (4)中横剖面系数Cm;(5) 垂向棱形系败Cvp。4. 两相等的正圆锥体在底部处相连接 ，每个锥体的高等于其底部直径 这个

3、组合体浮于水面,使其两个顶点在水表面上试绘图并计算： 中横剖面系数Cm;(2)纵向棱形系数 Cp；(3)水线面系数Cwp;(4)方形系数Cb。5. 某游艇排水体积 =25 m3,主尺度比为：长宽比 L/B=5.0,宽度吃水比B/d=2.7,方形系Cb=0.52,求：该艇的主要尺度 L、B及do6. 试说明船舶静力学计算中常用的近似计算法有哪几种 ？梯形法和辛氏法的基本原理以及它们的优缺点？7. sinxdx,将其与算到小数后五位值的设曲线方程为 y=sinx,利用下列各种方法计算精确解进行比较，并求出相对误差。梯形法（三坐标）；辛氏法（三坐标）；8. 设一艘船的某一水线方程为:Bi0.5L其中

4、.船长L=60m,船宽B=8.4m,利用下列各种方法计算水线面积 ：（1） 梯形法（十等分）；（2） 辛氏法（十等分）；（3） 定积分，并以定积分计算数值为标准，求出其它两种方法的相对误差。9. 对下图所示的两个横剖面的半宽及其水线间距 （单位为m）先修正其坐标，然后用梯形法计算其面积。10.某船的水线面曲线在各站号处的半宽值如下表所列 （站距为12m）:站号012345678910半宽yi(m)06.358.558.678.678.678.678.607.554.180（1） 画出该曲线;（2） 先修正坐标，然后列表求其面积。11.某船船长120米，试按6等分用梯形法计算某船水线面面积对 o

5、y轴的纵L向惯性矩Il ?(积分公式II 2x2ydx) ?2第三章 浮性学习目标1掌握浮性基本概念、船舶的平衡条件、浮态种类及特点；2 掌握船舶重量和重心位置的计算方法；3. 理解船舶排水量和浮心位置的计算原理，掌握计算方法；4. 理解横剖面面积曲线和水线面面积曲线特性；5. 掌握船舶任意吃水下排水体积和浮心位置计算方法；6. 了解船舶在纵倾状态下排水体积和浮心位置的计算方法；7. 理解储备浮力及载重线标志的意义。思考与练习一、简答题1. 船舶的平衡条件是什么 ？船舶的漂浮状态通常有哪几种情况 ？表征各种浮态的参数有哪几个？2. 船舶的重量 W和重心位置 G(Xg ,yG, zg)如何计算？

6、3. 民用船舶的空载排水量和满载排水量的含义如何 ？4. 和浮心位置 B(Xb , yB , zb)的,同时熟悉表格计算形式。,并用梯形法写出两者的按垂向计算系统和纵向计算系统，叙述船舶的排水体积计算原理及具体步骤。并分别写出其积分基本公式和数值积分公式5. 垂向和纵向计算系统通常各应用于哪种浮态6. 以水线面面积曲线为例说明定上限积分和变上限积分的含义数值积分公式。7. 何谓每厘米吃水吨数 TPC ?其公式 TPC=_W如是如何导出的？它有什么用途？试100举例说明。8. 分别叙述水线面面积曲线 Aw=f(z)和横剖面面积曲线 As=f(x)的特性。9. 分别说明型排水体积(量)，总排水体积

7、(量)和储备浮力的含义是什么 ？10. 浮心垂向坐标zb和纵向坐标xb如何计算？11. 何谓邦戎曲线？如何绘制？它有什么用途？12. 和浮心位置B(Xb , zb)?如何应用邦戎曲线计算船舶具有纵倾浮态下的排水体积13. 费尔索夫图谱的表达形式如何 ？它是如何绘出的？有什么用途？试举例说明。二、计算题1. 某海船中横剖面是长方形。各水线长均为 128m,最大宽度为15.2m,每隔1.22m自上而下各水线面面积系数是 ：0.80, 0.78,0.72, 0.62, 0.24和0.04。试列表计算：(1) 各水线的每厘米吃水吨数；(2) 最高水线下的排水量和浮心垂向坐标 ；(3) 自上而下第二水线

8、下的排水量和浮心垂向坐标 ；(4) 最高水线下的方形系数；(5) 最高水线下的棱形系数。2. 某船长为 60m,其水线下横剖面均为等边三角形 ，从尾垂线起各站的宽度值为：0.3, 1.6, 4.3, 5.0, 4.6，4.0, 3.3(单位为 m),试求:(1)水线面漂心位置 xf;(2)排水体积 ；(3)浮心位置XB、ZB ； (4)方形系数Cb。3. 某船的一个煤舱长为 24m,自尾至首各横剖面面积为 5.7, 8.7, 11.3, 10.1,8.8(单位为 m2)这些剖面的形心在基线以上的高度分别为 3.7, 3.5, 3.3, 3.5, 3.6(单位为m)。剖面之间的 间距为6m。设煤

9、舱的积载因数(每吨煤所占体积的 m3数)为1.56m3/t。试列表计算:(1)该舱 载煤吨数;(2)该舱的重心位置(基线以上距离以及距煤舱尾舱壁的距离 )。4. 某海船各水线的排水量为 10804, 8612, 6511, 4550, 2810, 1331, 263 (单位为t),各水线间距为1.22m,求在吃水为7.8m时船的浮心垂向坐标 zb。5. 某海船各水线面面积为 200,185, 160, 125, 30(单位为 m2)，试求该水线面的每厘米吃水吨数TPC,并按一定的比例绘制 TPC=f(d)曲线。若设其水线间距为 0.5m,试求船在各水线 下的排水体积，并按比例绘制 =f( d)

10、曲线(列表计算)。6.某海船具有下列数据:水线号0123456水线面积(m2)6308109361024110411641220水线间距 d=1.10m,按梯形法列表计算并绘制 :(1)排水量曲线;(2)每厘米吃水吨数曲线。7.某货船在A港内吃水d=5.35m,要进入B港，其吃水不能超过d1=4.60m,船在d2=5.50m时,(TPC) 2 = 18.60t/cm,在吃水d3=4.50m时，(TPC) 3= 14.8t/cm,假定每厘米吃水吨数对于吃水的变化是一直线,求船进入B港前必须卸下的货物重量。8. 某船船长L=164m,船宽B=19.7m,方形系数Cb=0.50,水线面系数 Cwp=

11、0.73,在海水中 平均吃水d=8.20m,求船进入淡水中的平均吃水。9. 某船在海水中的正常吃水 d=2.20m ,排水量 =930t,水线面面积Aw=606m2,型深D=3.35m ,在甲板处的水线面面积 Aw=658m2,假定船的水上部分舷侧是直线形状 ，求储备浮力占排水量的百分数。10. 某内河客货船的尺度和要素如下 ，吃水d=2.40m,方形系数 Cb=0.654,水线面系数Cwp=0.785，假定卸下货物重量 p=8%排水量。求船舶的平均吃水（设在吃水变化范围内船舷是 垂直的）。第四章初稳性学习目标1.掌握船舶稳性的基本概念；2.掌握船舶初稳性咼及复原力矩的计算方法；3.了解静水力

12、曲线图中稳性曲线的绘制方法；4.理解重量移动和装卸载何对船舶浮态及初稳性的影响，掌握相关计算方法;5.理解自由液面和悬挂重量对船舶浮态及初稳性的影响，掌握相关计算方法;6.了解船舶典型装载情况下浮态和初稳性的计算方法；7.掌握船舶倾斜试验原理和方法。思考与练习一、简答题1. 何谓船舶稳性？2. 复原力矩是怎样形成的（作图说明并写出复原力矩表达式 ）？3. 何谓船舶的静稳性和动稳性？何谓船舶的横稳性和纵稳性？4. 在研究船舶稳往时为何将稳性分成初稳性和大倾角稳性，如何划分？5. 何谓“等体积倾斜”？如何确定等体积倾斜水线的位置？6. 什么叫稳心、稳心半径 ？稳心半径主要与哪些因素有关 ？7. 初

13、稳性公式适用范围如何 ？为什么？8. 什么叫横稳性高？为什么说它是衡量船舶初稳性好坏的主要指标 ？如何应用它判断船舶的稳定性？为什么船一般总是横向倾覆而不是纵向翻掉 ？9. 在横剖面图上绘出浮心 B、重心G和横稳心M的位置，并标出浮心、重心和横稳心的垂向坐标Zb、ZG和ZM,以及横稳心半径 丽 (r),说明它们与横稳性高 丽(h)之间的关系。10. 如已知船的长度 L,平均吃水d,水线面面积漂心位置 xf和纵倾值t,通过作图写出船舶首倾 角后的首尾吃水公式11. 什么是船舶静水力曲线 ？它包括哪几种性质的曲线 ？各自又包括哪些曲线 ？各曲线走 向如何？静水力曲线有什么用途？能否根据某一吃水查出

14、船舶的有关静水力性能。12. 船上重量移动(包括垂向、横向、纵向移动 )对稳性和浮态的影响如何 ？13. 船舶装上或卸下小量重量，对稳性和浮态的影响如何 ？要使船舶在装卸重量后，不产生倾斜，该重量应装卸在什么地方。为什么？若还要船舶的初稳性高 GM也不变，那么重量又应该装卸在什么地方？为什么 ？14. 说明装上或卸下大量重量对船的稳性和浮态的影响。为什么要利用静水力曲线来计 算,并叙述其计算步骤。15. 悬挂重量和滚动重量对初稳性高的影响如何 ？16. 自由液面对船舶稳性的影响如何 ？减小自由液面影响的办法有哪些 ？17. 提高(或改善)船舶初稳性的措施有哪些 ？最有效的措施是什么？为什么 ？

15、18. 叙述船舶倾斜试验的目的和基本原理以及试验方法、步骤和注意事项。二、计算题1. 某内河船的排水量 =820t,水线面面积对 x轴的惯性矩 k=2380m4,初稳性高GM =1.70m,求重心在浮心以上的高度。2. 某长方形起重船的主要尺度为：船长 L=15m,船宽B=9.0m,型深D=2.0m,起重船主体重为P1=56t,其重心高度为 KG1 0.85m,船的上层建筑重为 p2=78t,重心高度为KG 2 7.5m, 水的重量密度为 w= 1.025t/m3,试计算：(1) 横稳性高GM ；(2) 纵稳性高GM L。3. 某巡洋舰的排水量 =10200t,船长L=200m,当尾倾为1.3

16、m时，水线面面积的纵向惯 性矩Il=420 X 104m4,重心的纵向坐标 xg= 4.23m,浮心的纵向坐标 xb= 4.25m,水的重量密 度w=1.025t/m3o试求纵稳性高 GM l。4. 某一为方形剖面的匀质物体正浮于淡水中 ，水的重量密度为 1.000t/m3,试问该物体的重量密度wi为多少时才能保持其稳定漂浮状态 ？5. 已知某内河船的数据为船长 L=48m,船宽B=8.2m,吃水d=1.2m,方形系数Cb=0.68,横稳性高GM =1.8m,纵稳性高GML=92.0m,试求：(1) 横倾1力矩；(2) 纵倾1厘米力矩；(3) 如果把船上10t重物横向移动2m,纵向移动5m(往

17、船尾方向移动),求重物移动后的 横倾角、纵倾角及首尾吃水。假定水线面漂心 XF的位置在船中央。6. 某船正浮时初稳性高 GM =0.6m，排水量 =10000t,把船内100t货物向上移动 3m,再横向移动10m,求货物移动后船的横倾角 。7. 某船有初始横倾角 =2 36 / ,现将重量为3%排水量的货物横向移动，使船复原到正浮位置。已知船的初稳性高 GM =1.30m,求货物移动的距离。8. 某巡洋舰的首吃水 dF=5.65m,尾吃水dA=5.97m,每厘米纵倾力矩 MTC=272t m,试问要从后舱抽出多少吨油到前舱方可使船平浮。两舱之间的距离 l= 156mm9. 某船主要数据为：船长

18、L=135m，船宽B=14.2m,首吃水dF=5.2m,尾吃水dA=4.8m，排 水量 =5200t,横稳性高GM =0.95m,纵稳性高GM L=150m,每厘米吃水吨数 TPC=13.8t/cm , 漂心纵向坐标xf= 3.5m,试求：在x= 35m, y=1.0m, z=9.0m处装载200t货物后船的浮态。10. 某船长L=100m,首吃水dF=4.2m,尾吃水dA=4.8m,每厘米吃水吨数 TPC=80t/cm ,每厘米纵倾力矩 MTC=75t m,漂心纵向坐标XF=4.0m。今在船上装载120t的货物。问货物装 在何处才能使船的首吃水和尾吃水相等。11. 已知某长方形船的船长 L=

19、100m,船宽B=12m,吃水d=6m,重心垂向坐标zG=3.6m,该船的中纵剖面两边各有一淡水舱 ，其尺度为：长l=10m,宽b=6m,深a=4m在初始状态两舱都装满了淡水。试求：(1) 在一个舱内的水耗去一半时船的横倾角 ；(2) 如要消去横倾，那么船上 x=8m,y= 4m处的60t货物应移至何处？12. 某内河方型船的船长 L = 100 m，船宽B = 12 m，吃水d = 6 m，重心高度Zg =3.6m。该船中纵剖面两边各有一淡水舱，其尺度为：舱长 lx =10 m，宽ly=6m深*=4“在 初始状态两舱各半舱淡水。求当左边水舱的水消耗完时，船产生的横倾角。13. 已知某内河船的

20、主要尺度和要素为 ：船长L=58m,船宽B=9.6m,首吃水dF=1.0m,尾吃水dA=1.3m,方形系数 Cb=0.72,纵稳性高GM l =65m,为了通过浅水航道,必须移动船内的 某些货物，使船处于平浮状态，假定货物从尾至首最大的移动距离为 l=28.0m,求必须移动的货物重量。14. 某内河客船的一舷受到风的作用 ，受风面积 Af=410m2,受风面积的中心在基线以上的高度为 Zf=4.7m,风压为 p=490Pa,已知船的要素为：船长 L=75.0m,船宽 B=8.1m,吃水d=2.2m,方形系数Cb=0.645 ,初稳性高GM =1.4m,假定水阻力中心在其水线处 ，求：该船受风

21、力作用时的横倾角。15. 若船靠岸时有 80个乘客集中到一舷，已知乘客移动到舷边的距离 1=4.0m,每个乘客重量为60kg,船舶每横倾1的力矩M=8.2t m。求此时该船的横倾角。16. 某内河驳船 =1100t,平均吃水d=2.0m,每厘米吃水吨数 TPC=6.50t/cm,在6个同样的舱内装石油（石油的重量密度 W1=0.93t/m3）,每个舱内都有自由液面.油舱为长方形，其尺 度为l=15.0m, b=6.0m.这时船的初稳性高为 GM =1.86m,若把右舷中间的一个舱中重量为p=120t的油完全抽出，其重心垂向坐标 ZG=0.80m,求船的横倾角。17. 某长方形船在港内进行倾斜试

22、验 ，其主尺度和主要数据为 ：船长L=32m,船宽B=9.15m,首吃水 dF=1.83m,尾吃水 dA=3.66m ,移动重量 p=3t,横移距离 l=4.6m,摆锤长=4.6m,摆动距离k=0.1m,试验后尚需从船上 x= 8.2m, z=2.4m处卸去50t的重量。求该重 量卸去后的重心高度和首、尾吃水。18. 某内河船做倾斜试验时的排水量 =7200t，吃水d=6.0m,水线面面积AW=1320m2。全部移动载荷的总重量是 50t,移动距离l=9.25m,摆锤长 =3.96m,最大摆动距离 k=0.214m。试验后还需加装 850t重的燃油。重心在基线之上 5.18m处.油的重量密度

23、W1=O.86t/m3,自由 液面惯性矩ix=490m4,求：最后的横稳性高 G1M 1。19. 某箱形双体船横剖面如图所示，其重心在基线以上 3.875米处，吃水d=2.0米，如果要求初稳性高度 GM =2米，试问两单体中心线相隔 d的间距的最小值为多少？第五章 大倾角稳性学习目标1. 理解大倾角稳性的概念；2. 熟悉稳性横截曲线的计算原理、方法步骤；3. 掌握静、动稳性曲线的应用和稳性衡准方法；4. 初步掌握改善船舶稳性的主要措施。5. 能运用乞氏法计算稳性横截曲线；6. 能运用稳性横截曲线计算静稳性曲线和动稳性曲线；7. 能对船舶进行稳性衡准。思考与练习一、 简答题1. 简要概括绘制静稳

24、性曲线的计算步骤？2. 简述进水角的大小对最小倾覆力臂 |q的大小有什么影响？3. 简述我国海船法定检验技术规则中如何规定计及自由液面的影响？4. 简述影响稳性因素及提高稳性的主要措施？二、 计算题1 某船在满载出港时的排水体积 19960 m3，重心高度KG 7.84 m,假定重心高度KS 7.145m时，据稳性横截曲线查得各横倾角时的 |s值如表4-7所示：求作该装载状态下的静稳性曲线，并据此检验其稳性是否符合海船稳性规范要求。表4-7横倾角( )10 20 30 40 50 60ls(m)0. 300 O . 660 O . 846 O . 952 O . 962 O . 9001. 某

25、船的排水量 600t，初横稳心高度 GM 1.2 m，在各横倾角时的静稳性臂 I如下表4-8所示：表4-8( )O102030 405060 7080 90l(m)O0.18O.32 O.40O . 38 O.30 O.16 -0.06 -0.22 -0.42若船的重心升高0.2 m，求作新的静稳性曲线，并比较重心升高前后的稳性。2. 某船在各横倾角时的静稳性臂 I如表4-9，试计算并绘出动稳性曲线。表4-9( )OlO20 30405060708090l(m)OO12 O .28 O.640.91O.93O.74 O.44 O.08 -0.353.已知某船的排水量 500t，其动稳性臂ld如

26、表4-10所示:表 4-10( )O 10 20 30ld(m)O O . 1 O . 3 O . 6该船进水角 e 30,当船具有横摇角 0 , 10时，分别求其极限动倾力矩。5已知某船航行于第三类航区，排水量 600t，动稳性曲线|d f ()如表4-11所示：表 4-11l(m)O 0.010 O.045 O .100 O .170 O .260 O . 370 O . 435 0.475该船舱室进水角 E 35。，当船航行时遇到阵风吹袭，其受风面积 A 450 m2，受风面积中心在水线以上高度 z 6m。求横摇角分别为 0和-15。时，该船的动倾角各为多少 ？ 稳性衡准数各为多少？6.

27、 某内河船的排水量 540t，吃水T 1.8 m，静稳性臂如表4-12所示：表 4-12( )0 10 20 30 40 50 60 70 80l(m)O O . 090 0.300 O . 550 0.725 O . 838 O . 725 O . 475 O在进行大修时，将左舷一个重为 p=25t，重心在y 2m， z 1.4 m处的主机拆除。求拆除主机后船的横倾角。已知每厘米吃水吨数 TPC 3. 6 t/cm。7. 同第六题的船，向左舷倾斜 50 。如果再受到一突加的横倾力矩Mf 8x 104 Ngm作用后，船向相反方向倾斜。试求此时的横倾角。第六章 抗沉性学习目标1. 掌握渗透率、可

28、浸长度、限界线、许用舱长等概念；2. 初步掌握舱室进水后船舶浮态和稳性计算；3. 理解可浸长度的计算原理和计算方法与步骤；4. 掌握抗沉性衡准方法。5. 掌握第一、二类舱室进水后船舶浮态和稳性的计算；6. 掌握可浸长度的计算原理，进而绘制可浸长度曲线。思考与练习一、简答题1. 什么是船舶的抗沉性、渗透率、限界线、可浸长度、许用舱长？2. 船舶舱室进水分为几类，它们是怎么划分的 ？3. 叙述可浸长度曲线绘制的步骤？二、计算题1 .已知某船的数据为： L =95m , B =12.4 m , dF=5.8m , dA =6.3 m , CB=0.7,Cwp=0.78, Xf =1.4 m , GM

29、 =0.42 m , GM L =125 m。因船体损伤，双层底淹水，该舱 的体积V =60 m3，形心坐标 x=20m , y =2.7 m , z =0.4 m。求该船损伤后的横倾角和 首尾吃水。2 某内河船的数据为： =800 t , d=2. 2 m , TPC=5.7t/cm , Gm =1.75 m，求该船破损后浮态和稳心高。 已知浸水舱的进水体积 V=90m3，形心坐标x=xF, y =2.4 m ,2z=1.2 m，自由液面面积为 I b =12.6 5m o3 .某内河船原处于正浮状态，已知数据为： L =70 m , B =10.2 m , d =2.3 m ,TPC =5.7 t/cm , CB =0.68 , xF=-O.8 m , xG=3.2 m , GM =1.2 m , GML =141.5 m , Zb =1.24 m。当船壳板破损后有一长 l =8 m，宽b =5.1 m的右舷舱淹水，淹水舱在原水线3下的体积可V=90m，形心坐标为(9 , 2.5 , 1.2) m，破舱的水线面形心坐标为 (9 , 2.55) m。求该船破损后的浮态。4 .已知某船的可浸长度曲线如习题 5-4图所示，现要在舱长中点分别为 x1和x2处布置5已知某船在限界线下的横剖面面积曲线和极限破舱水线下进水舱体积曲线，如习题 5-5图及表所