大連理工大學(xué)浮體靜力學(xué)課程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、浮體靜力學(xué)（一）課程設(shè)計(jì)姓名：學(xué)號(hào)：班 級(jí)：指導(dǎo)教師：馬坤張明霞完成日期：同組學(xué)生：目錄一、靜水力曲線計(jì)算部分 . 21-1 設(shè)計(jì)要求： 21-2 計(jì)算原理： . 31-3 原始數(shù)據(jù)： . 51-4 計(jì)算過(guò)程和圖表： . 5二、穩(wěn)性橫截曲線 . 62-1 設(shè)計(jì)要求： . 62-2 計(jì)算原理： . 62-3 原始數(shù)據(jù) . 72-4 計(jì)算過(guò)程和圖表（ 1 米水線）： 7三 . 裝載穩(wěn)性計(jì)算部分（載況二） . 91-1 設(shè)計(jì)要求 . 92-2 計(jì)算過(guò)程和圖表 . 9四、課程設(shè)計(jì)的收獲 . 1519 / 16一、靜水力曲線計(jì)算部分1-1 設(shè)計(jì)要求：計(jì)算吃水： 0.5m, 1.5m , 2m, 2.5m

2、, 3.0m處的以下各要素，并繪出靜水力曲線圖。1)水線面面積 AW2)漂心縱向坐標(biāo) Xf3)每厘米吃水噸數(shù)TPC4)型排水體積 V5)總排水體積 ( 附體系數(shù)取 1.006)6)總排水量 W7)浮心縱向坐標(biāo) Xb8)浮心垂向坐標(biāo) Zb9)橫穩(wěn)心垂向坐標(biāo)BM10)縱穩(wěn)心垂向坐標(biāo)BML11)每厘米縱傾力矩曲線 MTC12)水線面系數(shù) CW13)方形系數(shù) CB14)棱形系數(shù) CP15)中橫剖面系數(shù) Cm1-2計(jì)算原理:L2(1)水線面面積 Aw的計(jì)算：根據(jù)計(jì)算公式 代=2 ydx2S Lyi，利用梯形法計(jì)算各個(gè)水線面面積(2)水線面漂心縱向坐標(biāo)Xf的計(jì)算水線面漂心縱向坐標(biāo)Xf的計(jì)算公式為M oyL

3、2=2 xydx，AwL=2 ydx,L一2M Oy乂卩一石，用梯形法計(jì)算 Mo尸2* ( 8 L)2藝kjyi式中：藝kjyi= 0*yio+1*( yii-y9 )+2*(yi2-y8)+9*(yi9-yi)+10*(y2o-yo)-0.5 *10*( y20-y0)水線面面積為利用梯形法所求得面積(3 )每厘米吃水噸數(shù) TPC 由TPC=WAW (Aw為利用梯形法所求得面積)得100d-Awdz 二、Awi l i ,0(4)型排水體積V由水線面面積曲線的特性可知，排水體積的積分公式是: 利用梯形法計(jì)算各個(gè)水線面面積坐標(biāo)。(5)總排水體積=V*附體系數(shù)取k(k=1.006)(6 )總排水

4、量W=總排水體積 * 3 ( 3 =1.025t/m3)(7)浮心縱向坐標(biāo)Xb浮心縱向坐標(biāo)的計(jì)算公式為:Xbyoz(8)浮心垂向坐標(biāo)乙浮心垂向坐標(biāo)計(jì)算公式Zb(As Si Zai)丁 Mxoy(Asi S) V(9)橫穩(wěn)心垂向坐標(biāo)BML橫穩(wěn)心垂向坐標(biāo) KM=KB+BM橫穩(wěn)心半徑公式為 BMIt2 2 323廠，yih2（10）縱穩(wěn)心垂向坐標(biāo) BMKMl 二 KB BMlBMl 二學(xué)，Ilf =Il AwxJ,It23 土22dx = 為y li,浮心垂向坐標(biāo)公式ZbMxoyM xoy為各吃水體積對(duì)基線的靜矩。 （11）每厘米縱傾力矩曲線 MTCMTCd100L厶是排水量，GMl、bmlBM l

5、 二且,I lf = I l - AwXf $,232打3如孑5,。由梯形法求得。（12）水線面系數(shù)Cw由水線面系數(shù)公式：Cwp=AW （ L為垂線間長(zhǎng)，B為型寬）LB2（13）方形系數(shù)CbL、型寬B、吃水d方形系數(shù)計(jì)算公式為Cb = ，各吃水下的排水體積除以垂線間長(zhǎng)LBd的構(gòu)成的長(zhǎng)方體體積。（14）棱形系數(shù)CPVCP=Am L （式中Am為中橫剖面在水線以下的面積，L為垂線間長(zhǎng)）（15）中橫剖面系數(shù)G中橫剖面系數(shù)等于方形系數(shù)除以棱形系數(shù)1-3原始數(shù)據(jù):主尺度：總長(zhǎng)45.0m,垂線間長(zhǎng)40.0m,型寬7.2m,型深3.6m, 設(shè)計(jì)吃水2.5m 還有附型值表。1-4計(jì)算過(guò)程和圖表：計(jì)算過(guò)程見(jiàn)文件

6、夾第一題 excel文件”靜水力曲線計(jì)算” 計(jì)算得各吃水下的船形系數(shù)如下表吃水0.51.522.53（1）水線面面積AW81.76159.49190.49220.17237.47（2）溥心縱向坐標(biāo)Xf-1.09-1.2S-2.18-2.S&-2.65（3）每匣米吃水噸數(shù)TPC：0.841.631.952.262.43（4）型排水體積21.62146.77234.27336.93451.34總排水體積21.75147.65235.67338.95454.05（&） 總排水量W（噸）22.29151.3A241.5&347.43465.40（7）浮心縱向坐標(biāo)Xb-2.28-1.15-1.38-1.

7、73-1.99（8）浮心垂向坐標(biāo)Zb0.601.411.&91.972.24（9） 橫穩(wěn)心垂向坐標(biāo)3.&62.&82.332.18192（10）縱穩(wěn)心垂向坐標(biāo)BML200.5774.4763.7955.7948.35（1） 每匣米縱傾力矩曲線MTC1.122.823.854.855.&3（12） 水線面系數(shù)CW0.28390.5538D.6&140.7&450.8246（13）方形系數(shù)CB0.15010.33970.40&70.46800.5224（14）核形系數(shù)CP0.426&0.51990.56020.60310.6433（15）中橫剖面系數(shù)Cm0.35190.65350.72600.77

8、590.8120根據(jù)以上數(shù)據(jù)繪制靜水力曲線圖如下:1 23456789 10 11 12 13 4 15 lb 17 18 I9 2C / cm原圖見(jiàn)“第一題“文件的“靜水力曲線圖.dwg ”文件。、穩(wěn)性橫截曲線2-1設(shè)計(jì)要求： 取各站橫剖面面型值，利用縱向計(jì)算方法計(jì)算。 選擇計(jì)算傾斜水線、假定重心位置和橫傾角間隔的大小。選擇0.5、1.5、2、2.5、3m水線，旋轉(zhuǎn)點(diǎn)中線右側(cè)0.5米處，右傾傾角間隔取S=10,從10算到702-2計(jì)算原理:復(fù)原力臂由幾何原理的知識(shí)易知，為求排水體積 .與Is，只需要求出各傾斜水線 下的排水體積浮心的位置B (y ,z )，由幾何關(guān)系可得ly co z sin

9、，即可求得 復(fù)原力臂Is。排水體積浮心位置的求法：各站上各傾斜水線與船體圍成的面積As,利用CAD創(chuàng)建面域，查詢出面域的面積心(yi,z )利用公式積分可得排水體積浮心的位置,即:浮心垂向坐標(biāo)MxoyZbJz Adx-L2L，2浮心橫向坐標(biāo)x/ M xoz yBAsdx_-L 2L2yiAsdx-L2L2Asdx-L2而要求排水體積l 只需求出各站上各傾斜水線以下的船舶橫剖面的面積，由公式L2二Asdx然后才沿船長(zhǎng)方向積分就可求出排水體積 .丄22-3原始數(shù)據(jù)（1）原始數(shù)據(jù)為要船舶的型值表。根據(jù)型值表畫出船舶的橫剖面圖（見(jiàn)文件夾第二題中橫剖面.dwg），計(jì)算水線 5條（0.5, 1.5m ,

10、2m, 2.5m, 3.0m），確定旋轉(zhuǎn)點(diǎn)位置，傾斜水線分別取 10o, 20o, 30o, 40o, 50 o，60 o,70。計(jì)算不同 傾斜水線下的排水體積和形狀穩(wěn)性力臂Is，并畫出曲線。2-4計(jì)算過(guò)程和圖表（1米水線）：旋轉(zhuǎn)點(diǎn)的選取過(guò)程（見(jiàn)文件夾“第二題”中的“橫剖面圖 .dwg”），用CAD繪制 出各站的橫剖面圖，然后根據(jù)各個(gè)創(chuàng)建面域，求出面積和質(zhì)心坐標(biāo)，并繪制成excle表格（見(jiàn)文件夾“第二題”中文件夾“數(shù)據(jù)準(zhǔn)備”），進(jìn)行計(jì)算。我選取1.0m水線確定的 旋轉(zhuǎn)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。詳情見(jiàn)提交文件文件夾“第二題”中的“橫截穩(wěn)性曲線計(jì)算過(guò)程”excel文件和“小組橫截穩(wěn)性曲線匯總”文件。Is =+

11、xsin根據(jù)以上數(shù)據(jù)運(yùn)用公式：求得各傾斜角度下的橫穩(wěn)性臂 ls及排水量。繪制成如下表格度數(shù)10 20 30 40 50 60 70 排水體積/立米71.9773.7675.39109.42143.09171.88201.00橫穩(wěn)心臂/米0.641.231.722.342.762.872.83橫穩(wěn)性圖如下:橫穩(wěn)心臂/米三.裝載穩(wěn)性計(jì)算部分（載況二）1-1設(shè)計(jì)要求給出資料：受風(fēng)面積=166.9mA2受風(fēng)面積形心距水線高=2.295m穩(wěn)性插值曲線（完整的） 航區(qū)：近海計(jì)算載況：校核以下某一種載況下的穩(wěn)性，與規(guī)范要求值比較，并對(duì)結(jié)果的合理性進(jìn) 行分析，并提出改善的措施。計(jì)算內(nèi)容：浮態(tài)及初穩(wěn)性靜穩(wěn)性曲線

12、及動(dòng)穩(wěn)性曲線穩(wěn)性校核（注：自由液面修正及進(jìn)水角暫不考慮）2-2計(jì)算過(guò)程和圖表校核：（1）由穩(wěn)性插值繪制穩(wěn)性橫截曲線如下:蒯橫截曲貓(2)浮態(tài)及初穩(wěn)性計(jì)算由靜水力曲線及該載況下的排水可得:浮態(tài)與初穩(wěn)性計(jì)算項(xiàng)目單位符號(hào)及公式計(jì)算結(jié)果排水量t323.9平均吃水md2.39重心縱向坐標(biāo)m:xG-1.69浮心縱向坐標(biāo)mxB-1.66重心豎向坐標(biāo)mzG2.41縱穩(wěn)心距基線高m:zML59.305縱向初穩(wěn)心高mGM=ZmitZg56.895每厘米縱傾力矩t*mMTCA *GML/(100*L)4.65漂心縱向坐標(biāo)m:xF-2.79縱傾力臂m:XG-XB-0.03縱傾力矩t*mMT= (XG-XB)-9.72

13、縱傾值mdd=MT/(100*MTC)-0.021首吃水增量m:ddF=(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+ddF2.378尾吃水m:dA=d+odA2.381橫穩(wěn)心距基線咼mzM4.1218未修正初穩(wěn)心高mGMo=zM-zG1.711自由液面修正值m:dGM0實(shí)際初穩(wěn)心高mGM=GMo-dGM1.711最終的浮態(tài)和初穩(wěn)性計(jì)算結(jié)果:平均吃水首吃水尾吃水初穩(wěn)心高縱穩(wěn)心高2.392.3782.3811.71156.895(3)靜穩(wěn)性曲線及動(dòng)穩(wěn)性曲線。(計(jì)算過(guò)程見(jiàn)文件夾“第三題”中的“靜穩(wěn)性曲線計(jì)算過(guò)程”“動(dòng)穩(wěn)性曲

14、線計(jì)算過(guò)程”excel表格)由穩(wěn)性橫截曲線和排水體積可得橫穩(wěn)性臂Ls，再有公式l=ls-sin 巾(Zg-Zs) 和 ld= / Id 巾可得下表:度數(shù)/ IsZgsinI100.862.410.170.44201.232.410.340.41301.772.410.500.57402.112.410.640.56502.362.410.770.51602.492.41 0.870.40702.512.410.940.25做出靜穩(wěn)性圖做出動(dòng)穩(wěn)性曲線圖:動(dòng)穩(wěn)性曲線0.6(4)穩(wěn)性校核計(jì)算穩(wěn)性橫準(zhǔn)數(shù)K:根據(jù)穩(wěn)性衡準(zhǔn)數(shù)的定義，首先計(jì)算最小傾覆力矩Mq或lq，因?yàn)樗麄兪歉鶕?jù)靜穩(wěn)性曲線，動(dòng)穩(wěn)性曲線以及橫

15、搖角o來(lái)確定的，由公式 ；=15.2阮心4F面計(jì)算系數(shù)Cl、C2、C3、C4為G與波浪的波長(zhǎng)、波高及周期有關(guān)。根據(jù)公式T = 0.58 fB2 +42,GM。B=7.2m, KG=2.41m，GM=1.711m, B/d=7.2/2.39=3.01 所以 f=1.03，代入數(shù)據(jù)得T =3.96由P101中的圖4-34得C1=0.38系數(shù)C2主要與波浪的有效波傾角系數(shù)有關(guān)，公式C2 =0.13 0.6KG,代入數(shù)據(jù)得:C2=0.735B 系數(shù)C3主要與船舶的寬度吃水比 一有關(guān)，由表查的C3=0.013d 系數(shù)C4主要與船舶的類型，和舭龍骨的尺寸有關(guān)，查表得 C4=0.577將系數(shù)CC2、C3、C

16、4帶入；T5.28CQ4, C2得，橫搖角為25.19然后從動(dòng)穩(wěn)性曲線上作出lq并讀出數(shù)值：0.21含橫搖角的動(dòng)穩(wěn)性曲線如下圖（角度的比例尺為10:1，穩(wěn)性臂的比例尺為1000:1）6oi103030405060537 537計(jì)算風(fēng)壓傾斜力矩Mf或力臂If，由公式If -9810 也由給出數(shù)據(jù)可知：p=546pa, , Af=166.9mA2, Z=2.295， =612.0t，代入數(shù)據(jù)得: lf= p*Af*Z/9810/ =0.07則。穩(wěn)性橫準(zhǔn)數(shù)K= q/l f=3.01.校核：規(guī)則規(guī)定，船舶在各種裝載情況下經(jīng)過(guò)自由液面修正后的初穩(wěn)性高和靜穩(wěn)性曲線應(yīng)滿足以下要求：橫傾角初穩(wěn)性高等于1.71

17、2m0.15m,滿足要求。處的復(fù)原力臂等于0.565m,不小于0.2m,滿足要求船舶最大復(fù)原力臂所對(duì)應(yīng)的橫傾角二=33.7。大于30，因?yàn)榇瑢捙c型深比 從靜穩(wěn)性曲線圖中看最大值對(duì)應(yīng)點(diǎn)符合要求。綜合以上幾點(diǎn)可是設(shè)計(jì)滿足穩(wěn)性要求。四、課程設(shè)計(jì)的收獲在第二學(xué)期學(xué)習(xí)的浮體靜力學(xué)老主要是在教授我們浮體靜力學(xué)的計(jì)算的一些 理論知識(shí)，由于理論的教學(xué)很乏味，導(dǎo)致我對(duì)浮體靜力學(xué)這門專業(yè)課上課的效率不是 很高，對(duì)書(shū)本上的理論概念模糊不清。在期末經(jīng)過(guò) 2 個(gè)星期的努力復(fù)習(xí)才通過(guò)考試。 在小學(xué)期浮體靜力學(xué)的課程設(shè)計(jì)為我提供了再一次好好學(xué)習(xí)浮體靜力學(xué)的機(jī)會(huì)。在一 開(kāi)始著手浮體靜力學(xué)課程設(shè)計(jì)的 15 條靜水力水線的計(jì)算，自己感到無(wú)從下手，為了更 好的完成課程設(shè)計(jì)，我認(rèn)真閱讀了浮體靜力學(xué)的前兩章，在理解了理論知識(shí)后再 通過(guò)自己親手計(jì)算著 15 條靜水力曲線，讓我更加深刻的記住了 15 條靜水力水線的計(jì) 算方法和在計(jì)算過(guò)程中我多次用到了梯形法，是自己從理論課的模糊認(rèn)識(shí)到達(dá)現(xiàn)在已 經(jīng)可以熟練運(yùn)用梯形法了。在第二部分的課程設(shè)計(jì)，需要以 5 人為一個(gè)小組，這樣就 更注重團(tuán)隊(duì)合作了