浮體靜力學(xué)課程設(shè)計報告書

1、理工大學(xué)船舶與海洋工程浮體靜力學(xué)課程設(shè)計報告課程名稱: 院（系）： 專業(yè)： 班級： 學(xué)號： 學(xué)生：年月日目錄靜水力曲線 21 設(shè)計要求 22 計算原理 23 原始數(shù)據(jù) 54 計算過程和圖表 5穩(wěn)性橫截曲線 61 設(shè)計要求 62 計算原理 63 原始數(shù)據(jù) 64 計算過程和圖表 7三 裝載穩(wěn)性計算 81 設(shè)計要求 82 計算過程和圖表 8一、靜水力曲線計算部分1、設(shè)計要求：計算吃水：0.5m, 1.5m , 2m, 2.5m, 3.1m, 3.5m,4.0m處的以下各要素，并繪出靜水力曲線圖。水線面面積Aw漂心縱向坐標Xf每厘米吃水噸數(shù) TPC水線面系數(shù)排水體積V排水量W附體系數(shù)取1.006)浮心

2、縱向坐標浮心垂向坐標橫穩(wěn)心垂向坐標縱穩(wěn)心垂向坐標(11) 每厘米縱傾力矩曲線(12) 方形系數(shù)2、計算原理：(1) 水線面面積 Aw的計算：根據(jù)計算公式 計算各個水線面面積.(2) 水線面漂心縱向坐標Xf的計算水線面漂心縱向坐標Xf的計算公式為M oyL2Aw 2 ydx2 3 Lyi，利用梯形法L2L22 xydx, Aw_L2L22 ydx , XfL2用梯形法計算Moy2* (S L) 2'kjyi式中： kjyi= 0*y10+1* ( yn-y9) +2*( y12-y8)+9*( y19-y1)+10*( y20-y。)- 0.5 *10*( y20- y0)水線面面積為利

3、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100水線面系數(shù)由水線面系數(shù)公式：Cwp=AW( L為垂線間長，B為型寬)LB(5)排水體積由水線面面積曲線的特性可知，排水體積的積分公式是:dAwdzAwili，0利用梯形法計算各個水線面面積坐標。(6) 排水量排水量由排水體積乘以附體系數(shù)(7) 各個吃水下的浮心縱向坐標1.006得到。Xb浮心縱向坐標的計算公式為:XbM yoz °(8)浮心垂向坐標浮心垂向坐標計算公式Zb(As S Zai)Mxoy(AsiS)(9)橫穩(wěn)心垂向坐標KM=KB+BMItL2 23_l2y3dxy：ii浮

4、心垂向坐標公式ZbMxoy?？v穩(wěn)心垂向坐標KM L KB BMl ,縱穩(wěn)心半徑公式為 BMl 建，ILf LAwxF2, ItL2y3dx 3_l22 3 一-yi li,浮心垂向坐3(10)每厘米縱傾力矩曲線MTCBM l100LBM LIlfIlfIL AwxF2, IT - y3dx2y3li,o由梯形3 L3法求得。(12 )方形系數(shù)方形系數(shù)計算公式為CBLBd，各吃水下的排水體積除以垂線間長L、型寬B、吃水d的構(gòu)成的長方體體積3、原始數(shù)據(jù)：主尺度：總長53.6m,垂線間長48.6m,設(shè)計水線長50.1m,型 寬8.00m,型深4.30m,設(shè)計吃水3.1m 還有附型值表。4、計算過程和

5、圖表：計算過程見”第一題”文件夾中的excel文件計算得各吃水下的船形系數(shù)如下表i青-jLt.0L也5U1.001. 5Ll.TLi-J3匕1L艮 bl.'8.腿ST, Of154. M204, 692391 61站乩B9284.33沁813£0. 73528,07338. 584. 212.741.350. 05-0l68-1. S9-2. 63-2. 8*-2. lL-2.30U, 000.881.562. 062.312. 582. 6f3. 013. 213l410. 02張盈0. 400. 530.?50. ?70. 620.啟0. 37巫9294. 36174-3

6、022& +82&M6- 87429. T6F-I =，02dF911.05,盹8直L瑋.242甌85290.99359.仇432.346L3. ?1748,匪91&± >1為乩向?qū)Wtr；心2.872. 141. E7仇萄-D.23-1.80-3.35-3. 76-屯29-4. 40:孚心垂向坐標用u. CO0,45心1. 01161/J1la 4?1.6G18 902.212- 49浚協(xié)1唾耳竺杯53.1S4. 11+. 164.204. 184,忙乜034. M%鴨L 1弋出亍“34B. 6?153. 06114. 5100.948S. S36G.

7、365EL 5651»92互1二H -1.222. S6<.L05.977.4：59. 30直彊5. 32山JL頁射1X1S0. 220. 910.370.顯0. S10l5B0.59根據(jù)以上數(shù)據(jù)繪制靜水力曲線圖如下:原圖見遞交文件的“第一題”文件。二、穩(wěn)性橫截曲線1、設(shè)計要求： 取各站橫剖面面型值，利用縱向計算方法計算。 選擇計算傾斜水線、假定重心位置和橫傾角間隔的大小。 選擇3100水線，旋轉(zhuǎn)點中線右側(cè)0.5米處，右傾。假定重心S位置取在基線上，即KS=0.傾角間隔取S=10°，從10°算到60°2、計算原理：復(fù)原力臂由幾何原理的知識易知，為求

8、排水體積與J，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Is y cos z sin ，即可求得復(fù)原力臂J。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(yz )利用公式積分可得排水體積浮心的位置，即:浮心垂向坐標zBM xoyNAsdxL2L，浮心橫向坐標M xoz2AsdxLL2yiAsdxL2_L2AsdxL2而要求排水體積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L2式Asdx然后才沿船長方向積分就可求出排水體積_L23、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

9、剖面圖，計算水線任意取其中一條(如1.5m , 2m, 2.5m, 3.1m)，確定旋轉(zhuǎn)點位置，傾斜水線分別取10o，20o, 30o, 40o, 50 o, 60 0。計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。選取3100水線為吃水線，船體橫剖線圖如下：402L11/-/364、計算過程和圖表：用CAD繪制出各站的橫剖面圖，然后根據(jù)各個創(chuàng)建面域，求出面積和質(zhì) 心坐標，并繪制成excle表格，進行計算。詳情見提交文件文件夾“第二題”中的“面域”文件和“第二題.ex I”文件。根據(jù)以上數(shù)據(jù)運用公式：12I © = Asidx - L (A siSi) M '

10、' I cos( )d1 02lS l ccos(d0 KS)sinl M'' M20°30°050°60°排水體積&52. 03695. 35745. 38751.69750. 21743. 61橫穩(wěn)心臂厶0. 74：L 492. 212.723.163. 52橫穩(wěn)性圖如下:iHli三. 裝載穩(wěn)性計算部分（載況十）1設(shè)計要求給出資料：受風(fēng)面積=143.7m2受風(fēng)面積形心距水線高=2.107m穩(wěn)性插值曲線（完整的） 航區(qū)：近海計算載況：校核以下某一種載況下的穩(wěn)性，與規(guī)要求值比較，并對結(jié)果的合理 性進行分析，并提出改善的措施

11、。計算容：浮態(tài)及初穩(wěn)性靜穩(wěn)性曲線及動穩(wěn)性曲線穩(wěn)性校核（注：自由液面修正及進水角暫不考慮）2計算過程和圖表校核：（1）由穩(wěn)性插值繪制穩(wěn)性橫截曲線如下：”D50:：，-*1-1” L. .門3(2)浮態(tài)及初穩(wěn)性計算由靜水力曲線及該載況下的排水可得:浮態(tài)與初穩(wěn)性計算項目單位符號及公式計算結(jié)果排水量t612.0平均吃水md3.10重心縱向坐標mxG-1.40浮心縱向坐標mxB-4.76重心豎向坐標mzG3.01縱穩(wěn)心距基線高mzML69.1縱向初穩(wěn)心高mGNL=ZMl-Zg66.1每厘米縱傾力矩t*mMTCA *GML/(100*L)16.9漂心縱向坐標mxF-2.81縱傾力臂mXG-XB3.36縱傾

12、力矩t*mMT= (XG-XB)2056縱傾值mdd=MT心OO*MTC)1.22首吃水增量mddF=(L/2-xF)(d d/L)0.68尾吃水增量mddA=-(L/2+xF)(dd/L)-0.54首吃水mdF=d+ddF3.78尾吃水mdA=d+odA2.56橫穩(wěn)心距基線咼mzM4.07未修正初穩(wěn)心高mGMo=zM-zG1.06自由液面修正值mdGM0實際初穩(wěn)心高mGM=GMo-dGM1.06最終的浮態(tài)和初穩(wěn)性計算結(jié)果:平均吃水首吃水尾吃水初穩(wěn)心高縱穩(wěn)心高3.103.782.561.0666.1靜穩(wěn)性曲線及動穩(wěn)性曲線。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（

13、Zg-Zs） 和 Id二 / Id 巾可得下表:角度廠ls/io2g/m2 s/ki隱性臂1 勺性臂1 d/m10. 000. 753. 01(1 000. 230. 0220.001. 473.010. 000. 440, 0830. 002. 04工 010. 000. 54CL 1640. 002. 443 010. 000. 510. 2550. 002. 723. 01000. Q20. 3360.002.883.01a. (J00. 270. 39做出靜穩(wěn)性圖做出動穩(wěn)性曲線圖:(4)穩(wěn)性校核計算穩(wěn)性橫準數(shù)K :根據(jù)穩(wěn)性衡準數(shù)的定義，首先計算最小傾覆力矩Mq或lq，因為他們是根據(jù)靜穩(wěn)

14、性曲線，動穩(wěn)性曲線以及橫搖角o來確定的，由公式15緲叫豈F面計算系數(shù) Ci、C2、C3、C4為Ci與波浪的波長、波高及周期有關(guān)。根據(jù)公式 T0.58 fB2 4KG2GMOB=8.0m, KG=3.01m，GM=1.06m，B/d=8/3.10=2.58所以 f=1.03，代入數(shù)據(jù)得T =16.4°由P101中的圖4-34得 3= 0.277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，代入數(shù)據(jù)d得：C2=0.713B 系數(shù)C3主要與船舶的寬度吃水比-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=0.523將系數(shù)C,、C2、C3、C4帶入。15.28C,C4 C2得，橫搖角為16.4°然后從動穩(wěn)性曲線上作出lq并讀出數(shù)值：0.256含橫搖角的動穩(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）LJ/iL5 -:23 乂 忙 50 GO 計算風(fēng)壓傾斜力矩Mf或力臂If，由公式lf 9810由給出數(shù)據(jù)可知：p=546pa, , Af=143.7mA2, Z=2.107， =612.0t，代入數(shù)據(jù)得: lf= p*Af*Z/9