專業(yè)課船舶靜力學(xué)

Chapter1主尺度(首垂線,尾垂線,)通過(guò)設(shè)計(jì)水線與首柱前緣的交點(diǎn)所作的垂線（垂直于設(shè)計(jì)水線面）一般在舵柱的后緣，如無(wú)舵柱，則取在舵桿的中心線上自船首最前端至船尾最后端平行于設(shè)計(jì)水線的最大水平距離首垂線與尾垂線之間的水平距離平行于設(shè)計(jì)水線面的任一水線面與船體型表面首尾端交點(diǎn)間的水平距離船體兩側(cè)型表面（不包括船體外板厚度）之間垂直于中線面的最大水平距離，一般指船中處的寬度在甲板邊線最低處，自龍骨板上表面（即龍骨基線）至上甲板邊板下表面（不包括上甲板板厚）的垂直距離，一般在船中處龍骨基線至設(shè)計(jì)水線的垂直距離自水線至上甲板邊板上表面的垂直距離Chapter12.船形系數(shù)()及其關(guān)系表示水線以下的中橫剖面的肥瘦程度

表示水線面的肥瘦程度表示船體水下體積的肥瘦程度表示排水體積沿船長(zhǎng)方向的分布情況表示排水體積沿吃水方向的分布情況Chapter1方法原理公式（L積分區(qū)間；n等分?jǐn)?shù)）TrapezoidalRule(梯形法)用折線代替曲線進(jìn)行數(shù)值積分Simpson’sFirstRule（辛浦生第一法）【1，4，1】法用分段二次拋物線代替實(shí)際曲線積分等分?jǐn)?shù)n為2的倍數(shù)【5，8，-l】法同上3.梯形法、辛蒲生第一法、辛蒲生第二法的基本原理，使用特點(diǎn)，計(jì)算公式

Simpson’sSecondRule（辛浦生第二法）【1，3，3，1】法用分段三次拋物線代替實(shí)際曲線積分等分?jǐn)?shù)n為3的倍數(shù)Chapter14.提高近似計(jì)算精度的方法1)對(duì)實(shí)際被積分曲線合理地分段；2)選用精度較高、與實(shí)際曲線更接近的近似計(jì)算方法；3)增加區(qū)間的等分?jǐn)?shù)；局部增加等分?jǐn)?shù)，如增加中點(diǎn)坐標(biāo)；4)進(jìn)行端點(diǎn)修正。

Chapter21.船舶靜力學(xué)中坐標(biāo)系選擇，正負(fù)方向規(guī)定：船舯前為正；舯后為負(fù)。：右舷為正；左舷為負(fù)。：基線以上為正。：向右舷傾斜為正；向左舷傾斜為負(fù)。：向首傾斜為正；向尾傾斜為負(fù)。Chapter22.船舶四種浮態(tài)的特點(diǎn)、靜力平衡方程、決定參數(shù)1）正浮狀態(tài):船浮于靜水面，船體中縱剖面垂直于水面(無(wú)橫傾)；舯橫剖面也垂直于水面(無(wú)縱傾)。W=△=ω▽；xG=xB；yG=yB=0正浮狀態(tài)由一個(gè)參數(shù)決定：吃水d2）橫傾狀態(tài):船浮于靜水面，船舯橫剖面垂直于水面(無(wú)縱傾)；中縱剖面與鉛錘面成φ角(橫傾角)。W=△=ω▽；xG=xB；yB-yG=(zG-zB)tanφ橫傾狀態(tài)由兩個(gè)參數(shù)決定：吃水d，橫傾角φ。3）縱傾狀態(tài):船浮于靜水面，船中縱剖面垂直于水面(無(wú)橫傾)；舯橫剖面與鉛錘面成θ角(縱傾角)。W=△=ω▽；xB-xG=(zG-zB)tanθ；yG=yB=0縱傾狀態(tài)由兩個(gè)參數(shù)決定：平均吃水d，縱傾角θ。4）任意狀態(tài):船浮于靜水面，船中縱剖面與鉛錘面成φ(橫傾角)；舯橫剖面與鉛錘面成θ(縱傾角)。W=△=ω▽；xB-xG=(zG-zB)tanθ；yB-yG=(zG-zB)tanφ任意狀態(tài)由三參數(shù)決定：平均吃水d,橫傾角φ,縱傾角θ。Chapter23.船舶建造不同階段，確定船舶重量和重心的方法1）初步設(shè)計(jì)：用母型船或經(jīng)驗(yàn)公式分析、估算。其中(zG=αD;xG=±0~5%L;yg=0)2）技術(shù)設(shè)計(jì)：對(duì)船舶各項(xiàng)重量及其重心分組計(jì)算；然后匯總求全船的重量及重心。3）建成、改裝后：進(jìn)行傾斜試驗(yàn)，最終確定船舶的重量及重心。Chapter24.民船和軍船的典型裝載狀態(tài)1）空載排水量:指空船的重量，包括動(dòng)力裝置系統(tǒng)內(nèi)供啟動(dòng)用存留的油和水。2）滿載排水量（設(shè)計(jì)排水量）:指裝載了設(shè)計(jì)規(guī)定的載重量(見(jiàn)變動(dòng)重量)。又細(xì)分為出港（燃油、滑油、淡水、糧食、供應(yīng)品按100%計(jì)算）、到港（上述載量按10%計(jì)算）。設(shè)計(jì)時(shí)是出港排水量。3）結(jié)構(gòu)排水量:與計(jì)算結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)選用的結(jié)構(gòu)吃水對(duì)應(yīng)的排水量，通常超過(guò)滿載排水量，即在一定的條件下，容許超載時(shí)的排水量。1）空載排水量:指空船的重量，包括武器裝備。2）標(biāo)準(zhǔn)排水量:指人員、裝備、彈藥備齊。包括動(dòng)力裝置系統(tǒng)內(nèi)供啟動(dòng)用存留的油和水；但無(wú)任何油水儲(chǔ)備。做好出海作戰(zhàn)準(zhǔn)備的排水量。3）設(shè)計(jì)排水量:標(biāo)準(zhǔn)排水量加上保證50%航程所需的油、水儲(chǔ)備時(shí)的排水量。這時(shí)軍艦處于最佳的戰(zhàn)斗技術(shù)狀態(tài)。通常是軍艦設(shè)計(jì)與試航時(shí)的狀態(tài)。4）滿載排水量：指標(biāo)準(zhǔn)排水量加上保證全航程所需的油、水儲(chǔ)備時(shí)的排水量。是一般情況下，軍船出港時(shí)的裝載狀態(tài)。5）最大、超載排水量：指滿載排水量加上超載的彈藥、供應(yīng)品、油、水儲(chǔ)備時(shí)的排水量。是軍船執(zhí)行遠(yuǎn)航任務(wù)時(shí)的裝載狀態(tài)。Chapter25.沿吃水積分計(jì)算▽的基本公式(Aw,Xf,▽,Xb,Zb)Chapter26.基本曲線(Aw,Tpc,Xf,▽,▽k,Δ,Xb,Zb)及主要特性1）曲線表示水線面面積隨吃水的變化。2）給定吃水的曲線與OZ軸所圍面積等于該吃水的排水體積。3）上述面積中心的高度等于浮心的垂向坐標(biāo)Zb。4）上述面積與矩形OFDC的面積比等于垂向菱形系數(shù)Cvp。Chapter2

當(dāng)船舶吃水平行于水線面增、減1cm時(shí)，引起排水量的變化，稱為每厘米吃水噸數(shù)曲線Tpc，其值隨d變化。

Tpc=ωAw/100(噸/厘米)如果排水量有一小量變化p(≯10%Δ)，則相應(yīng)吃水的變化為：

δd=p/Tpc(厘米)7.沿船長(zhǎng)積分計(jì)算▽的基本公式(As,Za,▽,Xb,Zb)Chapter28.As曲線，邦戎曲線組成、用途1）表示橫剖面面積隨站線位置的變化。2）橫剖面面積曲線下的面積等于該吃水下排水體積3）上述面積中心的縱坐標(biāo)等于浮心的縱坐標(biāo)。4）上述面積與矩形面積比等于縱向菱形系數(shù)，反映了排水體積沿船長(zhǎng)的分布情況。Chapter29.兩種積分方法的應(yīng)用特點(diǎn)1）對(duì)水線面沿吃水積分：用于計(jì)算正浮時(shí)船舶的排水體積和浮心位置。2）對(duì)橫剖面沿船長(zhǎng)積分：(實(shí)際結(jié)果可能偏小1~2%)計(jì)算有縱傾時(shí)的排水體積和浮心位置(縱向下水、破艙浮態(tài))；理論上，兩種方法積分的結(jié)果應(yīng)當(dāng)相同；實(shí)際上由于近似計(jì)算的誤差，結(jié)果有差異。一般認(rèn)為對(duì)橫剖面的積分結(jié)果偏小。此外，兩種方法都推導(dǎo)出一些有用的曲線。10.只有縱傾浮態(tài)下計(jì)算船舶▽,Xb,Zb的方法和算式Chapter211.利用擴(kuò)充的邦戎曲線計(jì)算任意浮態(tài)船舶▽,Xb,Zb的方法和算式12.水的重度改變引起浮態(tài)的變化(d,Xb,Zb)13.儲(chǔ)備浮力，海船、河船載重線識(shí)別儲(chǔ)備浮力是滿載水線以上主船體水密部分的體積。Chapter31.船舶穩(wěn)性,復(fù)原力矩,橫傾,縱傾,初穩(wěn)性,大角穩(wěn)性船舶在外力作用下偏離其平衡位置而傾斜，當(dāng)外力消失后，能自行回復(fù)到原來(lái)平衡位置的能力當(dāng)船舶傾斜后，重力與浮力產(chǎn)生的力矩Mr=ΔGZ橫傾：是指船體在左右舷方向的傾斜。由于受船寬的限制，船舶提供的橫向回復(fù)力矩小。船舶的橫傾角大容易發(fā)生傾覆?？v傾：是指船體在首尾方向的傾斜。由于船長(zhǎng)大，船舶提供的縱向回復(fù)力矩大，縱傾角一般都很小。船舶傾角小于10~15°或甲板邊緣入水前的穩(wěn)性。大傾角（橫）穩(wěn)性：船舶傾角超過(guò)上述范圍時(shí)的穩(wěn)性。Chapter32.船舶小角度傾斜時(shí)等體積水線面的確定由于橫傾后排水體積不變，應(yīng)有V1=V2，即傾斜水線面對(duì)o-o軸的靜矩等于0，所以等體積傾斜水線面與原水線面交線o-o通過(guò)原水線面漂心F。3.穩(wěn)心,穩(wěn)心半徑,初穩(wěn)性高。初穩(wěn)性公式,適用范圍船舶小角度橫傾時(shí)，浮心移動(dòng)的距離，可視為圓心在M點(diǎn)，半徑為BM的圓弧的一部分。浮力ω作用線通過(guò)M點(diǎn)。稱M點(diǎn)為橫穩(wěn)心（初穩(wěn)心）；BM為橫穩(wěn)心半徑（初穩(wěn)心半徑）。Chapter3浮心B、重心G、穩(wěn)心M的位置及之間的關(guān)系橫穩(wěn)性高（初穩(wěn)性高）：GM＝KB＋BM－KGKB：浮心高度Zb；KG：重心高度Zg；

BM：橫穩(wěn)心半徑（初穩(wěn)心半徑）縱穩(wěn)性高：GML＝KB＋BML－KGBML：縱穩(wěn)心半徑4.三種平衡狀態(tài)Chapter35.初穩(wěn)性高與船舶穩(wěn)性、橫搖的關(guān)系。

B：船寬，d：吃水，f=f(B/d)：修正系數(shù)，KG:船舶重心高，GMo:未經(jīng)自由液面修正初穩(wěn)性高。B/d2.5及以下3.03.54.04.55.05.56.06.57.0及以上F1.01.031.071.101.141.171.211.241.271.3Chapter36.BM,BML,Tpc,MTC曲線稱船舶縱傾1cm(1/100m)所需要的力矩為縱傾1cm力矩MTC。船舶在靜縱傾力矩MT的作用下，引起的縱傾值t為：

t=MT/MTC(cm)7.移動(dòng)小量載荷時(shí)船舶浮態(tài)和穩(wěn)性計(jì)算公式Chapter38.裝卸大量載荷時(shí)船舶浮態(tài)和穩(wěn)性計(jì)算方法,公式裝卸大量載荷時(shí)船舶的吃水變化大，裝卸前后水線面面積和漂心變化很大，用初穩(wěn)性公式計(jì)算會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。只能根據(jù)靜水力曲線進(jìn)行計(jì)算。Chapter39.裝卸小量載荷時(shí),船舶浮態(tài)和穩(wěn)性計(jì)算公式Chapter310.液體載荷和懸掛載荷對(duì)船舶穩(wěn)性的影響11.船舶傾斜試驗(yàn)的原理、方法、注意事項(xiàng)Chapter41.大傾角穩(wěn)性情況下船舶穩(wěn)性特點(diǎn)1）船體出入水體積不再關(guān)于正浮水線面漂心對(duì)稱；2）浮力作用線與船體中線的交點(diǎn)M不再是固定點(diǎn)，浮心移動(dòng)的軌跡也不再是圓弧。3）GZ應(yīng)是橫傾角的函數(shù)l=f(φ)，稱為靜穩(wěn)性曲線。2.形狀穩(wěn)性臂、重量穩(wěn)性臂、靜穩(wěn)性臂，靜穩(wěn)性曲線船舶橫傾任意角度后，由重力和浮力產(chǎn)生的回復(fù)力矩：，GZ或l稱為靜穩(wěn)性臂（復(fù)原力臂），重力作用線與浮力作用線之間的垂直距離。lb是浮心沿水平橫向移動(dòng)的距離，其數(shù)值只與排水體積的形狀有關(guān)，稱為形狀穩(wěn)性臂；lg是正浮時(shí)的浮心到重心的距離，其數(shù)值與橫傾角有關(guān)，且主要由重心位置所決定，稱為重量穩(wěn)性臂。1)靜穩(wěn)性曲線的計(jì)算2)橫傾后浮力作用線位置的計(jì)算(便可得到靜穩(wěn)性臂GZ)3)浮力作用線至假定重心距離的計(jì)算(引入假定重心S后)4)求的關(guān)鍵是求5)再根據(jù)所要計(jì)算的實(shí)際裝載情況的重心高度KG進(jìn)行修正Chapter4Chapter43.繪制穩(wěn)性橫截曲線的方法，橫截曲線使用方法1）計(jì)算中吃水、傾斜水線面變化很大。對(duì)橫剖面沿船長(zhǎng)積分時(shí)，最好采用首尾加密的不等間距的近似方法。2）選擇計(jì)算水線時(shí)，應(yīng)當(dāng)使最高計(jì)算水線超過(guò)船舶的最大吃水；使最低計(jì)算水線低于船舶的最小吃水。一般應(yīng)有4-6根水線，水線等間距。3）選擇旋轉(zhuǎn)中心應(yīng)使通過(guò)它的各傾斜水線下的排水體積的變化比較小。最好通過(guò)試算，調(diào)整到最佳位置。4）橫傾角間隔一般取5°或10°海船計(jì)算到70-80度，河船算到40-50度。5）量取每站入水、出水點(diǎn)的寬度a和b。6）對(duì)每個(gè)吃水、橫傾角用近似計(jì)算方法求傾斜水線的δv和Mφ”Chapter47）計(jì)算8）在實(shí)際計(jì)算中，一般取船體中心線與基線的交點(diǎn)為參照點(diǎn)。稱為假定重心。相對(duì)該假定重心的靜穩(wěn)性臂為：9）利用上述結(jié)果繪制穩(wěn)性橫截曲線。10）按核算排水體積截取相應(yīng)的相對(duì)假定重心的靜穩(wěn)性臂。則對(duì)實(shí)際重心的靜穩(wěn)性臂為：Chapter44.計(jì)入上層建筑的條件,及對(duì)船舶穩(wěn)性的影響只有滿足規(guī)范要求的上層建筑才能計(jì)入：1）外走道的寬度≤4%B；2）其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和開(kāi)口的關(guān)閉裝置滿足規(guī)范要求；3）當(dāng)其封閉時(shí)有通往上、下層的內(nèi)通道。5.法規(guī)對(duì)自由液面修正的規(guī)定，推薦的扣除方法進(jìn)行自由液面修正，必須用船檢認(rèn)可的簡(jiǎn)化算法。按法規(guī)對(duì)自由液面修正的規(guī)定進(jìn)行：1）對(duì)每類液艙(燃油,滑油,淡水,壓載水,調(diào)整水)應(yīng)至少計(jì)算一個(gè)自由液面最大的液艙；2)做自由液面修正計(jì)算的液艙，一般按50%液量；滿艙按98%液量計(jì)算。3)載量>98%的滿艙,和<5%的空艙,及M30<0.0981Δmin(M30橫傾30度時(shí)液體的移動(dòng)力矩)的小艙,可以不計(jì)入；Chapter46.靜穩(wěn)性曲線的特征值1）靜穩(wěn)性曲線在原點(diǎn)處的斜率，等于初穩(wěn)性高。2）如靜外力矩MH與靜穩(wěn)性力矩曲線相交于A,C兩點(diǎn)，在A點(diǎn)處船舶有穩(wěn)定平衡；在C點(diǎn)處于不穩(wěn)定平衡。3）通常甲板邊緣入水前，隨著橫傾角增加浮心向外移動(dòng)較快；而甲板邊緣入水后會(huì)緩慢回移。在靜穩(wěn)性曲線上可能出現(xiàn)拐點(diǎn)。4）靜穩(wěn)性曲線最高點(diǎn)表示船舶能夠承受的最大靜傾力矩，其對(duì)應(yīng)角稱為最大靜穩(wěn)性臂對(duì)應(yīng)角或極限靜傾角。5）靜穩(wěn)性曲線D點(diǎn)處l=0，船舶穩(wěn)性消失。OD間的距離稱為穩(wěn)距。6）靜穩(wěn)性曲線下的面積表示船舶回復(fù)力矩做的功，等于船舶位能的增加。Chapter47.靜穩(wěn)性和動(dòng)穩(wěn)性,動(dòng)穩(wěn)性曲線的特征值,動(dòng)穩(wěn)性臂的物理意義1）在突加力矩的作用下，船舶橫傾角速度和運(yùn)動(dòng)慣性不能忽略；2）在Φ=0~Φd之間外力矩和回復(fù)力矩做的功相等，船舶橫傾才停止。3）稱Φ1是船舶在外力矩MH作用下的靜橫傾角；Φd是動(dòng)傾角。Φd>>Φ1。4）由于受水和空氣阻力等作用，能量不斷消耗，搖幅逐漸減小，最后將平衡在Φ1。動(dòng)穩(wěn)性臂表示船舶在橫傾角φ處的動(dòng)穩(wěn)性能力，其物理意義是：船舶傾斜過(guò)程中重心和浮心垂向距離的增加。即船舶位能的增加。Chapter48.陣風(fēng)作用下船舶最小傾覆力臂計(jì)算9.風(fēng)浪聯(lián)合作用下船舶最小傾覆力臂計(jì)算1）設(shè)船在風(fēng)浪作用下橫搖至迎風(fēng)側(cè)最大值時(shí)，受到陣風(fēng)吹襲，這時(shí)在風(fēng)浪聯(lián)合作用下船舶處于最危險(xiǎn)狀態(tài)。2）用靜穩(wěn)性曲線，按面積相等的方法求得船舶能承受的最大風(fēng)傾力矩Mfmax，即使船舶傾覆的最小力矩Mq。對(duì)應(yīng)的最大動(dòng)傾角為φdmax。3）在動(dòng)穩(wěn)性曲線上，做切線(連線)的方法求得船舶能承受的最大風(fēng)傾力矩Mfmax，即使船舶傾覆的最小力矩Mq。10.進(jìn)水角曲線定義,繪制方法,對(duì)船舶穩(wěn)性的影響Chapter411.極限重心高的概念船舶恰好能滿足穩(wěn)性要求時(shí)的重心高度12.干舷,船寬,重心高度,船首形狀對(duì)船舶穩(wěn)性的影響13.改進(jìn)船舶穩(wěn)性的措施1）降低重心高度(底部加壓載,減少甲板以上船體重量)；2）增加船寬(在水線附近加裝護(hù)舷結(jié)構(gòu)或浮箱)；3）增加干舷；4）增加舷弧，水線以上船體線形外漂，增加計(jì)入穩(wěn)性的上層建筑范圍；5）減少自由液面和懸掛重量；6）減少上層建筑受風(fēng)面積（減小風(fēng)傾力矩）；Chapter5什么是船舶的抗沉性,如何保證抗沉性是指船舶發(fā)生海損事故時(shí),在一艙或數(shù)艙破損后仍能一定的浮性和穩(wěn)性的能力。船舶的抗沉性是靠分艙來(lái)保證的。一般分艙越多抗沉性越高。2.三類進(jìn)水艙室的定義,特點(diǎn)第一類艙：破損后水灌滿整艙，艙頂部未破，艙內(nèi)無(wú)自由液面。底部艙室屬于這類。只增加重量。第二類艙：進(jìn)水艙室未灌滿，艙內(nèi)水與外界不貫通，有自由液面。增加定量重量，有自由液面。注水艙和破洞被堵上的艙室屬于該類。第三類艙：進(jìn)水艙室未灌滿，艙內(nèi)水與外界貫通，增加重量由最終吃水決定，有自由液面。Chapter53.滲透率概念及對(duì)船舶抗沉性要求的影響艙室的實(shí)際進(jìn)水體積v1與艙室的型體積v0的比值為體積滲透率μv：

μv=v1/v0

實(shí)際浸水面積a1和艙室的型面積a0之比為面積滲透率μa：

μa=a1/a0。4.用增加重量法對(duì)第一、二類艙進(jìn)水計(jì)算原理,方法增加重量法：把破損后進(jìn)水視為增加液體載荷；Chapter55.用損失浮力法對(duì)第三類艙進(jìn)水計(jì)算原理,方法損失浮力法：把破損后進(jìn)水區(qū)視為不屬于船體的部分，即損失的浮力借增加吃水來(lái)補(bǔ)償。而船的排水量不變，又稱為固定排水量法。兩種方法計(jì)算的最終結(jié)果(如復(fù)原力矩,橫傾角,縱傾角,首尾吃水等)相同，但排水量和穩(wěn)性高不同。Chapter56.可浸長(zhǎng)度,分艙因子,許用艙長(zhǎng),安全限界線為保證破損后不超過(guò)安全限界線，必須對(duì)艙室的長(zhǎng)度(容積)加以限制。艙室的最大容許長(zhǎng)度稱為可浸長(zhǎng)度。7.可浸長(zhǎng)度曲線繪制方法1）在邦戎曲線上繪出核算水線和安全限界線，并在安全限界線的最低點(diǎn)處畫水平的極限破艙水線PP，然后在首尾垂線向下取Z≈1.6D-1.5d，并將其3~4等分，過(guò)各分點(diǎn)做限界線的切線，得到一組極限破艙水線。2）用邦戎曲線分別計(jì)算各極限破艙水線下體積▽i及對(duì)舯的體積靜矩Mi。并計(jì)算：vi=▽i-▽；xi=(Mi-M)/vi。將結(jié)果繪成vi–xi曲線。Chapter53）繪制各站在限界線下的橫剖面面積曲線A，并對(duì)A曲線從船首向船尾積分。將積分結(jié)果以船長(zhǎng)為橫坐標(biāo)繪成曲線。并用同樣比例繪制vi–xi曲線。對(duì)任意xi，按圖使cd=vi；面積acb=bde；則l即為所求的艙長(zhǎng)。l/2為艙長(zhǎng)的中心(一般與艙容中心相差極小)。4）將上述計(jì)算結(jié)果繪制成可浸長(zhǎng)度曲線。并假定艙容中心等于艙長(zhǎng)中心，因