浮体静力学专业课程设计.doc

大连理工大学

船舶与海洋工程
浮体静力学课程设计报告

课程名称：
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专 业：
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学 号：
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年 月 日

目录
一 静水力曲线-----------------------------------------------------------2
1 设计规定--------------------------------------------------------------------------------------2
2 计算原理------------------------------------------------------------------------------------- 2
3 原始数据------------------------------------------------------------------------------------- 5
4 计算过程和图表-----------------------------------------------------------------------------5

二 稳性横截曲线--------------------------------------------------------------------------------6
1 设计规定--------------------------------------------------------------------------------------6
2 计算原理------------------------------------------------------------------------------------- 6
3 原始数据--------------------------------------------------------------------------------------6
4 计算过程和图表----------------------------------------------------------------------------7

三 装载稳性计算----------------------------------------------------------------------------- 8
1 设计规定----------------------------------------------------------------------------------- 8
2 计算过程和图表--------------------------------------------------------------------------8

一、静水力曲线计算某些
1、设计规定：
计算吃水：0.5m，1.5m ，2m，2.5m，3.1m，3.5m,4.0m处如下各要素，并绘出静水力曲线图。
⑴水线面面积Aw
⑵漂心纵向坐标Xf
⑶每厘米吃水吨数TPC
⑷水线面系数
⑸排水体积V
⑹排水量W(附体系数取1.006)
⑺浮心纵向坐标
⑻浮心垂向坐标
⑼横稳心垂向坐标
⑽纵稳心垂向坐标
⑾每厘米纵倾力矩曲线
⑿方形系数
2、 计算原理：
（1） 水线面面积Aw计算：依照计算公式≈2δLΣ′yi，运用梯形法计算各个水线面面积.
（2） 水线面漂心纵向坐标Xf计算
水线面漂心纵向坐标Xf计算公式为，，，
用梯形法计算Moy≈2*（δL）²Σ´kjyi
式中：Σkjyi=0*y10+1*（y11-y9）+2*(y12-y8)+…+9*(y19-y1)+10*(y20-y0)-0.5*10*(y20-y0)
水线面面积为运用梯形法所求得面积.
（3） 每厘米吃水吨数TPC
由TPC=（Aw为运用梯形法所求得面积）得
(4)
水线面系数
由水线面系数公式：Cwp=（L为垂线间长，B为型宽）
（5） 排水体积
由水线面面积曲线特性可知，排水体积积分公式是：，
运用梯形法计算各个水线面面积坐标。
（6）排水量
排水量由排水体积乘以附体系数1.006得到。
（7）各个吃水下浮心纵向坐标xB
浮心纵向坐标计算公式为：。
（8） 浮心垂向坐标
浮心垂向坐标计算公式。
（9） 横稳心垂向坐标
横稳心垂向坐标KM=KB+BM，横稳心半径公式为，
浮心垂向坐标公式。
纵稳心垂向坐标
,
纵稳心半径公式为,,,浮心垂向坐标公式， Mxoy为各吃水体积对基线静矩。
（10） 每厘米纵倾力矩曲线
， ,,,。由梯形法求得。
（12）方形系数
方形系数计算公式为，各吃水下排水体积除以垂线间长L、型宽B、吃水d构成长方体体积。
3、原始数据：主尺度：总长53.6m，垂线间长48.6m， 设计水线长50.1m，型宽8.00m， 型深4.30m， 设计吃水 3.1m 尚有附型值表。
4、计算过程和图表：
计算过程见”第一题”文献夹中excel文献。
计算得各吃水下船形系数如下表

依照以上数据绘制静水力曲线图如下：

原图见递交文献“第一题”文献。
二、稳性横截曲线
1、设计规定：
①取各站横剖面面型值，运用纵向计算办法计算。
②选取计算倾斜水线、假定重心位置和横倾角间隔大小。
选取3100水线，旋转点中线右侧0.5米处，右倾。
假定重心S位置取在基线上，即KS=0.
倾角间隔取δΦ=10°，从10°算到60°
2、 计算原理：
复原力臂由几何原理知识易知，为求排水体积与，只需规定出各倾斜水线下排水体积浮心位置，由几何关系可得，即可求得复原力臂。
排水体积浮心位置求法：各站上各倾斜水线与船体围成面积，运用CAD创立面域，查询出面域面积心（）运用公式积分可得排水体积浮心位置，即：
浮心垂向坐标，浮心横向坐标
而规定排水体积只需求出各站上各倾斜水线如下船舶横剖面面积，由公式 然后才沿船长方向积分就可求出排水体积
3、 原始数据
（1） 原始数据为要船舶型值表。依照型值表画出船舶横剖面图，计算水线任意取其中一条（如1.5m ，2m，2.5m，3.1m），拟定旋转点位置，倾斜水线分别取10º，20º，30º，40º，50 º，60 º。计算不同倾斜水线下排水体积和形状稳性力臂ls，并画出曲线。
选用3100水线为吃水线，船体横剖线图如下：

4、计算过程和图表：
用CAD绘制出各站横剖面图，然后依照各个创立面域，求出面积和质心坐标，并绘制成excle表格，进行计算。
详情见提交文献文献夹“第二题”中“面域”文献和“第二题.exl”文献。
依照以上数据运用公式：
▽φ=≈
=
求得各倾斜角度下横稳性臂ls及排水量。绘制成如下表格:

横稳性图如下：

三. 装载稳性计算某些（载况十）
1设计规定
给出资料：受风面积=143.7m^2
受风面积形心距水线高=2.107m
稳性插值曲线（完整）
航区：近海
计算载况：校核如下某一种载况下稳性，与规范规定值比较，并对成果合理性进行分析，并提出改进办法。
计算内容：浮态及初稳性
静稳性曲线及动稳性曲线
稳性校核（注：自由液面修正及进水角暂不考虑）
2 计算过程和图表
校核：（1）由稳性插值绘制稳性横截曲线如下：

（2）浮态及初稳性计算
由静水力曲线及该载况下排水可得：
浮态与初稳性计算
项目
单位
符号及公式
计算成果
排水量
t
△
612.0
平均吃水
m
d
3.10
重心纵向坐标
m
xG
-1.40
浮心纵向坐标
m
xB
-4.76
重心竖向坐标
m
zG
3.01
纵稳心距基线高
m
zML
69.1
纵向初稳心高
m
GML=ZML-ZG
66.1
每厘米纵倾力矩
t*m
MTC=△*GML/(100*L)
16.9
漂心纵向坐标
m
xF
-2.81
纵倾力臂
m
XG-XB
3.36
纵倾力矩
t*m
MT=△(XG-XB)
2056
纵倾值
m
dd=MT/(100*MTC)
1.22
首吃水增量
m
ddF=(L/2-xF)(dd/L)
0.68
尾吃水增量
m
ddA=-(L/2+xF)(dd/L)
-0.54
首吃水
m
dF=d+ddF
3.78
尾吃水
m
dA=d+ddA
2.56
横稳心距基线高
m
zM
4.07
未修正初稳心高
m
GMo=zM-zG
1.06
自由液面修正值
m
dGM
0
实际初稳心高
m
GM=GMo-dGM
1.06
最后浮态和初稳性计算成果：
平均吃水
首吃水
尾吃水
初稳心高
纵稳心高
3.10
3.78
2.56
1.06
66.1
(3)静稳性曲线及动稳性曲线。
由稳性横截曲线和排水体积可得横稳性臂Ls，再有公式
l=ls-sinф（Zg-Zs）和ld=∫ldф
可得下表：

做出静稳性图

做出动稳性曲线图：

（4)稳性校核
计算稳性横准数K：
依照稳性衡准数定义,一方面计算最小倾覆力矩或，由于她们是依照静稳性曲线，动稳性曲线以及横摇角来拟定，由公式
下面计算系数
① 为与波浪波长、波高及周期关于。依照公式
B=8.0m，KG=3.01m，GM=1.06m，B/d=8/3.10=2.58因此f=1.03，代入数据得
TФ=16.4°
由P101中图4-34得C1=0.277
②系数重要与波浪有效波倾角系数关于，公式,代入数据得：C2=0.713
③系数重要与船舶宽度吃水比关于，由表查C3=0.013
④系数重要与船舶类型，和舭龙骨尺寸关于，查表得C4=0.523
将系数带入得，横摇角为16.4°
然后从动稳性曲线上作出并读出数值：0.256
含横摇角动稳性曲线如下图（角度比例尺为10:1，稳性臂比例尺为1000:1）

⑤计算风压倾斜力矩或力臂，由公式
由给出数据可知：p=546pa，，Af=143.7m^2,Z=2.107，△=612.0t，代入数据得：
lf= p*Af*Z/9810/△=0.028
则。稳性横准数K=lq/lf=9.1>1.
校核：规则规定，船舶在各种装载状况下通过自由液面修正后初稳性高和静稳性曲线应满足如下规定：
①初稳性高等于1.06m>0.15m,满足规定。
②横倾角处复原力臂等于2.04m，不不大于0.2m，满足规定。
③船舶最大复原力臂所相应横倾角=31.63°不不大于30°，由于船宽与型深比=1.86，从静稳性曲线图中看最大值相应点符合规定。
综合以上几点可是设计满足稳性规定。