《船舶静力学》课程设计指导书共28页文档
船舶静力学(新版教材)
Part I 数学和力学基础部分第1章 流体静力学船舶与海洋工程静力学研究的是船舶、海洋平台及其他海洋浮式结构在静水中的浮性、稳性和抗沉性等流体静力学特性。
若不考虑结构的变形，无论是船舶或海洋平台，都可作为一个浮于水面的刚体来对待。
浮体在静水中的流体静力学特性是船舶和海洋平台静力学的共性问题，也是本章所要讨论的问题。
1.1 浮体的坐标系为了讨论浮体的流体静力学特性，首先需要建立一个坐标系。
为了研究方便，通常建立两个坐标系：一个是大地坐标系，该坐标系设定为右手坐标系，xoy 坐标平面取为静水面，z 轴铅垂向上为正。
另一个是联体坐标系，联体坐标系固结于浮体，坐标原点的位置视具体研究问题而定，对于船舶或海洋平台等海洋结构物，联体坐标系的坐标平面通常取为结构的对称面。
图1.1 浮体的坐标系示意图1.2 坐标变换平面或空间中的任意一点都可以用某个平面或空间坐标系下的坐标来描述。
空间点的位置在不同坐标系下具有不同的表达形式，空间点在两个不同坐标系间坐标值的转换关系称为坐标变换。
直角坐标系中的坐标变换可分为平移变换和旋转变换两种类型。
平移变换：在直角坐标系下，若两个坐标系对应的坐标轴是同向的，空间任意一点在两个坐标系1111z y x O -和2222z y x O -中下的坐标值可以用平移变换来实现。
假设空间点在在第一个坐标系中的坐标值为z 1x 1y 1z 2 x 2y 2o 1o 2 P 图1.2 平移变换()1111,,z y x P O =，在第二个坐标系中的坐标值为()2222,,z y x P O ，第二个坐标系的坐标原点在第一个坐标系中的坐标值为()c b a O O ,,21=P O O O P O 2211+=（1.1）1.1）展开后为：cz z b y y a x x +-+=+=212121 （1.2）旋转变换：当两个坐标系的坐标原点相同，但是对应的坐标轴不重合，则空间任意一点在两个坐标系中的坐标值可以用旋转变换来实现。
船舶静力学讲稿
绪论船舶静力学是研究船舶航海性能的科学，是船舶设计与制造专业的一门重要专业技术基础课程，本学科要求有《高等数学》、《材料力学》、《理论力学》、《流体力学》等学科作为基础，也是今后学习《船舶强度与结构规范设计》、《船舶设计原理》、《造船工艺学》等课程的基础，因此要求同学们重视这门课的学习。
本课程包括六章。
其中第六章船舶的下水计算因在造船工艺学有阐述故在船舶静力学中不加以阐述。
第二、三、四章是重点章节。
通过本课程的学习，学生应对船舶浮性、稳性、抗沉性有一个全面的了解，在船舶设计时保证船舶具有合理的浮态（船舶在静水中的平衡状态，参数有吃水d、横倾角θ以及纵倾角ψ）和足够的稳性和抗沉性，同时学生应掌握衡量船舶稳性、浮性、抗沉性各种指标及其计算方法，能在设计时提供各种必要的计算说明书和曲线等数据。
一、船舶原理的内容船舶原理是研究船舶航海性能的科学。
（1）浮性——船舶在一定的装载情况下浮于一定水面位臵的能力（保持平衡位臵能力）。
（2）稳性——船舶在外力作用下，船舶发生倾斜而不致倾覆，当外力的作用消失后，仍能回到原来的平衡位臵的能力。
（3）抗沉性——当船体破损，海水进入舱室，船舶仍能保持一定的浮性和稳性而不致沉没和倾覆的能力。
（4）船舶快速性（速航性）——船舶尽可能消耗低的功率而达到一定航速的能力，包括船舶阻力与推进两部分，前者研究船舶在航行过程所遭受的各种阻力。
后者是研究克服阻力的推进器及其与船体间的相互作用（推力减额和伴流分数）。
（5）适航性（或称耐波性）——船舶在风流情况下的运动性能，主要研究船舶的横摇（rolling）、纵摇(pithing)、升沉等习惯上称为摇荡（摇摆、振荡）（6）操纵性——包括航向稳定性和船舶机动性(航向稳定性和船舶机动性是相互制约的，对船体的要求也是相互制约的)是按照驾驶员的意图保持原定航向和改变航向的能力。
船舶原理=船舶静力学+船舶动力学船舶静力学是以流体静力学为基础，研究船舶在不同条件下的浮性、稳性、抗沉性等问题。
船舶与海洋工程-课程设计
设置
AutoCAD命令有以下种方式，任选其中一种即可： ➢1）使用工具栏的图标按钮； ➢2）使用菜单项； ➢3）在命令窗口键入AutoCAD命令； ➢4）使用对象的快捷菜单； ➢5）使用状态栏中的辅助工具按钮。
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3.透明命令
透明命令是在运行某个命令的过程中，插入执行的 其他命令。例如在执行用直径做园的命令中，需要滚动 屏幕以选择当前显示区外的第二个端点。
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4.用户坐标系(UCS)
1）创建用户坐标系 2）命名UCS 3）打开/关闭UCS图标显 示 4）控制UCS图标显示样式
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1）创建用户坐标系
创建用户坐标系可用以下任一方法： ➢使用工具栏； ➢使用菜单项； ➢使用UCS命令：UCS↙
命令窗口提示：
指定UCS原点或[面(F)/命名(NA)/对象(OB)/上一个(P)/视图(V)/世界 (W)/X/Y/Z/z轴(ZA)]<世界>
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选择船舶的用途
图名 船舶线型图 船舶静水力计算及稳性校核 船舶阻力估算 船舶螺旋桨设计 船舵设计 船舶总布置图 船舶基本结构图 *船体分段设计 船舶机舱布置图 船舶电力计算及主要设备选型
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课程名称
船舶静力学
船舶阻力 船舶推进 船舶操纵与摇摆 船舶设计原理 船舶结构强度与设计 现代造船技术 船舶动力装置 船舶电气及自动化
指定第一点或[对象(O)/]: (输入2个点后学生显示：) 指定下一点或[闭合(C)/拟合公差(F)/]:<起点切向>：
对象：指定多段线段转换成样条； 闭合：将样条曲线的起点与终点闭合； 拟合公差：定义曲线的偏差值，值越大，离控制点越远； 起点切向：定义样条曲线端点切线方向。
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船舶静力学课程设计
船舶静力学课程设计2014年12月16号目录1.船舶静水力计算 (3)1.1 成员介绍及分工情况 (3)1.2 船型简介 (3)1.3 程序简要说明 (3)1.4 船舶静水力曲线 (3)1.5 邦戎曲线 (5)1.6 稳性横截曲线 (5)1.6 i i X V 曲线 (11)1.7 费尔索夫曲线 (7)1.8 下水曲线 (8)2.稳性校核 (15)2.1 概述 (15)2.2 船舶主尺度 (15)2.3 稳性计算书说明 (17)2.4 各种核算状态稳性总表 (17)2.5 各种核算状态重量重心计算(分项重量、重心估算) (18)2.6 各种核算状态浮态及初稳性计算 ........................ 错误！未定义书签。
2.7 各种核算状态受风面积计算 ............................ 错误！未定义书签。
2.8 自由液面修正计算 (19)2.9 舱室进水角计算（Zr=2.02m,Yr=2.3m ） .................. 错误！未定义书签。
2.11 列表计算静、动稳性曲线(假定重心在船底中心) ......... 错误！未定义书签。
3.课程设计小结 (20)3.1 课程设计小结 (20)3.2 个人课设心得 (21)4. 附录 (21)附录一：船舶静水力曲线 (21)附录二：邦戎曲线 (21)附录三：稳性横截曲线 (21)附录四：核算状态稳性曲线 (22)附录五：进水角曲线 (22)附录六：进水角计算图 (22)1.船舶静水力计算1.1 成员介绍及分工情况指导老师：孙江龙小组成员（船海1204班）：刘帅孙庆阳邓捷公共部分：采用统一协作，具体分块负责的方式。
个人部分：各自独立完成。
1.2 船型简介船名：东方红38号客轮说明：本轮为目前穿行于川江的优良船型。
具有航速快，吃水浅，操纵灵活等特点，船底采用双层底，上层建筑围壁采用压筋薄板。
1.3 程序简要说明船舶静力学性能电算软件《STA 3.2》作者：张铭歌，华中理工大学船海系该软件采用BASIC语言编写，适用于32位电脑操作系统，兼容WINDOWS XP 和WIN7，由于研发时间较为久远，操作性稍差一些，但数据可信度较高。
大学二年级船舶与海洋工程课教案船舶静力学与动力学
大学二年级船舶与海洋工程课教案船舶静力学与动力学一、引言本教案旨在为大学二年级船舶与海洋工程课程设计一套船舶静力学与动力学的教学内容。
船舶静力学与动力学是船舶与海洋工程领域的重要基础课程，旨在让学生系统掌握船舶在静力学与动力学环境下的运动规律与原理。
通过本教案的设计与实施，希望能够提高学生对船舶运动过程的理解，培养学生的工程分析与问题解决能力。
二、教学目标1. 理解船舶静力学与动力学的基本概念和原理；2. 掌握船舶在不同静力学与动力学环境下的运动规律；3. 能够运用所学知识分析和解决船舶运动相关问题；4. 培养学生团队合作与沟通能力。
三、教学内容1. 船舶静力学a. 系统的静力学基本概念与原理b. 船舶的重心与浮心计算方法c. 船舶的外形稳定性分析d. 船舶的水平稳定性分析2. 船舶动力学a. 船舶运动的基本描述与参数b. 船舶在浪面上的运动规律c. 船舶耐波性能的计算与分析d. 船舶自承载与海洋环境的相互作用四、教学方法1. 授课讲解：结合课件和教材，以系统性和逻辑性为主，讲解船舶静力学与动力学的基本概念和原理；2. 实例分析：通过实际案例的引入，让学生运用所学知识分析解决具体船舶运动问题；3. 讨论互动：组织小组讨论和互动，鼓励学生提出问题、交流思考，促进集体智慧的发挥；4. 实践操作：组织学生进行一定的实践操作，如模拟船舶运动实验、计算船舶稳定性等，提高学生动手能力和实际应用能力；5. 小组项目：组织学生进行小组项目实践活动，通过合作解决复杂的船舶运动问题，培养学生的团队合作与沟通能力。
五、教学评价1. 课堂表现：对学生在课堂上的出勤情况、积极参与度、提问能力等进行评价；2. 作业评定：对学生提交的作业进行及时评定，包括实验报告、课后习题等；3. 课程设计项目评价：针对小组项目设计，评价学生的项目完成质量、合作程度等；4. 考试评估：组织定期考试，评估学生对船舶静力学与动力学知识的掌握情况。
《船舶静力学》课件
应用：用于船舶 设计、建造、营 运和维护等各个 环节，确保船舶 的安全性和经济 性
船体几何特性和浮性要素计算
浮性要素：包括浮力、重力、 浮心、稳心等
计算方法：采用静水力计算 公式，如阿基米德原理、浮
力定律等
船体几何特性：包括船体长 度、宽度、吃水、型深等
计算结果：得到船舶的浮性 要素，如浮力、重力、浮心、
心高度等
船舶稳性计算： 通过计算船舶 的稳性曲线和 稳性力臂来确 定船舶的稳性
影响船舶稳性的因素和提高稳性的措施
船舶重量分布：重心位置、重量分布均匀性等
船舶形状：船体形状、吃水线等
船舶速度：速度对稳性的影响
船舶装载：货物装载位置、装载量等
提高稳性的措施：调整船舶重心、优化船体形状、控制船舶速度、合 理装载等
船舶浮性
船舶浮性的定义
船舶浮性是指船舶在水中保持漂浮状态的能力 船舶浮性取决于船舶的重量和浮力 船舶浮性是船舶设计的重要参数之一 船舶浮性可以分为正浮性和负浮性两种类型
船舶排水量和浮心位置的计算
船舶排水量： 船舶满载时排 开的水的重量
浮心位置：船 舶漂浮时，浮 力作用点在水 平面上的投影
计算方法：根 据船舶的排水 量和浮心位置， 可以计算出船
船舶抗沉性
船舶抗沉性的定义
船舶抗沉性是指 船舶在受到外力 作用时，保持不 沉的能力。
船舶抗沉性是船 舶安全性能的重 要指标之一。
船舶抗沉性的评 价标准包括船舶 的稳性、浮力、 抗沉性等。
船舶抗沉性的提高 可以通过优化船舶 设计、增加浮力、 提高船体强度等方 式实现。
船舶破损进水对浮态和稳性的影响
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船舶静力学
汇报人：
目录
PART One
浙江海洋学院船舶静水力性能及稳性计算
课程设计成果说明书题目：船舶静水力性能及稳性计算学生姓名：学号：学院：船舶与建筑工程学院班级：指导教师：海洋学院教务处2012年12月25 日海洋学院课程设计成绩评定表2012 —2013 学年第一学期《船舶静力学》课程设计指导书一、设计目的《船舶静力学》是船舶与海洋工程专业的一门重要专业课，在课程中学习船体几形体的表达法；学习船舶安全漂浮水面保持一定稳性和浮态的基本原理和计算法以及抗沉性能的研究。
根据教学大纲要求的重点容，本课程设计包括两面容★：一是运用所学基本法和知识完成某一条船的静水力性能计算并绘制出静水力曲线图，使学生在了解和掌握基本原理的前提下实践计算流程；二是采用变排水量法计算并完成某一条船的静、动稳性曲线绘制。
通过该课程设计环节达到对课程重点容的消化和吸收，提高学生的工程技术素养，为后续课程学习和今后从事船舶设计、建造和开发等科研工作打下结实的理论基础。
注★：第一部分容大部分学生完成，第二部分容指定学生完成。
1班10，2班12二、容1、静水力性能计算。
依据提供的船型图纸资料，完成以下设计任务：选取合适法计算并绘制浮性和稳性曲线包括：(1) 型排水体积曲线(2) 排水量曲线(3) 浮心纵向坐标x B曲线(4) 浮心垂向坐标z B(或KB)曲线(5) 水线面面积Aw曲线(6) 漂心纵向坐标x F曲线(7) 每厘米吃水吨数TPC曲线(8) 横稳心半径BM曲线(9) 纵稳心半径BM L曲线(10) 每厘米纵倾力矩MTC曲线(11) 水线面系数C wP曲线(12) 中横剖面系数C M曲线(13) 形系数C B曲线(14) 棱形系数C P曲线2、依据提供的船型图纸资料，完成以下设计任务：采用变排水量计算法计算并绘制设计排水量时对应的静、动稳性曲线，计算后得出稳性衡准数K值。
三、要求1．静水力性能采用excel 电子表格计算，静水力曲线图用AUTOCAD在计算机上完成。
2．采用电子表格进行变排水量法计算，乞氏剖面及水线、横截曲线、稳性曲线均用AUTOCAD 在计算机上完成。
《船舶静力学》课程设计指导书 A 初稳心试验
5．C 点与倾斜水线直接画到乞氏剖面图上。
了解等分线 50 ，150 …的意义。
表Ⅱ 1．C 有正负（入水为正，出水为负）。
表Ⅲ 1．形心的选择。
一律用铅笔填写，单位为米。
大倾角稳性计算中偏转点 近似公式
yf
≈
VS - 2V 2F0
其中
VS =船体完全沉没时的排水体积。
具体计算海建号： 欲计算 4 条水线：4，6，8，10
已知 TS =H=13.2 TD =9.2 a =0.825
d =0.736
a
=1.1209
d
F≈H*Lpp=13.2*154=63632.8 VD =23864 VS =35767.19
当 4 米时 yf
= ( 1 ×13.21.1209 2
-0.0396 （米）
当 10 米时 yf
= ( 1 ×13.21.1209 2
-101.1209 ) × 9.2-1.1209 × 23864 = -0.1307 （米）
共计算 0，2，4，6，8，10 这 6 根水线，
5 人一组，每人算一条 0 号与一条其他水线，合作完成表Ⅰ后，每组画出 S，Xf ，IX ，
Iyf 曲线，经检验正确无误后，以此为基准，每人单独进行下面表格的计算，并单独绘制曲
线图。 曲线图绘制在 500×350 方格纸上。 每条曲线要注明比例，如 1 厘米=3 吨·米。用仿宋体写。
最后 DVq = DV首 + D尾 DM q = DM 首＋DM 尾
３．５人一组绘制稳性横截曲线。 ４．每人须制静稳性曲线，需列表。
l = l'q - (Zg - ZS ) sin q
四．注意事项 表Ⅰ