浮体静力学课程设计

浮体静力学（一）

课程设计

目录

1 静水力曲线计算部分 (1)

1.1 设计要求： (1)

1.2 计算原理： (1)

1.3 原始数据： (3)

1.4 计算过程和图表： (3)

2 稳性横截曲线 (5)

2.1 设计要求： (5)

2.2 计算原理： (5)

2.3 原始数据 (5)

2.4 计算过程和图表： (5)

3 装载稳性计算部分（载况一） (7)

3.1 设计要求 (7)

3.2 计算过程和图表 (7)

3.2.1 稳性横截曲线 (7)

3.2.2浮态及初稳性计算 (7)

3.2.3静稳性曲线及动稳性曲线 (8)

3.2.4稳性校核 (9)

4课程设计的收获 (12)

1 静水力曲线计算部分

1.1 设计要求：

计算吃水：0.5m, 1.5m , 2m, 2.5m, 3.0m 处的以下各要素，并绘出静水力曲线图。

（1） 水线面面积A W （2） 漂心纵向坐标X f （3） 每厘米吃水吨数TPC （4） 型排水体积V

（5） 总排水体积(附体系数取1.006) （6） 总排水量W （7） 浮心纵向坐标X b （8） 浮心垂向坐标Z b （9） 横稳心垂向坐标BM （10） 纵稳心垂向坐标BM L （11） 每厘米纵倾力矩曲线MTC （12） 水线面系数C W （13） 方形系数C B （14） 棱形系数C P （15） 中横剖面系数C m

1.2 计算原理：

（1）水线面面积Aw 的计算：根据计算公式⎰-=2

2

2L L w ydx A ≈2δL Σ′yi ，利用梯形法计

算各个水线面面积.

（2）水线面漂心纵向坐标Xf 的计算

水线面漂心纵向坐标Xf 的计算公式为dx xy M L L oy ⎰-=22

2，⎰-

=22

2L L w ydx A ，W

Oy F A M x =

，

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) 水线面面积为利用梯形法所求得面积. （3）每厘米吃水吨数TPC 由TPC=

100

wAw

（Aw 为利用梯形法所求得面积）得

(4)型排水体积V

由水线面面积曲线的特性可知，排水体积的积分公式是：i wi d

w l A dz A ∑⎰==∇0，

利用梯形法计算各个水线面面积坐标。 （5）总排水体积=V*附体系数取k(k=1.006) （6）总排水量

W=总排水体积*ω（ω=1.025t/m ³） （7）浮心纵向坐标xB

浮心纵向坐标的计算公式为：∇=yoz B

M x 。

（8）浮心垂向坐标Z b 浮心垂向坐标计算公式v

M S A z S A z xoy

i i s i a i s B i ∑'∑'=

⨯∑'⨯⨯∑'=)()(。 （9）横稳心垂向坐标BM

横稳心垂向坐标KM=KB+BM ，横稳心半径公式为∇

=T

I BM ，i i L

L T l y dx y I ∑⎰==-32

2

33232

（10）纵稳心垂向坐标BM L

L L M B B K M K +=,

纵稳心半径公式为∇

=

LF L I M B ,2

F L LF Awx I I -=,i i L L T l y dx y I ∑⎰==-32

2

33232,浮心垂向坐标

公式∇

=

xoy B M z ， Mxoy 为各吃水体积对基线的静矩。

（11）每厘米纵倾力矩曲线MTC

L

GM MTC L

100∆=

,

其中

L L BM GM ≈∆是排水量，

∇

=

LF L I BM ,2

F L LF Awx I I -=,i i L L T l y dx y I ∑⎰==-32

2

33232,。由梯形法求得。

（12）水线面系数C W 由水线面系数公式：Cwp=LB

Aw

（L 为垂线间长，B 为型宽）

（13）方形系数C B

方形系数计算公式为LBd

C B ∇

=，各吃水下的排水体积除以垂线间长L 、型宽B 、吃水d 的构成的长方体体积。

（14）棱形系数C P

C P =L

A V m ⨯ （式中Am 为中横剖面在水线以下的面积，L 为垂线间长）

（15）中横剖面系数C m

中横剖面系数等于方形系数除以棱形系数

1.3 原始数据：

主尺度：总长45.0m ，垂线间长40.0m, 型宽7.2m, 型深3.6m, 设计吃水2.5m 还有附型值表。

1.4 计算过程和图表：

计算过程见excel 文件”静水力曲线计算”。 计算得各吃水下的船形系数如下表

根据以上数据绘制静水力曲线图如下：

原图见递交文件的“静水力曲线图.dwg”文件。

2 稳性横截曲线

2.1 设计要求：

①取各站横剖面面型值，利用纵向计算方法计算。 ②选择计算倾斜水线、假定重心位置和横倾角间隔的大小。

选择0.5、1.5、2、2.5、3m 水线，旋转点中线右侧0.5米处，右倾。 倾角间隔取δΦ=10°，从10°算到70°

2.2 计算原理：

复原力臂由几何原理的知识易知，为求排水体积φ∇与s l ，只需要求出各倾斜水线下的排水体积浮心的位置),(φφφz y B ，由几何关系可得φφφφsin cos z y l s +=，即可求得复原力臂s l 。

排水体积浮心位置的求法：各站上各倾斜水线与船体围成的面积s A ，利用CAD 创建面域，查询出面域的面积心（i i z y ,）利用公式积分可得排水体积浮心的位置，即：

浮心垂向坐标⎰⎰--=

∇

=

2

2

22L L S

L L s

i xoy B dx

A dx

A z M z ，浮心横向坐标⎰⎰--=∇

=

2

2

2

2L L s

L L s

i xoz

B dx

A dx

A y M y

而要求排水体积φ∇只需求出各站上各倾斜水线以下的船舶横剖面的面积，由公式

dx A L L s

⎰-=

∇2

2

然后才沿船长方向积分就可求出排水体积φ∇

2.3 原始数据

原始数据为要船舶的型值表。根据型值表画出船舶的横剖面图，计算水线5条（0.5，1.5m , 2m, 2.5m, 3.0m ），确定旋转点位置，倾斜水线分别取10º，20º，30º，40º，50 º，60 º,70°。计算不同倾斜水线下的排水体积和形状稳性力臂ls ，并画出曲线。

2.4 计算过程和图表：

用CAD 绘制出各站的横剖面图，然后根据各个创建面域，求出面积和质心坐标，并绘制成excle 表格，进行计算。我选取3.0m 水线确定的旋转点进行计算。