船舶原理
船舶原理课件课件
初稳性的影响因素
船型、装载状况、风浪等都会影响船舶的初稳性。
3
初稳性与横摇周期
初稳性越高，横摇周期越长，船舶的舒适度越高。
03
船舶阻力与推进
船舶阻力
船舶阻力定义
船舶在水中行驶时，受到的阻碍其前进的力。
阻力产生原因
由于船舶与水之间的摩擦、冲击和粘性作用， 以及船体形状造成的水流分离现象。
船舶的经济航速与经济航程
经济航速定义
经济航程定义
在一定时间内完成特定航程，耗油量最少 的航速。
在一定油量或一定时间内，能够完成的航 程最远的航速。
影响经济航速与经济航程的因素
经济航速与经济航程的确定方法
船舶类型、船体设计、推进系统、货物类 型等。
通过试验和数据分析，结合实际运营条件 进行选择。
04
B
C
D
通风机工作原理
通风机是用于向船内提供新鲜空气或排除 污浊空气的机械设备，确保船员生活和工 作环境的舒适和卫生。
压缩机工作原理
压缩机是一种使气体压缩并提高其压力的 机械装置，将低压气体转化为高压气体。
船舶管路系统
船舶管路系统概述 船舶管路分类
阀门的作用与分类 附件的作用与分类
船舶管路系统是船舶的重要组成部分，包括船舶管路、阀门、 附件等。
02
船舶浮性与稳性
浮性原理
浮性原理
船舶在水中能保持漂浮状态，是由于船舶受到水的浮力作用。浮力 与船舶所受重力大小相等、方向相反，使船舶保持平衡。
阿基米德原理
船舶浸入水中的体积与排开水的重量相等，即船舶受到的浮力大小 等于船舶所排开水的重量。
排水量
船舶原理第章课件
船体型线图上还绘有上甲板边线（上甲板和船体 型表面的交线）。
纵剖线、横剖线和水线虽然是分别画在三个投影 面上，但它们的位置却都是相互对应的，即在任 何投影面上的任何一点，都应能在另两个投影面 上找到它的相对应点。
完整的型线图还包括主尺度及主要参数和型值表。 船舶原理第章课件
3、型深 型深（D）:指在船长中点处，沿船舷由龙骨上
缘量至上层连续甲板横梁上缘的垂直距离。
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主尺度
4、型吃水（d）——是船舶浸沉深度的一个度量。
为基线至设计水线的垂直距离。 平均吃水dm;首吃水df;尾吃水da；吃水差t 。 平均吃水 dm=df+da∕2 吃水差 t = df- da
抗沉性
操纵性（航向稳定性、回转性 ）
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第一章 船舶形状及近似计算
§1-1 主尺度、船型系数、尺度比 §1-2 船舶型线图 §1-3船体计算的近似积分法
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三个基准面
中线面XOZ平面——它将船体分为 左右舷两个对称部分的纵向垂直 平面，是量度船体横向尺度的基 准面。
5、垂向棱形系数——表征排水体积沿船舶垂向的分布
情况。其数值大即水线面面积小，则表示其排水体积沿吃
水方向分布均匀。
对于同一船舶的船体系数：中横剖面系数数值最 大，棱形系数数值较小，方形系数数值最小。
水线面系数、中横剖面系数、方形系数为独立无 因次系数，而棱形系数和垂向棱形系数可以从前 三者导出。
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船型系数
面积系数 水线面系数
CW
AW LB
中横剖面系数
CM
AM Bd
式中：AW——水线面面积；AM——中横
剖面浸水面积；V——排水体积。
船舶原理
船舶原理名词解释：1、TPC：每厘米吃水吨数：每增减一厘米吃水所增减的浮力；2、MTC:每厘米纵倾力矩：引起船舶纵倾一厘米所需要的力矩；3、总纵强度：将船体视作一空心变断两端自由支持的梁研究整个船体结构总纵弯曲、总纵剪度和总纵扭转的能力；4、螺距比：螺旋桨每转动一周前进的距离与螺旋桨直径之比；5、可浸长度：在分仓载重线WL时设船舶某一假设舱内破舱进水使船舶下沉和纵倾其最终平衡状态下的水线(WL)n刚好与界限线相切则把这一假象舱的长度定义为该舱中点R处的可浸长度;6、滑脱比：滑脱速度与nP之比即：S=(nP-vs)/nP;7、许可舱长：沿船长任意点为中心的许可长度;8、分舱因素：它表征着(WL)n水线以上剩余储备浮力的大小即纵向浮态安全程度F越小安全程度越高;9、沉深比：沉深与螺旋桨直径之比即：h/D;10、滑失：即滑脱简答题1、倾斜试验的目的、方法、原理：目的：确定船舶空船重心距基线高Z g0.原理：船内重物水平横移tgθ=PL y/D(GM)方法：2、初稳性方程的局限性：1）GM>0不满足船舶不致倾覆条件2）Θ>15时GM初稳性不在是一个定点3、阻力的分类定义、影响因素及减小方法1）摩擦阻力2）涡流阻力3）兴波阻力4、什么是广义谐摇区、遭遇周期的公式、避开谐摇区的三个条件定义：在Tθ/τb =1的附近存在一个摆幅较大的谐摇区这个区间相当于0.70<Tθ/τb<1.3;遭遇周期公式：避开条件：1）改变GM值2）改变航向3）改变航速计算题1、y0……y10间距为1用辛氏法则求水线面面积、求漂心坐标2、排水量D=16000t稳心高度为0.80m1）一货物150t上移10m左移8m求移后GM2）燃油舱用油一半l=10m、B=5m、ρ=1求GM3）求横倾角3、D=16000t，首尾吃水为7.8m、8.0m船长l=150m、TPC=25、MTC=180漂心坐标X f=-3.5.现卸货500t二舱距船中30m卸货200t四舱距船中-60m卸货300t 求卸货后船首尾吃水差4、一船从大连到上海，在大连排水量为16000t吃水为8.0m水线面面积为2400，ρ海=1.025、ρ水=1.005求到上海的吃水。
船舶原理公式范文
船舶原理公式范文船舶原理是指研究船舶的运动原理以及与之相关的物理学原理的学科。
船舶运动的原理涉及到船舶的稳性、浮力、阻力、推力等多个方面。
下面将介绍一些与船舶原理相关的公式。
1.船舶稳性公式船舶稳性是指船舶在静态和动态情况下保持平衡的能力。
船舶稳性可以通过测量艏楼舱的倾斜角度来评估。
船舶稳性公式中，最常用的是斯奈德稳性公式和S方程。
斯奈德稳性公式：GM=KB*(1-KB/KM)*BM其中，GM是艇身稳定性力矩中心的高度，KB是纵向稳定力矩的位置，KM是质量中心的高度，BM是浸没体积的功能。
通过斯奈德稳定性公式，可以计算船舶的稳定性矩。
S方程：S=KM/(KB+KG)其中，S是形心水平与质心水平之间的距离，KB是纵向稳定力矩的位置，KG是重心的高度。
2.船舶浮力公式船舶浮力是指在液体中受到的向上推力。
根据阿基米德定律，浸没在液体中的物体所受到的浮力等于所排除的液体的重量。
F=ρ*V*g其中，F是浮力，ρ是液体的密度，V是物体所排除的液体的体积，g是重力加速度。
3.船舶阻力公式船舶阻力是指在航行过程中与流体介质之间产生的摩擦力。
船舶阻力公式主要有摩擦阻力公式和波浪阻力公式。
摩擦阻力公式：Rf=0.5*ρ*V^2*S*Cf其中，Rf是摩擦阻力，ρ是介质密度，V是速度，S是湿表面积，Cf 是摩擦阻力系数。
波浪阻力公式：Rw=0.25*ρ*V^2*L^2其中，Rw是波浪阻力，ρ是介质密度，V是速度，L是舰船的长度。
4.船舶推力公式推力公式：T=P*η其中，T是推力，P是功率，η是效率。
以上是一些与船舶原理相关的公式，涉及船舶稳性、浮力、阻力和推力等方面。
这些公式可以帮助研究者理解船舶的运动原理，并为船舶设计和工程提供参考。
船舶原理
§4-4稳心半径及其与船形的关系
3、垂柱体船
水线面为菱形的垂柱体船
据各正浮d 时的r值绘成r=fr（d）曲线（见图3－12）。 计及zm=zb+r，可绘出zm=fm（d）曲线（见图3－9）。 由上曲线可见，zb近似为过原点斜率约为0.535直线； 而r在低吃水时为大值，在高吃水时为小值。 zm曲线在d临=7m附近有极值，说明当7m＞ d ＞ 7m时均 将增大。
广义结论：船舶
等容微倾的稳心 半径等于任意初 始水线面积对其 过漂心倾斜轴的 面积惯矩与排水 体积之商。END
稳心的几何意义：浮心移动轨迹的曲率中ห้องสมุดไป่ตู้；
稳心的物理意义：两相邻浮力作用线的交点。
稳心半径表达式的使用范围：θ <10°～15°
四、稳性半径表达式
稳性半径表达式推导：
由于横倾后出水三角体体积v2的浮心k2移至入水三角 体体积v1的浮心k1位置。根据平行力移动原理和等容条件， 则有： v1·k2k1 =V·BB1 设横倾角为无穷小dθ，有： k2k1=k2o+ok1 计及上式和等容条件，则有： BB1=（v· k 2o + v · ok1）／V 入水： v· ok1 = dθ∫（ 1／3）Y3dx= dθ·i1 出水： v2·k2o = dθ∫ （ 1／3）Y3dx= dθ·i2 BB1=dx（i1+i2）／V=dx· Ixf，由图可见：r= BB1 l ／dθ 将BB1式代入即得稳性半径公式 2 3
§4—2水面船舶的平衡状态
•由此可见，水面船舶的平衡状态与其重心G与稳心 M的相对位置有关，而水面船舶满足稳定平衡状态 的条件是：重心低于稳心，即 GM>0 。 •假设船舶倾斜前后船内重量无相对位移，故G为定 点，D为船舶排水量；B为船舶初始位置的浮心； B1为船舶倾斜位置的浮心。由于倾斜前后水线下排 水体积几何形状改变，故B为变点。
船舶原理备考知识点总结
船舶原理备考知识点总结一、船舶的基本概念1. 船舶的定义：船舶是用于在水上进行运输和航行的交通工具，通常由船体、动力装置、船舱以及导航和控制设备组成。
2. 船舶的分类：根据用途和船体特征，船舶可分为货船、客船、油船、拖船、渔船等各种类型。
3. 船舶的结构：船体是船舶的基本结构，通常由船首、船艏、船中、船艉等部分组成。
船体的外形和结构对船舶的性能有着重要的影响。
二、船舶的稳性1. 船舶的稳性定义：船舶的稳性是指船舶在浮力和重力的作用下保持平衡的能力。
船舶的稳性对航行安全具有重要意义。
2. 船舶的稳性要素：船舶的稳定性要素包括浮力、重力、形心、重点、载重线等。
这些要素相互作用，决定了船舶的稳定性水平。
3. 船舶的稳性计算：船舶的稳性计算是通过考虑船体的形状、载重线位置、重心位置等因素，确定船舶在不同工况下的稳性状况。
稳性计算通常使用形心高度曲线和倾覆曲线等参数来表示。
三、船舶的阻力1. 船舶的阻力概念：船舶在航行中受到水流的阻碍，产生阻力。
阻力包括水动力阻力、摩擦阻力、波浪阻力等。
2. 船舶的阻力影响因素：船舶的阻力受到船体形状、航速、水流状况、载重线位置等多种因素的影响。
船舶的阻力与船舶的动力消耗和航行速度息息相关。
3. 船舶的阻力计算：船舶的阻力计算主要通过实验和模型试验进行。
船舶的阻力计算是船舶设计和航行性能评估的重要依据。
四、船舶的推进1. 船舶的推进基本原理：船舶的推进是利用动力装置产生推力，推动船舶在水中前进。
常见的推进方式包括螺旋桨推进、水射推进、水轮推进等。
2. 船舶的推进装置：螺旋桨是最常用的船舶推进装置，它通过叶片的旋转产生推力。
水射推进和水轮推进则是在特定船舶类型和工况下使用的推进方式。
3. 船舶的推进性能评估：船舶的推进性能评估包括推进效率、推进功率、航速、加速度等指标。
这些指标反映了船舶在不同工况下的推进性能表现。
五、船舶的操纵1. 船舶的操纵原理：船舶的操纵是通过操舵装置控制船舶航向，以实现转向、停泊、靠泊等操作。
对船舶原理的认识
对船舶原理的认识船舶原理是研究船舶在水中运行的力学原理和流体力学原理的学科。
船舶的设计和运行涉及到许多力学和物理学原理，掌握船舶原理对于船舶设计与运营非常重要。
船舶的浮力原理是船舶原理的基础。
根据阿基米德原理，当物体浸入液体中时，受到的浮力等于它排除的液体的重量。
船舶由于形状的原因，会排除掉一定重量的水，而这个排除的水的重量正好等于船舶的重量，从而使船舶能够浮在水面上。
船舶在行进时，需要克服水的阻力。
水的阻力与船舶的速度、船体的形状以及船舶在水中的作用面积有关。
船舶在行进过程中，前部受到的水的阻力较大，而船尾则受到的较小。
这就是一艘船舶在水中运行时造成的波浪现象。
除了浮力和阻力外，船舶还需要考虑船舶的稳性和操纵性。
船舶的稳性是指船舶在静态和动态条件下保持平衡的能力。
船舶的稳性与船体的形状、重心的位置和上下重心之间的距离有关。
船舶的操纵性是指船舶在航行时如何保持适当的航向和速度。
船舶的操纵性与舵的设计、发动机功率以及船舶的造型等因素有关。
船舶的推进原理是船舶原理中的重要内容。
船舶通常通过螺旋桨进行推进。
螺旋桨通过推力将水向后抛出，产生与推力相反的反作用力，从而推动船舶向前运动。
螺旋桨的叶片的形状和旋转的方向会影响到推进效能。
同时，船舶的推进系统还涉及到发动机的功率和传动装置的设计。
在船舶原理中，还有其他一些重要的概念需要考虑。
比如船舶的水动力学特性、船舶的结构设计、船舶在海洋环境中的响应等。
水动力学特性包括船舶在不同速度下的阻力和推进力的关系以及船舶在不同波浪条件下的航行性能。
船舶的结构设计主要包括船体的刚度、舱室的布局以及船舶的载重能力。
海洋环境对船舶的影响包括海浪、海流、海冰以及海水腐蚀等。
船舶原理的研究对于船舶工程师和船舶操作者来说十分重要。
掌握船舶原理可以帮助他们设计更加高效、稳定和安全的船舶，提高船舶的运营效率和降低能源消耗。
此外，船舶原理还可以帮助研究船舶的运行特性和海洋环境的相互关系，促进海洋工程的发展。
船舶原理
1、船舶的航海性能包括哪些性能？各自的含义分别是什么？1、浮性：船舶装载一定的载荷，仍能浮于一定水面位置而不沉没的能力。
2、稳性：船舶受外力作用离开平衡位置发生倾斜而不致于倾覆，当外力消除后仍能回复到原来平衡位置的能力。
3、抗沉性：船舶遭受海损事故舱室破损进水，仍能保持一定的浮性和稳性而不致于沉没或倾覆的能力。
4、快速性（或称速航性）：船舶在其动力装置产生一定功率的情况下能达到规定航速的能力。
快速性包括两方面：1）船舶阻力：研究船舶航行时所遭受的阻力。
目的在于掌握阻力的变化规律，从而改善船型，降低阻力。
即阻力的成因、分类、计算、影响因素和降阻措施。
2）船舶推进：研究船舶推进器，推进器克服阻力发生推力。
目的在于设计出符合要求的高效推进器。
即推进器的水动力性能、设计高效推进器。
5、操纵性：船舶在航行是按照驾驶员的意图保持既定航向的能力或改变航行方向的能力。
包括：1）航向稳定性：保持原有航向的能力。
2）转首性：应舵转首的能力。
3）回转性：应舵作圆弧运动的能力。
6、耐波性（或称适航性）：船舶在风浪海况下航行时的运动性能，即船舶在风浪中遭外力干扰而产生各种摇摆运动，以及砰击、上浪、失速和飞车等时，仍能维持一定航速在水面上安全航行的能力。
主要研究内容为船舶摇摆。
目的在于：掌握船舶摇摆规律，采取措施以减缓船舶摇摆。
船舶摇摆的含义：1）船舶转动：横摇、纵摇和首摇―――摇；2）船舶直线运动：横荡、纵荡和垂荡―――摆。
2、船型系数有哪些？各自的含义是什么？会进行船体系数的相关计算。
1）水线面系数的大小表示水线面的肥瘦程度。
2）中横剖面系数的大小表示水线以下的中横剖面的肥瘦程度。
3）方形系数的大小表示船体水下体积的肥瘦程度。
4）棱形系数的大小表示船体水下排水体积沿船长方向的分布情况。
5）纵向棱形系数的大小表示船体水下排水体积沿吃水方向的分布情况。
3、了解梯形法的基本原理，掌握用梯形法列表进行船体计算的方法，掌握“成对和”和“自上而下和”的含义。
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稳心半径表达式的使用范围：θ<10°～15°
四、稳性半径表达式
稳性半径表达式推导：
由于横倾后出水三角体体积v2的浮心k2移至入水三角 体体积v1的浮心k1位置。根据平行力移动原理和等容条件， 则有： v1·k2k1 =V·BB1 设横倾角为无穷小dθ，有： k2k1=k2o+ok1 计及上式和等容条件，则有：
动稳性——指船在计及及角速度和角加速度的稳性。 4、按其船舱状态分 完整稳性——船舱为完整状态的稳性；
破舱稳性——船舱为破舱进水状态的稳性。
§4-2水面船舶的平衡状态
M
稳定平衡状态——微倾后W和D组成稳性力矩，其特点
为G点位于M点之下，GM取正值，船舶具有稳性， 即船舶具有抵御倾斜的复原力矩。
§4-2水面船舶的平衡状态
M
随遇平衡状态——微倾后W和D作用于同一铅垂线上，其特
征为G点和M点重合，GM = 0，船舶处于中性平衡，既 无稳性力矩又无横倾力矩，船舶同样不具有稳性。
§4-2水面船舶的平衡状态
不稳定平衡状态——微倾后W和D组成横倾力矩，其特
征为G点位于M点之上， GM取负值，船舶不具有稳 性，即船舶具有横倾力矩。
BB1=（v·k2o +v·ok1）／V
入水： v·ok1 = dθ∫（ 1／3）Y3dx= dθ·i1
出水： v2·k2o = dθ∫ （ 1／3）Y3dx= dθ·i2
BB1=dx（i1+i2）／V=dx·Ixf，由图可见：r= BB1
／dθ 将BB1式代入即得稳性半径公式
r I xf
lF 2 y3dx
船舶原理
船舶原理
第四章 稳性
§4-1 稳性及其分类 §4-2水面船舶的平衡状态 §4-3 初稳性方程式 §4-4 稳心半径及其与船形的关系 §4-5 初稳性方程的应用---船内问题 §4-6 初稳性方程的应用---少量、大量装卸问题 §4-7 静稳性图、横倾力矩 §4-8 静平衡和动平衡 §4-7动稳性图 §4-8 稳性衡准
§4-1稳性及其分类
稳性定义 —— 指船舶受倾斜力矩作用偏离其初始平衡位
置，当倾斜力矩消除后能自行恢复初始平 衡位置的能力。 稳性是使船舶抵抗一定的外力作用，而不致于倾覆的一种性能。
一、稳性的含义 1、船舶是否具有稳定平衡的能力；
2、船舶是否具有不致倾覆的能力。 船舶一般不会因为纵稳性不足而倾覆，因此船舶稳性主要 是研究横稳性问题。当船舶受一横向的风、浪或拖牵力 （统称横倾力矩）等作用时，船舶会发生横倾。 本章讨论船舶完整状态的横稳性。
§4—2水面船舶的平衡状态
•由此可见，水面船舶的平衡状态与其重心G与稳心 M的相对位置有关，而水面船舶满足稳定平衡状态 的条件是：重心低于稳心，即 GM>0 。
•假设船舶倾斜前后船内重量无相对位移，故G为定 点，D为船舶排水量；B为船舶初始位置的浮心； B1为船舶倾斜位置的浮心。由于倾斜前后水线下排 水体积几何形状改变，故B为变点。
结论：在一定吃水条件下，Lxf和V为定值，故稳心
半径也为定值，说明船舶在等容微倾条件
等容微倾的稳心 半径等于任意初
下，稳心M是个定点，浮心移动的轨迹是以
始水线面积对其
稳心M为圆心，以 r为半径的一段圆弧。
过漂心倾斜轴的 面积惯矩与排水 体积之商。END
稳心的几何意义：浮心移动轨迹的曲率中心； 稳心的物理意义：两相邻浮力作用线的交点。
W1
Z
MS ＝ DgGM sin
L
根据稳性力矩与初稳性高度的关系可知：初稳性高度增大对 初
稳性的提高是有利的，但是初稳性高度过大会使船舶摇 摆
激烈，对船舶的使用和航海性能带来不利的影响，故初
二、稳性高度表达式
M
L1
W
G
L
W1
B B1
在微倾条件下，可证 明正浮时浮力作用线 和微倾后浮力作用线 的交点M是定点，并位 于船舶中线上。M点称 为初横稳心，以下简 称稳心。
•船舶重心高度与装载状态有关，即与装载货物重量的重心 位置有关。在同一个航次中，由于航行中燃料、淡水等消 耗，在出港、航行中途和到港，船的重心高度都不会完全 相同，因此GM也不会完全相同，船舶的稳性也不会相同。
§4－3 初稳性方程式一、初稳性方程式
在微倾条件下，稳 性力矩可表示为：
M S DgGZ
W1
Z
MS ＝ DgGM sin
L
式中：GM——初横稳性高度，简称初稳性高度。 GZ——稳性力臂，是重力W和浮力D两作用线之间的垂距。
θ——横倾角
由初稳性方程式可知：GM 越大 Ms 就越大，该船的稳性就越好。
§4－3 初稳性方程式一、初稳性方程式
在微倾条件下，稳 性力矩可表示为：
M S Z
lA 3
V
V
§4-4 稳心半径及其与船形的关系
一、船体形状为规则体的稳心半径计算
1、箱体船 2、纵柱体船
I
xf
ai LB3
3、垂柱体船
B2
r ar d
式中：αi——面积惯性矩系数；αr——稳心半径系数。
• 由上式可见， r值除与αr有关之外，还主要与B和d值
有关，即与B的平方成正比，而与d成反比， 即与宽
§4-1稳性及其分类
1、按其倾角大小分 初稳性——横倾角θ<10～15°时的稳性；
大倾角稳性—横倾角θ<10 ～15°时的稳性。
2、按其倾斜方向分 横稳性——船单纯绕纵向轴x横倾时的稳性；
稳性
纵稳性 ——船单纯绕横向轴y纵倾时的稳性。
3、按其作用力矩的性质分
静稳性——指船在倾斜过程中不计及角速度和角加速度的稳性；
GM zb r zg zm zg
Zb 、r（稳心半径）和 Zm值与水线下船体形状有关 。Zg值与船 舶各部分重量的上下分布有关 。
三、等容微倾的倾斜轴
1、等容条件：V=V1，（出、入水三角体体积）v1=v2=v
2、倾斜轴 等容微倾的倾斜轴必然通过正浮水 线面的的面积中心，即漂心F点。
3、推广
广义结论：船舶等容微倾的倾斜轴 ox必通过其任意初始水线的漂心。
漂心的用途：①少量装卸平行沉浮的条件。
②等容微倾倾斜轴的通过点。即只有当
货物装卸在水线面漂心的垂线上，船舶才 会平行沉浮。
四、稳性半径表达式
稳心半径 表达式 推广
广义结论：船舶
推导：
r I xf V
lF 2 y3dx
lA 3 V
吃水比B／d有关。
•显然，较宽的船其稳心半径比狭窄的船大得多。
§4-4 稳心半径及其与船形的关系