船舶原理第一、五~十章整理

一．船舶类型

1.船舶类型：

按用途分：军用舰艇和民用船舶

商船：

1）集装箱船：以运载集装箱为主的专门运输船舶，可分为全集装箱船和半集装箱船。

2）散货船：专门用于载运粉末状、颗粒状、块状等废包装类大宗货物的运输船舶。主要有普通散货船、专用散货船、兼用散货船及特种散货船等。

（轻便型：20000~35000载重t；灵便型：40000~47000载重t；巴拿马型：5~8万t；

好望角型：10~18万t）

3）油船：专门用于载运散装石油及成品油的液货船。（分为原油船和成品油船）

4）滚装船：把装有集装箱及其他拣货的半挂车或装有货物的带轮子的托盘作为货运单元，由牵引车或叉车直接进出货舱进行装卸的船舶。

5）载驳船：用来运送装载驳船的运输船舶，又名子母船。

6）冷藏船：使易腐货物处于冻结状态或某种低温条件下进行载运的专用船舶。

2.运输船舶的发展趋势：大型化（限制：航程长，航道、港口限制，货源充沛，码头作业效率）、高速化、自动化、专用化。

3.军用船舶与民用船舶的界定：

1）吨位概念不同，商船所说的吨位是载货量非本身自重，而军舰所指的是排水量就是本身的自重。

2）技术含量不同。

3）速度不同。

五．船舶抗沉性

1.抗沉性：船舶在一舱或数舱破损进水后，仍能漂浮于水面，并保持一定浮态和稳性的能力。

2.抗沉性的保证方法：使船舶具有足够的储备浮力和稳性、船舶分舱。

3.安全界限线：在船侧由舱壁甲板上表面向下量76mm处画一条与舱壁甲板边线平行的线。

4.渗透率：船舱内实际进水体积与空舱的型体积之比。

5.可浸长度：公约和规范规定的两水密横舱壁间的极限长度，意味着对应干舷最小。（即船舱破损后，海损水线恰好与安全限界线相切的进水舱的舱长）

6.许可舱长：可浸长度与分舱因数的乘积。

7.分舱因数F：由船长和船舶的业务衡准数决定的，用以确定许可舱长的因数。

8.1.00>=F>0.5为一舱制船舶，任一舱破损都不致沉没；0.5>=F.0.33为两舱制船舶，任何相邻两舱破损不沉没；0.33>=F>0.25为三舱制船舶。

9.增加重量法：将破舱进水后的进水看作是故意加载的液体。

10.损失浮力法：将破舱进水的那部分舱内体积看成是脱离船体的一部分，即该部分的浮力已经损失，将他从排水量中扣除，使船舶浮力减少。

六．船舶阻力

1.船舶航速由阻力大小、主机功率大小、螺旋桨（推进器）效率高低三个因素决定。

2.快速性：一：对一定排水量的船舶，在给定主机功率消耗的条件下能达到的航速高低。航速高，快速性好。二：对一定排水量的船舶，为维持一定的航速所需的主机功率大小。功率小，快速性好。可以说快速性的优劣取决于船舶阻力和推进性能。

3.船舶阻力：附加阻力与基本阻力（摩擦阻力、漩涡阻力、兴波阻力）。

4.摩擦阻力：由于边界层的存在使船舶运动受到牵制作用，即水拖滞船舶不向前运动的阻力。

摩擦阻力的大小与水的粘性、船体水下表面积、船体表面光滑程度、船体航速大小有关。

与水接触面越大，表面越粗糙，航速越高摩擦阻力越大。

5.黏压阻力：漩涡处压力降低，造成首尾压力差而产生的阻力。与形状关系很大，主要与船舶水下部分（船尾）形状及航速有关。

若船舶长宽比L/B增加，即船型瘦长时，黏压阻力较小，若船长较短，船型丰满，黏压阻力越大。

6.兴波阻力：船舶在静止水面上运动时，水面会不断兴起航行波，由此波造成船舶运动时的阻力为兴波阻力。

兴波阻力与重力有着密切关系，与流体黏性无关。

船行波系由首波系和尾波系组成，每种波系由散波和横波组成。

7.波系干扰：首横波波峰与尾横波波峰相遇（或波谷与波谷），合成波高增大，兴波阻力增加，为不利干扰。首尾横波的峰谷相遇时，合成波波高减小，兴波阻力减小，为有利干扰。使球鼻艏产生的波浪与船体所兴起的首横波发生有利干扰，也可以减少兴波阻力。

8.附加阻力：空气阻力、附体阻力、污底阻力、汹涛阻力。

9.基本阻力曲线：阻力曲线是阻力岁航速变化的曲线。基本阻力曲线岁航速增大而增大，船速较低时，基本阻力随船速增加缓慢，船速较高时，随船速增加有较大提高。在船速较低时，摩擦阻力占基本阻力大部分，随着航速提高兴波阻力和黏压阻力之和占的比例愈来愈大。10.浅水航道：船舶航行潜水时，阻力增大，并产生下沉和纵倾现象。阻力增加程度与航道水深h及船舶吃水T有关，随着h/T的减小阻力增大。降低航速使下沉和尾倾得以减轻。11.狭窄航道：影响狭窄航道阻力的因素：水深与船舶吃水比h/T；航道宽与船宽之比b/B；水深弗劳德数。随着水深弗劳德数的增大或h/T的减小，船道宽度影响增大。

12.海军部系数（海军常数）：看书吧P156

七.船舶推进

1.船舶推进方式：一、利用外力的直接作用。二、通过川上安装推进器。

2.风帆：主要推进方式。

3.明轮：局部浸水推进器。外形似车轮，轮周装有蹼板。

4.直叶推进器：也称平轮推进器，由若干垂直叶片组成，叶片安装在圆盘上，叶片间距相等。

5.螺旋桨：目前应用最广推进器。（增加船体消耗，运动产生阻力）

6.螺旋桨的外形及几何参数（计算，看书P159）

7.螺旋桨的空泡现象：螺旋桨水下工作时会在桨叶处产生空泡。

8.局部空泡（第一阶段空泡）：在叶背某处的压力降至该睡问下的汽化压力时，该店的水质点就先形成空泡，此时空泡只占据叶面一小部分。减少桨叶断面面积，降低螺旋桨强度，对效率影响不大。

9.片空泡（第二阶段空泡）：叶背的负压力不断增大，局部空泡在叶背宽度方向扩展形成片空泡。使螺旋桨水动力特性恶化，影响效率。

10.避免空泡的措施：增加螺旋桨浸沉深度、降低螺旋桨转速、增加螺旋桨盘面比、采用圆背式（弓型）叶剖面。

11.传播的功率与效率（计算，看书P172）

12.伴流P169

八．船舶摇摆

1.适航性（耐波性）：船舶在多变的海况中的运动性能，包括摇摆、失速、甲板上浪、船底抨击等。

2.船舶摇摆的形式：直线摆动：纵荡、横荡、垂荡；绕轴摆动：横摇、纵摇。横摇最为剧烈。

3.船舶摇摆的危害：1）使货物移动，船舶丧失稳性造成倾覆；2）使船体结构负荷增加，导致船体折断或损坏；3）使推进器工作条件变坏，阻力增加，船舶严重失速；4）使机器与航海仪器不能正常运转与工作；5）甲板上浪淹水，工作困难；6）使船上居住条件恶化，引起旅客晕船及影响船员工作。

4.衡量船舶摇摆运动的参数：最大摆幅；摆程；全摆程；周期（s）；频率n（1/s）。

5.船舶摇摆：静水中摇摆（有阻尼摇摆、无阻尼摇摆）和波浪中摇摆。

6.静水中的无阻尼摇摆也称自由摇摆（计算看书P176）

船舶重心越高，初稳性越好，摇摆性能越好。船舶摇摆周期也称为船舶固有周期，相应频率n为固有频率。

船舶在静水中的无阻尼摇摆是不变周期不变摆幅、摇摆角呈余弦规律变化的简谐运动。

7.船舶在静水中的有阻尼摇摆是不变周期、摆幅逐渐减小的、摇摆角呈余弦规律变化的衰减运动。（P177）

8.船舶在波浪中的摇摆是波浪运动和传播自由摇摆运动的合成结果。

9.若航行中船舶处于谐摇区内，驾驶人员可通过改变航向活在改变航向的基础上同时改变航速来避免谐摇。

10.常见的减摇装置：舭龙骨、减摇鳍、减摇水舱、回转仪。

11.减摇基本原理：产生一个与摇摆方向相反的稳定力矩，是摇摆幅度减小，摇摆周期增大。

九．船舶操纵性

1.操纵性：船舶在航行是能过按照驾驶员意图保持原来航速、航向或改变航速、航向的性能。

2.回转性（回转灵敏性）：能够按照驾驶员意图改变航速航向的性能。

3.稳定性：能够保持原来航速航向的性能。

4.船体本身对船舶操纵性的影响：主要取决于船舶尺度比，尤其船长吃水比、船体水下侧投影面积。船越长，回转性越差，船体水下侧投影面积越大，航向稳定性越好。

5.衡量船舶操纵性优良的指标：衡量回转灵活性的回转圈参数（越小越好）；衡量航向稳定性的单位时间内操舵次数及操舵角；衡量惯性的一些指标。

6.舵的作用：产生多压力是船舶按需要改变航向，原理是机翼理论。

7.舵的形式：按舵杆轴线位置分为普通舵（不平衡舵）、平衡舵、半平衡舵；按舵的剖面形状分为平板舵（单板、双板之分）和流线型舵。

8.舵的布置及数量：通常舵布置在船尾端螺旋桨后，一方面使舵收到突出的尾部的保护，一方面获得螺旋桨尾流，提高舵效，且远离船舶重心，使回转力臂增大。

9.航向稳定性：船舶能够保持原来航速航向的性能。

10.航向稳定性的分类：直线稳定性、方向稳定性、位置稳定性。

11.位置稳定性：匀速直线航行船舶，经过干扰力作用后，最后状态是与初始运动方向相同，且运动轨迹之间无偏离的匀速直线运动。

12.具有位置稳定性的船舶，一定具有直线稳定性和方向稳定性；具有方向稳定性的船舶一定具有直线稳定性。

13.航向稳定性的改善措施：增加中纵剖面尾部侧面积、增大L/B值。

14.回转性：船舶操舵回转后的航行轨迹可用船舶重心的运动轨迹来描述，此时回转轨迹称为回转圈。

15.回转圈的主要特征参数：反向横移、横距、纵距、战术直径、回转直径、进程。

16.回转原理：三个阶段：转舵阶段、发展（过度）阶段、定常回转阶段。

17.转舵阶段：舵压力P引起的效果：船舶超转舵方向旋转、船速下降、船体向转舵方向横移。

18.发展阶段：作用在船体上的力随时间而改变，航速不断下降，回转角度不断增大，船作不定常运动。

19.定常回转阶段：此时重心轨迹为圆周线。

20.船舶回转时产生横倾。

21.横倾力矩的计算P195

十．船舶强度与结构

1.船舶强度：船舶在各种外力作用下保持不损坏、不变形的能力。

2.船体损坏的原因：强度不足、使用不当。

3.船体强度的分类：总纵强度、横强度、局部强度、扭转强度。

4.总纵强度：船舶在纵向弯矩作用下，不损坏、不变形的能力。（图看书P197）

5.影响总纵强度的因素：船在静水中有约束、无约束时船体分段平衡；船舶在波浪中的中拱与中垂；不同船型及装载的中拱与中垂。

6.横强度：船承受横向外力作用，具有抵抗横向变形的能力。（越往下，压力越大）

7.局部强度：船体个别构建对局部载荷的抵抗能力。

8.扭转强度：船体抵抗扭曲变形或损坏的能力。（一般发生在大开口部位或具有大开口的船上）

9.船体结构：板和骨架两部分组成。

10.P54 主船体、上层建筑

11.船舶骨架分为横向骨架和纵向骨架。

12.纵向大骨架：纵桁（甲板纵桁、舷侧纵桁、船底纵桁）

13.横向大骨架：甲板上称为甲板强横梁、舷侧的为强肋骨、船底为强肋板。

14.船体骨架的排列形式：纵骨架式、横骨架式、纵横骨架式（混合骨架式）。

15.纵骨架式：优点：总强度好，船舶抗弯能力强，结构重量轻；缺点：施工麻烦。

16.横骨架式：优点：横强度好，施工方便，建造成本低；缺点：抵抗纵向弯曲能力弱。多用于总纵强度要求不高的小型或内河船舶上。

17.混合骨架式：优点：兼顾纵、横骨架优点，结构合理重量减轻，造价便宜。

18.船体结构：船底、舷侧、甲板、舱壁、首尾、上层建筑、

19.船底结构：船底板、肋板、龙骨、底纵桁

20.舷侧结构：横骨架式：外板、肋骨、船侧纵桁；纵骨架式：外板、肋骨、船侧纵骨

21.甲板结构：横骨架式：甲板、横梁、甲板纵桁；纵骨架式：甲板、纵骨、纵桁、强横梁

22.舱壁结构：水密性和非水密性；平面舱壁和槽型舱壁

22.首尾结构：主要满足局部外力，尾端结构一般指尾尖舱壁以后的船体结构。

23.如何保证船的强度：1）控制船长L及L/D；2）尽可能是船舶的重量（载货）与浮力一致；3）增大甲板和船底构件的尺度（寸）；4）采用强度搞得材料造船，即提高材料的许用应力。