船舶靜力學(xué)習(xí)題集

1、船舶靜力學(xué)習(xí)題集船舶靜力學(xué)習(xí)題集 校 訓(xùn)嚴謹 求實 團結(jié) 進取教 風(fēng)敬業(yè) 精業(yè) 善教 善育工作作風(fēng)辦公 唯實 勤勉 高效學(xué) 風(fēng)勤學(xué) 勤思 求真 求新第一章 緒論學(xué)習(xí)目標 1了解課程學(xué)習(xí)內(nèi)容 2掌握補充知識中的相關(guān)概念思考與練習(xí)1船舶原理研究哪些內(nèi)容？2中機形船、尾機形船各有什么優(yōu)缺點？3船體坐標的正負是怎么規(guī)定的？第二章 船體幾何要素及船體近似計算法學(xué)習(xí)目標 1. 掌握船體主尺度、船型系數(shù)等船形參數(shù)的定義及幾何意義；能夠根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)計算船型系數(shù)。2.船體幾何要素包括船體主尺度、船形系數(shù)和尺度比,是表示船體大小、形狀、肥瘦程度的幾何參數(shù)。3.理解船體近似計算法的基本原理；4.掌握梯形法、辛氏法的

2、計算公式；運用梯形法、辛氏法進行積分的近似計算.5.掌握運用梯形法進行船體水線面和橫剖面計算的數(shù)值積分公式及計算表格。6.實例練習(xí)思考與練習(xí)1. 作圖說明船體的主尺度是怎樣定義的？其尺度比的主要物理意義如何？2作圖說明船形系數(shù)是怎樣定義的?其物理意義如何?試舉一例說明其間的關(guān)系。3某海洋客船船長L=155m,船寬B=18.0m,吃水d=7.1m排水體積=10900m3。中橫剖面面積AM=115m2,水線面面積AW=1980m2.試求:(1)方形系數(shù)CB;(2)縱向棱形系數(shù)Cp;(3)水線面系數(shù)CWP; (4)中橫剖面系數(shù)CM;(5)垂向棱形系敗CVP。4.兩相等的正圓錐體在底部處相連接,每個錐

3、體的高等于其底部直徑.這個組合體浮于水面,使其兩個頂點在水表面上試繪圖并計算：(1)中橫剖面系數(shù)CM;(2)縱向棱形系數(shù)Cp;(3)水線面系數(shù)CWP;(4)方形系數(shù)CB。5.某游艇排水體積=25 m3,主尺度比為：長寬比L/B=5.0,寬度吃水比B/d=2.7,方形系CB=0.52,求：該艇的主要尺度L、B及d。6.試說明船舶靜力學(xué)計算中常用的近似計算法有哪幾種? 梯形法和辛氏法的基本原理以及它們的優(yōu)缺點？7.設(shè)曲線方程為y=sinx,利用下列各種方法計算,將其與算到小數(shù)后五位值的精確解進行比較,并求出相對誤差。(1)梯形法(三坐標)；(2)辛氏法(三坐標)；8.設(shè)一艘船的某一水線方程為：其中

4、.船長L=60m,船寬B=8.4m,利用下列各種方法計算水線面積:(1)梯形法(十等分);(2)辛氏法(十等分); (3)定積分,并以定積分計算數(shù)值為標準,求出其它兩種方法的相對誤差。9.對下圖所示的兩個橫剖面的半寬及其水線間距(單位為m)先修正其坐標，然后用梯形法計算其面積。10.某船的水線面曲線在各站號處的半寬值如下表所列(站距為12m)：站號012345678910半寬yi(m)06.358.558.678.678.678.678.607.554.180(1)畫出該曲線;(2)先修正坐標,然后列表求其面積。11. 某船船長120米，試按6等分用梯形法計算某船水線面面積對軸的縱向慣性矩？（

5、積分公式）？第三章 浮性學(xué)習(xí)目標 1掌握浮性基本概念、船舶的平衡條件、浮態(tài)種類及特點；2掌握船舶重量和重心位置的計算方法；3. 理解船舶排水量和浮心位置的計算原理，掌握計算方法；4. 理解橫剖面面積曲線和水線面面積曲線特性；5. 掌握船舶任意吃水下排水體積和浮心位置計算方法；6. 了解船舶在縱傾狀態(tài)下排水體積和浮心位置的計算方法；7. 理解儲備浮力及載重線標志的意義。思考與練習(xí)一、簡答題1.船舶的平衡條件是什么?船舶的漂浮狀態(tài)通常有哪幾種情況?表征各種浮態(tài)的參數(shù)有哪幾個? 2.船舶的重量W和重心位置G(xG ,yG ,zG)如何計算?3.民用船舶的空載排水量和滿載排水量的含義如何?4.按垂向計

6、算系統(tǒng)和縱向計算系統(tǒng),敘述船舶的排水體積和浮心位置B(xB ,yB ,zB)的計算原理及具體步驟。并分別寫出其積分基本公式和數(shù)值積分公式,同時熟悉表格計算形式。5.垂向和縱向計算系統(tǒng)通常各應(yīng)用于哪種浮態(tài)?6.以水線面面積曲線為例說明定上限積分和變上限積分的含義,并用梯形法寫出兩者的數(shù)值積分公式。7.何謂每厘米吃水噸數(shù)TPC ？其公式TPC=是如何導(dǎo)出的？它有什么用途？試舉例說明。8.分別敘述水線面面積曲線AW=f(z)和橫剖面面積曲線As=f(x)的特性。9.分別說明型排水體積(量),總排水體積(量)和儲備浮力的含義是什么?10.浮心垂向坐標zB和縱向坐標xB如何計算?11.何謂邦戎曲線?如何

7、繪制?它有什么用途?12.如何應(yīng)用邦戎曲線計算船舶具有縱傾浮態(tài)下的排水體積和浮心位置B(xB , zB)?13.費爾索夫圖譜的表達形式如何?它是如何繪出的?有什么用途?試舉例說明。二、計算題1.某海船中橫剖面是長方形。各水線長均為l28m,最大寬度為15.2m,每隔1.22m自上而下各水線面面積系數(shù)是:0.80,0.78,0.72,0.62,0.24和0.04。試列表計算:(1)各水線的每厘米吃水噸數(shù);(2)最高水線下的排水量和浮心垂向坐標;(3)自上而下第二水線下的排水量和浮心垂向坐標;(4)最高水線下的方形系數(shù);(5)最高水線下的棱形系數(shù)。2.某船長為60m,其水線下橫剖面均為等邊三角形,

8、從尾垂線起各站的寬度值為：0.3,1.6,4.3,5.0,4.6，4.0,3.3(單位為m),試求:(1)水線面漂心位置xF;(2)排水體積；(3)浮心位置xB 、zB ；(4)方形系數(shù)CB。3某船的一個煤艙長為24m,自尾至首各橫剖面面積為5.7,8.7,11.3,10.1,8.8(單位為m2)這些剖面的形心在基線以上的高度分別為3.7,3.5,3.3,3.5,3.6(單位為m)。剖面之間的間距為6m。設(shè)煤艙的積載因數(shù)(每噸煤所占體積的m3數(shù))為1.56m3/t。試列表計算:(1)該艙載煤噸數(shù);(2)該艙的重心位置(基線以上距離以及距煤艙尾艙壁的距離)。4.某海船各水線的排水量為10804,

9、8612,6511,4550,2810,1331, 263 (單位為t),各水線間距為1.22m,求在吃水為7.8m時船的浮心垂向坐標zB 。5.某海船各水線面面積為200,185,160,125,30(單位為m2),試求該水線面的每厘米吃水噸數(shù)TPC,并按一定的比例繪制TPC=f(d)曲線。若設(shè)其水線間距為0.5m,試求船在各水線下的排水體積,并按比例繪制= f(d)曲線(列表計箅)。6. 某海船具有下列數(shù)據(jù)：水線號0123456水線面積（m2）6308109361024110411641220水線間距=1.10m,按梯形法列表計算并繪制:(1)排水量曲線;(2)每厘米吃水噸數(shù)曲線。7.某貨

10、船在A港內(nèi)吃水d=5.35m,要進入B港,其吃水不能超過d1=4.60m,船在d2=5.50m時,( TPC) 2 =18.60t/cm,在吃水d3=4.50m時, ( TPC) 3= 14.8t/cm,假定每厘米吃水噸數(shù)對于吃水的變化是一直線,求船進入B港前必須卸下的貨物重量。8.某船船長L=164m,船寬B=19.7m,方形系數(shù)CB=0.50,水線面系數(shù)CWP=0.73,在海水中平均吃水d=8.20m,求船進入淡水中的平均吃水。9.某船在海水中的正常吃水d=2.20m , 排水量=930t,水線面面積AW=606m2,型深D=3.35m ,在甲板處的水線面面積AW=658m2,假定船的水上

11、部分舷側(cè)是直線形狀,求儲備浮力占排水量的百分數(shù)。10.某內(nèi)河客貨船的尺度和要素如下,吃水d=2.40m,方形系數(shù)CB=0.654,水線面系數(shù)CWP=0.785,假定卸下貨物重量p=8%排水量。求船舶的平均吃水(設(shè)在吃水變化范圍內(nèi)船舷是垂直的)。 第四章 初穩(wěn)性學(xué)習(xí)目標1 掌握船舶穩(wěn)性的基本概念；2 掌握船舶初穩(wěn)性高及復(fù)原力矩的計算方法；3 了解靜水力曲線圖中穩(wěn)性曲線的繪制方法；4 理解重量移動和裝卸載荷對船舶浮態(tài)及初穩(wěn)性的影響，掌握相關(guān)計算方法；5 理解自由液面和懸掛重量對船舶浮態(tài)及初穩(wěn)性的影響，掌握相關(guān)計算方法；6 了解船舶典型裝載情況下浮態(tài)和初穩(wěn)性的計算方法；7 掌握船舶傾斜試驗原理和方法

12、。思考與練習(xí)一、簡答題1.何謂船舶穩(wěn)性？2.復(fù)原力矩是怎樣形成的(作圖說明并寫出復(fù)原力矩表達式)？3.何謂船舶的靜穩(wěn)性和動穩(wěn)性？何謂船舶的橫穩(wěn)性和縱穩(wěn)性？ 4.在研究船舶穩(wěn)往時為何將穩(wěn)性分成初穩(wěn)性和大傾角穩(wěn)性，如何劃分？5.何謂“等體積傾斜”？如何確定等體積傾斜水線的位置？6.什么叫穩(wěn)心、穩(wěn)心半徑? 穩(wěn)心半徑主要與哪些因素有關(guān)?7.初穩(wěn)性公式適用范圍如何?為什么?8.什么叫橫穩(wěn)性高?為什么說它是衡量船舶初穩(wěn)性好壞的主要指標?如何應(yīng)用它判斷船舶的穩(wěn)定性?為什么船一般總是橫向傾覆而不是縱向翻掉?9.在橫剖面圖上繪出浮心B、重心G和橫穩(wěn)心M的位置,并標出浮心、重心和橫穩(wěn)心的垂向坐標zB、zG和zM,

13、以及橫穩(wěn)心半徑(r),說明它們與橫穩(wěn)性高(h)之間的關(guān)系。10.如已知船的長度L,平均吃水d,水線面面積漂心位置xF和縱傾值t,通過作圖寫出船舶首傾角后的首尾吃水公式.11.什么是船舶靜水力曲線?它包括哪幾種性質(zhì)的曲線?各自又包括哪些曲線?各曲線走向如何?靜水力曲線有什么用途?能否根據(jù)某一吃水查出船舶的有關(guān)靜水力性能。12.船上重量移動(包括垂向、橫向、縱向移動)對穩(wěn)性和浮態(tài)的影響如何?13.船舶裝上或卸下小量重量,對穩(wěn)性和浮態(tài)的影響如何?要使船舶在裝卸重量后,不產(chǎn)生傾斜,該重量應(yīng)裝卸在什么地方。為什么？若還要船舶的初穩(wěn)性高也不變,那么重量又應(yīng)該裝卸在什么地方？為什么?14.說明裝上或卸下大量

14、重量對船的穩(wěn)性和浮態(tài)的影響。為什么要利用靜水力曲線來計算,并敘述其計算步驟。15.懸掛重量和滾動重量對初穩(wěn)性高的影響如何?16.自由液面對船舶穩(wěn)性的影響如何?減小自由液面影響的辦法有哪些?17.提高(或改善)船舶初穩(wěn)性的措施有哪些?最有效的措施是什么？為什么?18.敘述船舶傾斜試驗的目的和基本原理以及試驗方法、步驟和注意事項。二、計算題1.某內(nèi)河船的排水量=820t,水線面面積對x軸的慣性矩IT=2380m4,初穩(wěn)性高=1.70m,求重心在浮心以上的高度。2.某長方形起重船的主要尺度為：船長L=15m,船寬B=9.0m,型深D=2.0m,起重船主體重為p1=56t,其重心高度為0.85m,船的

15、上層建筑重為p2=78t,重心高度為7.5m,水的重量密度為w=1.025t/m3,試計算:(1)橫穩(wěn)性高；(2)縱穩(wěn)性高。3.某巡洋艦的排水量=10200t,船長L=200m,當尾傾為1.3m時,水線面面積的縱向慣性矩IL=420×104m4,重心的縱向坐標xG=4.23m,浮心的縱向坐標xB=4.25m,水的重量密度w=1.025t/m3。試求縱穩(wěn)性高。4.某一為方形剖面的勻質(zhì)物體正浮于淡水中,水的重量密度為1.000t/m3,試問該物體的重量密度w1為多少時才能保持其穩(wěn)定漂浮狀態(tài)?5.已知某內(nèi)河船的數(shù)據(jù)為船長L=48m,船寬B=8.2m,吃水d=1.2m,方形系數(shù)CB=0.68

16、,橫穩(wěn)性高=1.8m,縱穩(wěn)性高=92.0m,試求:(1)橫傾1°力矩;(2)縱傾1厘米力矩;（3）如果把船上10t重物橫向移動2m,縱向移動5m(往船尾方向移動),求重物移動后的橫傾角、縱傾角及首尾吃水。假定水線面漂心xF的位置在船中央。6.某船正浮時初穩(wěn)性高=0.6m，排水量=10000t,把船內(nèi)100t貨物向上移動3m,再橫向移動10m,求貨物移動后船的橫傾角。7.某船有初始橫傾角=2°36,現(xiàn)將重量為3%排水量的貨物橫向移動,使船復(fù)原到正浮位置。已知船的初穩(wěn)性高=1.30m,求貨物移動的距離。8.某巡洋艦的首吃水dF=5.65m,尾吃水dA=5.97m,每厘米縱傾力矩

17、MTC=272t·m,試問要從后艙抽出多少噸油到前艙方可使船平浮。兩艙之間的距離l=156mm。9.某船主要數(shù)據(jù)為:船長L=135m，船寬B=14.2m,首吃水dF=5.2m,尾吃水dA=4.8m，排水量=5200t,橫穩(wěn)性高=0.95m,縱穩(wěn)性高=150m,每厘米吃水噸數(shù)TPC=13.8t/cm,漂心縱向坐標xF=3.5m,試求:在x=35m,y=1.0m,z=9.0m處裝載200t貨物后船的浮態(tài)。10.某船長L=100m,首吃水dF=4.2m,尾吃水dA=4.8m,每厘米吃水噸數(shù)TPC=80t/cm,每厘米縱傾力矩MTC=75t·m,漂心縱向坐標xF=4.0m。今在船上

18、裝載120t的貨物。問貨物裝在何處才能使船的首吃水和尾吃水相等。11.已知某長方形船的船長L=100m,船寬B=12m,吃水d=6m,重心垂向坐標zG=3.6m,該船的中縱剖面兩邊各有一淡水艙,其尺度為:長l=10m,寬b=6m,深a=4m。在初始狀態(tài)兩艙都裝滿了淡水。試求:(1)在一個艙內(nèi)的水耗去一半時船的橫傾角;(2)如要消去橫傾，那么船上x=8m,y=4m處的60t貨物應(yīng)移至何處?12.某內(nèi)河方型船的船長L = 100 m ，船寬B = 12 m ，吃水d = 6 m ，重心高度Zg =3.6 m 。該船中縱剖面兩邊各有一淡水艙，其尺度為：艙長 =10 m，寬=6m，深=4m。在初始狀態(tài)

19、兩艙各半艙淡水。求當左邊水艙的水消耗完時，船產(chǎn)生的橫傾角。13.已知某內(nèi)河船的主要尺度和要素為:船長L=58m,船寬B=9.6m,首吃水dF=1.0m,尾吃水dA=1.3m,方形系數(shù)CB=O.72,縱穩(wěn)性高=65m,為了通過淺水航道,必須移動船內(nèi)的某些貨物,使船處于平浮狀態(tài),假定貨物從尾至首最大的移動距離為l=28.0m,求必須移動的貨物重量。14.某內(nèi)河客船的一舷受到風(fēng)的作用,受風(fēng)面積Af=410m2,受風(fēng)面積的中心在基線以上的高度為zf=4.7m,風(fēng)壓為p=490Pa,已知船的要素為：船長L=75.0m,船寬B=8.1m,吃水d=2.2m,方形系數(shù)CB=0.645,初穩(wěn)性高=1.4m,假定

20、水阻力中心在其水線處,求:該船受風(fēng)力作用時的橫傾角。15.若船靠岸時有80個乘客集中到一舷,已知乘客移動到舷邊的距離l=4.0m,每個乘客重量為60kg,船舶每橫傾1°的力矩M0=8.2t·m。求此時該船的橫傾角。16.某內(nèi)河駁船=1100t,平均吃水d=2.0m,每厘米吃水噸數(shù)TPC=6.50t/cm,在6個同樣的艙內(nèi)裝石油(石油的重量密度w1=0.93t/m3),每個艙內(nèi)都有自由液面.油艙為長方形,其尺度為l=15.0m,b=6.0m.這時船的初穩(wěn)性高為=1.86m,若把右舷中間的一個艙中重量為p=120t的油完全抽出,其重心垂向坐標zG=0.80m,求船的橫傾角。17

21、.某長方形船在港內(nèi)進行傾斜試驗,其主尺度和主要數(shù)據(jù)為:船長L=32m,船寬B=9.15m,首吃水dF=1.83m,尾吃水dA=3.66m,移動重量p=3t,橫移距離l=4.6m,擺錘長=4.6m,擺動距離k=0.1m,試驗后尚需從船上x=8.2m, z=2.4m處卸去50t的重量。求該重量卸去后的重心高度和首、尾吃水。18.某內(nèi)河船做傾斜試驗時的排水量=7200t,吃水d=6.0m,水線面面積AW=1320m2。全部移動載荷的總重量是50t,移動距離l=9.25m,擺錘長=3.96m,最大擺動距離k=0.214m。試驗后還需加裝850t重的燃油。重心在基線之上5.18m處.油的重量密度w1=O

22、.86t/m3,自由液面慣性矩ix=490m4,求：最后的橫穩(wěn)性高。19. 某箱形雙體船橫剖面如圖所示，其重心在基線以上3.875 米處，吃水d=2.0 米，如果要求初穩(wěn)性高度GM =2米，試問兩單體中心線相隔d的間距的最小值為多少？第五章 大傾角穩(wěn)性學(xué)習(xí)目標1.理解大傾角穩(wěn)性的概念；2.熟悉穩(wěn)性橫截曲線的計算原理、方法步驟；3.掌握靜、動穩(wěn)性曲線的應(yīng)用和穩(wěn)性衡準方法；4.初步掌握改善船舶穩(wěn)性的主要措施。5.能運用乞氏法計算穩(wěn)性橫截曲線；6.能運用穩(wěn)性橫截曲線計算靜穩(wěn)性曲線和動穩(wěn)性曲線；7.能對船舶進行穩(wěn)性衡準。思考與練習(xí)一、簡答題1. 簡要概括繪制靜穩(wěn)性曲線的計算步驟？2.簡述進水角的大小對

23、最小傾覆力臂的大小有什么影響?3.簡述我國海船法定檢驗技術(shù)規(guī)則中如何規(guī)定計及自由液面的影響？4.簡述影響穩(wěn)性因素及提高穩(wěn)性的主要措施？二、計算題 1某船在滿載出港時的排水體積19960 ，重心高度 7.84 m，假定重心高度7.145m時，據(jù)穩(wěn)性橫截曲線查得各橫傾角時的值如表4-7所示： 求作該裝載狀態(tài)下的靜穩(wěn)性曲線，并據(jù)此檢驗其穩(wěn)性是否符合海船穩(wěn)性規(guī)范要求。表4-7 橫傾角(°)10 20 30 40 50 60O300 O660 O846 O952 O962 O9001 某船的排水量600t，初橫穩(wěn)心高度1.2m，在各橫傾角時的靜穩(wěn)性臂如下表4-8所示：表4-8 (°)

24、O 10 20 30 40 50 60 70 80 90 O 0.18 O32 O40 O38 O30 O16 -0.06 -0.22 -0.42若船的重心升高0.2m，求作新的靜穩(wěn)性曲線，并比較重心升高前后的穩(wěn)性。2 某船在各橫傾角時的靜穩(wěn)性臂如表4-9，試計算并繪出動穩(wěn)性曲線。表4-9 (°)O lO 20 30 40 50 60 70 80 90O O12 O28 O64 0.91 O93 O74 O44 O08 -0.353 已知某船的排水量500t，其動穩(wěn)性臂如表4-10所示：表4-10 (°) O 10 20 30 O O1 O3 O6該船進水角 30°

25、;，當船具有橫搖角0°，10°時，分別求其極限動傾力矩。5已知某船航行于第三類航區(qū)，排水量600t，動穩(wěn)性曲線如表4-11所示：表4-11 (°) O 10 20 30 40 50 60 70 80 O 0.010 O045 O100 O170 O260 O370 O435 0.475 該船艙室進水角35°，當船航行時遇到陣風(fēng)吹襲，其受風(fēng)面積450，受風(fēng)面積中心在水線以上高度6。求橫搖角分別為O°和-15°時，該船的動傾角各為多少?穩(wěn)性衡準數(shù)各為多少?6.某內(nèi)河船的排水量540t，吃水1.8m，靜穩(wěn)性臂如表4-12所示：表4-12 (°)0 10 20 30 40 50 60 70 80 O O090 0.300 O550 0.725 O838 O725 O475 O 在進行大修時，將左舷一個重為=25t，重心在2m，1.4m處的主機拆除。求拆除主機后船的橫傾角。已知每厘米吃水噸數(shù)36 。 7.同第六題的船，向左舷傾斜50°。如果再受到一突加的橫傾力矩8×作用后，船向相反方向傾斜。試求此時的橫傾角。 第六章 抗沉性學(xué)習(xí)目標1.掌握滲