上海交通大學網絡學院船舶海洋工程專升本朱文蔚主講

1、 朱 文 蔚 主講 2009.8.【船舶原理】學位考試復習講座、關于學位考試學位考試與課程結束考試的區(qū)別： 課程結束考試獲得通過，可取得畢業(yè)證書；學位考試獲 得通過，可取得學士學位證書. 課程結束考試采用開卷形式，學位考試采用閉卷形式. 課程結束考試試卷中試題類型有名詞解釋、計算和簡 答三類占70%，以及兩次課外大作業(yè)占30%；學位考試的 試題類型有選擇、名詞解釋、簡答、計算和綜述（綜合 分析）五類. 學位考試的難度略高于課程結束考試，一則是閉卷，要求對課程內容更熟悉，二則綜述題要求圍繞船舶設計的目的把各章有關知識融會貫通，掌握各編各章中相一致和相矛盾的各個因素的作用，進行得失綜合分析，務必采

2、取得超過失的方案,以實現(xiàn)優(yōu)秀的船舶設計.、關于學位考試（續(xù)） 課程結束考試卷面分析： 根據對參加2009.7.4考試的50份C,D試卷的卷面分析如下： 名詞解釋的失分僅占9.5%，其中放棄（空白）的就占近5%，沒有發(fā)揮開卷的作用，可能平時就不看書，考試時無法及時從書中找到有關答案；回答不完整被扣分只占4.25%；有11位同學全對，30位同學因回答不完整僅被扣1-4分.2位同學雖未放棄，但錯誤較多，被扣6分.4位同學放棄了1-2道，其中3位因未交1或2次課外大作業(yè)而不及格了，3位同學放棄了4-6道，都不及格。 簡答題失分也僅12.4%，無人放棄，19人得滿分. 從卷面看，大家在開卷考試中對以上兩

3、種題型是很適應的，除3位過多放棄名詞解釋的同學外，不會成為試卷卷面不及格的主要原因. 計算題失分達56.3%，2位同學全部放棄，都不及格；放棄一半的13位同學中，3位不及格.過高的失分率，說明這幾位同學數學基礎薄弱、專業(yè)知識生疏及對課上、教材中的舉例還不理解.開卷也沒用，不會計算.、關于學位考試（續(xù)） 經過分析，可得出以下結論： 專業(yè)名詞的正確定義、區(qū)別和判斷是相當重要的，也是必須掌握的專業(yè)知識，在學位考試時通過選擇題和名詞解釋兩種題型來考核，共占卷面分數的50%左右； 計算題的解題能力是必須掌握的基本技能，考前應當認真復習提高； 簡答題和綜述題是推理、邏輯和關聯(lián)思維能力的培養(yǎng)，需要融會貫通、

4、熟練應用所學專業(yè)知識的應用性題目.，學位考試的復習 據以上分析，學位考試的復習講座圍繞4個主題進行： 名詞的定義、區(qū)別和判斷； 簡答和計算的內容舉例； 計算題解題舉例； 綜述題舉例. 最后對學位考試的試題題型構成做一個大概的說明。一，必須掌握的基本概念一，必須掌握的基本概念 船舶原理作為一門專業(yè)的學位課程,它的內容是船舶設計的理論依據,是船舶性能研究、新船型開發(fā)的理論基礎,涉及的面廣而深.內容十分廣泛.為了幫助大家復習,必須通過復習掌握以下一些基本概念:船舶靜力學 首吃水,尾吃水,船中吃水,平均吃水,漂心處吃水,吃水差，TPC,MTC;干舷,型深,總長,水線長,垂線間長,型寛,型排水體積,總排

5、水體積,總排水量,滿載排水量,空載排水量,標準排水量,正常排水量,壓(輕)載排水量,最大排水量,儲備浮力,載重線標志; CB,CM,Cw,Cp,Cvp,型值,橫剖線圖,縱剖線圖,半寬水線圖,型線圖,舷墻頂線,甲板邊線,梁拱;浮心,重心,漂心,浮心縱坐標最大(小)值處的漂心縱坐標值,邦戎曲線,費爾索夫曲線,符拉索夫曲線;橫穩(wěn)心半徑,縱穩(wěn)心半徑,初穩(wěn)性高,縱穩(wěn)性高,靜水力曲線;中和面,極限平面,自由液體的虛重心,懸掛重量的虛重心,穩(wěn)性橫截曲線,靜穩(wěn)性曲線,永傾角,極限靜傾角,穩(wěn)距,穩(wěn)性消失角;動穩(wěn)性曲線,動橫傾角,極限動橫傾角,最小傾覆力矩(臂),風壓傾斜力矩(臂),進水角,進水角曲線,穩(wěn)性衡準數

6、;無限航區(qū),沿海航區(qū),遮蔽航區(qū),遠洋航區(qū),極限(許用)重心高度曲線;抗沉性,第一類艙,第二類艙,第三類艙,增加重量法,損失浮力法,滲透率,面積滲透率,安全限界線,極限破艙水線,可浸長度,可浸長度曲線,許用艙長,分艙因數;船舶阻力-雷諾定律,傅汝德定律,全相似定律,摩擦阻力,摩擦速度,實船-船模換算公式,尺度作用,尺度效應,形狀效應,形狀效應修正因子,水力光滑,傅汝德摩擦阻力公式,粗糙度補貼系數,污底;達朗貝爾疑題,分離點,粘壓阻力,舭渦,粘性阻力,剩余阻力;船行波,色散關系,凱爾文角,凱爾文波,興波長度,自然興波阻力,艏波系,艉波系,前肩波系,有利干擾,不利干擾,阻力曲線的峰谷點估計;破波阻力

7、,破波現(xiàn)象,尾流阻力,附體阻力,附體系數,附體阻力百分數,附體阻力系數,附體尺度效應因子;二因次換算法,傅汝德?lián)Q算法,傅汝德假定,三因次換算,(1+k)法,休斯換算法,形狀系數,形狀因子;低速船,中速船,高速船,優(yōu)良船型,瘦長系數,排水量長度系數,長度排水量系數,排水體積長度系數,最佳船長Lopt,理論最佳Cp曲線,臨界方形系數CBc,球鼻首,球鼻首的“界限速度”,巡洋艦尾,方尾,橢圓形船尾,驅逐艦尾,球尾,渦尾,海軍系數,海軍系數法;回流速度,淺水阻塞效應,水深傅汝德數,極限波速,亞臨界速度區(qū),臨界速度區(qū),超臨界速度區(qū),不受淺水影響的最小水深,孤立波,阻塞系數,第一臨界速度,第二臨界速度,中

8、間速度,許立汀中間速度法;船舶推進正螺旋面,斜螺旋面,扭曲的螺旋面,螺旋線,等螺距,變螺距,實效螺距,螺距角,螺距三角形;盤面比,投射面比,展開面比,伸張面比,葉面比,槳葉平均寬度比;推進器載荷系數,理想推進器效率,理想螺旋槳的軸向誘導效率,理想螺旋槳的周向誘導效率,理想螺旋槳效率,螺旋槳效率,葉元體結構效率;進速系數,滑脫比,實效螺距,無推力進程,無轉矩進程,無轉矩螺距,實效滑脫,實效滑脫比,相對旋轉效率,伴流不均勻性對推力影響系數,伴流不均勻性對轉矩影響系數,標稱伴流,實效伴流,形勢伴流分數,摩擦伴流分數,波浪伴流分數,形勢推力減額分數,摩擦推力減額分數,波浪推力減額分數;推進系數,似是推

9、進系數,敞水螺旋槳效率,船身效率,軸系傳送效率,船后槳效率,推進效率,儲備功率,儲備功率百分數;汽化空泡,氣化空泡,似是空泡,不發(fā)生空泡的極限速度Vk,氣核,空泡數,汽化壓力pv,初生空泡數i,消失空泡數d,局部空泡,球狀空泡,片狀空泡,全空泡,空泡斗,葉切面空泡限界線,泡狀空泡臨界空泡數,渦空泡,PHV空泡,云霧狀空泡;船模自航點,實船自航點,摩擦阻力修正值FD,CT,w,CN,Cp,備用槳;船舶操縱性航向穩(wěn)定性,直線穩(wěn)定性,方向穩(wěn)定性,位置穩(wěn)定性,自動穩(wěn)定性,控制穩(wěn)定性,使用穩(wěn)定性,航向保持性,回轉性,轉首性,跟從性,停船性能;力位置導數,力矩位置導數,力旋轉導數,力矩旋轉導數,力線加速度

10、導數,力矩線加速度導數,力角加速度導數,力矩角加速度導數,舵導數,控制導數;回轉阻尼力矩系數N,回轉慣性力矩系數I,舵轉首力矩系數M,回轉性指數K,應舵指數T,阻尼力臂r,位置力臂v,穩(wěn)定性衡準數C,直線穩(wěn)定性條件,轉首指數P;定?；剞D直徑,最小相對回轉直徑,戰(zhàn)術直徑,縱距,反橫距,正橫距,回轉樞心,回轉初速,回轉速降,回轉橫傾;超越角,轉首滯后,壓舵角,滯后環(huán),不穩(wěn)定環(huán),不穩(wěn)定環(huán)高,不穩(wěn)定環(huán)寬,階躍操舵,階躍回舵,換舵首向角;s,修長度,舵展弦比,平衡比e,舵面積比,失速角,臨界攻角,臨界舵角,回轉阻尼CN,制流板,整流系數,伴流影響系數,槳尾流影響系數,舵柱影響系數,裕度,中縱剖面面積;轉

11、柱舵,主動舵,側推器.魚尾舵,襟翼舵,反應舵,整流舵,導流罩舵,麥魯舵;船舶搖蕩遭遇浪向,砰擊,上浪,失速,飛車,主動減速,適居性,暈船,航行使用性,砰擊限制航速,上浪限制航速;風速,風時,風區(qū)長度,風浪,充分發(fā)展風浪,未充分發(fā)展風浪,涌浪,近岸浪,長峰波,短峰波,史密斯效應,平穩(wěn)隨機過程,各態(tài)歷經性,數學期望,均值,均方值,方差,標準差,相關函數,自協(xié)方差函數;正態(tài)分布,瑞利分布,泊松分布,直方圖,概率分布曲線,概率密度函數,保證率,超過概率,分布參數R,平均波幅,三一平均波幅,十一平均波幅,百三平均波幅,有義波幅,方差譜密度,功率譜密度,n階譜矩mn,m,m,m,速度方差,加速度方差,譜寬

12、參數,窄帶譜,寬帶譜,過零周期,過零波長,有效波周期,最大波高周期,譜峰周期,譜能量周期,譜形心周期，ITTC雙參數譜;頻率響應函數,脈沖響應函數,傳遞函數,時間恒定線性系統(tǒng),響應幅值算子,幅頻特性,相頻特性,頻率響應法,脈沖響應法,脈沖響應函數,遭遇周期,遭遇頻率,自然頻率,擾動力頻率;設計極值,置信度,系數,確定蒲福風級的標準,風浪尺度,海況,短涌,中涌,長涌;表觀重力,有效波傾,有效波傾系數,表面波傾,有限吃水修正系數,有限船寬修正系數,相對橫搖角,絕對橫搖角;橫搖頻率響應函數,橫搖放大因數,衰減系數,橫搖固有頻率,橫搖固有周期,調諧因數,無因次衰減系數,諧搖,諧搖區(qū), “隨波逐流” ,

13、“巍然不動”,橫搖系數;橫浪主成分波,橫浪有義成分波,橫浪最大能量波長,橫浪最大有義波長,亞臨界區(qū),臨界區(qū),超臨界區(qū),亞臨界過渡區(qū),超臨界過渡區(qū),諧搖波長;自由橫搖周期,相當線性阻尼,橫搖衰減曲線,橫搖消滅曲線,橫搖衰減系數,橫搖線性阻尼系數,橫搖平方阻尼系數;舭龍骨,龍骨板阻尼,表面阻尼,減搖比,減搖百分數,相當波傾量,減搖裝置容量,雙諧搖原則,U形水艙,自由液面水艙,槽型水艙; 頂浪諧搖波長,縱搖固有周期,垂蕩固有周期,頂浪遭遇周期,主成分波,有義成分波,作業(yè)時間百分比,期望航速百分比. 對這些基本概念正確而全面地理解后便可能在3個似是而非的答案中判斷出一個最正確的答案，拿到選擇題的分.另

14、外在正面回答名詞的解釋時，除闡述其定義外，還應敘述相關內容.現(xiàn)舉例如下：中和面 -高度為d+d-GM的平面,當載荷裝卸在此平面內,對初穩(wěn)性高沒有影響,中和面亦稱為極限平面. 自由液體的虛重心-重度為w的自由液體,體積為V, 重心位于a,自由液面對其傾斜軸線橫向慣性矩為ix,則 am=ix/V,自由液體對初穩(wěn)性高的影響相當于把其重心從a點提高到m點的結果.m點便稱為自由液體的虛重心. 懸掛重量的虛重心懸掛重物對初穩(wěn)性高的影響相當于把重物的重心垂向移到懸掛點A,A點即稱為懸掛重量的虛重心.許用艙長=可浸長度分艙因數F 許用艙長曲線僅作為保證船舶滿足抗沉性的要求.若實際艙長小于或等于許用艙長,則船舶

15、抗沉性滿足浮性要求.但還需校核破艙穩(wěn)性.安全限界線-在側視圖上,艙壁甲板上表面邊線以下76處與上甲板邊線相平行(保持等距）的一條曲線.分艙因數用F表示,是決定船舶抗沉性要求的一個關鍵因素,其具體數值與船舶長度、用途及業(yè)務性質有關.對于一艙制船:1.0F0.5;對于二艙制船:0.5F0.33;對于三艙制 船:0.33F0.25. 極限破艙水線-安全限界線上各點的切線,表示所允許的最高破艙水線,即極限破艙水線.舭渦由于船首部舷側水流沿斜向流入船底,使舭部很易產生界層分離而形成舭渦.且在船首底部形成低壓區(qū),所以舭渦不僅增加了粘壓阻力,而且因造成船體在航行過程中的埋首現(xiàn)象,增加了船體濕面積和改變了水線

16、長度及首尾形狀,還增加了船體總阻力.水力光滑表面粗糙度幾乎全部深埋在層流或層流底層之中,從而不影響界層內的流態(tài).由于這種表面粗糙度對阻力沒有影響,便稱為水力光滑. 最佳船長Lopt-對高速船,隨著船長L增大,排水量長度系數/(0.01L) 減小,Rf的比重下降,Rr的比重上升,當Rr下降幅度超過Rf上升幅度時,總阻力是下降的.若L增大到一定程度,Rr的減小趨緩,而Rf卻不斷增大,使總阻力反而變大,此時對應總阻力最低點的船長便稱為最佳船長Lopt.理論最佳Cp曲線-棱形系數Cp對Rf影響很小,對Rr有顯著影響.當給定 /(0.01L)后,對每一個Fr(或V/L)有一個對應于最小剩余阻力的最佳Cp

17、值.在整個速度范圍內便可得出一條理論最佳Cp曲線.低速民船最佳Cp小,Rr也小,Cp對阻力的影響甚微,從船舶的使用性和經濟性出發(fā),實踐最佳Cp值遠較理論最佳Cp值為大;而高速軍艦則為了照顧到經常使用的巡航速度情況下的經濟性, 實踐最佳Cp值反而比理論最佳Cp值為低傅汝德定律-為興波阻力相似定律,對于給定船型必有：Cw=f(Fr),即給定船型的興波阻力系數僅是傅汝德數Fr的函數,當兩形似船的Fr相等時,興波阻力系數Cw必相等. 雷諾定律-Cv=f(Re),對一定形狀的物體,粘性阻力系數僅與 雷諾數有關.臨界方形系數記為CBc .在每一Fr數下,當CB增大,Rt/也隨之增加,但在某一CB值以后,R

18、t/增加更快,對中速船尤為明顯.則稱此CB為在該Fr數時的臨界方形系數CBc.一般對應服務速度的最大方形系數應以CBc為限.瘦長系數即排水量長度系數/(0.01L),代表船體瘦長程度. 系數大者,船體肥而短;系數小則船體瘦長.對低速船,隨著L加長,因造成Rf增大而Rr降低,使總阻力增大,故瘦長系數大、L 較短者有利;對高速船,隨著L加長,總阻力下降顯著,故瘦長系數小、L大者有利. 葉元體結構效率-因螺旋槳運轉于具有粘性的實際流體中,葉元體阻力與升力之比為,則引起的= (1-tani)/(1+/tani),即為葉元體結構效率,其中i為葉元體的水動力螺距角.由于0,故1. 無推力進程螺旋槳在不發(fā)生

19、推力時旋轉一周所前進的距離稱為無推力進程,或實效螺距,以P表示. 理想推進器效率記為iA,iA=VA/(VA+ua)=2/1+(1+T) , VA為槳的進速, ua為槳盤遠后方軸向誘導速度,T=Ti/AVA為推進器載荷系數.在推力Ti和速度VA一定的條件下,增大螺旋槳直徑D,以增大盤面積A、減小載荷系數T,可提高推進器效率iA. 無轉矩螺距-螺旋槳不遭受旋轉阻力時旋轉一周所前進的距離稱為無轉矩進程或無轉矩螺距,用P表示.船身效率系船舶有效馬力與螺旋槳推馬力之比：H=PE/PT=RV/TVA=(1-t)/(1-w),表示了伴流分數w和推力減額分數t的合并作用. 21.實效滑脫實效螺距P與進程hp

20、之差,即為實效滑脫.其與實效螺距之比為實效滑脫比s:s=(P-hp)/P=1-hp/P=1-VA/(Pn). 22.相對旋轉效率-在等推力法中,伴流不均勻性對轉矩影響系數的倒數,即敞水槳轉矩Q與船后槳轉矩QB之比,稱相對旋轉效率:R=Q/QB=1/(QB/Q).或為船后槳效率B與敞水槳效率之比:R=B/. 23.航向保持性-通過操舵來保持在既定航向航行的能力.據航行實踐經驗有2個衡量指標:平均操舵頻率46次/分,平均操舵角不超過35.24.轉首指數 記為P.代表操舵后船舶移動一個船長時,用以判別操舵效應的每單位舵角引起的首向角改變值,是船舶轉首性的重要衡準指標.P值越大,船的轉首性越好,而且其

21、值比較穩(wěn)定.但由于轉首指數P僅與舵效及船的慣性有關,與回轉阻尼無關,因此對于直線不穩(wěn)定或穩(wěn)定性較差的船,轉首指數必須與表示穩(wěn)定性的指數聯(lián)合應用,才能全面反映操縱性能.25.回轉樞心在船體中縱剖面上漂角為零(或橫向速度為零)的點,便稱為回轉樞心,該點用P表示.26.穩(wěn)定性衡準數-系數C=YvNr-Nv(Yr-mu)稱為穩(wěn)定性衡準數.C0表示船舶具有直線穩(wěn)定性,C0表示船舶不具有直線穩(wěn)定性. 27.消滅曲線在所記錄的自由橫搖衰減曲線上,取相鄰兩次幅值的平均值Am為橫坐標,取相鄰兩次幅值之差A為縱坐標,A=f(Am)即所繪制成的橫搖消滅曲線,它表示了不同橫搖幅值時的衰減情況. 28.相當波傾量減搖裝

22、置的作用在于提供一個額外的穩(wěn)定力矩,起抵消部分擾動力矩的作用,達到減小橫搖的目的.把減搖裝置的作用看成是對波傾的減小,這種對波傾的減小量就稱為減搖裝置的容量或相當波傾量,記作s().29.譜寬參數-表征譜密度的分布范圍,用表示,定義為:=1-m/mm. 當=0或接近0時,譜密度曲線窄而高,譜密度只分布在很窄的頻率范圍內,存在明顯的主頻率,稱為窄帶譜.當=1或接近1時,譜密度曲線寬而低,稱為寬帶譜.一般情況下,介于0與1之間.為了應用瑞利分布(=0)的理論結果,需對隨機過程的標準差進行修正.若代表符合瑞利分布的風浪標準差,則 =1-便為考慮譜寬影響的風浪標準差.但當0.4時,可以不考慮譜寬的影響

23、,而直接應用瑞利分布的理論結果.30.有效波傾系數-記作K,它是表面波傾與有效波傾m 的比例系數,它是船體形狀、船寬波長比、吃水和重心位置(與橫搖瞬時軸位置有關)等因素的函數,同時也是波浪頻率的函數.但對于風浪中的橫搖,其響應主要集中在諧搖區(qū)的狹窄頻帶內,通常用諧搖時的K代替整個頻率區(qū)間內的K不會引起太大的誤差.我國海船穩(wěn)性規(guī)范中對一般重心位置適中的民船,用以下近似公式計算諧搖附近規(guī)則波中的K:K=0.13+0.60zg/d.其中zg/d要滿足附加條件:即zg/d值超過1.45時取1.45,小于0.917時取0.917.二，需要思考回答和計算的問題船舶靜力學當船舶從海水區(qū)駛入淡水區(qū)(或反過來航

24、行)時,船舶的浮態(tài)將如何變化？試述船上小量貨物移動時,船舶浮態(tài)和穩(wěn)性變化的計算程序.試述船舶裝卸小量貨物時,船舶浮態(tài)和穩(wěn)性變化的計算程序.為了減小自由液面對穩(wěn)性的不利影響,可采取哪些有效措施？試述靜穩(wěn)性曲線的特征,有幾種典型的形狀,較為理想的是哪一種？為什么？我國海船法定檢驗技術規(guī)則對非國際航行海船規(guī)定哪3條穩(wěn)性校核要求？試述提高船舶最小傾覆力矩的有效措施.試述上層建筑及自由液艙對靜穩(wěn)性曲線的影響.試述動穩(wěn)性曲線和靜穩(wěn)性曲線之間的關系和區(qū)別.如何利用動穩(wěn)性曲線作圖求得最小傾覆力矩(或力臂)和極限動傾角？船舶阻力試述減小摩擦阻力的7條措施.試述降低粘壓阻力的4條具體措施.為何深水波波能傳播速度是

25、波速之半？試述減小常規(guī)船興波阻力的4項措施.試述破波阻力的特性,為什么壓載狀態(tài)時破波阻力比滿載時高?試述選擇船舶長度的原則.船舶設計時如何合理選取Cp？球鼻首可減小那些阻力成分？幾何相似船模組試驗研究可得出那些結論性意見？何謂尺度作用？舉例說明尺度效應修正的方法.21.試述淺水情況下凱爾文角、波長、船的航態(tài)將如何變化？22.傅汝德?lián)Q算法有哪些不足之處？為何在工程上仍能沿用至今？船舶推進23.試述螺旋槳模型敞水試驗的全相似條件,實際僅滿足哪些條件,如何進行尺度修正?24.實效伴流和標稱伴流有何區(qū)別？有幾種確定實效伴流的試驗分析方法？25.試分析實船和船模伴流分數差別的原因以及有哪幾種修正的方法？

26、26.試述避免或延緩螺旋槳空泡的措施.27.何謂推進特性曲線？具體說明獲得推進特性曲線的計算方法.28.為何當船-主機-螺旋槳不匹配時會發(fā)生重載,輕載現(xiàn)象？如何辨別？29.為了使船-主機-螺旋槳得到良好的配合，應如何選取螺旋槳的設計工況點？30.何謂備用槳,各國水池采用備用槳做自航試驗的理由是什么,如何選用備用槳？31.何謂實船-船模相關分析？為何各國水池分析所得相關因子相當離散？32.簡述船型對推進性能的影響.船舶操縱性 33.何謂操縱六要素？34.為何水面船舶沒有方向穩(wěn)定性和位置穩(wěn)定性？35.為什么說船舶的直線穩(wěn)定性與回轉性是相互矛盾的？36.試介紹國際海事組織IMO通過的船舶操縱性暫行標

27、準的4點內容.37.能迅捷、簡便地鑒別船舶直線穩(wěn)定性的是什么試驗方法？38.選取舵的平衡比e的原則是什么？如何能證明所選的平衡比e是恰當的? 39.為何在設計小展弦比的舵時可近似使用由大展弦比機翼得出的普蘭特換算公式？試簡要說明使用的步驟.40.如何利用回轉阻尼預估圖和K-T相關圖,據母型船的舵面積比決定設計船的舵面積比？41,試說明船舶中縱剖面艉部面積應如何按操縱性的具體要求來設計？船舶搖蕩42.何謂主動減速？在風浪中限制船舶航速的主要因素是什么？43.試述譜分析法的優(yōu)點.它采用哪些基本假定?可解決哪些實際工程問題?44.試述船舶搖蕩運動統(tǒng)計特性預報的大致步驟.45.為什么在一定風速和風時作

28、用下廣海的風浪級別高于沿海,沿海的海況級別高于廣海？46.試從自由橫搖和諧搖兩方面說明無因次衰減系數是表征橫搖性能的重要參數.47.當船舶處于橫搖臨界狀態(tài)時,可采取哪些措施使船進入超臨界狀態(tài)？48.何謂因次轉換？試據船模試驗得到的搖蕩頻率響應函數寫出相應實船的頻率響應函數.49.如何據橫搖系數評價船舶橫搖的“軟”、“硬”程度.5O.為何零航速時船舶在橫浪作用下發(fā)生的橫搖運動比有航速時嚴重？51.何謂相當波傾量s？已知橫搖放大因數和波傾角,如何估算減搖后的諧搖幅值？52.試說明我國海船穩(wěn)性規(guī)范推薦的橫搖固有周期計算公式中各參數的意義及公式的適用范圍.分析提高橫搖固有周期的有效措施.53.為何縱搖

29、和垂蕩總是同時進入諧搖狀態(tài),如何計算頂浪航行時的遭遇周期和諧搖波長？54.縱向對浪運動時不規(guī)則波的風浪譜密度內主成分波和有義成分波是如何劃分的？55.不規(guī)則波中頂浪航行時如何劃分縱向運動的各區(qū)域？試分析擴大亞臨界區(qū)域的有效措施和改善臨界區(qū)域縱搖垂蕩運動特性的重要措施以及使船舶難以達到超臨界區(qū)域的理由.56.為何通過改變遭遇浪向可以避免產生嚴重的橫搖,但在遇到涌浪時選擇首斜浪還是尾斜浪更有利的判斷方法是什么？57.在怎樣的條件下可以使用橫浪中的橫搖頻率響應函數和頂浪中的縱搖、垂蕩的頻率響應函數來估算斜浪中的橫搖運動和縱搖、垂蕩運動？58.試述兩大類耐波性綜合指標的內容.三，計算題舉例巡洋艦的尺度

30、為L=147.18m,B=20.4m,d=9.6m,CB=0.677, 滿載水線面積Aw=2510m,求駛入淡水域后平均吃水的變化. 答： 駛入淡水域后平均吃水減少19.44=0.1944m. 解： 駛入淡水域后排水量減少=LBdCB(海水-淡水)g =147.1820.49.60.677(1025-1000)g =19513.666259.81=487841.659.81 = 4785726.5N=487.84噸. TPC=1.0Aw/100=25.1噸/. d=/TPC=487.84/25.10=19.44=0.1944m. 某船L=110m,B=11.5m,dF=3.3m,dA=3.2m

31、,=2360t,GM=0.8m,xF=-2.2m, GML=115m.現(xiàn)將船上p=50t的載荷自位置1處(x=25m,y=3m,z=2.5m)移到位置2處(x=10m,y=1.5m,z=6m),無初橫傾,求船的浮態(tài)和初穩(wěn)性. 答：吃水不變,增加尾傾0.16后首吃水3.14m,尾吃水3.35m，吃水差 t=-0.21m,向左傾2.5,忽略縱穩(wěn)性高的變化,新初穩(wěn)性高0.726m.解：GM=GM-p(z-z)/=0.8-50(6-2.5)/2360=0.726m GMLGML=115m, tan= p(y-y)/GM=50(1.5-3)/(23600.726)=-0.044 =tan(-0.044)

32、=-2.5.即左傾2.5度 tan= p(x-x)/GML=50(10-25)/(2360115)=-0.0027634 =tan(-0.00276)=-0.16.即尾傾0.16度(0.00276弧度) dF=dF+(L-xF)tan=3.3+(55+2.2)(-0.00276)=3.142m dA=dA+(L+xF)tan=3.2-(55-2.2)(-0.00276)=3.346m 校驗：t=dF-dA=3.142-3.346=-0.204m，t=dF-dA=3.3-3.2=0.1m t=t-t=-0.204-0.1=-0.304 =Ltan=110(-0.0027634)=-0.304m.

33、 得證.某船L=91.5m,B=14.0m,dF=3.75m,dA=4.45m,dM=4.1m,海水重度w=1.025 t/m,=3340t,Aw=936.6m,xF=-3.66m,GM=0.76m,GML=101m. 現(xiàn)將重量為p=150t的載荷裝在坐標為x=6m,y=0.5m,z=7m處,求安裝載荷后船的浮態(tài)和初穩(wěn)性？答：平均吃水增量d=0.156m,最后首、尾左右平均吃水為： dF=4.12m,dA=4.43m,向右橫傾約2度,向首縱傾約0.25度. 新初穩(wěn)性高GM=0.61m,新縱穩(wěn)性高GML約96.66m.解：d=p/(wAw)=150/(1.025936.6)=0.156m GM=

34、GM+p/(+p)d+d-z-GM =0.76+150/(3340+150)4.1+0.156/2-7-0.76=0.606m GML/(+p)GML=3340/(3340+150)101=96.659m tan=py/(+p)GM=(1500.5)/(3340+150)0.606=0.03546 2度（右傾） tan=p(x-xF)/(+p)GML =(150(6+3.66)/(3340+150)96.659=.0043， 0.25(首傾) dF=(L-xF)tan=(91.5/2+3.66)0.0043=0.212m dA=-(L+xF)tan=-(91.5/2-3.66)0.0043=-

35、0.181m dF=dF+d+dF=3.75+0.156+0.212=4.12m dA=dA+d+dA=4.45+0.156-0.181=4.43m校驗：t=dF-dA=3.75-4.45=-0.7m， t=dF-dA=4.12-4.43=-0.31m t=t-t=-0.31+0.7=0.39， 又t=Ltan=91.50.0043=0.39，得證.船模試驗時，測得船模速度為Vm=1.10m/s時，剩余阻力 系數Cr=1.3610-3, 模型縮尺比為=40，實船濕面積 S=800m2, 試求實船剩余阻力. 答：實船的剩余阻力為26.99kN=2.75噸. 解：實船相應速度Vs=Vm(40)=

36、6.957=13.52kn（節(jié)） 實船剩余阻力為：Rr=CrVsS=1.361010256.957800 =26.99kN=27.51噸 .某海船LwL=100m，B=14m, T=5m, 排水體積=4200m3, 航速V=17節(jié)。今以縮尺比=25的船模在相應速度下測得興波阻力1公斤，試求當縮尺比為=35時在相應速度下的興波阻力。 答: 縮尺比為=35的船模在相應速度 1.478 時的興波阻 力為0.3644kgf. 解: =35 船模的相應速度為170.5144/(35)=1.478 , =25 船模的相應速度為170.5144/(25)=1.749 . 按傅汝德比較定律,當兩形似船在相應速

37、度時(或Fr相等時),單位排水量興波阻力必相等.Rw/=Rw/, Rw=Rw/=1(25/35)=0.3644kgf .某海船船長為L=86.0m，服務航速Vs=10.8節(jié)，最大航速Vmax=11.8節(jié)，棱形系數Cp=0.757,試求該船在此兩航速下的值？是否屬于有利范圍？ 答：服務航速Vs=10.8節(jié)時s=0.551, 處于峰區(qū)不利范圍; 最大航速Vmax=11.8節(jié)時max=0.602, 處于谷區(qū)有利范 圍. 解：CpL=65.102,(gCpL/2)=10.082 , Vs=10.8kn=5.5555, s=5.5555/10.082=0.551; Vmax=11.8kn=6.06992

38、, max=6.06992/10.082=0.602; 由于=0.5340.577為峰區(qū), s=0.551接近峰區(qū)中心 0.5547 ,故 ，處于峰區(qū)不利范圍; 而=0.5770.0632為谷區(qū), max=0.602接近谷區(qū)中 心0.603,故處于谷區(qū)有利范圍.已知螺旋槳的推進效率D=0.741,船后槳效率B=0.721,伴流分數w=0.112,求推力減額分數t. 答：t=0.087 解：h=D/B=0.741/0.721=1.0277， 1-t=(1-w)h=(1-0.112)1.0277=0.9126，t=0.087.已知槳直徑D=5m,船后槳收到功率PD=2100kw,推進功率PT=14

39、00kw, 轉速為120r/min,槳的進速VA=12kn.,取相對旋轉效率R=0.99.求螺旋槳的轉矩系數、推力系數及槳的敞水效率.答：KQ=0.013,KT=0.089,=0.67,解：n=120/60=2rps,VA=121852/3600=120.5144=6.1728 J=VA/nD=6.1728/(25)=0.617,推力T=PT/VA=1400/6.1728=226.8kN, 轉矩Q=PD/2n=2100/12.5664=167.113kNm,取 =1025kg/m. 推力系數KT=T/nD=226.8/(1.0254625)=0.089. 轉矩系數KQ=Q/nD=167.113

40、/(1.02543125)=0.013. 槳的敞水效率=(J/2)(KT/KQ) =(0.617/6.2832)(0.0885/0.013)=0.67.某海域常見波長=92m,為避開諧搖區(qū),航行于該海域的某 船應具有多大的橫搖固有周期T？現(xiàn)有一船,其船寬 B=22m,重心高zg=6.6m,初穩(wěn)性高h=2.21m;試分析此船遇到 有義波高為3.4m的不規(guī)則橫浪時,將處于何種臨界狀態(tài)？為 了讓船舶處于橫搖緩和的超臨界狀態(tài),應把該船的橫搖固有 周期提到多高？答: 船舶處于橫搖運動激烈的臨界區(qū)域; 為使船舶處于橫搖緩和的超臨界狀態(tài),應把該船的橫搖固有周期提高到11.44秒.解: 波浪周期T=(/1.5

41、6)=(92/1.56)=(58.9744)=7.68s, 為避開諧搖區(qū),T應1.3T=9.98s. T=0.58(B+4zg)/h=0.58(22+46.6)/2.21=10.01s (9.98s). 主成分波:(3050)3.4m=102170m;諧搖波長=1.56T=156.3m.落在主成分波區(qū)內,處于臨界區(qū)域,橫搖運動激烈.最大有義=603.4=204m. T=(2041.56)=11.44s,所以當橫搖固有周期T=11.44s時,諧搖波長=204.2m.船舶將進入橫搖緩和的超臨界狀態(tài). 四，簡答題舉例試分析實船和船模伴流分數差別的原因,并介紹一種尺度修正的方法.答: 船模和實船伴流分

42、數存在差別的原因是由尺度作用所引起的由于實船的雷諾數遠大于船模的雷諾數實船摩擦伴流帶在實槳盤面內所占的面積比例較模型摩擦伴流帶在槳模盤面內所占的面積比例為小致使實船的摩擦伴流分數wfs小于模型的摩擦伴流分數wfm考慮到邊界層的存在對船體附近流線和興波的影響wp和ww同樣存在尺度作用但與摩擦伴流尺度作用相比畢竟是小量通常予以忽略.致使wmws這就是所謂的伴流尺度作用.對單螺旋槳船效果較好的尺度作用修正方法有3種現(xiàn)介紹1種1978ITTC推薦的伴流修正公:ws=(tm+0.04)+wm-(tm+0.04)CFs(1+K)+CF/CFm(1+K)式中K為形狀因子. 此外還有笹島秀雄方法:ws=wpm

43、+(wm-wpm)CFs/CFm, 其中wpm=tm.以及勃拉特-奧赫公式:ws=wpm+(wm-wpm)CFs/CFm, wpm=tm(1-wm)+(1-wm)+CTh,CTh=T/VA,上海交大140研究室分析得出修正建議:ws=ws(笹島法)-0.03,ws=ws(勃-奧法)-.006. 螺旋槳模型敞水試驗滿足哪些相似條件,有沒有尺度效應？如何進行尺度修正？ 答: 幾何相似的槳模和實槳之間只滿足運動相似條件:Jm=Js,當槳軸 沉深hs0.625D(D為槳直徑),興波影響可忽略,傅汝德數可不予 考慮.由于雷諾數相等的條件無法滿足,故僅要求ReRec. ITTC規(guī)定Re=b0.75RVa+

44、(0.75nD)/,并接受上海交大的 建議,把Rec定為3.010.由于雷諾數的較大差異,必定存在尺 度效應:表現(xiàn)為在Jm=Js時,KTmKQsms. 尺度修正有3種辦法: 鑒于實槳表面比槳模粗糙而不予修正; 只修正KQ.在同一J值時,KQm/KQs=Rem/Res ; 1978ITTC推薦的修正方法:KTs=KTm-KT,KQs=KQm-KQ. KT=-0.3CD(P/D)0.75R(b/D)0.75RZ;KQ=0.25CD(b/D)0.75RZ. CD=CDm-CDs.CDm=2(1+2t/b)(0.044/Re)-(5/Re) CDs=2(1+2t/b)1.89+1.62(b/Kp).一

45、般Kp=3010m. 為何說水面船舶不操舵是不具有方向穩(wěn)定性的？答:因為船舶受到外界擾動,一旦偏離了原來的航向,船后槳的 推力方向和船速方向都發(fā)生了變化,對于具有直線穩(wěn)定性的船,雖能恢復原來的直線運動狀態(tài),但無法改變槳的推力方向而恢復原來的航向,更無法自動回到原來的航線.所以任何水面船舶如不操舵都不具有方向穩(wěn)定性和位置穩(wěn)定性. 試利用K、T指數說明船舶的直線穩(wěn)定性與回轉性是相矛盾的.答:在一階線性操縱響應模型(野本方程)中,指數T=I/N為船舶 回轉中的慣性力矩系數與阻尼力矩系數之比,K=M/N為舵的轉船力矩系數與阻尼力矩系數之比.當回轉阻尼力矩系 數N增大時,回轉性指數K減小,回轉性變差;同

46、時可作為衡量直線穩(wěn)定性程度的應舵指數或稱跟從性指數的T也相應減小,表示船舶的直線穩(wěn)定性和跟從性變好.反之,若N減小,則K與T同時增大,結果回轉性改善而穩(wěn)定性和跟從性變差.所以說船舶的直線穩(wěn)定性(包括跟從性)是與回轉性相矛盾的.試述國際海事組織IMO建議的操縱性標準的基本內容.答: 規(guī)定凡1994.7.1.開工建造或改建的船長為100m及100m以上帶舵 自航船舶以及所有化學品船、氣體運輸船,其操縱性能應符合暫行標 準的規(guī)定.暫行標準規(guī)定的操縱性衡準為: 回轉能力船舶以左(右)35舵角回轉時,回轉圈的縱距應不超過 4.5L(L為船長),戰(zhàn)術直徑應不超過5.0L. 初始回轉能力操左10舵角或右10

47、舵角,首向角從初始航向 改變10時,船舶前進的縱距應不超過2.5L. 偏航糾正和航向保持能力 10/10Z形操縱試驗測得的第一超越角應不超過 10,如L/V10s; 20,L/V30s; (5+L/2V),如10sL/V30s. 10/10Z形操縱試驗測得的第二超越角應不超過上述第一超越 角的衡準值再加15; 20/20Z形操縱試驗測得的第一超越角應不超過25; 停船能力全速倒車停船試驗測得的停船軌跡應不超過15L,但如果 因船舶排水量大而使該衡準值不切合實際時,主管機構可修改該衡準 值. 試述提高無因次衰減系數的有效而安全的措施.答: 根據定義=N/IxxDh,由于減小總慣性矩會同時減小橫搖

48、固有周期T,可能會對橫搖產生不利影響.故提高值的安全而有效的措施只有兩條: 增加阻尼N,如設置舭龍骨; 在保證安全的前提下減小初穩(wěn)性高h的值. 何謂操縱六要素？答: 所謂操縱六要素即舵、車、錨、纜、風和流,其中舵是操縱中的關鍵性設備.要正確地駕駛船舶就需要合理地使用它們, 試以中縱剖面艉部面積的變化,說明船舶的直線穩(wěn)定性與回轉性是一對矛盾的特性.答:中縱剖面面積和形狀是影響船舶操縱性最為重要的因素.實踐表明,中縱剖面艉部面積和船尾形狀的微小變動對船舶操縱性都有明顯的影響:為提高船舶的直線穩(wěn)定性,可采取措施增加中縱剖面艉部面積、使中縱剖面面積形心后移,最好使形心處于重心之后.例如,增加呆木、增加

49、尾傾、切去前踵、前傾首柱等;而為了提高船舶的回轉性,需采取削弱航向穩(wěn)定性的措施:例如減小呆木或在呆木上開孔,對于設有中舵的船甚至可以不用呆木.但要注意,不能導致船舶嚴重的直線不穩(wěn)定.因此,明顯可見船舶的直線穩(wěn)定性與回轉性是一對矛盾的特性.譜分析法有哪些優(yōu)點,基于哪三個基本假定,能解決哪三方 面問題？ 答: 譜分析法的優(yōu)點為,作為不確定的兩個隨機過程,在譜密度之間存在確定的響應關系.在理論上基于3個基本假定: 風浪和船舶運動等都認為是各態(tài)歷經的平穩(wěn)隨機過程, 因此對于迅速衰減或發(fā)展的海面條件必須慎重; 風浪和船舶運動等視為窄帶譜; 船舶視為時間恒定的線性系統(tǒng). 能解決以下3方面的問題: 已知風浪

50、譜密度和頻率響應函數,求船舶運動等的譜密； 已知風浪譜密度和由測量分析所得的運動譜密度,可求得頻率響應函數； 在某一海區(qū)用已知頻率響應函數的船舶,測量分析其運動譜密度,從而得出該海區(qū)的風浪譜密度. 四，綜述題的含義及舉例 船舶的每一項動力性能都與船舶有關的幾何要素和運動要素有著密切的依賴關系，同時，不少動力性能相互之間存在著矛盾的制約關系.因此船舶設計人員應通過對幾何要素的甄選，來改變、控制或調節(jié)各項動力性能，以滿足船東對所訂造船舶的動力性能的(船舶設計任務書中規(guī)定的)各項要求.這就需要用辯證、關連的思維，用綜合加權平衡的方法，建立綜合優(yōu)化指標(大部分是無因次的組合量),經過大量的計算、試驗,或作圖分析、邏輯推理,在眾多可能的方案網絡中甄選出綜合優(yōu)化指標最高的方案.然后在考試的時候,主要演繹綜述的思維方法，而不作船舶設計實踐中大量的計算、試驗和分析工作.現(xiàn)舉例如下：在船舶設計工作中應如何正確選擇船舶的長度？答：船長的選擇涉及許多因素,應按船舶設計任務書上船東的要求,確定的優(yōu)先級逐條甄選:總布置,滿足船舶使用要求,使艙室布置符合設計任務書要求；阻力性能,應避開興波阻力曲線的峰點,