緒論主尺船型系數(shù)和尺度比

緒論

課題一：船體形狀及近似計(jì)算方法

1、主尺度、船型系數(shù)和尺度比一、知識目標(biāo)

1、了解本課程的主要內(nèi)容，掌握各航海性能的含義

2、掌握船體各主尺度和主尺度比的概念

3、掌握各船型系數(shù)的概念和幾何意義二、能力目標(biāo)

能運(yùn)用船型系數(shù)的定義式進(jìn)行船型系數(shù)的計(jì)算三、態(tài)度目標(biāo)

明確分析和計(jì)算船舶航海性能的重要性及必要性四、作業(yè)

P19T1-12023/5/131緒論一、本課程的主要內(nèi)容和學(xué)習(xí)的意義

根據(jù)人才培養(yǎng)方案，《船舶性能計(jì)算》的主要內(nèi)容應(yīng)理解為船舶航海性能的計(jì)算與分析，與常說的《船舶原理》的內(nèi)容一致，它是研究船舶航海性能的學(xué)科。

1、“船舶”與“船體”的含義。

2、原理：帶有普遍性的、最基本的、可以作為其它規(guī)律的基礎(chǔ)規(guī)律；具有普遍意義的道理。（現(xiàn)代漢語詞典.商務(wù)印書館.1992年.北京）。本課程所討論的是船舶航海性能計(jì)算與分析方面的基本常識、基本理論和基本方法。它是學(xué)習(xí)后續(xù)課程的基礎(chǔ)，是船舶設(shè)計(jì)、建造和營運(yùn)乃至新型船舶的研究開發(fā)的必備知識，同時也是同學(xué)們可持續(xù)發(fā)展的需要。2023/5/13船舶性能計(jì)算2

船舶是各種船只的總稱，是能航行或停泊于水域進(jìn)行運(yùn)輸或作業(yè)的交通工具。船體是不包括任何設(shè)備、裝置、系統(tǒng)等的船身結(jié)構(gòu)物及上甲板以上的圍蔽建筑物。

查閱相關(guān)資料，思考回答下列問題：

1、設(shè)計(jì)縱傾的含義是什么？它有什么作用？

2、為什么散貨船設(shè)置頂邊艙？

3、油船有什么典型的結(jié)構(gòu)特征？為什么？

4、水密橫艙壁設(shè)置的位置怎樣確定？等等請同學(xué)們復(fù)習(xí)：

1、定積分的概念和定積分在近似計(jì)算中的應(yīng)用。

2、形心的計(jì)算（面積和體積靜矩的概念和計(jì)算）。

3、（面積）慣性矩的概念和計(jì)算。

4、船體結(jié)構(gòu)與制圖知識，特別是型線圖。2023/5/13船舶性能計(jì)算3二、本課程的特點(diǎn)、學(xué)習(xí)方法和主要參考資料

本課程公式多、理論性強(qiáng)、分析和計(jì)算工作量大，是船舶工程技術(shù)專業(yè)的基礎(chǔ)理論課，學(xué)習(xí)時要周到：

1、牢固掌握基本理論，搞清基本概念。

2、重視理論聯(lián)系實(shí)際，加強(qiáng)實(shí)踐性環(huán)節(jié)。

3、積極思考，不放過疑難和不懂的問題，認(rèn)真總結(jié)提高。

主要參考資料：

1、船舶原理陳祖慶主編武漢理工大學(xué)出版社1990年

2、船舶原理盛振邦主編上海交通大學(xué)出版社2003年

3、船舶原理潘曉明主編人民交通出版社2012年

4、船舶原理劉雪梅主編哈爾濱工程大學(xué)出版社2005年2023/5/13船舶性能計(jì)算4三、船舶的航海性能

航海性能主要包括：浮性、穩(wěn)性、抗沉性、快速性、操縱性和耐波性。船舶靜力學(xué)：浮性、穩(wěn)性和抗沉性。船舶動力學(xué)：快速性、操縱性和耐波性。2023/5/13船舶性能計(jì)算51、浮性船舶裝載一定的載荷，能浮于一定水面位置而不沉沒的能力。2、穩(wěn)性船舶受外力作用離開平衡位置發(fā)生傾斜而不致于傾覆，當(dāng)外力消除后仍能自動回復(fù)到原來平衡位置的能力。3、抗沉性船舶遭受海損事故艙室破損進(jìn)水，仍能保持一定的浮性和穩(wěn)性而不致于沉沒或傾覆的能力。

注意：

1、浮性和穩(wěn)性指的是完整狀態(tài)時的性能，稱為完整浮性和穩(wěn)性。

2、抗沉性指的是破損時的浮性和穩(wěn)性，亦稱為破艙浮性和穩(wěn)性。2023/5/13船舶性能計(jì)算64、快速性（或稱為速航性）

船舶在其動力裝置產(chǎn)生一定功率的情況下能達(dá)到規(guī)定航速的能力?？焖傩灾饕ǎ?/p>

1）船舶阻力：研究船舶航行時所遭受的阻力。目的在于掌握阻力的變化規(guī)律，從而改善船型，降低阻力。即阻力的成因、分類、計(jì)算、影響因素和降阻措施。

2）船舶推進(jìn)：研究船舶推進(jìn)器，推進(jìn)器克服阻力發(fā)生推力。目的在于設(shè)計(jì)出符合要求的高效推進(jìn)器。即推進(jìn)器的水動力性能、設(shè)計(jì)高效推進(jìn)器。

2023/5/13船舶性能計(jì)算75、操縱性船舶在航行時能按照駕駛員的意圖保持既定航向的能力或改變航行方向的能力。包括：

1）航向穩(wěn)定性：保持原有航向的能力。

2）轉(zhuǎn)首性：應(yīng)舵轉(zhuǎn)首的能力。

3）回轉(zhuǎn)性：應(yīng)舵作圓弧運(yùn)動的能力。2023/5/13船舶性能計(jì)算86、耐波性（或稱適航性）船舶在風(fēng)浪海況下航行時的運(yùn)動性能，即船舶在風(fēng)浪中遭外力干擾而產(chǎn)生各種搖擺運(yùn)動，以及砰擊、上浪、失速和飛車等時，仍能維持一定航速在水面上安全航行的能力，亦稱為適航性。主要研究內(nèi)容為船舶搖擺，目的在于掌握船舶搖擺規(guī)律，采取措施以減緩船舶搖擺。2023/5/13船舶性能計(jì)算9船舶搖擺的含義：

1）船舶轉(zhuǎn)動：橫搖、縱搖和首搖―――搖。

2）船舶平動：橫蕩、縱蕩和垂蕩―――擺。課題一：船體形狀及近似計(jì)算方法

1、主尺度、船型系數(shù)和尺度比

船體的幾何形狀，特別是它水下部分與船舶的航海性能有密切的關(guān)系，因此在研究各項(xiàng)船舶航海性能之前，首先要了解船體主要要素，即主尺度、船型系數(shù)和尺度比，它們是表示船體大小、形狀和肥瘦程度的幾何參數(shù)。一、主尺度主尺度表示船舶的外形大小，由船長、型寬和吃水等來度量，如下圖所示。2023/5/13船舶性能計(jì)算101、船長

船長L：通常選用的船長有三種，即總長、垂線間長和設(shè)計(jì)水線長。

1）總長LOA：包括上層建筑在內(nèi)，船體型表面最前端和最后端之間的水平距離。

2）垂線間長LPP

（或LbP

）：首垂線和尾垂線間的水平距離。復(fù)習(xí)：首尾垂線是如何定義的？

3）設(shè)計(jì)水線長LWL

：設(shè)計(jì)水線在首柱前緣和尾柱后緣之間的水平距離。2023/5/13船舶性能計(jì)算11注意：在船舶靜水力性能計(jì)算中一般采用垂線間長，在分析阻力性能時常用設(shè)計(jì)水線長，而在船進(jìn)塢、通過船閘和修造時應(yīng)注意它的總長。2、型寬型寬B：船體兩側(cè)型表面之間垂直于中線面的水平距離。

注意：型寬一般指中橫剖面設(shè)計(jì)水線處的寬度。最大寬度是指包括外板和兩舷的永久性固定突出物（如護(hù)舷材、舷伸甲板等）在內(nèi)，并垂直于中線面的最大水平距離。3、型深

型深D：在上甲板邊線最低點(diǎn)處，自龍骨線上表面（即基線）至上甲板邊線的垂直距離。通常，甲板邊線的最低點(diǎn)在中橫剖面處。2023/5/13船舶性能計(jì)算124、吃水吃水d或T：基線至水線間的垂直距離。有些船具有設(shè)計(jì)縱傾，設(shè)計(jì)的首尾正常吃水不同，則有首吃水、尾吃水和平均吃水，當(dāng)不指明時，是指平均吃水d（T），即

式中：

1）dF（

TF)

：首吃水，沿首垂線自水線至龍骨線的延長線之間的距離。

2）dA（

TA)

：尾吃水，沿尾垂線自水線至龍骨線的延長線之間的距離。2023/5/13船舶性能計(jì)算13無設(shè)計(jì)縱傾的船舶由于傾斜，首尾吃水也有可能不同。5、干舷

干舷F：在船側(cè)中橫剖面處自設(shè)計(jì)水線至上甲板邊板上表面的垂直距離。因此，干舷F等于型深D與吃水d之差再加上甲板及其敷料的厚度t。2023/5/13船舶性能計(jì)算14二、船型系數(shù)船型系數(shù)是表示船體水下部分面積或體積的肥瘦程度（或稱豐滿程度）的無因次系數(shù)，主要有：

1、水線面系數(shù)CWP2、中橫剖面系數(shù)CM3、方形系數(shù)CB4、棱形系數(shù)CP5、垂向棱形系數(shù)CVP2023/5/13船舶性能計(jì)算15面積系數(shù)體積系數(shù)1、水線面系數(shù)CWP

與基平面相平行的任一水線面的面積AW與船長L、船寬B所構(gòu)成的矩形面積之比，即2023/5/13船舶性能計(jì)算16幾何意義：水線面系數(shù)的大小表示水線面的肥瘦程度。2、中橫剖面系數(shù)CM

中橫剖面在水線以下的面積AM與船寬B和吃水T（或d）所構(gòu)成的矩形面積之比，即2023/5/13船舶性能計(jì)算17幾何意義：中橫剖面系數(shù)的大小表示中橫剖面的肥瘦程度。3、方形系數(shù)CB

船體水線以下的型排水體積▽與由船長L、船寬B和吃水T（或d）所構(gòu)成的長方體體積之比，即2023/5/13船舶性能計(jì)算18幾何意義：方形系數(shù)的大小表示船體水下型排水體積的總體肥瘦程度。

4、棱形系數(shù)（或稱縱向棱形系數(shù)）CP

船體水線以下的型排水體積▽與相對應(yīng)的中橫剖面面積AM、船長L所構(gòu)成的柱體體積之比，即2023/5/13船舶性能計(jì)算19幾何意義：棱形系數(shù)的大小表示船體水下型排水體積沿船長方向的分布情況。5、垂向棱形系數(shù)CVP

船體水線以下的型排水體積▽與相對應(yīng)的水線面面積AW、吃水T（或d）所構(gòu)成的柱體體積之比，即2023/5/13船舶性能計(jì)算20幾何意義：垂向棱形系數(shù)的大小表示船體水下型排水體積沿吃水方向的分布情況。

對船型系數(shù)的說明：

1、上述系數(shù)均是吃水的函數(shù)（各定義式的各項(xiàng)均為吃水的函數(shù)）。若無特別指明，通常都是針對設(shè)計(jì)水線而言。

2、在計(jì)算不同水線處的各系數(shù)時，根據(jù)船型系數(shù)的幾何含義，其船長和船寬應(yīng)取為該吃水時水線對應(yīng)的水線長和水線寬，吃水則取所計(jì)算處的吃水值。

3、如果最大橫剖面不在船中處，計(jì)算中橫剖面系數(shù)和棱形系數(shù)時，應(yīng)取最大橫剖面處的有關(guān)數(shù)據(jù)。

4、對于一般的船舶，上述各系數(shù)的值均小于1.0。

6、同一條船舶吃水一定時，CP＞CB、CVP＞CB

。2023/5/13船舶性能計(jì)算21三、主尺度比除船型系數(shù)外，還常用尺度比來反映主尺度間的關(guān)系，并利用這些比值來預(yù)估船舶體各項(xiàng)性能的差異，與船舶航海性能有密切關(guān)系的主尺度比主要有長寬比L/B、寬度吃水比B/T、型深吃水比D/T、船長吃水比L/T和長深比L/D等。主尺度比與船舶性能、強(qiáng)度以及經(jīng)濟(jì)性等到有密切的關(guān)系。各類船舶的主尺度比和船型系數(shù)大致范圍如下：2023/5/13船舶性能計(jì)算22課外作業(yè)

P19T1－1：其海洋客船船長L＝155m，船寬B＝18.0m，吃水T＝7.1m，排水體積▽＝10900m3，中橫剖面面積AM＝115m2