武漢理工大學(xué)船舶原理C思考題資料

1、船舶原理 C思考題靜力學(xué)部分1、船舶原理研究內(nèi)容 ；船舶靜力學(xué) 船舶阻力 船舶推進(jìn) 船舶操縱性 船舶耐波性2、船舶主尺度定義以及幾何表達(dá)；1）船長 L ：常用的船長有三種?？傞L L oA ：船首最前端至船尾最后端平行于設(shè)計(jì)水線的最大水平距離；垂線間長 Lpp：首、尾垂線之間的水平距離；水線長 LWL ：平行于設(shè)計(jì)水線面的任一水線與船體型表面首尾端交點(diǎn)的水平距離。2）型寬 B：指船體兩側(cè)型表面之間垂直于中線面的最大水平距離，一般為船長中央處的寬度。 在設(shè)計(jì)水線處的寬度稱為 設(shè)計(jì)水線寬 。3）型深 D ：在甲板邊線最低點(diǎn)量到龍骨線的垂直高度。4）型吃水 T ：由龍骨線量到設(shè)計(jì)水線的垂直高度。5）干

2、舷 F：在中橫剖面處，沿船側(cè)由設(shè)計(jì)水線量到甲板邊板頂面的垂直距離。F=D-T+ 甲板邊板厚度2 船型數(shù)定義及幾何意義；CwAWLBCmAmBdCBLBdCPVAm LVAW T船型系數(shù)是表示 船體水下部分形狀 與 肥瘦程度 的無因次系數(shù)。1）水線面系數(shù) Cw：與基平面平行的任一水線面面積Aw與由船長 L、型寬 B 所構(gòu)成的長方形面積之比。2）中剖面系數(shù) Cm：指中橫剖面在水線以下的面積A m與由型寬 B、吃水 T 所構(gòu)成的長方形面積之比。3）方形系數(shù) Cb：船體水線以下的排水體積 ?與由船長 L、型寬 B、吃水 T 構(gòu)成的長方體體積之比。4）縱向棱形系數(shù) Cp：又稱縱向棱形系數(shù)，是船體水線以下

3、的型排水體積? 與由相對(duì)應(yīng)的中橫剖面面積Am、船長 L 構(gòu)成的棱柱體體積之比。 Cp=/（Am*L ）=/（Cm*B*T*L ）=Cb/Cm5）垂向棱形系數(shù) Cvp：船體水線一下的型排水體積 ?與由相對(duì)應(yīng)的水線面積 A w、吃水 T 所構(gòu)成的棱柱 體體積之比。 Cvp=/(Aw*T)=/(Cwp*L *B*T )=C b/Cwp4、浮態(tài)的分類與標(biāo)志；1）正浮狀態(tài)：船舶的基平面與水平面（以WL 水線表示）平行，只用吃水 T 表示。2）橫傾狀態(tài)：船舶 Ox 軸與 WL 水線平行，但 Oy 軸與 WL 水線有一夾角 ，稱為橫傾角。3）縱傾狀態(tài)：船的 Oy 軸與 WL 水線平行， Ox 軸不平行4）一

4、般傾斜狀態(tài)：船舶既有橫傾，又有縱傾5、什么是浮心、重心，用數(shù)學(xué)表達(dá)船舶漂浮的平衡條件，船舶為什么會(huì)產(chǎn)生傾斜；重力 W 是由船舶本身各部分的重量所組成的合力，合理的作用點(diǎn) G 稱為船舶重量的重心。 浮力 F 是作用于船的排水體積的形心，稱為浮心。正浮平衡條件： F=W當(dāng)重力與浮力不在同一鉛垂線上時(shí)，即浮心與重心的橫坐標(biāo)或縱坐標(biāo)不等時(shí)，會(huì)產(chǎn)生傾斜力矩，從而 使船舶產(chǎn)生傾斜。6、船舶重量的分類，為什么分類，重量與重心計(jì)算的正確性為什么非常重要；1 ）固定重量2 ）變動(dòng)重量在實(shí)際運(yùn)營中，裝載情況總是變化的，船的排水量也將變化。而排水量直接決定浮力大小，所以需要分類。非常重要 : （1） W 不正確導(dǎo)致

5、吃水不對(duì)；（2）xg 不正確導(dǎo)致船舶縱傾；3）zg 不正確影響船舶的穩(wěn)性和安全性。7、什么是浮性曲線，包括哪些曲線，各自的定義，其中每厘米吃水噸數(shù)曲線有哪些應(yīng)用； 船舶在正浮狀態(tài)下， 浮性參數(shù) 隨吃水而變化的關(guān)系曲線。水線面面積 Aw 曲線、漂心縱向坐標(biāo)曲線 xf、排水體積曲線（型排水體積、總排水體積、排水量） 浮心縱向坐標(biāo) xb 曲線、浮心垂向坐標(biāo) zb曲線：浮心垂向坐標(biāo)隨吃水 z 變化的曲線。每厘米吃水噸數(shù)曲線： 正浮船舶當(dāng)吃水改變 1 厘米所引起的排水量變化的噸數(shù) . 應(yīng)用：以知吃水 T 時(shí)的 /cm，可用于計(jì)算裝卸小量貨物后的平均吃水變化量。8、由海入江，船舶是首傾還是尾傾？9、穩(wěn)性定

6、義，傾覆力矩，回復(fù)力矩，穩(wěn)性分類，初穩(wěn)性和大角穩(wěn)性主要研究船舶什么問題 ；穩(wěn)性： 船舶在外力作用下偏離其平衡位置而傾斜，當(dāng)外力消失后， 能自行回復(fù)到原來平衡位置的能力。分類： 1）按作用力矩性質(zhì)：靜穩(wěn)性、動(dòng)穩(wěn)性2）按傾斜方向：縱穩(wěn)性、橫穩(wěn)性3）按傾斜角度：初穩(wěn)性：指傾斜角度小于10-15 度或上甲板邊緣開始入水前的穩(wěn)性；大傾角穩(wěn)性：一般指傾角大于 10-15 度或上甲板邊緣開始入水后的穩(wěn)性。傾覆力矩 M Q：移動(dòng)重物 、碰撞、拖曳、風(fēng)浪、回轉(zhuǎn)回復(fù)力矩 M ：船傾斜后，水下部分體積形狀發(fā)生了變化，浮心 B 點(diǎn)向一側(cè)移動(dòng)到 B1 點(diǎn)，使浮力與重 力不再處于同一垂線上，形成一個(gè)與傾斜力矩對(duì)抗的力矩來

7、阻止船的傾斜，此力矩稱為復(fù)原力矩。10、等體積傾斜水線，浮心曲線，橫穩(wěn)心，漂心，橫穩(wěn)心半徑，初橫穩(wěn)性公式，初穩(wěn)性高定義、計(jì)算及意 義，規(guī)范對(duì)初穩(wěn)性高有什么要求，如何提高初穩(wěn)性，如何計(jì)算方形船的初穩(wěn)性高；等體積傾斜水線：船舶受傾斜力矩作用發(fā)生傾斜，排水體積保持不變，W1L1 是等體積傾斜水線。（結(jié)論：兩等體積水線面的交線必通過原水線面 WL 的漂心。） 浮心曲線：在等體積傾斜過程中浮心的移動(dòng)軌跡稱為浮心曲線。 穩(wěn)心：浮心曲線的曲率中心。穩(wěn)心半徑：是浮心曲率半徑，即浮心與穩(wěn)心之間的距離。 橫穩(wěn)心：船橫傾 角度，傾斜后的浮心作用線與正浮狀態(tài)作用線交于 M 點(diǎn)，稱為橫穩(wěn)心。 橫穩(wěn)心半徑：船橫傾時(shí)，浮心

8、曲率半徑稱為橫穩(wěn)心半徑。漂心：漂心是水線面積的形心。初橫穩(wěn)性公式： Mr= GMsin初穩(wěn)性高： 穩(wěn)心 M 到重心 G 之間的距離意義： 1）初穩(wěn)性高是衡量船舶初穩(wěn)性的主要指標(biāo)。橫穩(wěn)性高GM 越大，回復(fù)力矩 Mr 也越大，抵抗傾斜力矩的能力越強(qiáng)。 2）橫穩(wěn)性高是決定船舶橫搖快慢的一個(gè)重要特征數(shù)。規(guī)范對(duì)初穩(wěn)性高的要求：我國“海船穩(wěn)性規(guī)定”要求初穩(wěn)心高GM 0.15m；國際海事組織要求客船、 貨船的 GM 0.15m ，漁船的 GM 0.35m。提高初穩(wěn)性： 降低重心高度 、增加船寬 、提高水線面系數(shù)計(jì)算方形船的初穩(wěn)性高：11、如何判斷船舶平衡的穩(wěn)定性問題，并通過實(shí)例計(jì)算進(jìn)行判斷；G在M 之下（或

9、 GM0）穩(wěn)定平衡G在M 之上（或 GM0）不穩(wěn)定性平衡G和M 重合（或 GM=0）中性平衡12、靜穩(wěn)性曲線，曲線特點(diǎn)有哪些，在圖上標(biāo)出如靜傾力矩，靜傾角，消失角，動(dòng)傾力矩，動(dòng)傾角，極限靜傾力矩，極限靜傾角。 。）4靜穩(wěn)性曲線：以傾角 為橫坐標(biāo)，以 Lr（或 Mr ）為縱坐標(biāo)繪成曲線，稱為靜穩(wěn)性曲線。特點(diǎn)： 1）靜穩(wěn)性臂曲線在原點(diǎn)處的斜率等于初穩(wěn)性高GM 。在小角度時(shí)，靜穩(wěn)性臂與橫傾角成正比2）最大回復(fù)力臂 Lm對(duì)應(yīng) 極限靜傾角 max3）船在恒定橫傾力矩作用下一般有兩個(gè)平衡位置，分別處于靜穩(wěn)性曲線的上升段交點(diǎn)和下降5）靜穩(wěn)性曲線下的面積表示傾斜力矩所作的功全部轉(zhuǎn)化為船舶的位能。動(dòng)傾力矩 M

10、h，動(dòng)傾角 d阻力部分1、阻力定義及表達(dá)；當(dāng)船舶以一定的速度航行時(shí)，將遭受周圍流體對(duì)它的反作用力，這種與船舶運(yùn)動(dòng)方向相反的流體作用力稱為船舶阻力。2、阻力分類；Pe VsRt (kW ) Vs(m/ s) Rt(kN)Pe VsRt / 75(hp) Vs(m/s) Rt(kg) 1kW 1.36hp3、各阻力成分的成因，減阻措施；摩擦阻力 Rf：由于流體具有粘性，靠近船體表面有一薄層水隨船一起前進(jìn)，所帶動(dòng)的這薄層水具有能 量，消耗的能量由船舶提供，這部分耗損稱之。減阻：減小濕表面積；在排水量一定時(shí)，減小長寬比；減小粗糙度；氣膜減阻。粘壓阻力 Rpv：流體粘性在船體表而形成邊界層并引起船體尾部

11、流動(dòng)分離，形成漩渦，由此降低了船 體尾部的壓力，使船體首、尾部產(chǎn)生壓力差，形成壓差阻力。這是由流體粘性引起的壓力阻力，所以稱為 粘壓阻力。減阻： 1)去流段長度滿足Lr 4.08 Am 2) 后體收縮要緩和興波阻力 Rw ：船舶在水而航行時(shí)興起波浪，波浪具有能量，其能量由船舶提供，這部分耗損稱之。 這種阻力是在沒有粘性的流體中也會(huì)存在。減阻：船型本身： 1）增加船長 2）船型優(yōu)化 3）加球首、消波翼 4）加壓浪板 5）雙體船特種船：潛水船、小水線面船、水翼船、滑行船、氣墊船4、航速如何劃分的，阻力成分的討論，對(duì)于不同速度段，其各阻力所占比例大??；低速船：摩擦阻力70%-80% ，粘壓阻力10%

12、以上，興波阻力很小高速船：興波阻力40%-50% ，摩擦阻力50%，粘壓阻力 5%5、阻力系數(shù)定義， ，CRC11 SV2付汝德相似定律： 1）幾何相似2）運(yùn)動(dòng)相似3）動(dòng)力相似6、付汝德?lián)Q算方法基本原理；LsmCws C w m（興波阻力系數(shù)相等）Crm Crs（剩余阻力系數(shù)相等）這種方法將船體總阻力劃分為兩部分（二因次換算法因此得名 ），即“相當(dāng)平板”摩擦阻力和“剩余阻力” ，用符號(hào)表示有： Rt Rf Rr試驗(yàn) Vm VsRtmCtm 112 SVm2CtmCrm CfmCrmCtmCfm由相似定律有： Crm CrsCts Cfs CrsCf （粗糙補(bǔ)償）Pt Rts VsC設(shè)計(jì) =C母

13、型 ）12Rts Cts 2 SVs27、海軍系數(shù)法的應(yīng)用；23V3海軍系數(shù) C=Pe為排水量Pe 主機(jī)有效功率，單位馬力 Hp 1Kw=1.36Hp某船裝有功率為2000 馬力的主機(jī)，正常航速為 12 節(jié)，因鍋爐故障，使主機(jī)功率下降10，試估算航速將下降多少？C1 C2 ( V )1 ( V )2 V23 V13 Pb2 V2 V1(Pb2 )1/3 PbPbPb1Pb12000 0.9 1/3 1/3V2 12 ()1/3 12 0.91/3 12 0.9655 11.586kn2 2000V V1 V2 12 11.586 0.414kn推進(jìn)部分1、推進(jìn)器類型，螺旋槳類型，普通螺旋槳組成

14、； 推進(jìn)器類型：櫓、風(fēng)帆推進(jìn)、明輪推進(jìn)器、螺旋槳推進(jìn)器、噴水推進(jìn)器、線擺推進(jìn)器、吊艙推進(jìn)器。 螺旋槳類型：導(dǎo)管螺旋槳、對(duì)轉(zhuǎn)螺旋槳、槽道螺旋槳、串列推進(jìn)器 普通螺旋槳組成：槳葉 +槳轂 +整流帽。2、螺旋槳幾何參數(shù)定義，螺旋槳葉面構(gòu)成，螺距三角形的構(gòu)成及各參數(shù)含義； 幾何參數(shù)定義：直徑 D: 螺旋槳旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉梢劃過的圓形軌跡稱為梢圓，梢圓的直徑稱為螺旋槳直徑 葉數(shù) Z:螺距：母線繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一周，即轉(zhuǎn)動(dòng) 360 度，其沿軸線移動(dòng)的距離稱為而螺距，用 P 表示。 螺距比 P/D：螺距 P與直徑 D 的比值。盤面比 A E/A 0：伸張面積 AE 與盤面積 A0之比。轂徑比：轂徑 dh與螺旋槳直徑

15、D 之比。（葉面參考線與槳轂表面的交點(diǎn)到軸線的距離，稱為槳毅半徑）螺旋槳葉面構(gòu)成：葉面、葉背、導(dǎo)邊、隨邊、葉根、葉梢螺距三角形：VA 螺旋槳進(jìn)速（軸向）2 rn 螺旋槳周向速度VR 螺旋槳合進(jìn)速ak攻角4、螺距三角形與速度三角形之間關(guān)系，攻角及攻角對(duì)升力和阻力影響；dD 為阻力， dL 為升力， dT 為推力，攻角大，升力大；5、機(jī)翼產(chǎn)生升力的原因，螺旋槳產(chǎn)生推力的原因；機(jī)翼上面空氣流速大，壓力小；下面流速小，壓力大，形成一個(gè)壓力差，即升力。即可產(chǎn)生推力dT dLcos dDsindF dLsin dDcos6、螺旋槳進(jìn)程，螺旋槳水動(dòng)力性能曲線及特點(diǎn)；進(jìn)程：螺旋槳旋轉(zhuǎn)一周在軸向前進(jìn)的距離。hp

16、 VA VA為前進(jìn)速度nT和Q=f(h p)(進(jìn)程越大，滑脫越大，則攻角越小)及對(duì)應(yīng)個(gè)參數(shù)定義；敞水試驗(yàn)： Va、 n、T 、Q0進(jìn)速系數(shù)：J VA hp J nD D推力系數(shù)：KT n2D 4轉(zhuǎn)矩系數(shù)：KQ0KQ n2D 5敞水效率：VATJ KT 漿發(fā)出的功率0 2 nQ0 2 KQ 槳吸收的功率108、什么是伴流，伴流產(chǎn)生的原因，伴流分?jǐn)?shù)定義及意義； 船在航行中，附近的水受船體的影響而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，表現(xiàn)為船體周圍伴隨著一股水流，稱為伴流。 成因： 1、勢(shì)伴流船身周圍的流線運(yùn)動(dòng)2、摩擦伴流水的粘性作用與船型、表面粗糙度、雷諾數(shù)、槳的位置有關(guān)3、波浪伴流船舶的興波作用uVs VAVA=s A1A

17、VAVs(1)VsVsVsAs意義：將船速與螺旋槳進(jìn)速聯(lián)系起來 。9、什么是推力減額，產(chǎn)生推力減額原因，推力減額分?jǐn)?shù)及定義； 推力減額：螺旋槳抽吸作用，使船尾壓力降低，導(dǎo)致阻力增加。 成因： 1)由于螺旋槳抽吸作用，使船尾部壓力降低，導(dǎo)致阻力增加；2)螺旋槳的抽吸作用，使船體表面水流速度增加，增加摩擦阻力；T T R R Rt 1 TR 為裸體阻力T T T 1 t10、用流程圖表達(dá)從主機(jī)功率至船體有效功率之間能量傳遞過程，包括各效率、各功率表達(dá)；Pd軸系效率 s d 1Pb相對(duì)旋轉(zhuǎn)效率 R 敞水收到馬力與船后收到馬力之比船身效率 H 有效馬力與推馬力之比 PE RV TV(1 t) 1 t

18、H PT TVA TV(1 w) 1 w螺旋槳敞水效率 : 船后收到馬力與主機(jī)功率之比 PT 10 Pd0 1 有效馬力 PE RV船后收到馬力 2 nQBPDB751111、螺旋槳葉面產(chǎn)生空泡的原因，產(chǎn)生空泡的條件，減壓系數(shù)和空泡數(shù)的定義；原因： 葉被最厚處水流速大，壓力減小，達(dá)到水溫時(shí)的飽和壓力時(shí)就會(huì)沸騰。PB=Pv條件： 如則 pb pv ，產(chǎn)生空泡如則 pb pv ，不產(chǎn)生空泡減壓系數(shù)： b p0 pb （Vb）2 1 f （剖面形狀、攻角 ）12 V02V0空泡數(shù)：p0 pv f （環(huán)境條件 ）12 V0212、空泡的分類，及對(duì)性能有何影響； 局部空泡、全空泡危害： 1）第一階段（局部空泡）對(duì)機(jī)械性能有影響 剝蝕對(duì)水動(dòng)力無影響2）第二階段（全空泡）對(duì)機(jī)械性能無影響 對(duì)水動(dòng)力有影響 推力下降13、闡述延緩空泡的措施；1）降低最大減壓系數(shù) max ：a.增大盤面比b