船舶原理PPTPPT公开课课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,船舶原理,第,1,页,/,共,153,页,客滚船,第,2,页,/,共,153,页,CAR & PASSENGER FERRY,第,3,页,/,共,153,页,客滚船,第,4,页,/,共,153,页,PASSENGER SHIP,第,5,页,/,共,153,页,杂货船,第,6,页,/,共,153,页,杂货船,第,7,页,/,共,153,页,CONTAINER SHIP,第,8,页,/,共,153,页,CONTAINER SHIP,第,9,页,/,共,153,页,CONTAINER SHIP,第,10,页,/,共,153,页,CONTAINER SHIP,第,11,页,/,共,153,页,半潜式自航船,第,12,页,/,共,153,页,半潜式自航船,第,13,页,/,共,153,页,半潜式自航船,第,14,页,/,共,153,页,BARGE SHIP,第,15,页,/,共,153,页,TIMBER CARRIER,第,16,页,/,共,153,页,分类：,（一）纵向移动载荷对吃水差的影响,第102页/共153页,（3）船内载荷垂向移动,利用排水量2查取dM2、xb2、xf2、MTC2,中前为正，中后为负。,矩形：k=1/12；,第138页/共153页,第146页/共153页,大倾角稳性不能用GM作,4、动稳性曲线的用途,在船舶最宽处，由一舷的肋骨外缘至另一舷外缘之间的水平间距。,（1）自由液面（Free surface),BM是船舶正浮时浮心B至横稳心M的垂距,的面积惯性矩（m4）。,MR的关系曲线图称为静稳性力矩曲线,4、动稳性曲线的用途,干舷F（Free board),（3）船内载荷垂向移动,第107页/共153页,CAR CARRIER,第,17,页,/,共,153,页,CAR CARRIER,第,18,页,/,共,153,页,BULK CARRIER,第,19,页,/,共,153,页,OPEN TYPE BULK CARRIER,第,20,页,/,共,153,页,360000T BULK CARRIER,第,21,页,/,共,153,页,REFRIGERATED CARGO CARRIER,第,22,页,/,共,153,页,670000 cf REFRIGERATED CARGO CARRIER,第,23,页,/,共,153,页,OIL TANKER,第,24,页,/,共,153,页,PRODUCT TANKER,第,25,页,/,共,153,页,VLCC,第,26,页,/,共,153,页,动稳性力矩WR在数值上等于静稳性力矩MR曲线下的面积。,最小倾覆力矩对应的横倾角。,用途：计算船舶干舷、稳性、吃水差等的依据。,用途：船舶操纵的重要依据。,九、船舶动稳性（Dynamical stability）,淡水柜长2m，宽6m，试求抵港时的GM值？,船舶平行沉浮的条件：少量增减的载荷,（二）静稳性力臂GZ的求取,设计水线以上船体水密空间所具有的浮力。,浮性 一、吃水差的基本概念,第148页/共153页,CONTAINER SHIP,船舶在动平衡条件下，稳性所允许的最大横倾力矩。,船舶在动平衡条件下，稳性所允许的最大横倾力矩。,第136页/共153页,第121页/共153页,船舶平行沉浮的条件：少量增减的载荷,（Cross curves of stability）,在船舶最宽处，由一舷的肋骨外缘至另一舷外缘之间的水平间距。,（Cross curves of stability）,FPSO,Floating Production Storage & Offloading,第,27,页,/,共,153,页,FPSO,第,28,页,/,共,153,页,散装化学品船,第,29,页,/,共,153,页,HEAVY LIFT SHIP,第,30,页,/,共,153,页,HEAVY LIFT SHIP,第,31,页,/,共,153,页,科考测量船,第,32,页,/,共,153,页,CABLE LAYING VESSEL,第,33,页,/,共,153,页,CABLE LAYING VESSEL,第,34,页,/,共,153,页,PIPE LAYING VESSEL,第,35,页,/,共,153,页,MULTI-PURPOSE SEAWORK SHIP,第,36,页,/,共,153,页,某轮出港时垂向总力矩为17500tm,设排水量为3500t时,KM为5.,（Maximum righting moment）,用途：船舶操纵的重要依据。,此时需要装甲板货,货物重心高度KP=14.,浮性 一、吃水差的基本概念,形状稳性力臂KN曲线（稳性交叉曲线）,船舶的液体舱柜中装有液体但未满舱,第106页/共153页,直角三角形：k=1/36；,根据合力矩定理：,HEAVY LIFT SHIP,OPEN TYPE BULK CARRIER,第150页/共153页,第111页/共153页,（Angle of dynamical stability）,0m，使油、水柜产生自由液面，设燃油比重0.,2、最大尺度（全部尺度周界尺度）,功WR（动稳性力矩）的大小。,(Inclination experiment),试计算舱内各类货物的重心高度及该舱货,OFFSHORE SUPPLY VESSEL,第,37,页,/,共,153,页,30000T,级举力浮船坞,第,38,页,/,共,153,页,捕鲸船,第,39,页,/,共,153,页,FIRE BOAT,第,40,页,/,共,153,页,TUG BOAT,第,41,页,/,共,153,页,SAND GATHERING SHIP,第,42,页,/,共,153,页,第一章 船体形状,船体的三个基准面,中线面：过基线的纵向垂直平面,中站面：过船中垂直于中线面的平面,基平面：过基线和中站面交线的平面,定义,表示船体几何形状的图形。,船舶的型线图均采用不包括船壳板和甲 板板厚度的船体表面来表示其形状。,第,43,页,/,共,153,页,第,44,页,/,共,153,页,3,、船舶型线图,横剖线图（,Body plan,）,纵剖线图（,Sheer plan,）,半宽水线图（,Half breadth plan,）,第,45,页,/,共,153,页,中横剖面系数,C,m,水线面系数,C,w,第,46,页,/,共,153,页,根据试验时的船舶排水量查取静水力图表可得KM0,（3）船内载荷垂向移动,GM：初稳性高度（Initial metacentric height),破舱稳性(Damaged stability),3、船舶的纵向浮态类型,4、载荷重量变动对初稳性的影响,HEAVY LIFT SHIP,（4）自由液面惯性矩ix的求取,船舶在静力作用下不致倾覆的条件：MhMR.,功WR（动稳性力矩）的大小。,条件： 1,第132页/共153页,曲线反曲点对应的角度。,Wh=Mh ,船舶在大倾角横倾时，横稳心点M不再是定点。,（1）自由液面（Free surface),动稳性力矩曲线：WR 的关系曲线图。,九、船舶动稳性（Dynamical stability）,（Curve of dynamical stability）,85，油柜长7m，宽14m，中间有纵向隔舱壁；,方形系数,C,b,第,47,页,/,共,153,页,棱形系数,C,p,第,48,页,/,共,153,页,垂向棱形系数,C,vp,第,49,页,/,共,153,页,船舶尺度,根据不同的用途和计量方法分为,：,船型尺度、最大尺度、登记尺度,根据,钢质海船入级与建造规范,规定的定义量取。,第,50,页,/,共,153,页,1,、船型尺度（理论尺度计算尺度）,用途：计算船舶干舷、稳性、吃水差等的依据。,型长,L,BP,或,L,PP,（两柱间长垂线间长船长）,沿设计水线，由首柱前缘量至舵柱后缘的水平间距，无舵柱的量至舵杆中心线。,型宽,B,（船宽）,在船舶最宽处，由一舷的肋骨外缘至另一舷外缘之间的水平间距。,第,51,页,/,共,153,页,第,52,页,/,共,153,页,第,53,页,/,共,153,页,型深,D,在船长中点处，沿船舷由平板龙骨上缘量至上层连续甲板横梁上缘的垂直距离。,型吃水,d,在船长中点处，由平板龙骨上缘量至夏季满载水线的垂直距离。,第,54,页,/,共,153,页,2,、最大尺度（全部尺度周界尺度）,用途：船舶操纵的重要依据。,它决定船舶能否停靠一定长度的码头，通过或进入一定长度和宽度的船闸及船坞，还决定船舶在狭窄航道和港内的安全移动和避让，以及能否在桥下和高空电缆下顺利通过。,总长,L,OA,船首最前端量至船尾最后端的水平距离。,第,55,页,/,共,153,页,最大宽度,B,max,包括船舶外板和永久性固定突出物在内的垂直于纵中线面的最大水平距离。,最大吃水,d,max,船中处，自龙骨下缘到夏季满载水线的垂直距离。,水线上最大高度,H,max,（连桅高度）,船舶空载吃水到船舶最高点的垂直距离。,第,56,页,/,共,153,页,船舶在大倾角横倾时，横稳心点M不再是定点。,船舶在动平衡条件下能够承受的横倾力矩的极限值。,（Angle of statical inclination）,第116页/共153页,法定规则规定，当船舶横倾至进水角后，船舶将被视为稳性丧失。,船舶倾斜过程中考虑角加速度和惯性矩,（三）动稳性曲线图,试计算舱内各类货物的重心高度及该舱货,MR的关系曲线图称为静稳性力矩曲线,ix自由液面对过液面中心倾斜轴,2、动平衡角(动倾角)d,第102页/共153页,载荷由前向后移，取“”。,干舷F（Free board),满载重量=W0 +DW,85，油柜长7m，宽14m，中间有纵向隔舱壁；,由下图可知，船舶在大倾角倾斜时稳性力矩的计算公式为：,船舶空载吃水到船舶最高点的垂直距离。,船舶在大倾角横倾时，横稳心点M不再是定点。,宽深比B/D：B/D，稳性，纵向强度,第,57,页,/,共,153,页,第,58,页,/,共,153,页,第,59,页,/,共,153,页,3,、登记尺度,用途：国家丈量船舶总吨位、净吨位的尺度。,登记长度,L,R,沿船舶最小型深,85,处水线，从首柱前缘量至舵柱后缘的水平距离。,登记宽度,B,R,在船舶最大宽度处，两舷外板表面之间的水平距离。,登记深度,D,R,登记长度中点处，从龙骨上缘量至最高一层连续甲板的横梁上缘的垂直距离。,第,60,页,/,共,153,页,主尺度比,长宽比,L/B,：,L/B,，速航性,宽吃水比,B/d,：,B/d,，初稳性，摇荡性,操纵性和速航性,深吃水比,D/d,：,D/d,，抗沉性，纵向强度,宽深比,B/D,：,B/D,，稳性，纵向强度,长深比,L/D,：,L/D,，纵向强度,第,61,页,/,共,153,页,第二章 船体计算的近似积分法,常用船舶坐标系统,原点位于基线中点的首向坐标系统 我国使用。,X,Y,Z,O,第,62,页,/,共,153,页,坐标原点位于基线中点的尾向坐标系统,日本使用。,X,Y,Z,O,第,63,页,/,共,153,页,坐标原点位于基线与尾柱交点的首向坐标系统,英美等国使用。,X,Y,Z,O,第,64,页,/,共,153,页,坐标原点位于基线与首柱交点的尾向坐标系统,北欧一些国家使用。,X,Y,Z,O,第,65,页,/,共,153,页,X,Y,dx,x,y,O,F,第,66,页,/,共,153,页,第三章 浮性,（一）船舶平衡条件,重力浮力，反向且共垂线。,G,B,第,67,页,/,共,153,页,（二）船舶浮态,正浮,正浮平衡条件,第,68,页,/,共,153,页,横倾,横倾平衡条件,第,69,页,/,共,153,页,纵倾,纵倾平衡条件,第,70,页,/,共,153,页,任意倾斜,纵横倾平衡条件,第,71,页,/,共,153,页,船舶的重量,分类：,1,、空船重量,W,0,2,、载重量,P,满载重量,=W,0,+DW,DW,为总载重量,=,货物重量,+,油水储备量,+,船舶常数,第,72,页,/,共,153,页,船舶重心,重心坐标（,x,g,，,y,g,，,z,g,）,P,i,-,构成排水量的各项重量，包括空船重量、船舶常数、货物重量、油水装载量、固定航次储备量。,X,i,y,i,z,i,分别为重心横坐标，纵坐标，垂直坐标,第,73,页,/,共,153,页,例题,某轮,NO.3,底舱装载五金,1600t,、,800m,3,，棉,织品,100t,、,450m,3,，,日用品,120t,、,552m,3,；草制,品,110t,、,792m,3,，舱容,2710m,3,。,试计算舱内各类货物的重心高度及该舱货,物的合重心高度。,草制品,日用品,棉织品,五金,7.2m,1.50m,第,74,页,/,共,153,页,第,75,页,/,共,153,页,根据平行力移动原理,及力系平衡原理有：,W,L,W,1,L,1,G,B,B,1,G,1,l,y,P,M,O,载荷水平横移,第,76,页,/,共,153,页,（Maximum righting moment）,根据试验时的船舶排水量查取静水力图表可得KM0,第101页/共153页,ix自由液面对过液面中心倾斜轴,HEAVY LIFT SHIP,尾倾(Trim by stern)：t0,九、船舶动稳性（Dynamical stability）,自由液面的形状为椭圆形,第126页/共153页,最小倾覆力矩对应的横倾角。,尽量减少自由液面的存在,8m，分装于纵向中心线左右两翼各5.,（3）船内载荷垂向移动,矩形：k=1/12；,浮性 一、吃水差的基本概念,根据试验时的船舶排水量查取静水力图表可得KM0,1、定义：静稳性力矩MR或静稳性力臂GZ与船舶横倾角的关系曲线图。,在船长中点处，由平板龙骨上缘量至夏季满载水线的垂直距离。,此时需要装甲板货,货物重心高度KP=14.,设计水线以上船体水密空间所具有的浮力。,排水量,第,77,页,/,共,153,页,船舶平行沉浮,第,78,页,/,共,153,页,少量载荷变动条件下，近似有：,A,w,=A,w1,，,则,船舶平行沉浮的条件,：,少量增减的载荷,重心位于初始水线面漂心,F,的垂线上。,第,79,页,/,共,153,页,每厘米吃水吨数,TPC,TPC,：船舶平均吃水变化,1cm,时对应的,排水量改变量。（,t/cm,）,公式适用范围：少量载荷变动，即,P10%,第,80,页,/,共,153,页,水密度改变对吃水的修正,1,、基本公式,第,81,页,/,共,153,页,例题,1,、某轮排水量,=18000t,TPC=25t/cm,计划由标准海水港驶往一半淡水港,(=1.010),，抵达目的港的平均吃水限制为,8m,，预计途中消耗油水,200t,，在不考虑其他因素的情况下，问出发时该轮的平均吃水为多少,?,(,答案,:d=7.97m),2,、某轮自大连港开往非洲某港，开航时平均吃水,d,m,=9.0m.,排水量为,19120t,，途中消耗油水共,1000t,，求到达非洲某港,(=1.010t/m,3,),时的平均吃水是多少,?(TPC=25t/cm),(,答案,: d=8.71m),第,82,页,/,共,153,页,六、储备浮力和干舷,储备浮力（,Reserved buoyancy),设计水线以上船体水密空间所具有的浮力,。,干舷,F,（,Free board),船中处从干舷甲板上边缘向下量到载重线上边缘的垂直距离。,第,83,页,/,共,153,页,第四章 稳性,（一）稳性的定义,船舶受外力作用发生倾斜而不致倾覆，外力消失后能够自动回到原来平衡位置的能力。,第,84,页,/,共,153,页,（二）稳性的分类,按倾斜方向,横稳性,(Transverse stability),绕纵向轴,X,轴倾斜,纵稳性,(Longitudinal stability),绕横向轴,Y,轴倾斜,按倾角大小,初稳性,(Initial stability),：,10,第,85,页,/,共,153,页,按所受作用力矩的性质,静稳性,(Statical stability),船舶倾斜过程中不考虑角加速度和惯性矩,动稳性,(Dynamical stability),船舶倾斜过程中考虑角加速度和惯性矩,按船舶是否破舱进水,破舱稳性,(Damaged stability),完整稳性,(Intact stability),第,86,页,/,共,153,页,（三）船舶平衡状态,规定：,与外力矩,M,h,反向时，,M,R,0,与外力矩,M,h,同向时，,M,R,0,，,M,R,0,随遇平衡,(Neutral equilibrium),（图,b,）,G,点与,M,点重合，,GM=0,，,M,R,=0,不稳定平衡,(Unstable equilibrium),（图,c,）,G,点在,M,点之上，,GM0,，,M,R,0,尾倾,(Trim by stern),：,t0,平吃水,(Even keel),：,t=0,F,L,1,L,B,G,F,W,1,W,L,1,L,B,G,F,W,L,B,G,W,1,W,第,134,页,/,共,153,页,2,、纵稳性方程,（二）每厘米纵倾力矩,MTC,1,、纵向倾斜静平衡条件,3,、,MTC,第,135,页,/,共,153,页,第,136,页,/,共,153,页,1,、吃水差计算公式,（三）吃水差及首、尾吃水的计算,F,W,L,B,G,x,b,x,g,d,F,d,A,第,137,页,/,共,153,页,船舶重心距船中距离,x,g,的计算,x,i,组成,的载荷重心距船中距离,(m),。,中前为正，中后为负。,包括：,L,、航次储备量、压载水、货物等。,空船重心距船中距离,x,L,：查取船舶资料；,第,138,页,/,共,153,页,2,、首、尾吃水的计算,F,W,L,B,G,x,b,x,g,x,f,d,F,d,A,d,F,d,A,第,139,页,/,共,153,页,（四）、吃水差调整,（,一）纵向移动载荷对吃水差的影响,移动特点,移动过程中船舶排水量不变，属于船内问题。,F,W,L,B,G,d,F,d,A,d,F,d,A,P,x,M,B,1,G,1,第,140,页,/,共,153,页,x,值的符号确定：,载荷由后向前移，取,“,+,”,；,载荷由前向后移，取,“,”,。,计算公式,第,141,页,/,共,153,页,1,、大量载荷变动,条件：, ,1,计算载荷变动后的重心距船中距离,x,g2,利用排水量,2,查取,d,M2,、,x,b2,、,x,f2,、,MTC,2,利用基本计算公式计算,t,2,、,d,F2,、,d,A2,（二）载荷变动对吃水差的影响,第,142,页,/,共,153,页,假定先将载荷,P,装在漂心,F,的垂线上，使,船舶平行沉浮，吃水改变，吃水差不变，,则有：,将载荷由漂心处水平移到实际装载位置,x,P,处，变为船内载荷纵向移动，移动距离,（,x,P,-,x,f,）。,2,、少量载荷变动,第,143,页,/,共,153,页,少量载荷变动后首、尾吃水的改变量,少量载荷变动后首、尾吃水和吃水差,第,144,页,/,共,153,页,（三）舷外水密度变化对吃水差的影响,通过图示可知，水密度变化的影响可视为原排水量,内的,浮心由,B,点纵移至,k,点，使船舶产生纵倾力矩。,F,W,L,B,G,k,W,2,W,1,L,2,L,1,x,b,x,f,第,145,页,/,共,153,页,某轮出港时垂向总力矩为,17500tm,设排水量为,3500t,时,KM,为,5.50m,，试求出港时的,GM,值？若该轮抵目的港燃油消耗量,50t,，其,KP,为,0.7m,，淡水消耗量,30t,，,KP,为,3.0m,，使油、水柜产生自由液面，设燃油比重,0.85,，油柜长,7m,，宽,14m,，中间有纵向隔舱壁；淡水柜长,2m,，宽,6m,，试求抵港时的,GM,值？,某轮当时排水量,6000t,，因装货造成右倾,9,KG,为,6.52m,，现在二层柜内加装,300t,棉花，其重心高度为,10.8m,，分装于纵向中心线左右两翼各,5.0m,处，其,KM,为,7.15m,，求左右两翼各装多少吨货才能使船舶保持正浮状态？,第,146,页,/,共,153,页,某轮空船排水量,L=5371,吨,本航次净载重量,NDW=13580,吨,在舱内实装货物,12187,吨,航次储备量为,1928,吨,(,液舱均满,),船舶常数为,200,吨,全船垂向总力矩为,158472,吨*米,KM=8.58,米,.,现拟在上甲板装载部分货物,若要求,GM0.60,米,则最多在,Zp=13.75,米处装载,_,吨甲板货,第,147,页,/,共,153,页,杂货船,第,148,页,/,共,153,页,BARGE SHIP,第,149,页,/,共,153,页,科考测量船,第,150,页,/,共,153,页,科考测量船,第,151,页,/,共,153,页,形状稳性力臂,KN,曲线（稳性交叉曲线）,（,Cross curves of stability,）,第,152,页,/,共,153,页,3.1,定义,船舶在动平衡条件下能够承受的横倾力矩的极限值。,能使船舶倾覆的最小外力矩。,船舶在动平衡条件下，稳性所允许的最大横倾力矩。,3.2,结论,船舶在动力作用下不致倾覆的条件：,M,h,M,h.min,船舶在静力作用下不致倾覆的条件：,M,h,M,R.max,第,153,页,/,共,153,页,