武漢理工大學(xué)《船舶原理C》思考題

1、船舶原理C思考題靜力學(xué)部分1、船舶原理研究?jī)?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(zhǎng)L：常用的船長(zhǎng)有三種。總長(zhǎng)LoA：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(zhǎng)Lpp：首、尾垂線之間的水平距離；水線長(zhǎng)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(zhǎng)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）干舷F：在中橫剖面處，沿船側(cè)由設(shè)計(jì)

2、水線量到甲板邊板頂面的垂直距離。F=D-T+甲板邊板厚度3、船型系2船型數(shù)定義及幾何意義；船型系數(shù)是表示船體水下部分形狀與肥瘦程度的無(wú)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(zhǎng)L、型寬B所構(gòu)成的長(zhǎng)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Am與由型寬B、吃水T所構(gòu)成的長(zhǎng)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(zhǎng)L、型寬B、吃水T構(gòu)成的長(zhǎng)方體體積之比。4）縱向棱形系數(shù)Cp：又稱縱向棱形系數(shù)，是船體水線以下的型排水體積與由相對(duì)應(yīng)的中橫剖面面積Am、船長(zhǎng)L構(gòu)成的棱柱體體積之比。Cp=/（Am*L）=/（Cm*B*T*L）=Cb/Cm5

3、）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Aw、吃水T所構(gòu)成的棱柱體體積之比。Cvp=/（Aw*T）=/（Cwp*L *B*T）=Cb/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

4、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(yíng)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

5、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(wèn)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(lái)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

6、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 ：移動(dòng)重物、碰撞、拖曳、風(fēng)浪、回轉(zhuǎn) 回復(fù)力矩 ：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(lái)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)

7、論：兩等體積水線面的交線必通過(guò)原水線面WL的漂心。）浮心曲線：在等體積傾斜過(guò)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(guó)“海船穩(wěn)性規(guī)

8、定”要求初穩(wěn)心高GM0.15m；國(guó)際海事組織要求客船、貨船的GM0.15m，漁船的GM0.35m。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(wèn)題，并通過(guò)實(shí)例計(jì)算進(jìn)行判斷；G在M之下（或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。）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)

9、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)和下降段的交點(diǎn)，上升段交點(diǎn)為穩(wěn)定平衡位置，而下降段的交點(diǎn)為不穩(wěn)定平衡位置。4）D點(diǎn)為穩(wěn)性消失角r5）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Mh，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；3、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

10、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(zhǎng)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(zhǎng)度滿足 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(méi)有粘性的流體中也會(huì)存在。減阻：船型本身：1）增加船長(zhǎng)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

11、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?。坏退俅耗Σ磷枇?0%-80%，粘壓阻力10%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，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； 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：由相似定律有：7、海軍系數(shù)法的應(yīng)用；海軍系數(shù) （）為排水量 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

12、算航速將下降多少？推進(jìn)部分1、推進(jìn)器類型，螺旋槳類型，普通螺旋槳組成；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(guò)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AE/A0：伸張面積AE與盤面積A0之比。轂徑比：轂徑

13、dh與螺旋槳直徑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： 3、速度三角形的構(gòu)成及和對(duì)應(yīng)參數(shù)含義；螺旋槳進(jìn)速（軸向）螺旋槳周向速度螺旋槳合進(jìn)速攻角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，dF為螺旋槳阻力攻角大，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6、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。 （進(jìn)程越大，滑脫越大

14、，則攻角越?。?、螺旋槳敞水試驗(yàn)，螺旋槳敞水性征曲線及對(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)：推力系數(shù)：轉(zhuǎn)矩系數(shù)：敞水效率：8、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 意義：將船速與螺旋槳進(jìn)速聯(lián)系起來(lái)。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

15、，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； R為裸體阻力10、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(guò)程，包括各效率、各功率表達(dá)；軸系效率相對(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 螺旋槳敞水效率: 船后收到馬力與主機(jī)功率之比有效馬力船后收到馬力11、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 ，產(chǎn)生空泡如 則 ，不產(chǎn)生空泡減壓系數(shù)：空泡數(shù)：12、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(wú)影響2）第二階段（全空泡） 對(duì)機(jī)械性能無(wú)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)：a.增大盤面比b.采用壓力分布較均勻的切面c.減小葉根