船舶习题解15.docx

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船舶习题解15

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船舶习题解1-5

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船舶原理习题集（解）

习题一船体形状

1.1.根据表1-1七种船型所列数值，试计算表1—2和表1—3空格的主尺度比和船体系数值，并填入表内。

最后逐个阅读每种船型的主尺度比和船体系数值，并比较各种船型数值的差别，建立每种船型主尺度比和船体系数的数值概念。

表1－1

*:

这三种船型均为设计尾倾,其首和尾吃水依次为dF＝2.25m，dA＝3.35m；dF＝3.2m，dA＝2.8m；dF＝3.2m，dA＝3.6m。

解：

答在表格的的方框内。

表1—2

表1—3

1.2.已知某船：

L＝120mld＝5.8m；V＝7350m3，Cb＝0.62，Cw＝0.75；试求其Aw

解：

AW＝CWLBCb＝LB＝

AW＝

＝＝1532.95＝1533m2

1.3.名词解释：

船中，舷弧，梁拱，型表面，型线图，型线图的三个基准面，平行中体，船长，型宽，型深，型吃水，船体系数

答:

略。

习题二船体的近似计算

2.1.已知某船吃水为4.2m的水线分为10个等分，其横向坐标间距l＝3.5m，自首向尾的横向坐标值（半宽，m）分别为：

0，3.30，5.30，5.90，5.90，5.90，5.90，5.85，5.22，3.66，1.03。

试分别用梯形法则和辛氏法则求其水线面积。

解：

梯形法计算：

通用公式：

A＝-）

＝0＋3.3＋5.3＋4*5.90＋5.85＋5.22＋3.66＋1.03＝47.96

ε＝＝＝0.515因水线面面积是对称的，故AW＝2A

AW＝2－ε）＝2*3.5*（47.96-0.515）＝332.08m2

辛氏一法计算：

公式A＝（y0＋4y1＋2y2＋4y3＋……4yn-3＋2yn-2＋4yn-1＋yn）＝*3.5*（0＋4*3.3＋2*5.3＋4*5.9＋2*5.9＋4*5.9*＋2*2.9＋4*5.85

＋2*5.22＋4*3.66＋1.03）＝168.13

AW＝2A＝2*168.13＝336.26m2

2.2.某船中横剖面的半宽坐标，自基线起向上分别为0，2.43，5.23，6.28，6.60，6.75，6.80m，两半宽坐标间的垂向间距为1m。

试用辛氏法则求船中横剖面的面积。

解：

辛氏一法：

Am＝2*（1*0＋4*2.43＋2*5.23＋4*6.28＋2*6.6＋4*6.75＋6.8）

＝2*30.77＝61.54m2

辛氏二法：

Am＝2*（1*0＋3*2.43＋3*5.23＋2*6.28＋3*6.6＋3*6.75＋6.8）

＝2*30.91＝61.8m2

2.3.某5000t货船各水线面积如表2—1所示。

试用梯形法求6.8m水线以下的排水体积。

解：

:

梯形法:

I＝0＋980＋1123＋1165＋1200＋1225＋1240＋1258＋1268

＋1280＋1293＋1305＋1320＋1335＋1350＋1360＋1380＋1400＝21482

ε＝＝700

排水体积V＝（I-ε）＝0.4*（21482－700）＝8312.8m3

辛氏法联合应用:

V＝*0.4*（0＋4*980＋2*1123＋4*1165＋2*1200＋4*1225＋2*1240

＋4*1258＋2*1268＋4*1268＋2*1293＋4*1305＋2*1320＋4*1335

＋1350）＋*0.4*（1350＋3*1360＋3*1380＋1400）＝8363.1m3

习题三浮性

3.1．已知某船重量分布如表3—9所示，试求船舶的重量和重心坐标。

表3-9

解：

:

列表计算:

按图表3-9所示数值计算（上表）,将计算结果=154901.61、W＝W0＋=19521.00代入公式,得

Zg＝,

将计算结果=-34927.24、W＝W0＋=19521.00代入公式,得

Xg＝.

3.2．若题1船在航行中途消耗油和谈水如表3—10，求此时船舶的重心坐标及移动方向。

表3-10

解：

:

由上题已知:

W0＝19521t,Zg0＝7.935m,Xg0＝－1.789m

由题中给的表计算得＝1449.5t,Zpi＝2.836,Xp＝－12.611

W1＝W0＋＝19521－1449.5＝18071.5

Zg1＝＝＝8.344，上移

Xg1＝＝＝－0.921，前移。

3.3．某船某航次离港时船舶重量为w＝19503t，重心距基线高为zg＝7.93m，到港时油和淡水共消耗1526.6t，其重心距基线高为3.13m，试求到港时船舶重心距基线高。

又以上算出的船舶重心偏高，为保证船舶在到港前的安全，在第三和第四压载舱内加装压载水，其重量和重心见表3—11，试求压载到港后船舶重心距基线高。

表3-11

已知：

W＝19503t，Zg＝7.93,P＝1526.6,Zg＝3.13,求Zg1＝？

解：

：

列表计算：

Zg1＝＝

Zg2＝

＝

＝８.174m

3.4．已知船舶重量为16700t，今有船内重量10t自底舱上移14m后，又水平右移9m，试求船舶重心移距及其方向。

已知：

W0＝16700tP＝10tzp＝14mpy＝9m求gz,gy

解：

：

lzg2＝＝＝0.0084m（上移）

lyg2＝＝＝0.0054m（右移）

3.5．已知船舶重量为16700t，今有船内重量50t自首部水平后移60m，试求船舶重心移距及其方向。

已知W＝16700tlx＝60mP＝50t求G’G＝?

解：

G’G＝＝＝0.018m（后移）

3.6.从舷外测得船舶吃水d＝6.5m，该船的静水力曲线如图3—9所示，试求船在海水中的排水量。

解：

据d＝6.5m查船的静水力曲线如图3—9得：

D=12800t。

3.7．从舷外测得船舶吃水d＝7.6m，该船的载重量表尺如图3—10所示，试求船在淡水中的载重量。

解：

据d＝7.6m查船的载重量表尺图3—10得：

D=15100t。

3.8．已知船舶重量W＝15430t，试利用图3-9或图3—10，求船在海水中的吃水。

若自船上卸去3000t货物时，则船在海水中的吃水等于多少米?

解：

：

据d＝7.6m查船的载重量表尺图3—10得：

d=7.6m,卸去3000t货物后d=6.3m。

3.9．某船在青岛空载（Do＝5176t）装煤运往上海，估计船过南水道铜沙浅滩时水深为8.5m,试利用图3—9或3—10估算该船最大允许的载重量（注：

设过铜沙浅滩时规定最低富裕水探为0.5m，铜沙水的密度lo＝1.002t／m3）。

已知:

D0＝5176t,d＝8.5－0.5＝8.0m,p＝1.002t/m2,求载重量

解：

先求d＝8m时的排水量.

查3－11图得到:

d＝8m时海水（γ1＝1.025t/m3）中的排水量D1＝400*41.25＝16500td＝8m时淡水（γ2＝1.000t/m3）中的排水量D2＝400*40.3＝16120t

用插值法求d＝8m时，γ3＝1.002t/m3时的排水量D3

D3＝

＝＝16150.4t

载重量＝D3－D0＝16150.4－5176＝10974.4t

3.10．根据图3—9，量得各吃水时的水线面积Aw如表3—12所示。

算出各吃水时的zAw值，并据此画出zAw=f（z）曲线（如图3-11），试利用梯形法则，根据式（3-6d）求出6m吃水时浮心距基线高。

表3-12

解：

列表计算:

由上表计算出Zg=3.402m。

3.11．已知吃水d＝5m，试利用图3—９求出该船浮心距基线和浮心距船中值。

已知：

d＝5m,

解：

：

查表图3－9（21页），得Zb＝0.4*6.5＝2.6m,Xb＝1*0.7＝0.7m

3.12．已知首吃水df＝8m，尾吃水dA＝8.8m，试根据图3—18求该船在海水中的排水量和浮心距船中值。

解：

根据df＝8m查35页费尔索夫图谱得V=17100m3,xb=-2m。

3.13.某船装卸前在海水吃水为8m，试根据图3—9或图3—10，求出其每厘米吃水吨数。

今欲卸货150t，问卸货后船舶的吃水是多少?

。

已知:

d=8mp=150t图例-93-10

解：

:

查图例-9知TPC=24.3*1=24.3t/cm

d1=d-Δdp=8-0.062=7.938m

3.14．已知吃水分别为3m、4m、5m、6血、7m、8m和9m,试根据图3—9，求其漂心距船中值。

解：

据已给条件查出漂心纵座标分别为xf=0.40m,0.05m,-0.40m,-1.20m,-2.55m,-4.30m,-5.60m。

3.15.根据图2-4,量得某半宽水线各横坐标值如表3-13所示,横向坐标间距l=7.35m,算出各纵坐标的yixI值。

试利用梯形法则,根据教材式（3-8）,求出该水线的漂心纵坐标。

表3-13

解：

：

列表计算：

3.16.某船某航次自日本装货运往上海，到上海时船舶重量为17400t，相当于在海水中吃水8.4m，其每厘米吃水吨数为24.75t／cm，海水密度为1.025t／m3。

若上海港水的密度为1.010t／m3，求船在上海港时的吃水为多少（设船重不变，且平行沉浮）?

已知:

W=17400td=8.4mTPC=24.75t/cmρ1=1.025t/m3ρ＝1.01t/m

解：

:

d2=d1-Δdp=8.4+0.1044=8.504m

3.17．某船自上海港装货运往斯德哥尔摩，问在上海港（ρ＝1.010t／m3）应装到多少吃水，才能使船出海时（ρ海＝1.025t／m3）达到满载吃水8.23m?

解：

：

d1＝＝＝8.35m

3.18.画简图说明如何利用邦金曲线图计算波形水线下的排水体积和浮心纵向坐标。

答：

略。

3.19.名词解释：

浮性，正浮，浮体平衡条件，平行力移动原理，平行沉浮条件，静水力曲线图，邦金曲线图，费尔索夫图谱，每厘米吃水吨数，重心，浮心，漂心，储备浮力。

答：

略。

习题四稳性

4.1.今有断面为正方形的一根木质柱体，其长L＝2m，正方形边长b＝0.2m，密度ρ＝0.5t／m3。

说明，当将其放入水中后，它在什么漂浮状态时才处于稳定平衡?

（提示：

本题为浮性和初稳性的综合题。

首先需根据平衡条件选择几种典型的浮态，然后根据稳定平衡条件计算其GM值是否满GM＞0。

掌握处理这类问题的思路后，则可预计任一形状的物体投入水中后，其稳定的漂浮状态。

）

解：

=1\*GB2⑴如右图a所示的漂浮状态

V＝（m2）Ixf＝（m4）

r＝＝（m）Zb＝（m）Zg＝（m）

＝r＋Zb＋Zg＝＋-＝－＝－＝－0.017m＜0

结论为：

不稳定的漂浮状态.

=2\*GB2⑵如右图所示的漂浮状态

V＝（m2）Ixf＝（m4）

r＝＝b（m）Zb＝＝b（m）Zg＝b（m）

＝r＋Zb＋Zg＝b＋b-b＝b＝0.047m＞0

结论为：

最稳定的漂浮状态，木柱将以此种状态漂浮.

=3\*GB2⑶其它的漂浮状态也均为不稳定的漂浮状态，因为浮心和稳心不在同一条铅垂线上.

4.2.今有断面为圆形的一根均质柱体平浮于淡水水面，其长L＝2m，圆的直径D＝0.4m，密度为0.5t／m3，试求它的稳性高度。

若密度为lt／m3，当吃水d＝5m时，求得其GM＝0，试分析其原因。

解：

：

圆木与水的密度比为0.5／1＝0.5，所以圆木的浸水体积为圆木体积的一半，如图所示.

当ρ＝0.5t/m3时，V＝＝（m2）Ixf＝（m4）

r＝＝=（m）

Zb＝-＝（1-）（m）Zg＝（m）

＝r＋Zb＋Zg＝＋（1-）-＝0

说明均质圆柱体在水中处于中性平衡。

稳心与重心重合。

当ρ＝1t/m3时，吃水d=5m，V=πR2L,其水线面面积为0，即y=0,所以

Ixf＝y3dx＝0

r＝＝0

Zb＝（m）Zg＝（m）

＝r＋Zb＋Zg＝0＋-＝0

说明均质圆柱体在水中处于中性平衡。

浮心与重心重合.

结论：

均质圆柱体在水中总是处于中性平衡。

问题：

非均质的如何？

4.3.已知箱形船和横剖面为等腰三角形的纵柱体船，船长L＝100m，水线处船宽B和b＝10m，吃水d＝5m，试求两船的稳心半径和稳心距基线高，并画出其Zb＝f（d），r＝f（d）和zm=f（d）曲线。

解：

箱形船Ixf=V=LBd

根据上述表格绘制如下图线:

（2）三棱柱体船

tgγ=Bˊ=2d

根据上述表格绘制如下图线:

4.4.某浮船坞其横剖面自首至尾均如书中图4—39所示，已知坞长为L，坞宽为B，两舷浮箱宽为b，底部浮箱深为h,吃水为d，试列出其稳心半径和稳心距基线高的表达式。

解:

根据书中图所示,

=

=

Zm=Zb+r=+

4.5.已知某半宽水线各半宽坐标值自首至尾分别为0、1.55、3.60、5.82、7.79、9.19、9.89、10.20、10.20、10.20、10.20、10.20、10.20、10.20、10.08、9.79、9.10、7.79、5.69、3.20和0.42，半宽坐标间距l＝7.35m，试利用近似计算法则，求该水线面积对ox轴（图2—4）的面积惯矩Ixf。

又已知该水线下船体排水体积V＝13800m3，试求其稳心半径r。

解:

梯形法计算：

修正值：

m

4.6.某船排水量D＝5150t，稳性高度ＧＭ＝0.5m，船舶初始向左横倾3o。

为使船舶恢复正浮，需将船内甲板货水平横移。

若水平横距为5m，试求应移货的重量和方向。

（提示：

货物横移,求P）

解:

θ2=0oθ1=-3oθ=θ2-θ10o-（-3o）=3o

由而得

因为货物向右舷移动。

4.7.某船建造完成后作倾斜试验。

试验时船舶排水量D＝6145t，其稳心距基线高zm＝10.9lm。

试验重量Ｐ＝40t，水平横移距离ly＝16.84m，悬距b＝8m，测得摆距a＝0.32m。

试验时，多余重量为200t（含试验重量），其重心距基线高为3m；不足重量为5t，其重心距基线高为8m，求空船重心距基线高。

（提示：

倾斜试验,求Zg0）

解:

4.8.已知某船初步配载计划做好后，排水量D＝17006t，稳性高度GM＝0.76m。

若要求GM达到lm，需从甲板间舱向底舱移动货物，设垂移距离lz＝8m，问应该移动多少吨货物?

（提示：

货物垂移,求P）

已知:

D=17006t=0.76m=1mlZ=8m求P=?

解：

:

4.9.已知某船排水量D＝19503t，稳性高度GM＝0.78m。

在第三货舱内有大件货，货重P＝100t，今有船上重吊将此大件货吊离舱底，其初始重心q至悬挂点m的距离lz＝22m，问此悬挂大件货将使GM减少多少米?

此外，在考虑悬重影响后，若Ｐ自q渐渐上升，在上升过程中GM是否继续改变，为什么?

（提示：

悬挂物问题,求）

已知：

D＝19503tP＝100tlz=22m求

解：

：

m

重物在渐渐上升过程中，不改变值。

因为悬挂物本身的虚重心就是在M点。

沿着Z上升，M点并不改变。

4.10.已知某船D＝19503t，GM＝0.78m，吃水d＝8m，每厘米吃水吨数TPC＝25t／cm。

今用船内重吊将第三舱内重量为150t的大件货吊卸至码头，货重初始位于中纵剖面，其重心距基线高为10m，挂点距基线高为42m。

当货重转向码头后，挂点水平横移距为19m，挂点高度下降2m，试求货重在卸落码头前船的横倾角。

（提示：

吊卸货物,求θ）

已知：

D=19503tP=150tZP=10mZ=42-10=32my=19mm=2m求θ

解：

：

说明：

垂移30m、横移19m后值下降，并产生了横倾角。

4.11.已知某船D＝14000t，GM＝1.2m，吃水d＝7.02m,每厘米吃水吨数TPC＝23t／cm。

今有船舶重吊自码头吊起货重为150t的大件货，其挂点距基线高为40m，挂点至船舷的水平横距为9m，船宽为22.1m，试求吊起货重后船舶的横倾角，试检验上述大件货的装卸是否符合要求?

如果不符合要求，则可采取哪些措施?

（提示：

吊装货物）

已知:

D＝14000t＝1.2md=7.02mTPC=23t/cm

P=150ty=9+m求θ

解：

:

D1=D+P=14000+150=14150t

m

4.12.已知某船排水量D＝19004t，平均吃水dM＝9m，稳性高度GM＝0.63m。

船内有一双层底舱未装满燃油，舱的首尾向长度Lz＝14.6m，左右向宽度Ly＝9m（设舱的形状为箱形），燃油的密度ρ＝0.98t／m3，问其自由液面使GM改变了多少?

并求自由液面修正后的稳性高度。

（提示：

本题属自由液面问题）

已知:

D=19004tdm=9m求

解：

:

4.13.已知某船排水量D＝19503t，稳性高度GM＝0.78m，若船内有下列液体舱柜未装满：

第一压载舱、清水舱、No.1（右）、燃油舱No.1（左）、轻柴油舱（左）和滑油循环柜，各舱柜自由液面对稳心高度的降低值见表4—l。

试求该船自由液面修正后的稳性高度。

（提示：

属于自由液面问题）

已知:

D=19503t第一压载舱,清水舱№1（右），燃油舱№（左），轻柴油舱（左），滑油循环柜，均有自由液面，求:

自由液面修正后的值。

解：

：

由书P51表4-1查得D=19000时（为安全起见，如准确应在19000-20000之间插值19503时的）各舱柜的稳心高度降低值，并根据（4-10d）得（准确插值法得）

4.14.某船静水力曲线见图3—9。

在海水中排水量D＝16050t，稳性高度GM＝0.76m。

今有500t货加装在船上，货物重心距基线高zp＝8.17m，试求装货后船舶的稳性高度。

（提示：

属于少量装货问题）

已知：

D=16050t,,P=500t,Zp=8.17m求：

？

解：

：

根据D=16050t,3-9图d=7.8m，TPC=24*1t/cm

4.15.某船某航次于上海装货运往日本，在日本门司港中途卸货。

卸货前，排水量D＝17006t，重心距基线高zg＝7.84m。

其静水力曲线图见图3—9，卸货重量及重心见表4—7，试求卸货后的稳性高度。

表4-7

（提示：

属于大量装货问题）

已知：

略

解：

：

在上面表格上计算得，D1=14193tZg1=7.069=7.07m

根据D1=14193t查21页图3-9，得d1=7.1m

Zm1=21.2*0.4=8.48=8.5m

4.16.已知某船排水体积V＝15000m3，重心距基线高zg＝7.7m，稳性交叉曲线见图4—20b。

试画出其静稳性图。

（提示：

属于利用稳性交叉曲线绘制静稳性曲线的问题）

已知：

V=15000m3Zg=7.7m求静稳性图。

解:

①用假定重心法。

假定重心ZgA=8m则Zg-ZGA=7.77-8=0.3m

根据V=15000m3查书中70页的4-20b）图曲线，量得各θ时的值填入下表，并按表中项目计算，如下表：

按上表中的得值绘制=f（θ）曲线，即静稳性曲线。

②用基点法。

V=15000m3Zg=7.7m用70页图4-20a）稳性交叉曲线，量得各θ时的值，填入下表，并按表中项目计算，如下表：

4.17.试根据基本装载情况下的静稳性图（表4—3）的已知条件，求平均吃水dM＝3.333m，横倾角θ＝30o时的形状稳性力臂KN（注：

静稳性图的数值见书中表4—8）。

静稳性力臂GZ（m）值

表4-8

已知：

略（提示：

绘出各种排水量（即不同吃水）下的倾角为30o时的KN曲线，在曲线上可找到吃水d=3.33m时的KN值，这其实是上一题逆作：

已知静稳性曲线求KN曲线）

解：

1根据题已给的表4-8，查出各种装载条件下的θ=30o时的s；

2从65页，66页表中查出各种装条件下的Zg,将上述值列表如下

根据上表算出KN值，绘制θ=30o时的KN=f（d）曲线，如下图。

在图上求得：

d=3.3m时，KN=4.66m（A点）。

4.18.已知某船排水体积V＝16000m3，重心距基线高zg＝7.8m，各倾角时稳性力臂值见表4—4。

若横倾力矩MI＝5000和10000（9.8l×103N·m），试分别求出其θs,θd。

（提示：

利用静稳性曲线求θs,θd）

已知:

V=16000m3，Zg=7.8m,MI=5000tm,MI=10000tm

求：

θs,θd

解：

下

在71页上的图4-21上用作图法求出：

MI=5000tm时,θs1=18.5o,θd1=33.4o

MI=10000tm，θs2,=28.7oθd2---倾覆。

4.19.已知某船吃水d=7m，船舶重心距基线高zg＝7m，排水量D＝14200t，船舶在中线面上受风投影面积Sx＝1600m2，风力作用点距基线高zA＝13m。

若船舶在10m／s相对横向稳定风速作用下，试求此时的风力横倾力矩。

又若船舶在蒲氏6级正横风作用下，试求此时的突风横倾力矩。

19（提示：

风压动倾力矩的计算）

解:

稳定风速的横倾力矩：

pA根据vA=10m/s查72页图4-24，得PA=75Pa

蒲氏6级风的突风力矩：

突风风速（10.8～13.8）*1.3=（14.04～17.94）m/s,查图4-24得Pa=145～235Pa,得横倾力矩MI=（145～235）*1600*（13～7）=（142～230）*9810Nm

突风风速（10.8～13.8）*1.5=（16.2～20.7）m/s,查图4-24得Pa=191～315Pa,得横倾力矩MI=（191～315）*1600*（13～7）=（187～308）*9810Nm

4.20.已知某船排水体积V＝19059m3，重心距基线高zg＝7.89m，进水角θj＝36.30o，横摇角θ＝14.18o，风压倾侧力臂lf＝0.046m，各倾角形状稳性力臂值见表4—9，试检验稳性是否满足基本衡准的要求。

即[…]为θ＝30o的积分和，故ld＝[…];Δθ为横倾角间距，以弧度计。

（提示：

动稳性曲线的应用，求ld的问题）

已知：

V=19059m3Zg=7.89mθj=36.3Oθ=14.18olf=0.046m,倾角形状稳性力臂值在书中的表4-9。

求：

检验稳性是否满足衡准要求。

解：

计算动稳性力臂d填入书中表格，依据表格中的GZ及ld绘出GZ及d曲线见下图。

用作图法作出最小倾覆力臂q=0.22m，稳性衡准数，满足基本衡准的要求。

4.21.怎样解释船舶横倾至迎风一侧，开始回摇时受突风作用的情况为风浪联合作用下的最不利情况?

答：

船舶横倾至迎风一侧，开始回摇时受突风作用时，船舶所具有稳性力矩与横倾力矩的方向是一致的，稳性力矩做的功与横倾力矩做的功起着同样的作用。

这实际上是相当于加大了横倾力矩，而导致横倾角的增大，这是风浪联合作用下的最不利情况。

4.22.进水角的大小对最小倾覆力臂lq的大小有什么影响?

答：

进水角的若大于极限动平衡角则对于最小倾覆力臂lq无影响，若小于极限动平衡角则则会减小最小倾覆力臂lq值，这对于船舶航行安全是不利的。

习题五吃水差

5.1.已知某万吨级货船：

zg＝6.8m，d＝7m，其静水力曲线图为图3—9。

试求其：

D；TPC；MTC，xb；xf；zb；zm；GM；GML。

解：

：

根据d=7m查图3-9。

答：

略。

5.2.已知某船