船 舶 原 理 一、教学目的 通过本课程的学习，使学生掌握船舶航 行性能的基本概念和基本原理，培养学 生分析和解决船舶航行性能中有关问题 的能力，使学生初步具有从事本领域实 际工作的能力，并为后续课程船舶设 计原理的学习打下必要的基础。Date1 二、教学内容 船舶原理是以流体力学为基础研究船舶航行 性能的一门科学，主要有： 1、船舶静力学：以流体静力学为基础研究船 舶浮性、稳性及抗沉性等。 2、船舶动力学：以流体动力学为基础研究船 舶阻力、推进、摇摆及操纵等。 船舶性能主要有：浮性、稳性、抗沉性、快 速性、耐波性（或称适航性）Date2 三、教学要求 1、掌握船舶静力学的基本概念和基本理论， 初步具备船舶静水力计算的能力。 2、掌握阻力相似定律、船模阻力实验和船型 对阻力的影响等的基本概念和基本原理。 3、了解船舶阻力的成因、主要特性等基本知 识，理解确定阻力的方法和减少阻力的途径 4、掌握船舶螺旋桨的几何特征、基本工作原 理及水动力特性。Date3 5、了解螺旋桨产生空泡的原因及延缓 空泡发生的措施。 6、了解船舶操纵性的基本知识。 7、了解船舶耐波性的基本知识。 8、培养学生综合分析问题和解决问题 的能力。 Date4 五、对同学们的要求 本课程总课时数只有72学时，但本课程 内容太多，难度也很大，在课堂上只能 对重点内容进行必要的讲解，很难面面 俱到，因此要求学生在课前、课后要多 花时间自学。另外，必须独立的做一些 思考题和习题。 Date5第一篇 船舶静力学 船舶静力学是研究船舶航行安全性能的一门 重要学科，其性能包括：浮性、稳性、破舱 浮性和稳性。 船舶静力学是船舶工程、船舶设计、制造和 营运的一门重要的专业基础课程。 在船舶静力学中，将依次讨论船舶的浮性、 小倾角稳性（初稳性）、大倾角稳性、静稳 性、动稳性、稳性的判别及破舱浮性和稳性 的原理和计算方法。Date6第一章 船体形状及近似计算1-1 船体几何要素Date7Date8Date9 1、船长（L） 1）总长（LOA）：船首最前端到船尾最后端的 水平距离。 2）垂线间长（LPP）：习惯上所说的船长。 3）设计水线长（LWL） 注意：在静水力性能计算中一般采用垂线间 长（LPP）；在分析阻力性能时常用设计水线 长（LWL）；在处理与操纵有关的问题是常用 总长（LOA）；一、船 体 主 尺 度Date10 2、型宽（B） （最大船宽） 3、型深（D） 4、吃水（d） 5、干舷（F）Date11二、船 型 系 数 船型系数：是表示船体水下部分面积或 体积肥瘦程度的无因次系数，这些系数 对分析船型和船舶性能至关重要。 在初步设计和解决许多实际问题时，船 型系数常用来近似地确定新设计船的某 些性能。Date12 1、水线面系数CWP：它的大 小表示水线面肥瘦程度。 2、中剖面系数CM：它的大 小表示水线一下的中剖面肥瘦 程度。Date13 3、方形系数CB：船体设计水线 一下的型排水体积与由其船长、型 宽和吃水所围成的长方体体积之比 。它的大小表示船体水下体积的丰 满程度。Date14 4、（纵向）菱形系数CP： 它的大小表示排水体积沿船 长方向的分布情况。 5、垂向菱形系数CVP：它的 大小表示排水体积沿吃水方 向的分布情况。 Date15三、主尺度比 1、长宽比（L/B）：与船的快速性有关。 2、宽度吃水比（B/d）：与船的稳性、快速 性和航向稳定性有关。 3、型深吃水比（D/d）：与船的稳性、抗沉 性、船体的坚固性及船体的容积有关。 4、船长吃水比（L/D）：与船的回转性有关Date161-3 船体近似计算方法 一、计算的一般表达式 1、面积 2、面积矩Date17 3、形心g的位置 4、面积惯性矩 常用的近似计算方法有三种：梯形法、辛 浦生法和乞比雪夫法。Date18二、梯形法 基本原理：用若干直线段组成的折线近似地 代替曲线。Date19Date20Date21二、辛浦生第一法 基本原理：假定曲线线段AB为二次抛物线。Date22Date23 比较上述两式的系数，得：Date24Date25Date26Date27Date28三、辛浦生第二法 基本原理：假定曲线线段AB为三次抛物线。Date29Date30Date31Date32Date33Date34Date35四、乞比雪夫法 即是用n次多项式曲线拟合实际曲线，采用不 等间距的n个纵坐标乘上一个共同的系数求得 曲线所围的面积。Date36Date37Date38Date39乞比雪夫法的特别说明 1、多项式曲线的幂次n与计算所需的纵 坐标数是一致的，因此，常用纵坐标数n 来表示。 2、当n为奇数时，必然有一个坐标位置 在底边长度L的中点，其余的坐标位置前 后对称于底边长度的中点。 3、当n为偶数时，坐标位置前后对称于 底边长度的中点。Date40三种方法的特别说明一 以上各种近似计算方法的精确度，均以 曲线的性质及所取垂线的多少而定。垂 线数增加，精确度增加。 在相同垂线数的情况下比较，以乞氏法 所得结果最为准确，辛氏法次之。 辛氏一法必须是偶数等份；辛氏二法必 须是3的倍数等份。Date41三种方法的特别说明二 为了使计算具有一定的精确度，要求： 用乞氏法沿船长方向须取9-12垂线，误差 约为0.3； 辛氏法沿船长方向须取21垂线，首尾两端 各加1-2个中间坐标，沿吃水方向须取6-7条 等分水线，下端须加中间坐标，误差约为 0.1%; 梯形法沿船长方向须取21垂线，两端坐标 均须修正，沿吃水方向取6-7条等分水线，下 端坐标也修正，其误差约为 0.5%; 。 Date42五、提高计算精确度的方法 1、中间坐标Date43Date44Date45 2、端点修正坐标Date46Date47Date48Date49Date50Date51Date52作业一 1、船舶静力学计算中常用哪几种近似计算方 法？试说明其基本原理、适用范围。它们个 有何优缺点？ 2、Date53Date54