船舶原理计算

船在水中的阻力的计算公式船舶在水中航行时受到水的阻力，这个阻力是船舶设计和航行过程中需要考虑的重要因素之一。

在船舶工程中，计算船舶在水中的阻力是非常重要的，因为它可以帮助工程师设计更有效率的船舶结构和提高船舶的性能。

船在水中的阻力可以通过一些物理学公式来计算。

其中最常用的公式是来自于流体力学的阻力公式。

根据流体力学的基本原理，船在水中的阻力可以表示为：\[ R = 0.5 \times \rho \times S \times C_d \times V^2 \]其中，R代表阻力，ρ代表水的密度，S代表船舶的横截面积，Cd代表阻力系数，V代表船舶的速度。

首先，我们来看一下水的密度。

水的密度通常是一个已知的常数，约为1000千克/立方米。

在实际计算中，可以取这个数值作为ρ的数值。

其次，船舶的横截面积S是指船舶在垂直于航行方向的截面积。

对于不同形状和大小的船舶，其横截面积是不同的。

在实际计算中，需要根据具体船舶的设计参数来确定S的数值。

然后，阻力系数Cd是一个描述船舶在水中运动时受到阻力的系数。

这个系数通常是通过实验和经验确定的。

不同形状和尺寸的船舶有不同的阻力系数，因此需要根据具体船舶的设计参数来确定Cd的数值。

最后，船舶的速度V是指船舶在水中航行的速度。

船舶的速度是一个重要的因素，它会影响船舶受到的阻力大小。

当船舶的速度增大时，阻力也会随之增大。

通过以上公式，我们可以计算出船舶在水中受到的阻力大小。

这个阻力大小对于船舶的设计和性能优化有着重要的意义。

工程师可以通过计算阻力大小来确定船舶的动力系统和推进系统的设计参数，以及优化船舶的外形和结构，从而提高船舶的性能和效率。

除了以上的基本阻力公式外，在实际工程中还有一些其他的因素需要考虑。

例如，船舶在水中航行时还会受到波浪和风的影响，这些因素也会对船舶的阻力产生影响。

此外，船舶的操纵和航行状态也会对阻力产生影响。

因此，在实际工程中，需要综合考虑这些因素，进行全面的阻力计算和分析。

《船舶原理基础》例题一一、计算题例题1-1：计算图示船舶的各种船形系数：解： 水线面面积系数Cw =1.0船中剖面系数Cm =0.5方形系数Cb =0.5棱形系数Cp =1.0垂向棱形系数Cvp =0.5例题1-2、例题1-3见讲义。

例题2-1：已知某轮船长148m，某装载状态下D = 19000t，首吃水8.55m，尾吃水9.05m，水密度1.008g/cm 3。

试求该轮航行至水密度为1.023g/cm 3水域时的首尾吃水各为多少？(设此时X f =-4.20m,TPC = 25.5t/cm)解： 因：m TPC d s 11.0)008.11023.11(5.25100025.119000)11(10001−=−××=−Δ=ρρρδ 所以： m d md A F 94.811.005.944.811.055.8=−==−=例题2-2：某轮第四舱底舱积载计划如右图,铝矾土500t (SF 4 = 0.91 m 3/t),纸250t (SF 2 = 2.69 m 3/t)，重烧镁250t(SF 3= 1.25m 3/t)，苦杏仁750t(SF 1 =1.98m 3/t)。

该舱长19.3m，前舱壁距船中为-4.0 m，试求每票货和全舱货物的重心距中距离？解：设四票货距中距离分别为X 1、X 2、X 3和X 4。

显然：141934013652.X X (.).m ==−+=− 22222331931318P SF L ..m P SF P SF ==+ 32193612L .L .m =−=22323421059422024X (L /).mX (L L /).m =−+=−=−++=−41411365750500250105920241415750500250250i i i g ii P X .()(..)X .m P ==−++−−===−+++∑∑ 例题2-3：某轮由标准淡水水域进入到标准海水水域，若加载175t载荷恰能使该轮在海水水域和在淡水水域的平均吃水相等。

船舶原理公式汇总第一章船型系数：水线面系数C WP =A W /LB 中横剖面系数C M =A M /Bd 方形系数C B =排水体积/LBd 菱形系数C P =排水体积/A M L=排水体积/C M BdL=C B /CM 垂向菱形系数C VP =排水体积\A W d=排水体积/C WP LBd=C B /C WP 排水体积符号▽ 尺度比：长宽比L/B ：与船的快速性有关船宽吃水比B/d:与船的稳性、快速性和航向稳定性有关型深吃水比D/d ：与船的稳性、抗沉性、船体的坚固性以及船体的容积有关 船长吃水比L/d ：与船的回转性有关，比值越小，船越短小，回转越灵活 梯形法：A=⎰b aydx A=l ⎰bydx 0=l(∑=ni yi 0-(y 0+y 3)/2)注(y 0+y n )/2为首尾修正项辛氏法：一法，A=1/3l(y 1+4y 2+y 3)二法，A=3l/8(y 1+3y 2+3y 3+y 4) 计算漂心X F =M oy /A W =⎰-2/2/L L xydx /⎰-2/2/l l ydx 其中A W =2Lδ∑yi 'M oy =2(L δ)2∑kiyi '所以X f =L δ∑kiyi '/∑yi '计算横剖面面积型心的垂向坐标Z a =M oy /A s =⎰d zydz 0/⎰dydz 0其中横剖面面积As=2⎰dydz 0Moy=2⎰dzydz 0又可以表达为As=2dδ∑yi '(注意首位修正)Moy=2(l δ)2∑kiyi '所以可以表达为za=d δ∑kiyi '/∑yi '第二章浮心的计算dM yoz =x F A w d z dM xoy =zA w d z x F 为A w 的漂心纵向坐标 排水体积对中站面yoz 的静距M yoz =⎰dxfAwdz 0浮心纵向坐标x B =M yoz /▽=⎰d xfAwdz 0/⎰dAwdz 0同理可以得排水体积对基平面xoy 的静距和浮心垂向坐标Mxoy=⎰dzAwdz 0Zb=Mxoy/▽=⎰d zAwdz 0/⎰dAwdz 0同理根据横剖面计算排水体积和浮心位置 dM yoz =x F A s d x dM xoy =z a A s d x 浮心纵向坐标Myoz=⎰-2/2/l l xAsdx X B =Myoz/▽=⎰-2/2/l l xAsdx /⎰-2/2/l l Asdx浮心垂向坐标Myoz=⎰-2/2/l l zaAsdx z B =Mxoy/▽=⎰-2/2/l l zaAsdx /⎰-2/2/l l Asdx第三章复原力矩M R =GZ ∆BM =I T /∆BML =I LF /∆初稳性公式和稳性高复原力矩M R =GZ ∆=GM ∆φ 忽略第四章M R =GZ ∆可以得到M R =GZ ∆=∆L 重点：静稳性曲线的特征M R =GZ ∆M R =GZ ∆=∆L 所以M R =∆LL=GM φ说明：船舶在正浮的平衡位置，静稳性臂L 对横倾角的导数等于初稳性高度GM 故，对于静稳性曲线来说，其远点的切线的斜率等于初稳性高度GM第七章船舶阻力总阻力=兴波阻力+摩擦阻力+粘压阻力（漩涡阻力） R t =R w +R f +R pv估算阻力的近似方法海军系数：对于船型近似，尺度和航速相同的船舶，他们的阻力Rt 和排水量及航速都有以下的关系， R t ∝∆2/3V 2有效功率PE 和排水量∆已及航速V 的关系 P E ∝∆2/3V 3又可以表示为 C e =∆2/3V 3/P E Ce 为海军系数 ∆为排水量 V 为航速Kn 艾亚法： 单桨船C BC =1.08-1.68Fr 双桨船C BC =1.09-1.68Fr艾亚法给出的对应于上述标准的有效功率P EPE=∆0.64V3S/C0*0.735(KW)V S为静水中航行的速度C0系数可以根据长度排水量系数L/∆1/3和速长比V/L这里的LS垂线间长雷诺定律C f=R f/1/2ρv2s=f(R e)摩擦阻力R f雷诺数R e=Lν/Vν为水运动粘性系数V为速度傅汝德数F f=V/gl傅汝德数的比较定律Ls/=V mα1/2V s/gls=V m/glm所以得出V s=V m Lmα为模型船与实船的缩尺比相似定律：流体兴波阻力是傅汝德数的函数，因此总阻力必定是粘性阻力和兴波阻力的和，也就是雷诺数与傅汝德数的函数（不做要求）Ct=Rt/1/2ρv2s=f(Re,Fr)傅汝德假定，1假定船体总阻力可以分为独立的两部分，一是摩擦阻力，二是粘压阻力和兴波阻力，合并后为剩余阻力。

一、实训背景与目的随着我国航运业的快速发展，对船舶设计与运行性能的要求日益提高。

为了使学生更好地理解和掌握船舶原理的基本知识和计算方法，提高实际操作能力，我们开展了船舶原理计算实训。

本次实训旨在通过实际操作，使学生熟悉船舶设计的基本流程，掌握船舶性能计算方法，提高学生的工程实践能力。

二、实训内容与方法本次实训主要围绕以下几个方面展开：1. 船舶水线面面积计算：通过梯形法和辛卜生法计算水线面的面积，学习如何根据水线面的离散数据得到准确的面积值。

2. 排水体积计算：运用梯形法和辛卜生法计算排水体积，了解不同水线面间距对排水体积计算的影响。

3. 吃水差改变与排水量计算：根据淡水中的吃水、排水量和TPC，计算海水中的吃水以及保持不变吃水所需的货物重量。

4. 船舶重心计算：通过计算船舶的重量、重心位置以及货物的移动，确定移动后船舶的重心位置。

5. 自由液面修正与倾角计算：分析燃油消耗对船舶重心的影响，进行自由液面修正，计算修正后的GM值。

6. 最大锚泊水深计算：学习最大锚泊水深的理论计算方法，掌握锚机最大锚泊水深能力的评估。

实训过程中，我们采用了以下方法：- 理论学习与实践操作相结合：通过课堂讲解与实际操作相结合，使学生掌握船舶原理计算的基本方法和步骤。

- 小组讨论与交流：鼓励学生在实训过程中相互交流，共同解决问题，提高团队协作能力。

- 案例分析：通过分析实际案例，使学生了解船舶原理计算在船舶设计、运行和维护中的应用。

三、实训成果与分析通过本次实训，我们取得了以下成果：1. 掌握船舶水线面面积和排水体积的计算方法：学生能够熟练运用梯形法和辛卜生法进行计算，并了解不同方法的适用范围。

2. 了解吃水差改变对船舶性能的影响：学生能够根据淡水中的吃水、排水量和TPC，计算海水中的吃水以及保持不变吃水所需的货物重量。

3. 熟悉船舶重心计算方法：学生能够根据船舶的重量、重心位置以及货物的移动，确定移动后船舶的重心位置。

船舶原理名词解释：1、TPC：每厘米吃水吨数：每增减一厘米吃水所增减的浮力；2、MTC:每厘米纵倾力矩：引起船舶纵倾一厘米所需要的力矩；3、总纵强度：将船体视作一空心变断两端自由支持的梁研究整个船体结构总纵弯曲、总纵剪度和总纵扭转的能力；4、螺距比：螺旋桨每转动一周前进的距离与螺旋桨直径之比；5、可浸长度：在分仓载重线WL时设船舶某一假设舱内破舱进水使船舶下沉和纵倾其最终平衡状态下的水线(WL)n刚好与界限线相切则把这一假象舱的长度定义为该舱中点R处的可浸长度;6、滑脱比：滑脱速度与nP之比即：S=(nP-vs)/nP;7、许可舱长：沿船长任意点为中心的许可长度;8、分舱因素：它表征着(WL)n水线以上剩余储备浮力的大小即纵向浮态安全程度F越小安全程度越高;9、沉深比：沉深与螺旋桨直径之比即：h/D;10、滑失：即滑脱简答题1、倾斜试验的目的、方法、原理：目的：确定船舶空船重心距基线高Z g0.原理：船内重物水平横移tgθ=PL y/D(GM)方法：2、初稳性方程的局限性：1）GM>0不满足船舶不致倾覆条件2）Θ>15时GM初稳性不在是一个定点3、阻力的分类定义、影响因素及减小方法1）摩擦阻力2）涡流阻力3）兴波阻力4、什么是广义谐摇区、遭遇周期的公式、避开谐摇区的三个条件定义：在Tθ/τb =1的附近存在一个摆幅较大的谐摇区这个区间相当于0.70<Tθ/τb<1.3;遭遇周期公式：避开条件：1）改变GM值2）改变航向3）改变航速计算题1、y0……y10间距为1用辛氏法则求水线面面积、求漂心坐标2、排水量D=16000t稳心高度为0.80m1）一货物150t上移10m左移8m求移后GM2）燃油舱用油一半l=10m、B=5m、ρ=1求GM3）求横倾角3、D=16000t，首尾吃水为7.8m、8.0m船长l=150m、TPC=25、MTC=180漂心坐标X f=-3.5.现卸货500t二舱距船中30m卸货200t四舱距船中-60m卸货300t 求卸货后船首尾吃水差4、一船从大连到上海，在大连排水量为16000t吃水为8.0m水线面面积为2400，ρ海=1.025、ρ水=1.005求到上海的吃水。

Aw = 2∫
L/ 2
−L / 2
ydx = 2δL ⋅ ∑' yi y0 + y20 2
• 计算内容：
w 水线面面积： A
∑' yi = y0 + y1 + L + y20 − L Moy = 2∫
L/ 2 2 −L / 2
x ⋅ ydx = 2δL ⋅ ∑' ki yi 1 ×10 × (y20 − y0 ) 2
船舶排水量=空船重量 载重量DW 船舶排水量 空船重量LW+载重量 空船重量 载重量
2-8
备注：
• 1、船体钢料重量Wh的影响因素分析
Wh含船壳板、甲板、舱壁、首尾柱、上层建筑等各部分钢板和型材的重量
（1）主尺度以及船型系数 影响最大。 a. 船长L 从构件数量和几何尺寸上看：船舶上绝大部分构件都与船长有关； 从强度条件看：L越大，船在水中所受的纵总弯曲M越大，要求 的船体构件尺寸也大。 b. 船宽B 对船体纵总强力构件尺寸的影响不大，但对构件的横向强度有较大的影 响。从构件数量来看，主要跟船底、甲板及舱壁等横向构件有关。 c. 型深D 从构件的数量来看：D对舷侧板以及骨架、舱壁有影响； 从强度来看：D大，船体梁的剖面模数W也大，对强度有利。 往往能起到抵消（或）部分抵消D增加所引起 构件数量增多的作用。
2-9
d. 吃水d d不影响构件的数量，但对强度（船底构件和船侧构架）有影响。 e.方型系数CB 对W h的影响很小，因为CB的增减对船体构件的数量和尺寸都影响甚微。 （2） 布置特征 甲板层数—— 取决于布置特点、使用要求； 舱壁数—— 规范有最小数目的规定，实际要考虑使用要求； 上层建筑的大小—— 包括长度、宽度、高度以及层数。

船舶原理公式范文船舶原理是指研究船舶的运动原理以及与之相关的物理学原理的学科。

船舶运动的原理涉及到船舶的稳性、浮力、阻力、推力等多个方面。

下面将介绍一些与船舶原理相关的公式。

1.船舶稳性公式船舶稳性是指船舶在静态和动态情况下保持平衡的能力。

船舶稳性可以通过测量艏楼舱的倾斜角度来评估。

船舶稳性公式中，最常用的是斯奈德稳性公式和S方程。

斯奈德稳性公式：GM=KB*(1-KB/KM)*BM其中，GM是艇身稳定性力矩中心的高度，KB是纵向稳定力矩的位置，KM是质量中心的高度，BM是浸没体积的功能。

通过斯奈德稳定性公式，可以计算船舶的稳定性矩。

S方程：S=KM/(KB+KG)其中，S是形心水平与质心水平之间的距离，KB是纵向稳定力矩的位置，KG是重心的高度。

2.船舶浮力公式船舶浮力是指在液体中受到的向上推力。

根据阿基米德定律，浸没在液体中的物体所受到的浮力等于所排除的液体的重量。

F=ρ*V*g其中，F是浮力，ρ是液体的密度，V是物体所排除的液体的体积，g是重力加速度。

3.船舶阻力公式船舶阻力是指在航行过程中与流体介质之间产生的摩擦力。

船舶阻力公式主要有摩擦阻力公式和波浪阻力公式。

摩擦阻力公式：Rf=0.5*ρ*V^2*S*Cf其中，Rf是摩擦阻力，ρ是介质密度，V是速度，S是湿表面积，Cf 是摩擦阻力系数。

波浪阻力公式：Rw=0.25*ρ*V^2*L^2其中，Rw是波浪阻力，ρ是介质密度，V是速度，L是舰船的长度。

4.船舶推力公式推力公式：T=P*η其中，T是推力，P是功率，η是效率。

以上是一些与船舶原理相关的公式，涉及船舶稳性、浮力、阻力和推力等方面。

这些公式可以帮助研究者理解船舶的运动原理，并为船舶设计和工程提供参考。

船舶原理公式船舶原理公式 Prepared on 22 November 2020船舶原理公式汇总第一章船型系数：水线面系数 C WP =A W /LB 中横剖面系数 C M =A M /Bd 方形系数C B =排水体积/LBd菱形系数C P =排水体积/A M L=排水体积/C M BdL=C B /CM 垂向菱形系数 C VP =排水体积\A W d=排水体积/C WP LBd=C B /C WP 排水体积符号▽ 尺度比：长宽比L/B ：与船的快速性有关船宽吃水比B/d:与船的稳性、快速性和航向稳定性有关型深吃水比D/d ：与船的稳性、抗沉性、船体的坚固性以及船体的容积有关船长吃水比L/d ：与船的回转性有关，比值越小，船越短小，回转越灵活梯形法：A= ?b aydx A=l ?bydx 0=l(∑=ni yi 0-(y 0+y 3)/2) 注 (y 0+y n )/2为首尾修正项辛氏法：一法，A=1/3l(y 1+4y 2+y 3) 二法，A=3l/8(y 1+3y 2+3y 3+y 4) 计算漂心 X F =M oy /A W =?-2/2/L L xydx /?-2/2/l l ydx 其中A W =2Lδ∑yi 'M oy =2(L δ)2∑kiyi ' 所以X f =L δ∑kiyi '/∑yi '计算横剖面面积型心的垂向坐标Z a =M oy /A s =?dzydz 0/?dydz 0其中横剖面面积As=2?dydz 0Moy=2?dzydz 0又可以表达为As=2dδ∑yi ' (注意首位修正)Moy=2(l δ)2∑kiyi ' 所以可以表达为za=d δ∑kiyi '/∑yi '第二章浮心的计算dM yoz =x F A w d z dM xoy =zA w d z x F 为A w 的漂心纵向坐标排水体积对中站面yoz 的静距 M yoz =?dxfAwdz 0浮心纵向坐标x B =M yoz /▽=?d xfAwdz 0/?dAwdz 0同理可以得排水体积对基平面xoy 的静距和浮心垂向坐标Mxoy=?dzAwdz 0Zb=Mxoy/▽=?d zAwd z 0/?dAwdz 0同理根据横剖面计算排水体积和浮心位置dM yoz =x F A s d x dM xoy =z a A s d x 浮心纵向坐标Myoz=?-2/2/l l xAsdx X B =Myoz/▽=?-2/2/l l xAsdx /?-2/2/l l Asdx 浮心垂向坐标Myoz=?-2/2/l l zaAsdx z B =Mxoy/▽=?-2/2/l l zaAsdx /?-2/2/l l Asdx第三章复原力矩 M R =GZ ?BM =I T /? BML =I LF /?初稳性公式和稳性高复原力矩M R =GZ ?=GM ?φ 忽略第四章M R =GZ ?可以得到M R =GZ ?=?L 重点：静稳性曲线的特征M R =GZ ? M R =GZ ?=?L 所以M R =?L L=GM φ说明：船舶在正浮的平衡位置，静稳性臂L 对横倾角的导数等于初稳性高度GM故，对于静稳性曲线来说，其远点的切线的斜率等于初稳性高度GM第七章船舶阻力总阻力=兴波阻力+摩擦阻力+粘压阻力（漩涡阻力）R t=R w+R f+R pv估算阻力的近似方法海军系数：对于船型近似，尺度和航速相同的船舶，他们的阻力Rt和排水量及航速都有以下的关系，R t∝?2/3V2有效功率PE和排水量?已及航速V的关系P E∝?2/3V3又可以表示为C e=?2/3V3/P ECe为海军系数为排水量V为航速Kn艾亚法：单桨船C BC=双桨船C BC=艾亚法给出的对应于上述标准的有效功率P EPE=?C0*(KW)V S为静水中航行的速度C0系数可以根据长度排水量系数L/?1/3和速长比V/L这里的LS 垂线间长雷诺定律C f=R f/1/2ρv2s=f(R e) 摩擦阻力R f雷诺数R e=Lν/V ν为水运动粘性系数 V为速度傅汝德数F f=V/gl傅汝德数的比较定律Ls/= V mα1/2V s/gls=V m/glm所以得出V s=V m Lmα为模型船与实船的缩尺比相似定律：流体兴波阻力是傅汝德数的函数，因此总阻力必定是粘性阻力和兴波阻力的和，也就是雷诺数与傅汝德数的函数（不做要求）Ct=Rt/1/2ρv2s=f(Re,Fr)傅汝德假定，1假定船体总阻力可以分为独立的两部分，一是摩擦阻力，二是粘压阻力和兴波阻力，合并后为剩余阻力。

船舶原理公式Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT船舶原理公式汇总第一章船型系数：水线面系数 C WP =A W /LB 中横剖面系数 C M =A M /Bd 方形系数C B =排水体积/LBd菱形系数C P =排水体积/A M L=排水体积/C M BdL=C B /CM 垂向菱形系数 C VP =排水体积\A W d=排水体积/C WP LBd=C B /C WP 排水体积符号▽ 尺度比：长宽比L/B ：与船的快速性有关船宽吃水比B/d:与船的稳性、快速性和航向稳定性有关型深吃水比D/d ：与船的稳性、抗沉性、船体的坚固性以及船体的容积有关 船长吃水比L/d ：与船的回转性有关，比值越小，船越短小，回转越灵活 梯形法：A= ⎰b aydx A=l ⎰bydx 0=l(∑=ni yi 0-(y 0+y 3)/2) 注 (y 0+y n )/2为首尾修正项辛氏法：一法，A=1/3l(y 1+4y 2+y 3) 二法，A=3l/8(y 1+3y 2+3y 3+y 4) 计算漂心 X F =M oy /A W =⎰-2/2/L L xydx /⎰-2/2/l l ydx 其中A W =2Lδ∑yi 'M oy =2(L δ)2∑kiyi ' 所以X f =L δ∑kiyi '/∑yi '计算横剖面面积型心的垂向坐标Z a =M oy /A s =⎰dzydz 0/⎰dydz 0其中横剖面面积As=2⎰dydz 0Moy=2⎰dzydz 0又可以表达为As=2dδ∑yi ' (注意首位修正)Moy=2(l δ)2∑kiyi ' 所以可以表达为za=d δ∑kiyi '/∑yi '第二章浮心的计算dM yoz =x F A w d z dM xoy =zA w d z x F 为A w 的漂心纵向坐标排水体积对中站面yoz 的静距 M yoz =⎰dxfAwdz 0浮心纵向坐标x B =M yoz /▽=⎰d xfAwdz 0/⎰dAwdz 0同理可以得排水体积对基平面xoy 的静距和浮心垂向坐标 Mxoy=⎰dzAwdz 0Zb=Mxoy/▽=⎰d zAwdz 0/⎰dAwdz 0同理根据横剖面计算排水体积和浮心位置 dM yoz =x F A s d x dM xoy =z a A s d x 浮心纵向坐标Myoz=⎰-2/2/l l xAsdx X B =Myoz/▽=⎰-2/2/l l xAsdx /⎰-2/2/l l Asdx 浮心垂向坐标Myoz=⎰-2/2/l l zaAsdx z B =Mxoy/▽=⎰-2/2/l l zaAsdx /⎰-2/2/l l Asdx第三章复原力矩 M R =GZ ∆BM =I T /∆ BML =I LF /∆初稳性公式和稳性高 复原力矩M R =GZ ∆=GM ∆φ 忽略第四章M R =GZ ∆可以得到M R =GZ ∆=∆L 重点：静稳性曲线的特征M R =GZ ∆ M R =GZ ∆=∆L 所以M R =∆L L=GM φ说明：船舶在正浮的平衡位置，静稳性臂L 对横倾角的导数等于初稳性高度GM故，对于静稳性曲线来说，其远点的切线的斜率等于初稳性高度GM第七章船舶阻力总阻力=兴波阻力+摩擦阻力+粘压阻力（漩涡阻力）R t=R w+R f+R pv估算阻力的近似方法海军系数：对于船型近似，尺度和航速相同的船舶，他们的阻力Rt和排水量及航速都有以下的关系，R t∝∆2/3V2有效功率PE和排水量∆已及航速V的关系P E∝∆2/3V3又可以表示为C e=∆2/3V3/P ECe为海军系数∆为排水量V为航速Kn艾亚法：单桨船C BC=双桨船C BC=艾亚法给出的对应于上述标准的有效功率P EPE=∆C0*(KW)V S为静水中航行的速度C0系数可以根据长度排水量系数L/∆1/3和速长比V/L这里的LS 垂线间长雷诺定律C f=R f/1/2ρv2s=f(R e) 摩擦阻力R f雷诺数R e=Lν/V ν为水运动粘性系数 V为速度傅汝德数F f=V/gl傅汝德数的比较定律Ls/= V mα1/2V s/gls=V m/glm所以得出V s=V m Lmα为模型船与实船的缩尺比相似定律：流体兴波阻力是傅汝德数的函数，因此总阻力必定是粘性阻力和兴波阻力的和，也就是雷诺数与傅汝德数的函数（不做要求）Ct=Rt/1/2ρv2s=f(Re,Fr)傅汝德假定，1假定船体总阻力可以分为独立的两部分，一是摩擦阻力，二是粘压阻力和兴波阻力，合并后为剩余阻力。

C vp
Aw d
C wp
L
Bd
CB C wp
排水体积沿吃水方向的分布
船型系数举例
a:CWP=1；Cm=0.5； CB=0.5；CP=1；CVP=0.5
图（a）
b:CWP=0.5；Cm=1； CB=0.5；CP=0.5；CVP=1
图（b）
CP反应水下排水体积沿船长方向的变化， CP越小水下 体积多集中在船中部，首尾比较尖瘦，越大沿船长方 向分布均匀。
1 A0 1 12 l (5 y0 8 y1 y2 )
A12
1 12
l(5 y2
8 y1
y0 )
第二节 船体近似计算法
四、数值积分法在船体计算中的应用 1.水线面计算
L
AW =2
2 L
ydx
2 L(y0
y1
2
y19
y 20
y0
y20 2
)
第二节 船体近似计算法
船体近似计算法练习
（1）用新浦生第一法求曲线OB下面积 （2）用新浦生第二法和[5,8，-1]法求曲线CB下面积
A
3l 8
( y0
3 y1
3 y2
y3 )
推广：
A
3l 8
( y0
3 y1
3 y2
2 y3
2 yn3
3 yn2
3 yn1
yn )
系数：1,3，3，2,3,3…,2,3,,3，1
第二节 船体近似计算法
2.新浦生法 （3）特殊新浦生法 [5，8，-1]法：曲线具有两个等分间距，三个纵坐标，但只 求曲线下相邻两个纵坐标之间所包围的面积。
第一节 主尺度、船型系数和尺度比
备注
选择各个要素的基本出发点 （1）船长L：浮力、总布置（舱容及布置地位）、快速性； （2）船宽B：浮力、总布置（舱容及布置地位）、初稳性； （3）吃水T：浮力以及螺旋桨有适宜直径； （4）方型系数CB：浮力和快速性 （5）型深D：对于载重型船舶：规范规定的最小干舷和舱容 要求决定；对于布置地位船：上甲板以下各层甲板间高度以 及舱室高度。从增加舱容的角度，以增加型深最有利，因为 对船体重量的影响最小且不影响快速性。

船舶原理课后习题答案船舶原理是一门研究船舶结构、性能和操作原理的学科，它对于船舶设计、建造和运营至关重要。

以下是一些典型的船舶原理课后习题及其答案，供参考：习题一：船舶浮力的计算问题：假设一艘船的排水量为1000吨，求该船的浮力。

答案：根据阿基米德原理，浮力等于船舶所排开的水的重量。

排水量为1000吨，即1000000千克。

水的密度约为1000千克/立方米。

因此，浮力 F = m * g，其中 m 是排水量，g 是重力加速度，取9.81 m/s²。

计算得 F = 1000000 * 9.81 = 9810000牛顿。

习题二：船舶稳定性分析问题：如果一艘船的重心位于船体中心线上方2米处，船的重心高度为4米，求该船的初始稳定性。

答案：初始稳定性可以通过计算船的重心高度与船体中心线上方高度的差值来评估。

在本例中，稳定性高度 h = 4 - 2 = 2米。

这个值越大，船的稳定性越好。

习题三：船舶阻力的计算问题：一艘船以10节的速度航行，其湿表面积为500平方米，水的阻力系数为0.005。

求该船的总阻力。

答案：总阻力 R 可以通过以下公式计算：R = C * A * (v^2) / 2，其中 C 是阻力系数，A 是湿表面积，v 是速度。

首先将速度转换为米/秒，10节 = 5.14米/秒。

代入公式得 R = 0.005 * 500 * (5.14^2) / 2 = 34.5牛顿。

习题四：船舶动力分析问题：一艘船的发动机功率为1000千瓦，船的总阻力为34.5牛顿。

求该船的最大航速。

答案：最大航速可以通过功率和阻力的关系计算得出。

公式为 v = P / R，其中 P 是功率，R 是阻力。

将功率转换为牛顿米/秒，1000千瓦= 1000000瓦特。

代入公式得 v = 1000000 / 34.5 = 28924.32米/秒。

然而，这个速度显然不现实，因为它没有考虑到水的阻力随速度增加而增加的非线性关系。

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第二节 近似积分法
一、辛氏法 1.辛氏第一法则
S
l l
ydx

1 3
l

y0

4
y1

y2

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第二节 近似积分法
1.辛氏第一法则
(1)
S
l
ydx
l
ax2 bx c dx 2 al3 2cl
l
l
3
(2) 待定系数法，设曲线下所围面积为 S = K1y1+K2y2+K3y3
第二章 船体计算的近似积分法 第一节 船体坐标系
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第二节 近似积分法
➢ 由于船体形状通常为双向曲面，难以直接用 数学解析式表达和计算，因此在船体计算中， 只能根据定积分原理，进行近似计算，即近 似积分法。
➢ 一、梯形法 二、辛氏法
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第二节
y
近似积分法
S

b
a
f
xdx
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第二节 近似积分法
辛氏法则的联合应用 ➢辛氏第一或第二法则仅适用于具有等间距的三个或四 个纵坐标曲线下所围之面积，当求具有等间距的五个以 上纵坐标曲线下所围之面积时，可以把这些坐标分为几 个三坐标或四坐标的面积，逐一地运用辛氏第一或第二 法则加以运算，然后相加得总面积。
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第二节 近似积分法
一、梯形法
A
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第二节 近似积分法
一、梯形法
S b f xdx S1 S 2 S 3 0
1 lyo y1 ( y1 y2) ( y2 y3)

1..某海船船长Lpp＝100.0m，船宽B＝15.0m，型深D＝8.0m，吃水T＝5.0m，方形系数Cp＝0.65，主机功率Pb＝1600KW，航速11Kn，船体钢料重量Wh＝816t，木作舾重量Wt＝299t，机电设备重量Wm＝100t。

若设计船船长Lpp＝102.0m，船宽B＝14.8m，型深D＝8.5m，吃水T＝5.1m，方形系数Cp＝0.66，主机功率Pb,1700KW，附体系数取为1.005，求设计船的载重系数ηdw。

有关系式：Wh＝Ch ×LBD，Wf＝Cf×L(B＋D)，Wm＝Cm×Pb。

2.某船Cb=0.82, Cb每增加0.01，Wh将增减0.4%，若Wh=ChL1.25B0.91D0.60Cbx,请用修差法求指数x。

修差法此法根据设计船与母型船主尺度的差别进行修正来得出新船的Wh1×0.83x,=1.004×0.82x 求x=?3.说明采用迁移法对横剖面面积曲线进行修改以改变船舶浮心纵向位置的作图方法。

4.某船舶船体钢料重量Wh=3542t、木作舾装重量Wf=1230t,机电设备重量Wm=600t，载重量系数Ndw=0.66，主机功率Pb=2100KW，航速10kn；现有设计船舶在其基础上载重量增加了1812t，相应载重量系数增加了0.02。

（1）求设计船的排水量；（2）若设计船的航速要求为11kn，请估算其主机功率。

5.设计船Lpp=60m,B=11m，D=5m，DW=110t，型船Cb=0.12，Cf=0.2,Cm=0.08,海军常熟C=293.有关系式：Wh=ChLBD,Wf=CfL(B+D),Wm=CmP.(1)用海军常数法估算设计船航速V（kn）(2)求设计船的载重量系数Ndw6.某方驳船△=10000t，吃水d=5.0m,设计航速V=20.0kn，稳性半径r=2.644m,浮心高度Zb=2.7m，重心高度Zg=5.0m，初稳性高度GM=0.344m；现有一批货物装船后发现吃水比原来设计吃水增加了0.05m，若强度条件及最先干舷允许，试求：（1）该船超重多少吨？（2）此时的初稳性高度GM是否满足规范要求？（假设重心高度系数增加了1%，Zb∝d，r∝B2/d,若规范规定GM>0.3m）。

船舶动力相关公式船舶动力是指船舶在水中航行和操纵时所需的动力。

船舶动力涉及到船舶的推进力、抗阻力和操纵力等方面。

以下是一些船舶动力相关的公式。

1.推进力公式：推进力是指船舶在水中前进所受到的力。

推进力的大小取决于船舶的推进装置和船舶周围水流的影响。

常见的推进力公式如下：F=ρ*A*V^2*C其中，F表示推进力，ρ表示水的密度，A表示推进装置产生的有效推力面积，V表示船舶的速度，C表示推力系数。

2.抗阻力公式：抗阻力是指船舶在水中航行时所受到的水阻力。

抗阻力的大小取决于船舶的速度、船体形状、湍流阻力等因素。

常见的抗阻力公式如下：F=0.5*ρ*A*V^2*Cd其中，F表示抗阻力，ρ表示水的密度，A表示船舶的参考面积，V表示船舶的速度，Cd表示阻力系数。

3.功率公式：船舶的推进力需要通过动力系统提供。

推进功率是指为产生船舶推进力所需的功率。

常见的功率公式如下：P=F*V=0.5*ρ*A*V^3*C其中，P表示推进功率，F表示推进力，V表示船舶速度。

4.推力系数公式：推力系数是表示推进装置产生的实际推力与理论推力之间的比值。

推力系数的大小取决于推进装置的效率以及船舶的运行状态。

常见的推力系数公式如下：Ct=T/(ρ*A*V^2)其中，Ct表示推力系数，T表示推进装置产生的推力。

5.螺旋桨效率公式：螺旋桨是最常用的船舶推进装置之一、螺旋桨效率是指螺旋桨转动时所产生的推力与所消耗的功率之比。

常见的螺旋桨效率公式如下：η=F*V/(P*n)其中，η表示螺旋桨效率，F表示推进力，V表示船舶速度，P表示推进功率，n表示螺旋桨的转速。

除了以上提及的公式，还有许多其他与船舶动力相关的公式，如舵角与操纵力的关系公式、船舶运动的动力学方程等，这里只列举了一部分常见的公式。

船舶动力的计算涉及到许多复杂的因素，需要综合考虑船舶的运行条件、船体特性以及推进装置的性能等因素，以获得准确的结果。

0
1
pf
) C pf
所以：
a
C pf
1 C pf
又 ：
x C pf (1 x)
1 C pf
x
1 x
C pf
1 C pf
船舶与海洋工程 0503 班
武锐锋
012005022807
船舶设计原理课程设计
1 C pf 1 x
1 C pf C pf 1 x x
船舶与海洋工程 0503 班 武锐锋 012005022807
船舶设计原理课程设计 （1）在甲板﹑平台平面图中，根据舱室划分情况画出甲板上的舱 室及舱室围壁（甲板下的舱室及舱室围壁省略）。 （2）在侧面图中，画出内底板﹑甲板﹑平台，并根据甲板﹑平台 ﹑舱底平面图中横舱壁﹑舱室围壁﹑水蜜肋板的位置画出横舱壁﹑ 舱室围壁﹑水蜜肋板（被右舷舱室遮挡的舱室围壁省略不画）。取双 层底高度 0.9m, 艏尖舱长度 6.1m、高度 5m，舱口高度 0.5m，宽度如 图对应，隔离舱与探测仪舱宽度 0.5m 四﹑绘制门﹑窗﹑开口﹑扶梯及液舱 先在甲板﹑平台﹑舱底平面图中画出门﹑窗﹑开口和扶梯， 然后 投影到侧面图中相应的位置。 在侧面图﹑舱底平面图中画出表示液舱的对角线（已在上步做 出）。 五﹑绘制舱室设备及其它各种设备 先在甲板﹑平台平面图中画出舱室设备﹑船舶设备﹑通风装置﹑ 烟囱﹑机舱顶棚﹑栏杆﹑导航仪器以及信号灯等。 然后在侧面图中画 出船舶设备﹑通风装置﹑烟囱﹑机舱顶棚﹑栏杆﹑导航仪器﹑信号 灯﹑旗杆﹑舵﹑推进器等（各种设备﹑器具不可见投影省略）。 六﹑检查﹑加深和在图中注字 全图绘制结束后，仔细检查是否有遗漏和错误。检查时逐层甲板 ﹑平台及舱底平面图对照侧面图和有关视图进行。检查无误后，在图 中注字，基本内容是： (1) 在视图上方标注视图名称（侧面图一般省略不注）；在视图中 标注各舱室的名称及肋位号。 (2) 在图纸右上方标注主要量度。

船舶原理知识点总结一、船舶基本概念1. 船舶与船体：船船是指所有的船只，船体是指船的物理结构。

2. 船舶分类：按用途分为货船、客船、渔船、军舰等；按船体结构分为平底船、V型船、双体船等。

3. 船舶主要组成部分：船体、船尾、船头、甲板、船底、船舱、推进系统、操纵系统等。

二、船舶浮力原理1. 阿基米德原理：任何浸泡在液体中的物体，受浮力的作用力等于其置于液体中排开的液体的重量。

2. 船舶浮力计算：船舶的浮力大小取决于船体形状、排水量、浸没深度等因素。

3. 浮力对船舶的作用：浮力使船舶获得浮起并支撑船体，是船舶能够悬浮在水面上的主要力量。

三、船舶稳性原理1. 船舶的稳性概念：船舶的稳性是指船体在受到外部干扰或载货作用时，能够恢复平衡状态的能力。

2. 影响船舶稳性的因素：船体形状、上层建筑、货物装载位置、载重量等因素均会影响船舶的稳性。

3. 稳性计算方法：稳性曲线法、GZ曲线法、倾覆角计算法等。

四、船舶设计原理1. 船体设计原理：船体形状、长度、宽度、吃水线等均是构成船体设计的基本要素。

2. 推进系统设计原理：船舶的推进系统包括主机、螺旋桨、舵机等，其设计应考虑功率、效率、可靠性和安全性等。

3. 操纵系统设计原理：船舶的操纵系统包括舵机、操纵台、转向装置等，应根据船舶的尺寸和用途进行设计。

五、船舶动力学原理1. 船舶的推进方式：螺旋桨推进、水动力推进、风帆推进、滑行推进等。

2. 船舶动力系统：主机、发电机、燃料系统、冷却系统、润滑系统等。

3. 动力系统的性能指标：功率、效率、稳定性、环保性等。

4. 燃料消耗与船舶速度：船舶的速度与推进功率和船舶阻力有关，通常通过燃料消耗与船速的关系来评估船舶的经济性。

六、船舶安全原理1. 船舶结构安全：船体、甲板、船底、舱室应具有足够的强度和刚度来承受外部载荷。

2. 船舶操纵安全：舵机、操纵台、转向装置等应具有灵活可靠、精准的操作性。

3. 船舶防火与逃生系统：船舶内部应具备有效的防火系统和逃生设备。

船舶原理公式汇总第一章船型系数:水线面系数C WP =A W /LB中横剖面系数C M =A M /Bd方形系数C B =排水体积/LBd菱形系数 C P =排水体积/A M L=排水体积/C M BdL=C B /CM 垂向菱形系数C VP =排水体积\A W d=排水体积/C Wp LBd=C B /C WP 排水体积符号^ 尺度比：长宽比L/B :与船的快速性有关船宽吃水比B/d:与船的稳性、快速性和航向稳定性有关型深吃水比D/d :与船的稳性、抗沉性、船体的坚固性以及船体的容积有关 船长吃水比L/d :与船的回转性有关，比值越小，船越短小，回转越灵活修正项 辛氏法：一法，A=1/3l(y i +4y 2+y 3)二法，A=3l/8(y i +3y 2+3y 3+y 4)L/2l/2计算漂心 X F =M oy /A w 二丄/2xydx /“ydx 其中 A W =2、L' 'yib梯形法：A= ydxL anydx =1(、yi -(y o +y 3)/2)j=0注(y o +y n )/2为首尾M oy =2(、L)2' 'kiyi所以 X f =、L 、'kiyi /^ 'yi计算横剖面面积型心的垂向坐标d dZ a =M oy /A s = ° zydz / 0 ydz其中横剖面面积d dAs=2 © ydz Moy=2 0 zydz又可以表达为As=2 'yi (注意首位修A=lMoy=2（、l ）2' 'kiyi 所以可以表达为 za=、d 、'kiyi 八'yi第二章第三章复原力矩M R = GZ忽略第四章M R =，GZ 可以得到M R =「"GZ =厶L 重点：静稳性曲线的特征 M R = GZM R = ：GZ = ：L 所以 M R = ：L L=GMBM =I T /.： 初稳性公式和稳性高B ML=I LF / . ：复原力矩M R =^GZ =.〉GM浮心的计算dM yoz =X F A w d z dM xoy =zA w d zX F 为A w 的漂心纵向坐标d排水体积对中站面yoz 的静距M yoz = [ xfAwdz一 一 d d 浮心纵向坐标 X B =M yoz /V= ° xfAwdz/ ° Awdz同理可以得排水体积对基平面xoy 的静距和浮心垂向坐标d dZb=Mxoy/ o zAwdz / 0 AwdzdMxoy= zAwdz同理根据横剖面计算排水体积和浮心位置dM yoz =X F A s d x dM xoy =Z a A s d x一 l /2浮心纵向坐标 Myoz= .“xAsdx 一 l /2浮心垂向坐标 Myoz=」/2zaAsdxl/2l /2X B =Myoz/ ▽ xAsdx / Asdxl/2 '--l/2 l /2l /2z B =Mxoy/ ▽zaAsdx / Asdx说明：船舶在正浮的平衡位置，静稳性臂L对横倾角的导数等于初稳性高度 GM故，对于静稳性曲线来说，其远点的切线的斜率等于初稳性高度第七章船舶阻力总阻力=兴波阻力+摩擦阻力+粘压阻力（漩涡阻力）R t=R w+R f+R pv估算阻力的近似方法海军系数：对于船型近似，尺度和航速相同的船舶，他们的阻力航速都有以下的关系，Rt= ：2/3V2有效功率PE和排水量厶已及航速V的关系P E 二：：2/3V3又可以表示为C e= ：2/3V3/P ECe为海军系数二为排水量V为航速Kn艾亚法：单桨船C BC=1.08-1.68F「GMRt和排水量及双桨船C BC=1.09-1.68F「艾亚法给出的对应于上述标准的有效功率P EPE= . °64V3S/C O*O.735(KW)V S为静水中航行的速度C0系数可以根据长度排水量系数L/C1/3和速长比V/ , L这里的LS垂线间长雷诺定律C f=R f/1/2、2s=f(R e) 摩擦阻力R f雷诺数R e二,/V '为水运动粘性系数V为速度傅汝德数F f=V/ . gl傅汝德数的比较定律V s/ gls =V m/ .. glm 所以得出V s=V m . Ls / Lm = V m ：1/2为模型船与实船的缩尺比相似定律：流体兴波阻力是傅汝德数的函数，因此总阻力必定是粘性阻力和兴波阻力的和，也就是雷诺数与傅汝德数的函数(不做要求)Ct=Rt/1/2 ：、v2s=f(Re,Fr)傅汝德假定，1假定船体总阻力可以分为独立的两部分，一是摩擦阻力，二是粘压阻力和兴波阻力，合并后为剩余阻力。