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《船舶性能计算》课程标准课程名称：船舶性能计算适用专业：船舶工程技术1．课程的性质《船舶性能计算》是船舶工程技术专业的一门专业核心课程，是学生学习船舶航海性能的专业课程。
该课程功能与教学目标是使学生对船舶航海性能有深的认识与理解，使学生具备从事船舶设计和制造过程中有关船舶航海性能的分析与计算等方面的专业技能，它要以《船体识图与制图》为基础，也是进一步学习《船体生产设计》、《船体总体设计》和《船体强度与结构设计》等课程的基础。
2．课程的设计思路本课程以“船舶工程技术专业工作任务与职业能力分析表”中的“船舶性能计算基本能力”、“按规范校核船舶设计图纸能力”等工作项目设置的，其总体设计思路是以学生就业所涉及到的船舶航海性能分析与计算等实际工作过程为导向，以船舶浮性、稳性、抗沉性、快速性、操纵性和耐波性等的专业知识学习领域工作任务为课程主线，以造船生产设计的工作过程所需要的岗位职业能力为依据，根据学生的知识与技能特点，采用船舶航海性能分析与计算典型案例的方式来展现教学内容，通过学习领域、知识点、技能点的典型案例分析与讲解等工作项目和实例教学法来组织教学。
教学过程中，通过校企合作、校内综合训练基地建设等多种途径，充分开发学习资源，给学生提供丰富的实践机会。
教学效果评价采取过程评价与结果评价相结合的方式，通过理论与实践相结合，重点评价学生的职业能力。
该课程为专业考试课，总学时为78（其中讲练48学时，综合训练1周30学时），学分为4，安排在船舶工程技术专业学生第2学期实施教学。
以贴近实际工作任务及工作过程为依据开发设计教学、训练项目，确定如下学习情境：3．课程的目标通过实际任务引领型的工作项目活动，使船舶工程技术专业的学生了解船体近似计算方法（梯形法），掌握解船舶浮性、初稳性、稳性曲线的基本概念和基本原理及其计算分析方法，掌握抗沉性计算和分析的基本原理及方法，掌握船舶阻力的成因和分类及基本计算分析方法，掌握船舶推进器基本理论和螺旋桨的水动力性能，掌握船舶操纵性和耐波性的基本概念等知识和技能，培养学生具备船舶性能分析与计算的实际工作技能；使学生能检索与阅读船舶性能方面的相关资料，具备船舶航海性能预报的能力；通过工作项目活动培养学生重视船舶性能在船舶设计和建造过程中的地位和重要性，提高学生的团队工作能力和耐心细致的工作作风，为学生未来从事船舶设计和建造打下能力基础。
绪论船舶静力学是研究船舶航海性能的科学，是船舶设计与制造专业的一门重要专业技术基础课程，本学科要求有《高等数学》、《材料力学》、《理论力学》、《流体力学》等学科作为基础，也是今后学习《船舶强度与结构规范设计》、《船舶设计原理》、《造船工艺学》等课程的基础，因此要求同学们重视这门课的学习。
本课程包括六章。
其中第六章船舶的下水计算因在造船工艺学有阐述故在船舶静力学中不加以阐述。
第二、三、四章是重点章节。
通过本课程的学习，学生应对船舶浮性、稳性、抗沉性有一个全面的了解，在船舶设计时保证船舶具有合理的浮态（船舶在静水中的平衡状态，参数有吃水d、横倾角θ以及纵倾角ψ）和足够的稳性和抗沉性，同时学生应掌握衡量船舶稳性、浮性、抗沉性各种指标及其计算方法，能在设计时提供各种必要的计算说明书和曲线等数据。
一、船舶原理的内容船舶原理是研究船舶航海性能的科学。
（1）浮性——船舶在一定的装载情况下浮于一定水面位臵的能力（保持平衡位臵能力）。
（2）稳性——船舶在外力作用下，船舶发生倾斜而不致倾覆，当外力的作用消失后，仍能回到原来的平衡位臵的能力。
（3）抗沉性——当船体破损，海水进入舱室，船舶仍能保持一定的浮性和稳性而不致沉没和倾覆的能力。
（4）船舶快速性（速航性）——船舶尽可能消耗低的功率而达到一定航速的能力，包括船舶阻力与推进两部分，前者研究船舶在航行过程所遭受的各种阻力。
后者是研究克服阻力的推进器及其与船体间的相互作用（推力减额和伴流分数）。
（5）适航性（或称耐波性）——船舶在风流情况下的运动性能，主要研究船舶的横摇（rolling）、纵摇(pithing)、升沉等习惯上称为摇荡（摇摆、振荡）（6）操纵性——包括航向稳定性和船舶机动性(航向稳定性和船舶机动性是相互制约的，对船体的要求也是相互制约的)是按照驾驶员的意图保持原定航向和改变航向的能力。
船舶原理=船舶静力学+船舶动力学船舶静力学是以流体静力学为基础，研究船舶在不同条件下的浮性、稳性、抗沉性等问题。
第一章船体线型及结构概述船体结构型式依据船舶的类型而定，与所用材料和连接方式有关，也与船体形状、尺度及受力情况有很大关系。
第一节船体线型与尺度一、船体线型为了使船舶航行时所受到的阻力最小，船体的表面都做成流线形的光滑曲面，船体两端尖瘦中间肥大，如图1-1所示。
图1-1 船体形状（船图P13图1-2-1）不同船舶的船体的形状也不完全相同。
船体形状可以从三个方面来看：1．船体侧面形状船体侧面形状包括甲板边线、龙骨线及首、尾外形轮廓线形状。
（1）甲板边线和龙骨线甲板边线有首尾升高的舷弧形曲线、折线和水平直线形状等。
舷弧可以减少首尾上浪，也可增加首尾的储备浮力。
有些内河船舶为简化结构和便于施工，也用水平的甲板线。
龙骨线有水平直线、倾斜直线、曲线或断折曲线几种形式。
水平直线式使用最广，便于制造和进坞修理。
倾斜直线式一般均为尾倾。
这往往是因为首吃水受到限制，或是为了放置较大直径的螺旋桨，如登陆艇、拖船、渔船、快艇等。
机帆船及滑行快艇等特殊船型的龙骨线则为曲线或断折曲线式，图1-2所示为几种形式的甲板线和龙骨线形状。
图1-2 甲板线和龙骨线形状（船图P13图1-2-2）（2）船首形状如图1-3所示，常见的船首形状有：直立型首，首柱呈与基线相垂直或接近垂直的直线，首部甲板面积不大。
这种首现在主要用于驳船和特种船舶上，见图1-3a）。
前倾型首，首柱呈直线前倾或微带曲线前倾，首部不易上浪，甲板面积大，在发生碰撞时船体水线以下的部分不易受损，外观上比较简洁，有快速感。
军船上多采用直线前倾型，民船上常用微带曲线前倾型，见图1-3b）。
飞剪型首，首柱在设计水线以上呈凹形曲线，首部不易上浪，且较大的甲板悬伸部可以扩大甲板面积，有利于布置锚机和系船设备。
飞剪型首常用在远洋航行的大型客船和一些货船上，见图1-3c）。
破冰型首，设计水线以下的首柱呈倾斜状，与基线约成30°夹角，以便冲上冰层。
该型式的首用于破冰船上，见图1-3d）。
海上运输船型与尺度介绍
船体线型
为减小船舶航行时的阻力，船体的表面一般都呈流线型的不规则光滑曲面，称为船体线型。
船体线型用型线图来表示。
型线图是在三个相互垂直的投影面上，以船体外型表面的截交线、投影线和外廓线表示船体外型的图样。
型线图上所表示的船体形状包括外板型表面的形状和甲板型表面的形状。
型线图的视图是由纵剖线图、横剖线图和半宽水线图三个视图所组成。
船体主尺度
度量船体外型大小的基本度量，简称主尺度。
通常有下列几项：总长-船体型表面(包括两端上层建筑在内)最前端和最后端之间的水平距离。
设计水线长-设计水线面与船体型表面首尾端交点之间的水平距离。
垂线间长-首垂线与尾垂线之间的水平距离。
型宽-船体型表面之间垂直于中线面的最大水平距离。
型深-通常指中横剖面处，自龙骨线量至上甲板边线间的垂直距离。
吃水-通常指中横剖面处，自龙骨线量至设计水线的垂直距离。
船型系数
表示船体水下形状肥瘦程度的无因次系数，与船舶航行性能
有密切关系。
其中有：方型系数-表示水下部分总的肥瘦程度;棱型系数-反映船体水下部分的体积沿船长的分布情况;水线面系数-反映设计水线面两端的瘦削程度;中横剖面系数-反映中横剖面的饱满程度。
船体主尺度、尺度比和船型系数一、船体主尺度
船舶的大小：
船长
型宽
型深
吃水
图2-2-1 船体主尺度
1. 船长（L）——通常选用的船长有三种，即总长、垂线间长和设计水线长。
总长（L OA）：自船首最前端至船尾最后端平行于设计水线的最大距离。
垂线间长（L PP）：首垂线（F.P）与尾垂线（A.P）之间的水平距离。
一般情况下，如无特别说明，习惯上所说的船长常指垂线间长。
水线长（L WL）：平行于设计水线的任一水线与船体型表面首尾端交点间的水平距离。
所谓设计水线长，即设计水线在首柱前缘和尾柱后缘之间的水平距离。
军舰一般均以设计水线长为垂线间长。
在船舶静水力性能计算中，通常采用垂线间长L PP，在分析阻力性能时常用设计水线长L WL，而在船进坞、靠码头或通过船闸时应注意它的总长L OA。
2. 型宽（B）——指船舶型表面（不包括船体外板厚度）之间垂直于中线面方向度量的最大距离，一般指船长中点处的宽度。
对于设计水线或满载
水线处分别称为设计水线宽或满载水线宽。
最大宽度是指包括外板和伸出两舷的永久性固定突出物（如护舷材等）在内的垂直于中线面的最大水平距离。
3. 型深（D ）——在船舶型表面的甲板边线最低点处，自龙骨板上表面（即龙骨基线）至上甲板边板的下表面的垂直高度。
通常，甲板边线的最低点在舯剖面处。
4. 吃水（d ）——龙骨基线至设计水线的垂直高度。
在有设计纵倾时，首尾吃水不同，则取其平均值，即)(2
1A F M d d d += 式中：M d ——平均吃水，也就是舯剖面处吃水；
F d ——首吃水，沿首垂线自设计水线至龙骨线的延长线之间的距离；
A d ——尾吃水，沿尾垂线自设计水线至龙骨线的延长之间的距离。
5. 干舷（F ）——自设计水线至上甲板边板上表面的垂直距离。
一般船舶在首、中和尾处的干舷
是不同的，因此在舯剖面处干舷F 等于型深D 与吃水d 之差再加上甲板的厚度。
二、尺 度 比
1. 长宽比（L/B ）——与船的快速性有关。
该比值越大，船越细长，在水中航行时所受的阻力越小，特别是高速航行时。
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、船体坚固性以及船体内部的容积密切相关。
4. 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。
5. 船长型深比（L/D ）——与船体总强度有关，长深比小，船短而高，强度好。
三、船 型 系 数
1. 水线面系数（C WP 、α）——与基平面相平行的任一水线面面积A 与垂线间长L 、型宽B 所构成的长方形面积之比，即LB A C W WP / ，C WP 的大小表示了水线面的肥瘦程度。
2. 舯剖面系数（C M 、β）——舯剖面在水线以下的面积AM 与型宽B 、相应吃水d 所构成的长方形面积之比，即 Bd A C M M /=，M C 的大小表示了水线以下的舯剖面的肥瘦程度。
图2-2-2 水线面系数和舯剖面系数
3. 方形系数（C B 、δ）——船体水线以下的型排水体积▽与船长L 、型宽B 以及相应水线吃水d 所构成的长方形体积之比，即 LBd C B /∇=，B C 的大小表示船体水下体积的肥瘦程度。
图2-2-3 方形系数
4. 棱形系数（C P 、φ）——又称纵向棱形系数。
船体水线以下的型排水体积与由相应水线下舯剖面浸水面积AM 和船长L 所构成的棱柱体体积之比，即L A C
M P ∇=，或M B M B P C C BdL C LBd C C ==，P C 大小表示了排水体积沿船长方向的分布情况。
P C 大，表示▽沿船长方向分布较均匀；P C 小则表示▽主要分布于船中，两端较尖瘦。
图2-2-4 棱形系数
5. 垂向棱形系数（C VP 、φV ）——船体水线以下型排水体积▽与由相应水线的水线面面积AW 和吃水d 所构成的棱柱体体积之比，即d A C W VP
∇=，或WP B WP B VP
C C LBd C LBd C C ==，C VP 的大小表示了排
水体积沿吃水方向分布情况。
C VP大，表示▽沿吃水分布较均匀；C VP小，则表示▽主要分布于靠船的水线。
图2-2-5 垂向棱形系数
上述各系数的定义，如无特别指明，都是指设计水线而言。
在计算不同水线处的各系数时，其船长、船宽常用垂线间长（或设计水线长）和设计水线宽。
例题：如图2-2-6所示，其中a船的水下形状为一三棱柱体，b船水下形状为一首尾尖瘦的棱体，两船的长L、宽B及吃水d均同，排水体积▽亦相等。
根据定义可得：
a船：C WP=1.0, C M=0.5, C B=0.5, C P=1.0及C VP=0.5；
b船：C WP=0.5, C M=1.0, C B=0.5, C P=0.5及C VP=1.0。
图2-2-6 船型系数的物理意义。
