2023年哈尔滨工程大学试卷船舶静力学7月级A卷标准超详细解析超详细解析答案.pdf

-1-哈尔滨工程大学试卷 共 4 页;第 1 页（A 卷）考试科目:船舶静力学 （2000 级）一、回答下列问题（共 30 分）1、船舶的抗沉形式如何来保证的？答：可采取将船舶主体分隔成多个水密舱段，以及双层底等工艺，通过对分舱因数、可浸长度的计算，合理设计分舱。可以保证在一个或几个舱段破损进水的情况下，船舶仍具有一定抵抗倾覆的能力。2、写出船舶的初稳性公式。答：MRGMsin；其中：船舶排水量；GM船舶初稳心高；船舶横倾角（15）。3、何谓 MTC，如何计算？答：MTC 是每厘米纵倾力矩的英文缩写；其表达式为：LGML100 4、通常船舶的重心、浮心和稳心间有什么样的关系？答：GMBM+KB-KG 其中：GM稳心高；BM稳心半径；KB浮心距基线高度；KG重心距基线高度。5、船舶共有几个船型系数，各是如何定义的？答：水线面系数：BLACWWP；方型系数：TBLCB；横剖面面系数：TBACMM；棱形系数：MPALC；垂向棱形系数：TAACWWVP。6、船舶的静稳性和动稳性？答；静稳性是指船舶在静载荷作用下偏离原平衡位置，当载荷消失后，能够自行回复到原平衡位置的能力；动稳性是指船舶在动载荷作用下偏离原平衡位置，当载荷消失后，能够自行回复到原平衡位置的能力。船舶的静稳性由恢复力矩 MR或复原力臂来表示，动稳性则表示的是复原力矩所作的功，所以，动稳性力臂曲线是静稳性力臂曲线的积分。7、什么是船舶的储备浮力？答：是指船舶满载水线以上主体水密部分能够排开水的重量。通常用满载排水量的一个百分数来表示。8、船舶的浮性和稳性各研究船舶的什么问题？答：船舶的浮性研究的是船舶在一定装载情况下，浮于水面并保持稳定平衡的能力；船舶的稳性研究的是船舶在一定的外力作用下，偏离原平衡位置，当外力消失后，能够恢复到原平衡位置的能力。9、考虑船舶的初稳性问题时，如何计入自由液面的影响？答；经自由液面修正后的船舶的初稳心高等于未计自由液面影响的初稳心高减去自由液面修正值。题号 一 二 三 四 五 六 总分 分数 装 订 线 姓名：学号：班级：-2-共 4 页;第 2 页 经自由液面修正后的初稳心高表示为：nixiiwGMGM11 10、倾斜试验的目的是什么？答：为了测定船舶的实际重心高度。二、某船一水线面半宽如下，站间距L7 米，试用梯形法列表计算水线面面积AW，漂心坐标 Xf，及惯性矩 IT，IL。（20 分）站号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Yi(m)0.50 4.40 4.85 5.00 5.20 5.20 4.95 4.80 4.35 3.15 0.70 答：由梯形法列表计算：站号 水线半宽（米）面矩乘数 惯矩乘数 （）2 面矩函数 （）（）惯矩函数 （）（）水线半宽立方（)3 0 0.5-5 25-2.5 12.5 0.125 1 4.4-4 16-17.6 70.4 85.184 2 4.85-3 9-14.55 43.65 114.084125 3 5-2 4-10 20 125 4 5.2-1 1-5.2 5.2 140.608 5 5.2 0 0 0 0 140.608 6 4.95 1 1 4.95 4.95 121.287375 7 4.8 2 4 9.6 19.2 110.592 8 4.35 3 9 13.05 39.15 82.312875 9 3.15 4 16 12.6 50.4 31.255875 10 0.7 5 25 3.5 17.5 0.343 总和，43.1 -6.15 282.95 951.40025 修正值 0.6 0.5 15 0.234 修正后 42.5 -6.65 267.95 951.16625 计算公式 AW 2L CWP AW（LB）Xf=L/IL=2(L)3-AWXf2 IT=2/3 L 计算结果 595 1.63 -1.10 183099.90 4438.78 证在一个或几个舱段破损进水的情况下船舶仍具有一定抵抗倾覆的能力写出船舶的初稳性公式答其中船舶排水量船舶样的关系答其中稳心高稳心半径浮心距基线高度重心距基线高度船舶共有几个船型系数各是如何定义的方型系数横剖衡位置当载荷消失后能够自行回复到原平衡位置的能力动稳性是指船舶在动载荷作用下偏离原平衡位置当载荷消失后 -3-共 4 页;第 3 页 三、试述在船上增加小量载荷 P 时，加载的垂向位置对初稳心高和复原力矩的影响。（10 分）答：由稳性公式可得：（+P）G1Msin=GMsinP(Z(TT/2)sin（+P）G1M=GM-P(Z-(T-T/2)(1)可得；G1M=GM（+P）（T+T/2Z GM)(2)由(1)式可知，当 Z=T+T/2 处时，（+P）G1M=GM，复原力矩 MR不受影响，当 ZT+T/2 处时，复原力矩 MR减小；当 ZT+T/2 处时，复原力矩 MR增大。由(2)式可知，当 Z=T+T/2 GM 时，为极限位置，初稳心高不变；当 Z T+T/2 GM 时，初稳心高减小；当 Z T+T/2 GM 时，初稳心高增大。四、分别绘图说明如何应用静稳性曲线和动稳性曲线，确定船舶在阵风作用下及在风浪联合作用下，所达到的动横倾角及最小倾覆力矩和极限动倾角。（20 分）答：设舰艇受到的外力矩（如风倾力矩）为fM，如图 3.19，在静稳性曲线上，作水平线AD，使fMOA，并移动垂线 CD 使BCDOABSS，即可确定动横倾角d。但是，由于要凑得两块面积相等，实际操作比较麻烦，故通常直接应用动稳性曲线来确定d。MR(l)oBAC doTR(ld)MfDMfm ax d57.3oMfMfm ax dm ax dm axCABDNC1D1 图 1 静、动稳性曲线的应用 横倾力矩fM所作的功为 dMTff0 由于fM为常数，所以fT为一直线，其斜率为fM，故当1弧度53.3 时，ffMT。因此，在动稳性曲线上的横坐标57.3 处作一垂线，并量取fM得 N点，连接 ON，则直线 ON即为fT随而变的规律。fT与 TR两曲线的交点 C1表示横倾力矩fM所作的功与复原力矩 MR所作的功相等。与 C1点相对应的倾角即为d。潜艇所能承受的最大风倾力矩maxfM（或力臂maxfl）证在一个或几个舱段破损进水的情况下船舶仍具有一定抵抗倾覆的能力写出船舶的初稳性公式答其中船舶排水量船舶样的关系答其中稳心高稳心半径浮心距基线高度重心距基线高度船舶共有几个船型系数各是如何定义的方型系数横剖衡位置当载荷消失后能够自行回复到原平衡位置的能力动稳性是指船舶在动载荷作用下偏离原平衡位置当载荷消失后 -4-共 4 页;第 4 页 在静稳性曲线图上，如图 1 所示，如增大倾斜力矩fM，则垂线 CD 将向右移，当 D点达到下降段上的 D位置时,DCBBOASS,如倾斜力矩fM再增大,复原力矩所作的功不能与倾斜力矩所作的功相等，所以，这时的倾斜力矩即为所求的最大倾斜力矩maxfM（或力臂maxfl），D点相对应的倾角称为极限动横倾角maxd。在动稳性曲线图上，过O 点作与动稳性曲线相切的切线1OD，此直线表示最大倾斜力矩maxfM所作的功，直线1OD在57.3 处的纵坐标便是所求的最大倾斜力矩maxfM（或力臂maxfl），切点D1对应的倾角便是极限动横倾角maxd。五、某舰艇360 t，T=2.00 m，TPC=2.8 t/cm，L56 m，Xf-2.0 m，GM=0.66 m，GML120 m，艇出航后，首部原已装满淡水的水舱，用去了淡水 P=5.6 t，其重心在（8.0m，2.0 m，0.7 m）处，已知淡水舱的水平截面为矩形，l=4.5 m，b=3.0 m，求此时艇的浮态和稳性。（20 分）答：1）舰艇的平均吃水增量：T-P/（Aw）=-P/（100TPC）=-5.6/(1002.8）=-0.02 m;2)舰艇新的横稳心高：G1MGM+（P（+P）（T+T/2Z GM)Piwxi 0.66-（5.6（360-5.6）（2.0-0.01-0.7-0.66）-)6.5360(1235.40.13 0.62 m；3）舰艇新的纵稳心高：G1ML（+P）GMLPiwxi （360（360-5.6）120-)6.5360(125.430.13 121.83 m；4）横倾角：tan=Py/(（+P）G1M)=5.6 2.0/(360-5.6)0.62)=-0.05=-2.92；5）纵倾角：tan=P（x-xf）/(（+P）G1ML)=5.6(8+2)/(360-5.6)121.83)=-0.0013=-0.074；6）由纵倾引起的首尾吃水增量：TF（L/2-Xf）tan=(56/2+2)(-0.0013)=-0.039；TA（L/2+Xf）tan=-(56/2-2)(-0.0013)=0.034；7）首尾吃水 TFT+TF2.00-0.0391.941 m；TAT+TA2.00+0.0342.034 m；该舰体用去淡水后产生尾倾。证在一个或几个舱段破损进水的情况下船舶仍具有一定抵抗倾覆的能力写出船舶的初稳性公式答其中船舶排水量船舶样的关系答其中稳心高稳心半径浮心距基线高度重心距基线高度船舶共有几个船型系数各是如何定义的方型系数横剖衡位置当载荷消失后能够自行回复到原平衡位置的能力动稳性是指船舶在动载荷作用下偏离原平衡位置当载荷消失后