浅谈船舶工程的力学问题.docx

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1、浅谈船舶工程的力学问题 摘 要：本文运用船舶工程理论的力学原理就我国船舶工程状况进行了探讨探讨，论述中文章针对船舶工程力学中的外部影响因素，主要力学问题等方面进行分析，最终依据相关问题提出了自己的看法和见解，为推动我国船舶工程事业发展提出了一些自己的看法。 关键词：工程力学；造船；影响因素 DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2022.15.058 现在社会在飞速发展，带动中国的各行业也飞速发展，其中就包括了船舶行业。据统计，中国在11015年的时候，一年的造船量就已经名列世界第三，较过去来说有了很大的进步1。从11015之后，中国的造船量始终名列前茅。在2001年11月，中国

2、加入世界贸易组织，使得中国的船舶行业又迈出了历史性的一步，但是船舶行业面临的压力也就更大了。 1 海洋船舶的外部环境因素 1.1 海风和海浪 船舶在海洋上航行，就会受到风浪的侵扰，但是对于海洋来说，或多或少的都会有风和浪，风浪级数甚至能达到12级或者以上2。国家依据风量的大小、速度和破坏性程度将风力分成了13级，0级的风速是0到0.2m/s，基本上是感觉不到风吹的，12级的风速范围是32.7到36.9m/s，它的危害程度是很大的，基本上在陆地上是看不见的，偶见于海上。再高级的风比如说龙卷风、台风等也是有的，不过就更为少见了。高于12级的风力，就已经造成了灾难性的毁灭，假如是发生在海上的，它会将

3、船舶打翻，即使船舶的重量高达上千吨或以上。船舶在海上行驶，难免会遇到有风浪的时候，有的时候只是小风小浪，但是有的时候甚至是飓风大浪，假如面对的是大浪，那么对船舶的结构、布置等损害是不行避开的。这种状况下，就要求船舶肯定要有相当好的质量和结构，才能抵抗住飓风大浪。在船舶的设计过程，风浪是考虑的一大因素，我们还要对相应海疆的风浪进行长期的分析，尽可能的找出它的相应改变。 1.2 深水压力 在水中，存在肯定的压力，这是众所周知的，但是在深水中压力，我们可能没有接触过，对此不了解。经过相应的运算，最终得出：假如深水的深度在10100m，那么须要承受的压力为101.33MPa，600m深度的潜艇的压力是

4、6.08MPa3。 1.3 同海底礁石和海冰的相对高速碰撞与冲击 古往今来，历史上发生的撞船事假已经不止一个，最为人知应当就要数泰坦尼克号了，它当时是在高速行驶过程中，撞向了冰山的一角，最终造成了大量的人员伤亡。还有在1967年的油船撞击事务，它也是在行驶过程中撞向了相应的障碍物，造成了大量的原油洒在海里，造成了很大的经济损失。除了撞击对船舶造成相应的损害之外，海水、动植物也会对船舶造成相应的影响。 2 船舶工程中的主要力学问题 就造船工业来说，船舶工程中所涉及的力学问题，不仅对造船具有重要的影響，而且还影响着我国航运事业的发展。因此，本部分针对船舶工程中的主要力学问题，从船舶的稳定性、船舶的

5、推动和阻力以及海洋气象结构中的气流问题进行探讨，旨在进一步理清船舶工程中的一些重要力学问题。 2.1 船舶的稳定性 船舶的稳定性首先考虑的就是，要是船舶漂移在水面上，这就须要船舶产生肯定的浮力，支撑起整个船只的重量4。除了保证船舶的漂移之外，还要保证在肯定风量的作用下船舶不会产生太大的晃动，要不然太大的晃动会使船舱内进水。船身的晃动会造成相应的倾斜，有可能是侧倾，也有可能是纵倾。当船舶发生侧倾时，这时候整个船的重心也会发生倾斜，偏向于倾斜的那边，此时船舶的浮力和重力之间就回产生相应的距离，用符号h来表示。想要判定此时船舶是否稳定，须要判定船舶的稳心和重心之间的凹凸和浮力与距离的乘积，假如稳心高

6、，且乘积要大于此时船舶的倾斜力矩时，就能够认定此时船舶是稳定的。这两个条件有一个不能满意，也认定是不稳定的。对稳定性的分析主要就是想要在造船的过程中从相应的方面设计，比如说增加倾角或者变更结构等，尽可能的是船舶在航海过程中足够的稳定。 现在对船舶的分类有单体船和双体船，两者各有自己的优点。单体船在行驶过程中能够保证行驶的速度，但是在遇见风浪时的稳定性是很差的。假如稳定性不能够保证的话，船舶在适用上是不合理的。针对单体船的这个缺点，才提出了双船体的想法。经过多年的理论探讨和实践测试，在11013年推出了第一个双体船，代号为S WATH，该船体有较好的稳定性。该船体的结构分为水上平台和水下瘦长体，

7、这种结构保证了船舶的稳定性，即使有风浪时，船舶的也不会有太大的晃动。现在，相应的船舶专家提出了一个大胆的设想-多体船，假如该类型船的胜利设计，或许对现在的军舰都会产生相应的影响。 2.2 船舶的推动和阻力分析 对于现在的船舶来说，除了要保证船舶的稳定性之外，还要保证相应的运行速度和限制上的敏捷性。在船舶的前进过程中主要是靠的是船体的推动器的作用，推动器作用于水，水反作用于推动器5。现在常用的推动器是水下轴流式螺旋桨，它主要是靠柴油机进行带动的，并且运用螺旋桨的目的就是在行驶过程中对水的阻力小，运行效率高。船舶设计好之后，它的最大推力就已经是固定的了。在船舶行驶的速度加快时，对水的阻力也会增大，

8、这样所须要的船舶推力也会增大，当速度达到肯定值，船舶的推力也会达到最大值，此时的速度值成为速度极限值。但是对于船舶来说，我们一般不会使船舶行驶在速度极限值，这样对船舶的损害是极大地，而且不行复原。制约船舶前进的主要因素就是阻力，阻力分水上阻力和水下阻力，水上阻力主要就是大气和风的阻力，水下阻力主要是水的阻力。 2.3 船舶与海洋结构物在波流作用下的水动力学问题 想要保证船舶的正常稳定运行，并且使其处在最佳行驶状况下，就不得不考虑水动力对船舶的影响。 波浪理论。该理论主要是考虑的是波浪对船舶的影响，它主要包括了两种理论，正弦波理论与有限振幅波理论。这两种理论有各自的应用场合，也有各自的优缺点。

9、结构物的运动。船舶在行驶过程中随着风浪不同，会产生不同的改变，有的时候是左右摇摆，有的时候上下晃动，对这些不同的改变进行相应的分析，才能更深化的探讨船舶的稳定性。 平安性。船舶的平安性包括了多种，别说耐腐蚀性、抗振动性等等。 3 船舶与海洋工程中的其他力学问题 通过前面本文的探讨，文章主要介绍了船舶稳定性的重要因素，还有一些不是特殊重要的力学因素也不行忽视： 其一，不同的材料在海水中有不同的性能，要考虑到材料的腐蚀性、焊接性等等；其二，行驶过程中，尽可能的预防问题的发生；其三，对于不同公共，会有不同结构的船舶设计，对该设计尽可能的优化；其四，分析船舶在不同的状况下，有可能出现的全部问题；其五，

10、优化船舶的速度和稳定性第六，尽可能的对船舶进行优化设计，比如说助推器的改进、噪声的处理等； 当然，除了上述的力学因素以外，还有一些其余的因素，在此不做过多介绍。 4 结束语 船舶的力学问题干脆关系着造船事业的发展，了解船舶力学问题是规范船舶平安生产，提升船舶工程质量的重要前提。因此，本文所针对船舶工程中的力学问题进行研讨，旨在为全面分析造船中涉及的主要力学及其影响因素进行分析，这就为下一阶段造船工作中提升平安技能等方面具有着重要的作用。总之，现在中国的船舶行业已经取得了特别大的胜利，在之后的日子里，船舶行业的发展确定会越来越好，造福于国家，造福于人类。 参考文献： 1胡毓仁，陈伯真.船舶及海洋

11、工程结构疲惫牢靠性分析M.人民交通出版社，11016. 2波列比亚等.工程结构的振动M.同济高校出版社，11012. 3布雷比亚，瓦尔克 .近海结构动力分析M.海洋出版社，11015. 4邵兵，原恩桃，郁斌强，于忠海.“卓越安排”课程体系的改革探讨机械设计制造及其自动化专业J.中国校外教化，2022. 5刘俊，李荣斌，汪烨，王廷军.基于工程素养的技术应用型人才培育模式探讨以机械电子工程专业为例J.职教论坛，2022. 第7页 共7页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页