船舶原理 杜嘉立 课后简答题答案Word文档下载推荐.docx

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（P43）

三种，稳定平衡不稳定平衡中性平衡

稳定平衡：

重心G0点在稳心M点之下，复原力矩MR的作用方向与倾侧力矩Mh的作用方向相反，当外力消失后，它能使船舶回复到原平衡状态。

凡具有这种稳性的船舶相对于其原平衡位置而言是稳定的，所以称是稳定平衡。

此时，GM和复原力矩MR均为正值。

不稳定平衡：

重心G0点在稳心M点之上，复原力矩MR的作用方向与倾侧力矩Mh的作用方向相同，使船舶继续倾斜。

凡具有这种稳性的船舶相对于其原平衡位置而言是稳定的，所以称是不稳定平衡。

此时，GM和复原力矩MR均为负值。

中性平衡：

重心G0点在稳心M点重合，GM和复原力矩MR均为0，外力消失后船舶不会回到平衡位置也不会继续倾斜。

3、船舶静稳性和动稳性有哪些主要区别？

（P44）

按受力性质将船舶稳性分为静稳性和动稳性。

静稳性指在静态力矩作用下，不计及倾斜角速度的稳性。

静态外力矩是指逐渐作用在船上，引起船舶倾斜的过程缓慢而可以忽略船舶倾斜角速度的倾斜外力矩。

动稳性指在动态力作用下，计及倾斜角速度的稳性。

4、货舱内载荷（集装箱除外）的重心高度通常有哪几种确定方法?

（P46）

估算法：

适用于确定货舱内包装或散装固体货物的合重心距基线高度。

利用舱容曲线图或数据表：

适用于具备舱容曲线图或数据表资料的船舱内确定固体或液体载荷的合重心高度。

对液体载荷，货物上表面平整的散装货或舱内容易归并为分层平铺形式的件杂货，使用这一方法精度较高。

取舱容中心作为重心高度：

使用这一方法时，当舱内载荷的均质性越差或满舱率越低时误差将越高。

此方法确定的zi通常要高于载荷实际高度，即求取的GM小于其实际值，偏于安全。

因方便被船员乐于采用。

5.静稳性曲线上的主要特征有哪些?

对于特定的船舶，其静稳性曲线随排水量、载荷的纵向分布和船舶液体舱内存在的自由液面状况而变化，其曲线特征如下：

1）静稳性曲线在原点处的斜率等于初稳性高度GM

2）在横倾角为30o时，对应的复原力臂GZ可以用于表征船舶的大倾角静稳性。

3）静稳性曲线最高点的纵坐标值，表示船舶所能承受的最大静倾力矩，其对应的横倾角为

4）静稳性曲线的上升段存在一个反曲线点，此点处曲线斜率最大，此点所对应的横倾角为甲板入水角

5）当复原力臂0时对应的横倾角为稳性消失角

，当船舶横倾角超过这个角时，船舶的复原力矩为负值，此时船舶将继续倾斜直到倾覆，可用于表征船舶的大倾角稳性。

6）静稳性曲线下的面积

，曲线下的面积越大，船舶稳性越大。

6,采取哪些措施可以减少船上自由液面对船舶稳性的影响。

在计算船舶初稳性高度时，应采取以下措施对自由液面进行修正：

1）凡是存在自由液面的液体舱，均应计算装载50%的自由液面影响；

2）消耗的液体舱和航行途中加载压载水的压载舱，应该假设每一类液体至少有一对边舱或一个中心线上的舱存在自由液面，且所取得舱组或舱的自由液面应为最大者，

3）满载液货舱按装载至98%舱容高度计算0度横倾自由液面的影响，

4）液货舱之外的液舱，装满98%以上仓容的液体舱及通常剩余液体的空舱，可不计自由液面的影响。

减少自由液面对船舶的稳性的影响还可以在液体舱内加n道纵隔壁。

7，船舶在不同装载情况下稳性有哪些检验方法？

根据船舶的装载情况和船上配备的稳性资料的不同，稳性的校验方法通常包括两个方面：

1）对稳性最低要求的校核；

A.当船舶选定的核算装载状态与其《装载手册》的船舶资料中某一基本状况相同，或者前者的稳性状况比后者好时，可以免除此项校验过程

B.若船舶资料提供有御用重心高度KG曲线图或最小许用初稳性高度GM曲线图时，则所核算的装载情况下，经自由液面修正后的GM或者KG必须满足下列两个条件

GM

+

或者KG

（KG-C）

C;

当船舶资料中缺少许用重心高度或者最小许用初稳性高度资料时，则需要根据船舶《稳性报告书》中所提供的资料条件，决定采用何种稳性规则校核。

2），对船舶横摇周期的校核

对于航行中的船舶，在满足其稳性最低要求的前提下，所核算的装载状态下未经自由液面修正的GM0通常还需要同时满足的条件GM小于或等于横摇周期问9S时对应的GM.

8.船舶在离港状况下满足我国法定稳性衡准要求，在什么情况下仍有发生倾覆沉船的可能？

1.随浪稳性：

在船舶遇到波长为0.6到2.3倍船长，特别是接近船长，且波向接近航向、波速接近航速时发生

2.船舶在顺浪和偏顺浪下易发生冲浪而发生大幅度横倾

3.参激横摇：

由于纵摇或垂荡对横摇的耦合作用或由波浪的周期性干扰，引起船舶的横向复原力矩的周期变化引起的横摇运动

9.我国《法定规定》对国内航行普通干散货船的稳性要求有哪些?

1初稳性高度GM不小于0.15

2横倾角等于30度的复原力臂应不小于0.20m,如船体进水角小于30度，则进水角复原力臂应不小于0.20

3船舶最大复原力臂对应的横倾角

应不小于25度

4稳性衡准数k应不小于1.00

10.IMO《2008年IS规则》对普通干散货船稳性要求有哪些？

1初稳性高度GM应不小于0.15

2复原力臂曲线在横倾角0到30度之间所围面积应不小于0.055m.rad

3复原力臂曲线在横倾角0到40度或进水角中较小者之间所围的面积应不小于0.090m.rad

4复原力臂曲线在横倾角30度到40度或进水角中较小者之间所围的面积不应小于0.030m.rad

5横倾角30度处的复原力臂应不小于0.20m

6最大复原力臂对应角不小于25度

7满足天气衡准要求

11、简述临界稳性高度和极限重心高度的定义及其应用。

临界稳性高度（船舶最小许用初稳性高度）GMc是指恰能同时满足船舶完整稳性全部指标的最低要求时，对船舶初稳性高度的最低限定值。

极限重心高度（船舶许用重心高度）KGc是指恰能同时满足船舶完整稳性全部指标的最低要求时，对船舶重心高度的最高限定值。

应用：

借助此类资料，在校核船舶稳性时，只需计算经自由液面修正后的初稳性高度或重心高度一项直播安，省去了需要回执船舶敬文星或动稳性曲线的麻烦，从而可以大大简化稳性的校核过程。

12、如何用简洁方法判断一艘船舶的稳性是否满足《法定规则》的要求？

详见P101

要求同时满足：

经自由液面修正GM>

=GMc+0.2和未经自由液面修正GM0<

=GM|Tθ=9s.

第四章

1.一艘船航行时为什么要保持适当的吃水差？

2、船舶吃水差不满足要求时有哪些调整方法？

✍纵向移动载荷；

✍选择适当舱位加减载荷

3、试述吃水差比尺的使用方法？

第五章

1、请给出下列名词的定义：

舱壁甲板：

指船舶水密横舱壁上达的最高一层甲板；

渗透率：

当船舱进水后，其实际进水体积V1总要小于空舱的型体积V，两者之比称为渗透率；

限界线：

在舱壁甲板边线以下76mm（即3in）处所绘的一条曲线称为安全限界线；

可浸长度：

船舶进水后的水线恰与限界线相切时的船舱最大许可舱长称为可浸长度；

分舱因数：

为便于体现对各类船舶抗沉性方面的要求不同，需要引入一个等于或小于1.0的表征抗沉性要求的系数，称为分舱因数；

许可舱长：

指实际的可浸长度与分舱因数的乘积

2.船舶进水舱室分几类，它们有哪些主要区别？

第一类舱：

进水舱被灌满，其舱顶位于水线一下且未破损。

第二类舱：

进水舱未被灌满，舱内外水不相联通

第三类舱：

舱顶位于水线以上，舱内外水相联通

3．请简述《船舶破损控制手册》中船舶破损控制图显示的主要内容。

船舶破损控制图是一张比例不小于1：

200，为清晰地显示各层甲板及货仓水密舱地限界、限界上开口及其关闭装置和控制位置，以及扶正由于进水产生地横摇装置位置等内容而专门绘制地船舶每层甲板地俯视图。

4．《船舶破损控制手册》地主要内容包括哪些？

一、船舶相关技术资料

1.船舶主要参数、货仓和机舱尺度

2．排水泵排量和最大排水能力

3．船舶破损控制图张贴位置

二、传播破损控制

1．船舶碰撞造成破损后地应急措施

2．调整横倾及纵倾地注意事项

3．进入或逃出水密舱柜地方法

三、船舶破损控制须知

1．船舱进水重量和进水速率估算公式

2．船长对船体破损风险地分析

四、附录

1．本轮堵漏器材清单及检查和保养要点

2．本轮货仓、水舱和油舱的通风管。

测量管、溢油管在甲板上的位置图

3．船舶破损是本轮水密装置操作程序及其须知

5、某排水量50000t的远洋船在满载状态下航行途中，在第2货舱舱壁水线下发现船壳出现裂缝且有海水涌入装满大豆的货舱，你认为应当采取那些应急措施？

✍关闭所有的水密和风雨密装置；

✍将大豆抛出船外，对裂缝处进行修补。

第六章

1、船体强度的概念是什么？

有哪些分类？

船体强度是指为了保证船舶安全，船体结构必须具有的抵抗各种内外作用力不使之发生极度变形和破坏的能力。

分类：

总强度和局部强度；

总强度又分为纵向强度，横向强度和扭转强度

2、船体横剖面上的切力和弯矩是如何产生的？

分别使船体产生怎样的变形？

其大小受什么限制？

✍如果船体纵向坐标位x的横剖面一侧载荷分布曲线下的面积代数和不等于零，就意味着该侧所受的重力和浮力总数不相等。

为了维持平衡，该侧船体必然收到来自另一侧船体的作用力，这一作用力就是通过横剖面的船体纵向有效构件传递的内力——切力。

✍如果纵坐标为x的剖面一侧载荷曲线下的面积对该剖面所取的面积静矩之代数和不等于零，那么即剖面一侧的重力对剖面的力矩不等于该侧浮力对剖面的力矩，同样也需要一个力矩来维持平衡，这一内部力矩就是弯矩。

剪切使船体剪切变形，弯矩使船体弯曲变形。

3、船体纵向强度条件的校核方法有哪些？

1）许用切力和许用弯矩：

船舶设计部根据各剖面的实际尺度及其布局和使用材料，据《规范》推算出船舶各个横剖面上正、负两个方向上最大允许的静水切力和静水弯矩，作为该剖面的许用切力和许用弯矩，供船舶装载时校核强度条件之用。

2）计算并校核各横剖面的静水切力和静水弯矩。

帆船长不小于90米且装载不均匀，或船长不小于90米且有2道纵舱壁的船舶均应进行静水切力校核。

3）船中静水弯矩估算法。

原理：

将船体中横剖面允许承受的最大静水弯矩Ms作为校核船舶总纵弯矩的衡准并与船舶该航次实际装载时作用于船体的静水弯矩Ms’作比较。

当/Ms’/≦Ms时，总纵强度不受损伤；

当/Ms’/>

Ms时，总纵强度不满足要求；

当Ms’>

0时,船舶成中拱状态;

当Ms’<

0时，船舶成中垂状态。

4）强度曲线图及其数值表

5）船舶总强度电算校核方法.。

运用计算机对船体n个横剖面进行校核中第i个剖面的切力、弯矩和扭矩的校核指标分别为

;

；

则表明船体受力满足总纵强度和扭转强度条件。

6）满足纵强度条件的经验积载方法。

按照经验配货方法，各货仓装货重量

的计算公式如下

，

7）根据实际吃水判断船舶的总总弯曲变形。

船中平均吃水

大于首尾平均吃水

，船舶处于中垂变形状态；

船中平均吃水小于首尾平均吃水，船舶处于中拱变形状态。

8）用主机气缸曲拐开档差值校验拱垂变形。

4、船体总纵弯曲变形的大小受哪些因素影响？

实际生产中可采取哪些措施减缓这一变形？

船体总纵弯曲变形受油水及货物的纵向分布等因素的影响，可通过船体总体布置来分析这种影响。

1）对于舯机船通过以下方式消除影响。

货物配置、油水配置及使用、正确使用深舱和冷藏舱。

2）艉机船。

合理安排压载水、油水分配与使用。

3）中后机船。

减轻压载状态的中拱变形，同艉机船空船压载状态一致。

5、船体局部强度的概念是什么？

不同情况下,船体局部强度分别用什么指标表示?

其含义和所使用的船舶装载状况是什么？

船体结构必须具有抵抗在局部外力作用下产生的局部极度变形或损坏的能力，这种能力就是船体局部强度。

表示指标：

1）均布载荷。

指船舶不同载货部位单位面积允许承受的最大重量。

2）集中载荷。

指某一特定面积上允许承受的最大重量。

3）车辆甲板载荷。

指在舱盖、甲板或舱内装载车辆或使用车辆装卸货时，甲板、舱盖或内底板允许承受的以特定车轮数目为前提的车辆及所载货物的总重量。

4）堆积载荷。

指集装箱船的甲板、舱盖或舱底上不同的20英尺或40英尺集装箱底座所能承受的最大重量。

第七章

1.什么是快速性？

如何改善快速性？

船舶快速性是指在给定主机功率下船舶的直线均速航行的性能。

为了提高船舶的快速性，一方面应尽力降低流体对船舶的阻力，另一方面则应尽可能提高船舶的推进系数。

2.船舶阻力由哪几个部分组成？

其中基本阻力按其产生的原因不同，可分为哪三部分？

实际应用中船舶阻力分为基本阻力和附加阻力两部分。

基本阻力按阻力产生原因不同可分为摩擦阻力；

压差阻力，通常称为剩余阻力，根据其不同特点分为黏性压差阻力（涡流阻力），兴波压差阻力（兴波阻力）。

3.摩擦阻力的成因是什么？

如何减小摩擦阻力？

水是具有黏性的液体，船舶在水中运动时，作用在整个船体湿面积S上所受切应力沿艏艉向的分力即为摩擦阻力。

摩擦阻力的大小，除了与水的黏性有关外，主要与船体水下湿表面积的大小、船体表面的光滑程度（称为粗糙度）和船的航速大小有关。

船体与水接触的面积越大、船体表面越粗糙、船舶航行速度越高，摩擦阻力就越大。

减小摩擦阻力就是在相同排水量的情况下设法减小船体的湿表面积，例如：

定期进行检修，清除污底，重新油漆船壳等。

4.涡流阻力的成因是什么？

如何减小涡流阻力？

有船体尾部产生漩涡导致压力降低所致，涡流阻力主要与船舶水下部分（主要是尾部）形状及航速有关，航速一定时形状其决定作用，增加船舶的长宽比，即船型瘦长时，涡流阻力可以减小。

5.兴波阻力的成因是什么？

如何减小兴波阻力？

成因：

水面船体运动中兴波引起压力分布的变化所产生的阻力。

减小兴波阻力途径：

降低船速；

适当选择船舶长度；

船舶采用球鼻艏设计。

6.船舶的附加阻力有哪几部分组成？

一般如何减小其影响？

船舶附加阻力包括：

附体阻力、空气阻力、污低阻力、汹涛阻力和浅水附加阻力。

船体水下做成流线型减少附体阻力；

减少受风面积、上层建筑前段设计成流线型、后端成阶梯状且尽可能低而长来减少空气阻力；

通过定期进坞清除污底，外层加涂防污漆来减少污低阻力。

减缓船舶纵摇和升沉运动减小汹涛阻力；

减小吃水与水深比（d/h），降低船速来减少浅水附体阻力。

7.球鼻艏为何能降低阻力？

在航行时，由球鼻艏所产生的波浪与船体所兴起的艏横波发生有利干扰，可减小兴波阻力。

即当球鼻兴波的波谷和船首波的波峰处于相同位置，使合成波的波高较原来船首波的波高有明显减小，从而降低兴波阻力。

8.阻力全相似定律及傅汝德假设的内容是什么？

为何实船与船模无法做到全相似？

阻力全相似定律：

船模与实船几何相似且雷诺数Rn和傅汝德数Fn均相等时，两者的基本阻力Co相等。

傅汝德假设：

1.基本阻力Ro和摩擦阻力和剩余阻力组成。

2.船体的摩擦阻力等于相当平板的摩擦阻力。

3.剩余阻力系数Cr处理为仅与傅汝德数有关。

淡水与海水的运动黏性系数相差甚微，无法满足雷诺数和傅汝德数均相等，且船模试验池液体的γ无法实现远小于水，所以实船与船模无法做到全相似。

9.何为船舶失速？

为何船在风浪航行时不计算其阻力，而变为考虑失速？

船舶在风浪中航行时，若主机发出的功率不变，由于汹涛阻力的的存在使其船速低于静水船速，其较之静水中的船速的降低值为失速。

汹涛阻力一般与船舶纵摇和升沉运动以及与波浪的的相位关系有关，一般不能准确方便得出汹涛阻力而转为由失速即降低值简单清楚得出船舶航行主机需要的储备功率。

10：

浅水航行为何会增加阻力和吃水？

在浅水中，河床与船底之间距离很小，即水流过水断面很小，船底的流速明显增加，因而压强降低，船体下沉，吃水增加。

其增加的程度与航道水深及船舶航速有关。

因船底边界层自首向后逐渐增加，船尾富余水深（船底与河床之间的余量）减小，常会产生尾倾。

此时，船体周围的水流因空间受限，水流加快，船体下沉，吃水增加，纵倾加大，因而摩擦阻力增加；

此外，浅水航行时，兴波阻力增加，船尾涡流增大，涡流阻力增大；

所以船舶总体阻力增大。

11：

名词解释：

桨叶，桨毂，....（如需文字，请参考152页上端）

12：

螺旋桨是如何产生推力的？

为什么在正车等转速条件下，系泊时的推力要大于航行时的推力？

系泊时，有

此时，螺旋桨进速为零；

是相对于水的切向速度，大小为

b是桨叶在半径r处的叶宽。

依图，可以得到

这时，微推力等于微阻力：

推力为：

转矩为：

船舶前航正车时，由于螺旋桨前进，螺距角不等于冲角，存在进程角，所以推力下降。

13.螺旋桨的进速与船速有什么区别？

因螺旋桨有船体伴流影响，进速

应小于船速

.

14.船体和螺旋桨之间各有什么影响？

船体对螺旋桨推力的影响—伴流影响。

伴流分布：

沿船体前后方向，船首最小、船尾最大，离船体越远，伴流越小；

船尾处沿螺旋桨的径向，上大下小，左右对称

船速与螺旋桨进速

伴流对提高螺旋桨推力是个有利因素;

螺旋桨对船体的影响—推力减额。

船尾螺旋桨工作时，其产生的水流柱，引起船体尾部流速加快，压强降低，从而使船体阻力产生增值，这部分增加的阻力称为阻力增额。

计算时常处理为推力减额。

15.船舶主机功率和有效功率之间有何关系？

有效功率

与主机机器功率

之比称为推进系数，该值约为0.5～0.7。

这就是说，主机发出功率变为船舶推进有效功率后己损失了将近一半.

16.推进系数由哪几个效率组成？

螺旋桨的推进系数

主要由轴系传送效率

，相对旋转效率

，敞水桨效率

和船身效率

组成.

17.什么是空泡现象？

空泡产生的条件是什么？

螺旋桨在水下工作时往往会在桨叶的叶片处产生空泡，这种现象称为空泡现象.

产生条件是：

（其中

为桨叶上任一点B的压强；

为水的汽化压强）

18.空泡有几个阶段？

对螺旋桨有什么危害？

空泡有两个阶段，第一阶段空泡为开始阶段，当叶背某处的压力降低至该水温下的汽化压力时，该点的水质就会首先形成空泡，因此时的空泡只占据叶面的一小部分，称局部空泡.当局部空泡形成后，随着螺旋桨的转动及水流的冲刷，空泡产生位置会进行后移，进入了压强大于汽化压力的场所，空泡受压直接产生破裂，瞬间的破裂可对桨面产生很大的冲击力.第二阶段空泡：

随着来流速度的提高，若螺旋桨在运动过程中，叶背的负压力不仅继续增加，而且范围也有所扩大，在叶背某点先前产生的局部空泡，此时尽管由于水流的流刷而后移，但后移区域的压力条件呢任然适合空泡产生和存在，于是局部空泡就在叶背宽度方向逐渐扩展，可达60%~70%叶背面积，从而形成空泡.

危害：

瞬间的空泡破裂会使桨叶表面金属材料受到剥蚀而遭损坏，减小了桨叶断面面积，降低了螺旋桨的强度.片空泡产生后，局部空泡的剥蚀现象开始消失转而使螺旋桨叶背的大部分或全部被笼罩，使螺旋桨的水动力特性恶化，影响螺旋桨的效率.

19.延缓或避免空泡现象的产生有哪些方法？

要避免产生桨叶切面发生空泡，应设法减小减压系数或增加空泡数。

（1）减小减压系数的措施有：

1，增加螺旋桨的盘面比；

2，采用圆背式（弓型）叶剖面；

3，减小螺距。

（2）增加空泡数的措施有：

1，增加螺旋桨的浸沉深度；

2，降低螺旋桨的转速。

第八章

1.什么是船舶的耐波性？

船舶摇荡有哪几种形式？

有何危害？

耐波性是船舶在风浪海况下的航行性能。

船舶有6个自由度的运动，分别为纵荡，横荡，垂荡，横摇，纵摇，艏摇。

船舶在海上激烈颠簸和摇摆，会使船舶稳性变坏，降低航速，甲板上浪，损坏船体结构。

造成货损，引起旅客头晕和影响船员工作等，严重时还会在波浪中谐摇，危及船舶安全。

2.船舶在静水中无阻横摇与有阻横摇的规律是什么？

有何联系？

船舶在静水中无阻横摇条件下，船舶横摇呈初始摆幅

的有始无终的余弦曲线。

必须给船一个初始摆幅

才能使船摇摆起来，一旦已经摇摆起来，因无阻尼，则横摇将有始无终。

船舶在静水中有阻横摇条件下，船舶横摇呈初始摆幅

且有始有终衰减的余弦曲线。

两则的区别;

（1）运动方程或横摇曲线仅相差

，前者为有始无终，后者为有始有终；

（2）可以认为

。

对于静水横摇：

要满足摇幅的微小性，其途径在于增大阻尼力矩系数n；

要满足周期的缓慢性，对于给定的船舶，其途径主要在于降低稳性高度GM。

3.什么叫自由摇摆周期，它与初稳性高度有何关系？

为船舶静水无阻横摇的周期，也称为自由横摇周期。

船舶自正浮横倾至一舷的倾角称为一个摆幅θ，四个摆幅称为一个全摆程，一个全摆程所需的时间称为一个周期。

与GM成反比，GM越大，

越小.关系公式

4.船舶在波浪中横摇的特点是什么？

1）

船随波横平衡。

2）

船发生随遇平衡

3）

船发生谐摇

4）

谐摇区

5、船舶在航行中产生谐摇的条件是什么？

条件：

危害：

横摇角度将越摇越大，导致船舶倾覆，严重威胁船舶安全

6、何为视周期？

航行中如何避免谐遥？

视周期即遭遇周期或表观周期

，是波长

与（波速

+船速

*顶偏角

的余弦

）之比。

避免谐摇的途径：

改变航向，改变船速，改变初稳性高度ＧＭ。

其中改变航向是避免谐摇的快速方法。

７、某船在波长

=１００m的海面上航行，顶偏角

，船速

=15kn船舶横摇周期

，是判断该船是否处于谐摇区？

谐摇周期的范围0.7<

<

1.3,

在谐摇区之内。

8、船舶有哪些减摇装置、各有什么特点？

常见的有，舭龙骨，减摇鳍，减摇水舱，回转仪等。

1:

舭龙骨能增加阻力力矩。

其优点不占用船内空间，结构简单，费用低，有一定的减摇效果。

缺点，增加了船舶航行的附体阻力，装在船体外面容易损坏，在低速船舶上应用较多。

他是被动式水动力减摇装置。

2减摇鳍安装在船体内部，可以从两侧伸出船外并