船舶靜力學(xué)復(fù)習(xí)考試重點(diǎn)集錦一、引言：船舶靜力學(xué)的研究范疇與核心任務(wù)船舶靜力學(xué)是船舶與海洋工程領(lǐng)域一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，其核心在于研究船舶在靜水中的平衡條件、浮態(tài)及穩(wěn)性等基本力學(xué)性能。它為后續(xù)的船舶設(shè)計(jì)、建造、營運(yùn)及安全評估提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。本集錦旨在梳理課程核心知識點(diǎn)，助力復(fù)習(xí)備考，重點(diǎn)在于理解基本概念、掌握關(guān)鍵公式及分析方法。二、船體型線圖與主尺度船體型線圖是船體外形的數(shù)學(xué)描述，是進(jìn)行船舶性能計(jì)算的基礎(chǔ)。1.型線圖的構(gòu)成：主要由橫剖線圖、半寬水線圖和縱剖線圖三向視圖組成，輔以邦戎曲線圖等。理解各視圖中曲線的名稱、意義及繪制原理至關(guān)重要。2.船體計(jì)算用的基本平面：*基平面（K）：通過龍骨線最低點(diǎn)的水平面，作為高度方向（垂向）度量的基準(zhǔn)。*中線面（CL）：通過船體縱向中心線的鉛垂面，作為寬度方向（橫向）度量的基準(zhǔn)，將船體分為左右對稱兩部分。*設(shè)計(jì)水線面（DWL）：船舶在設(shè)計(jì)狀態(tài)時(shí)，船體與水面的交線所在的平面。3.主尺度：*船長（L）：通常指垂線間長（Lpp），即首垂線與尾垂線之間的水平距離。首垂線為通過設(shè)計(jì)水線前端點(diǎn)所作的垂線，尾垂線則通常取通過設(shè)計(jì)水線后端點(diǎn)或舵桿中心線的垂線。*型寬（B）：船體最寬處兩舷型表面之間的水平距離（不包括船殼板厚度和附體）。*型深（D）：在船長中點(diǎn)處，沿船舷自平板龍骨上緣量至干舷甲板橫梁上緣的垂直距離。*吃水（d）：在船長中點(diǎn)處，自平板龍骨上緣量至設(shè)計(jì)水線的垂直距離。三、浮性浮性研究船舶在靜水中漂浮的條件及其漂浮狀態(tài)。1.阿基米德原理：船舶在靜水中漂浮時(shí)，其受到的浮力大小等于該船所排開同體積水的重量，浮力的作用線通過所排開水體積的形心，即浮心（B）。2.浮性基本方程：船舶平衡時(shí)，重力（G）等于浮力（Δ），即G=Δ=ρgV，其中ρ為水的密度，g為重力加速度，V為排水體積。3.浮心（B）：排水體積的形心，其位置坐標(biāo)（xB,yB,zB）是吃水的函數(shù)。由于船體左右對稱，通常yB=0。4.排水體積（V）與排水量（Δ）：排水體積是船體水下部分的體積，排水量是排水體積所對應(yīng)的水的重量。5.浮性曲線：通常指排水量曲線（Δ=f(d)）和浮心縱向坐標(biāo)曲線（xB=f(d)），它們表示在不同吃水時(shí)的排水量和浮心縱向位置。這些曲線是通過對不同水線面下的船體體積進(jìn)行積分計(jì)算得到的。四、穩(wěn)性穩(wěn)性研究船舶受外力作用偏離平衡位置后，當(dāng)外力消除，能自行恢復(fù)到原平衡位置的能力。1.穩(wěn)性的分類：*按傾斜方向：橫穩(wěn)性（橫向傾斜）和縱穩(wěn)性（縱向傾斜）。*按傾斜角度大?。撼醴€(wěn)性（小傾角穩(wěn)性，一般指傾斜角小于10°~15°）和大傾角穩(wěn)性。*按外力性質(zhì)：靜穩(wěn)性和動穩(wěn)性。2.初穩(wěn)性（小傾角穩(wěn)性）：*穩(wěn)心（M）：當(dāng)船舶作小角度傾斜時(shí)，浮心B沿一條曲線移動，該曲線的曲率中心稱為穩(wěn)心。橫穩(wěn)心記為M，縱穩(wěn)心記為M_L。在小傾角范圍內(nèi)，可認(rèn)為M點(diǎn)是固定的。*初穩(wěn)性高（GM）：重心G至穩(wěn)心M之間的垂直距離，是衡量初穩(wěn)性好壞的重要指標(biāo)。GM值越大，初穩(wěn)性越好，但過大則會導(dǎo)致船舶搖擺劇烈。*初穩(wěn)性方程式：復(fù)原力矩M_R=Δ·GM·sinθ，當(dāng)θ很小時(shí)，sinθ≈θ（弧度），故M_R≈Δ·GM·θ。*穩(wěn)心半徑（BM）：浮心B至穩(wěn)心M之間的距離。BM=I/V，其中I為水線面面積對橫傾軸（縱軸）的慣性矩，V為排水體積。*初穩(wěn)性高GM的計(jì)算：GM=KM-KG，其中KM=KB+BM，KB為浮心垂向高度，KG為重心垂向高度。3.大傾角穩(wěn)性：*靜穩(wěn)性曲線（GZ曲線）：以橫傾角θ為橫坐標(biāo)，復(fù)原力臂GZ為縱坐標(biāo)的曲線。GZ=l·cosθ+(zB-zG)·sinθ，其中l(wèi)為漂心至傾斜后浮心的水平距離（簡化公式，實(shí)際計(jì)算需考慮船體形狀變化）。*靜穩(wěn)性曲線的特征值：包括最大復(fù)原力臂GZ_max及其對應(yīng)的橫傾角θ_max，穩(wěn)性消失角θ_v（GZ=0時(shí)的第二個(gè)角度），以及特定角度下的GZ值（如30°、40°等）。這些特征值直接反映了船舶大傾角穩(wěn)性的優(yōu)劣。*動穩(wěn)性：考慮船舶傾斜過程中，外力矩所做的功與復(fù)原力矩所做的功之間的關(guān)系。動穩(wěn)性曲線是GZ曲線的積分曲線，表示復(fù)原力矩所做功與橫傾角的關(guān)系。4.穩(wěn)性計(jì)算中的幾個(gè)重要概念：*重心（G）：船舶總重量的作用點(diǎn)，其位置（xG,yG,zG）取決于船舶的裝載情況。*自由液面影響：液艙內(nèi)的液體在船舶傾斜時(shí)會發(fā)生流動，導(dǎo)致液體重心移動，從而降低船舶的穩(wěn)性。計(jì)算時(shí)需對初穩(wěn)性高進(jìn)行自由液面修正（δGM）。*懸掛重物影響：懸掛的重物在船舶傾斜時(shí)，其重心會向傾斜方向移動，也會降低船舶穩(wěn)性。五、抗沉性概述抗沉性研究船舶在一艙或數(shù)艙破損進(jìn)水后，仍能保持一定浮性和穩(wěn)性而不致沉沒或傾覆的能力。1.可浸長度：在船長方向上，某一點(diǎn)的可浸長度是指沿船長方向，該點(diǎn)處船艙破損后，船舶下沉和縱傾不超過允許值時(shí)，船艙的最大允許長度。2.分艙因數(shù)與許用艙長：根據(jù)船舶的類型和航區(qū)，規(guī)范會規(guī)定分艙因數(shù)，許用艙長等于可浸長度乘以分艙因數(shù)。六、船舶靜水力曲線圖及其應(yīng)用船舶靜水力曲線圖是綜合反映船舶在不同吃水時(shí)各項(xiàng)靜水力參數(shù)的曲線圖，是船舶設(shè)計(jì)和營運(yùn)中非常實(shí)用的工具。1.主要曲線組成：通常包括排水量Δ、浮心坐標(biāo)xB、zB（KB）、漂心坐標(biāo)xF、水線面面積A、水線面慣性矩Ix（縱穩(wěn)性用）、Iy（橫穩(wěn)性用）、穩(wěn)心半徑BM、KM等隨吃水d變化的曲線。2.應(yīng)用：根據(jù)吃水查取各項(xiàng)靜水力參數(shù)，進(jìn)行浮態(tài)、穩(wěn)性等方面的計(jì)算和校核。例如，已知裝載情況估算吃水，或已知吃水判斷船舶是否超載，以及計(jì)算初穩(wěn)性高等。七、縱傾與吃水差縱傾指船舶首尾吃水不一致的漂浮狀態(tài)，首尾吃水差t=dF-dA（dF為首吃水，dA為尾吃水）。1.縱傾平衡方程：船舶縱傾平衡時(shí)，各力對通過船中（或某一參考點(diǎn)）的縱軸的力矩代數(shù)和為零。2.漂心（F）：水線面面積的形心，其縱向坐標(biāo)xF對縱傾調(diào)整有重要影響。3.縱穩(wěn)性高（GM_L）：類似于橫穩(wěn)性高，縱穩(wěn)心半徑BM_L=Ix/V，縱穩(wěn)性高GM_L=KM_L-KG。由于Ix遠(yuǎn)大于Iy，故BM_L遠(yuǎn)大于BM，GM_L也遠(yuǎn)大于GM，船舶縱穩(wěn)性通常遠(yuǎn)好于橫穩(wěn)性。4.吃水差的調(diào)整：通過改變船上載荷的縱向位置或加減載荷，可以調(diào)整船舶的吃水差，使船舶達(dá)到合適的航行狀態(tài)。八、復(fù)習(xí)與應(yīng)試要點(diǎn)1.深刻理解基本概念：如浮心、重心、穩(wěn)心、穩(wěn)性高、復(fù)原力臂等，是學(xué)好本課程的基礎(chǔ)。2.熟練掌握核心公式：如初穩(wěn)性高GM的計(jì)算、穩(wěn)心半徑BM的計(jì)算、復(fù)原力臂GZ的概念、浮性基本方程等，并理解公式中各符號的物理意義。3.重視圖表應(yīng)用：特別是靜水力曲線圖，要能熟練查取所需數(shù)據(jù)。4.注重計(jì)算能力訓(xùn)練：包括排水體積、浮心位置、穩(wěn)性高、吃水差等的計(jì)算，注意單位統(tǒng)一和計(jì)算精度。5.結(jié)合規(guī)范與實(shí)際