2025年船舶工程師考試船舶原理上學(xué)期試卷考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.根據(jù)阿基米德原理，浸沒在液體中的物體所受到的浮力大小等于（）。A.物體的重量B.物體排開液體的重量C.物體排開液體的體積所受的重力D.物體本身的密度乘以排開液體的體積2.對(duì)于在靜水中漂浮的船舶，其浮心B的位置（）。A.總是位于船體底部B.總是位于船舶重心G的下方C.其位置僅取決于船舶的裝載狀態(tài)D.其位置由船舶的形狀和尺寸決定，與裝載狀態(tài)無(wú)關(guān)3.船舶在靜水中處于微傾狀態(tài)時(shí)，產(chǎn)生使船舶回復(fù)正浮狀態(tài)的力矩稱為（）。A.船舶重量B.浮力C.穩(wěn)性力矩D.橫搖力矩4.船舶的初穩(wěn)性高（GM）值越大，表示船舶的（）。A.漂心越高B.浮心越低C.初穩(wěn)性越好D.橫搖周期越長(zhǎng)5.當(dāng)船舶橫傾角增大時(shí)，穩(wěn)性力臂（GZ）通常（）。A.逐漸減小直至為零B.保持不變C.先增大后減小D.逐漸增大6.以下哪種情況會(huì)導(dǎo)致船舶的初穩(wěn)性高（GM）值減??？（）A.在船舶前部加壓載B.在船舶后部卸載C.將船上的貨物從高處移至低處D.船舶排水量減小7.流體靜力學(xué)中，帕斯卡定律指出，在密閉靜止流體中，任一點(diǎn)所受的壓強(qiáng)增大，是由于（）。A.流體流速增加B.流體密度增大C.液柱高度增加D.流體粘性作用8.伯努利原理描述了在流動(dòng)的、不可壓縮的理想流體中，沿流線（）。A.壓強(qiáng)與流速成反比B.壓強(qiáng)與流速成正比C.壓強(qiáng)與流速無(wú)關(guān)D.總能量保持不變9.船舶航行時(shí)受到的阻力主要來(lái)源于（）。A.風(fēng)力B.流體粘性C.海洋潮汐D.船舶自身重量10.摩擦阻力是船舶航行阻力中的一種主要成分，它的大小主要與（）有關(guān)。A.船舶的長(zhǎng)度和水線面積B.流體的粘性和船舶的相對(duì)速度C.船舶的形狀和水線面形狀系數(shù)D.船舶的排水量和吃水深度二、填空題（每空1分，共20分）1.船舶漂浮時(shí)，其總重量等于________。2.船舶的浮心B是船舶________的幾何中心。3.船舶的穩(wěn)心K是船舶穩(wěn)性力臂曲線GZ達(dá)到最大值時(shí)的________。4.當(dāng)船舶的穩(wěn)性力臂GZ為負(fù)值時(shí)，船舶具有________穩(wěn)性。5.船舶的吃水差是指船舶兩柱間_______與_______的差值。6.流體靜壓力的方向總是________的。7.伯努利原理指出，在流動(dòng)的、可壓縮的理想流體中，沿流線，速度增大處壓強(qiáng)________。8.船舶的濕表面積越大，其受到的摩擦阻力通常________。9.興波阻力是船舶航行時(shí)________與船體相互作用產(chǎn)生波浪而引起的阻力。10.推進(jìn)器（如螺旋槳）的主要作用是將_______轉(zhuǎn)化為船舶的________。三、計(jì)算題（共40分）1.（10分）某船舶空船排水量為5000噸，其重心G位于船基線上方8.0米處。當(dāng)在該船中部裝載貨物1000噸后，貨物中心位于船基線上方3.0米處。假設(shè)船舶寬度不變，試計(jì)算裝載貨物后船舶的初穩(wěn)性高GM。（忽略貨物加載對(duì)浮心位置的影響）2.（15分）一艘船舶在靜水中橫傾，其穩(wěn)性力臂曲線GZ可用以下函數(shù)表示：GZ(θ)=1.5sin(θ)-0.05θ^2（其中θ以弧度計(jì)，GZ以米計(jì)）。試計(jì)算當(dāng)船舶橫傾角θ為30度時(shí)，其穩(wěn)性力矩M_GZ的大小。（注意：θ=30度≈0.524弧度）3.（15分）已知某船舶在靜水中自由液面引起的傾斜力臂曲線l(θ)=0.1θ-0.002θ^2（θ為橫傾角，以度計(jì)，l以米計(jì)）。試計(jì)算當(dāng)船舶橫傾角為20度時(shí)，自由液面對(duì)船舶初穩(wěn)性高GM產(chǎn)生的修正值l_GM。（結(jié)果保留三位小數(shù)）四、簡(jiǎn)答題（每題10分，共30分）1.簡(jiǎn)述影響船舶初穩(wěn)性高GM的因素有哪些？并說(shuō)明如何增大船舶的初穩(wěn)性高？2.什么是船舶的橫搖？簡(jiǎn)述船舶在靜水中產(chǎn)生橫搖的原因。3.簡(jiǎn)要解釋什么是船體摩擦阻力，并說(shuō)明減小摩擦阻力的主要途徑有哪些。試卷答案一、選擇題1.B解析：阿基米德原理直接指出，浮力大小等于物體排開液體的重量。2.B解析：浮心是浮力的作用點(diǎn)，對(duì)于簡(jiǎn)單形狀的物體，其位于重心的下方。對(duì)于船舶，雖然形狀復(fù)雜，但在微傾狀態(tài)下，浮心仍大致位于重心的下方，這是提供回復(fù)力矩的基礎(chǔ)。3.C解析：使船舶從傾斜狀態(tài)回復(fù)到正浮狀態(tài)的力矩即為穩(wěn)性力矩。4.C解析：GM值越大，表示穩(wěn)性力臂曲線GZ在較小的橫傾角下就達(dá)到較大值，表明船舶初穩(wěn)性越好。5.D解析：對(duì)于大多數(shù)船舶，隨著橫傾角增大，穩(wěn)性力臂GZ會(huì)先增大到某個(gè)最大值（GM>0區(qū)域），然后逐漸減?。℅M<0區(qū)域），但題目問的是通常情況，主要指GM>0區(qū)域，GZ隨角度增大而增大。6.B解析：在船舶后部卸載，重心G會(huì)降低，浮心B位置基本不變，根據(jù)GM=KB-KG，GM值會(huì)增大。選項(xiàng)A（前部加壓載）會(huì)使KG升高，GM減小。選項(xiàng)C（貨物從高處移至低處）會(huì)使KG降低，GM增大。選項(xiàng)D（排水量減小）對(duì)GM影響取決于KG和KB的變化，但通?？沾珿M較大。7.C解析：根據(jù)流體靜力學(xué)基本原理，靜止流體內(nèi)部某點(diǎn)的壓強(qiáng)增量等于該點(diǎn)上方液柱高度增加所引起的壓強(qiáng)增量。8.A解析：伯努利原理指出，在理想流體穩(wěn)定流動(dòng)中，沿流線，流速增加處壓強(qiáng)減小。9.B解析：摩擦阻力源于流體（水）的粘性對(duì)船體表面的剪切作用。10.B解析：摩擦阻力與流體的動(dòng)力粘度、船舶的濕表面積以及船體與流體的相對(duì)速度的平方成正比。二、填空題1.排開液體的重量解析：這是阿基米德原理的核心內(nèi)容，也是船舶漂浮平衡條件。2.漂浮時(shí)解析：浮心定義為浸沒物體所受浮力的作用點(diǎn)，特指物體處于漂浮或浸沒狀態(tài)。3.點(diǎn)解析：穩(wěn)心是特定點(diǎn)，即GZ曲線最大值對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，也是船舶在小角度傾斜時(shí)回復(fù)力矩的瞬時(shí)作用點(diǎn)。4.失去解析：GZ為負(fù)值意味著傾斜后船舶不會(huì)自行恢復(fù)，需要外力作用。5.兩舷吃水；中吃水解析：吃水差是衡量船舶左右舷吃水不等的指標(biāo)。6.垂直于液面并指向液體內(nèi)部解析：這是流體靜壓力的基本性質(zhì)。7.小解析：根據(jù)伯努利原理，流速越大處壓強(qiáng)越小。8.越大解析：濕表面積越大，與水接觸的面積越大，粘性剪切作用越強(qiáng)，摩擦阻力越大。9.興波解析：興波阻力是船舶克服波浪阻力做功所需的能量消耗。10.軸輸入功率；推力解析：推進(jìn)器的主要功能是吸收發(fā)動(dòng)機(jī)（或主機(jī)）輸出的功率，并將其轉(zhuǎn)化為推動(dòng)船舶前進(jìn)的推力。三、計(jì)算題1.GM=0.80米解析：步驟1：計(jì)算空船浮心B高度KB。由于是空船，浮心B與重心G重合，所以KB=8.0米。步驟2：計(jì)算裝載后船舶的總重量W。W=5000噸+1000噸=6000噸。步驟3：計(jì)算裝載后船舶的重心G'高度KG'。KG'=(5000噸*8.0米+1000噸*3.0米)/6000噸=(40000+3000)/6000=43000/6000=7.1667米。步驟4：計(jì)算裝載后船舶的浮心B高度KB'。由于寬度不變，排水量變化與吃水變化成正比，浮心B高度變化相對(duì)較小，通常假設(shè)KB'≈KB=8.0米。（此題簡(jiǎn)化處理，忽略KB變化）。步驟5：計(jì)算初穩(wěn)性高GM。GM=KB'-KG'=8.0米-7.1667米=0.8333米。保留一位小數(shù)為GM=0.8米。（若題目允許更精確，可使用更精確的KB'計(jì)算方法，但通常初穩(wěn)性計(jì)算在此精度下足夠）。注意：實(shí)際船舶KB會(huì)隨吃水變化，這里做了簡(jiǎn)化。2.M_GZ=355.94噸·米解析：步驟1：將橫傾角θ從度轉(zhuǎn)換為弧度。θ=30度*π/180度≈0.524弧度。步驟2：將θ代入GZ(θ)函數(shù)計(jì)算GZ值。GZ(0.524)=1.5*sin(0.524)-0.05*(0.524)^2≈1.5*0.494-0.05*0.275≈0.741-0.014≈0.727米。步驟3：計(jì)算穩(wěn)性力矩M_GZ。M_GZ=GZ*排水量。M_GZ=0.727米*5000噸*9.81牛/噸≈0.727*49050?！?5593.45?！っ住?55.94噸·米。（注意單位換算，1噸·米=9807?！っ祝?.l_GM=-0.021米解析：步驟1：計(jì)算船舶在橫傾角θ=20度時(shí)的自由液面傾斜力臂l(20)。θ=20度*π/180度≈0.349弧度。l(20)=0.1*20-0.002*(20)^2=2-0.002*400=2-0.8=1.2米。步驟2：計(jì)算自由液面對(duì)GM的修正值l_GM。l_GM=l(θ)/tan(θ)。tan(20度)≈0.364。l_GM=1.2米/0.364≈3.296米。（這里θ用度代入公式計(jì)算可能存在誤差，更精確方法是用弧度）。更精確計(jì)算：θ_rad=20*π/180≈0.349l(θ_rad)=0.1*sin(θ_rad)-0.002*θ_rad^2≈0.1*0.342-0.002*(0.349)^2≈0.0342-0.002*0.122≈0.0342-0.000244≈0.033956米。l_GM=l(θ_rad)/tan(20°)≈0.033956/0.364≈0.093米?？雌饋?lái)與參考答案差異較大，檢查題目要求：題目要求的是修正值，公式為l_GM=l(θ)/tan(θ)。如果按此公式，結(jié)果為0.093米。再檢查參考答案解析思路中是否有公式誤用：通常自由液面修正GM=-l/tan(θ)或GM=-l/sin(θ)當(dāng)θ小時(shí)。這里題目給出的是l(θ)，可能直接用l代替了。假設(shè)題目意圖是l_GM=-l(θ)/tan(θ)，則l_GM=-1.2/0.364≈-3.296米。這顯然不合理。假設(shè)題目意圖是l_GM=l(θ)/tan(θ)，則l_GM=0.033956/0.364≈0.093米。這與參考答案的-0.021米仍有較大出入。最可能的解釋是題目l(θ)函數(shù)本身有誤，或者題目有特定簡(jiǎn)化背景。若嚴(yán)格按照給出的l(θ)函數(shù)計(jì)算，且假設(shè)修正公式為l_GM=l(θ)/tan(θ)，結(jié)果約為0.093米。由于無(wú)法確定題目精確意圖和公式，此處提供基于l_GM=l(θ)/tan(θ)的解析，結(jié)果約為0.093米。若必須給出參考答案的-0.021米，可能需要假設(shè)l(θ)函數(shù)為特定簡(jiǎn)化形式或存在公式誤用。四、簡(jiǎn)答題1.影響船舶初穩(wěn)性高GM的因素主要有：船舶重心KG的大小和位置、船舶浮心KB的位置、船舶的裝載狀態(tài)（影響KG和排水量）、船舶的形狀和尺寸（影響KB）。增大船舶初穩(wěn)性高GM的主要方法有：降低船舶重心KG（如將貨物移至低處、減少上層建筑高度、優(yōu)化船體結(jié)構(gòu)配重）；在船體較高位置減少重量或增加較高位置的浮力（如設(shè)置壓載水艙并適當(dāng)加載）；在船體較低位置增加重量或減少較低位置的浮力（相對(duì)較少見）。2.船舶的橫搖是指船舶繞其縱軸（船體長(zhǎng)度方向）進(jìn)行的左右搖擺運(yùn)動(dòng)。船舶在靜水中產(chǎn)生橫搖的原因是：當(dāng)船舶受到外力矩（如風(fēng)壓、波浪沖擊、船員操作等）的作用而傾斜一個(gè)小角度時(shí)，船舶的浮心和重心一般不重合，重心位于浮心之上。傾斜后，船舶的重力作用線不再通過新的浮心，產(chǎn)生一個(gè)使船舶恢復(fù)正浮的回復(fù)力矩。同時(shí)，船舶的穩(wěn)性力臂（GZ）也產(chǎn)生一個(gè)力矩。這兩個(gè)力矩共同作用，驅(qū)動(dòng)船舶進(jìn)行橫搖運(yùn)動(dòng)。在小角度下，回復(fù)力矩近似與橫傾角成正比，使得船舶在回復(fù)力矩作用下進(jìn)行往復(fù)橫