船舶静水力性能实验教学装置方案设计(附件)
本文通过实验的方式解析了船舶静水力特性中的浮性、稳性、抗沉性，研究了对以上性能的重要影响因素。通过船模漂浮在水面上保持平衡时的重力、重心、浮力、浮心来了解船舶的浮性，通过船模在外力作用下偏离平衡位置时的受力情况，以及能自行回复到原来平衡位置时的回复力矩大小及方向来确定船舶的初稳性。通过对船模的水槽中增加或减少水量等一系列的外界干涉来观测船舶的抗沉性等一系列研究。进行了一套船舶静水力性能实验教学装置的设计，包括各种所要用到的配件。并且配套设计了一些实验，如船舶参数的确定，确定船舶水下曲线，研究船舶浮力，船舶小倾角稳性以及在船模上增加权重等方法来计算浮心、重心的改变等实验来帮住大家理解船舶的静水力特性。关键词：船舶静水力性能，船舶教学模型装置，静力学实验 目录
第一章 绪论 1
第二章 船舶性能及影响因素 2
2.1浮态 2
2.1.1平衡条件 2
2.1.2船舶的浮性 3
2.1.3测定船位与吃水的仪表和横倾和纵倾角度的关系 6
2.1.4船舶在静水中受到力和力矩的作用 6
2.1.5中船重心与平衡条件的帮助下重力和坐标定义 7
2.2船舶的初稳性 10
2.2.1船舶质量和质量的静态力矩 11
2.2.2船舶增加或减少重量后浮心的移动 11
2.2.3研究流体权重影响船舶的稳定性 15
2.2.4研究重量过多（过少）对船舶的影响 17
2.3船舶的抗沉性 22
2.3.1通过加权加法的方法计算抗沉性的特性 22
2.3.2协调船舶重心和船体我们将通过下面的依赖关系帮助定义淹没体积的重心： 24
2.3.3损失量对容积法计算抗沉性的特性 25
2.3.4横向和纵向稳心的高度增量是根据公式计算 28
2.3.5用加权加法的方法的使用和恒定位移的方法获得的结果的比较 29
2.3.6计算抗沉性 29
第三章 实验装置的设计与开发 30
3.1每个实验装置的基本组件 30
3.2描述实验装置的组件 3
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
r /> 2.3.3损失量对容积法计算抗沉性的特性 25
2.3.4横向和纵向稳心的高度增量是根据公式计算 28
2.3.5用加权加法的方法的使用和恒定位移的方法获得的结果的比较 29
2.3.6计算抗沉性 29
第三章 实验装置的设计与开发 30
3.1每个实验装置的基本组件 30
3.2描述实验装置的组件 32
3.3实验 35
3.3.1确定船舶位置 35
3.3.2确定船舶水下特征 37
3.3.3在小角度倾斜下船舶的稳定性 41
3.3.4倾斜试验 43
3.3.5船舶在添加悬浮效果重量下的小倾角稳定性 45
3.3.6稳定性图 47
3.5研究船在平静的水面横摇运动 50
结语 55
致谢 56
参考文献 57
第一章 绪论
论开发该装置的重要性：船舶静水力是研究船舶航海性能的一门科学。只有了解船舶的静水力特性，才能真正设计、建造和营运起一艘船。船舶静水力特性包括浮性、稳性、抗沉性、快速性、适航性和操作性，是否了解他们对判断船舶是否具有合理的浮态和足够的稳性起着至关重要的作用。
应用浮性及稳性的基本理论具体计算这些衡量指标，也是船舶静力学的重要内容。这种计算通常包括：船舶静水力性能计算、船舶在各种装载情况下的浮态及稳性计算、船舶在各种装在情况下的稳性校核计算、抗沉性计算及下水计算等。
船舶静力学是船舶设计与制造专业一门重要的专业课程。作为我们学习船舶与海洋工程的大学生，相信很有必要对此方面进行深入的了解。只有了解了这方面的知识，我们所构思的船舶才不会像是空中阁楼，进而变得具有可行性。一艘船如果制造出来不能满足船舶静水力特性，就并不能称之为一艘船。
要想对船舶静水力特性这方面有更加深入的了解，光靠书本知识是绝对不够的，给予学生亲身经历的实验是必不可少的。
船舶原理通常可分为静力学和船舶动力学两大部分，一艘船能否在静水中保持稳定是基础中的基础。我们大学生在学校所学习的不外乎是这些基础，唯有把基础打牢固，以后的学习才能进步飞快。如果连基础都不牢固，停不稳的船如何起航？以下就是我的设计，并针对一些船舶基础特性的实验，相信对我们大学生了解船舶的静水力特性能起到一些作用。
第二章 船舶性能及影响因素
2.1浮态
船舶浮态也就是船舶在静水中的平衡状态。
船舶的浮态有正浮、横倾、纵倾、任意状态（横倾+纵倾）四种，表示参数分别为吃水、横倾角，纵倾角。
2.1.1平衡条件
船舶在静水中的平衡条件是由重力和浮力的总和为零。并且所有时刻的总和为零：
P D + ρV(-g) = 0;
M M + M = 0.
这些条件表示考虑力作用在同一条垂线上，这是垂直于一个操作水线的平面和穿过点G和C.
在该坐标系统OXYZ，刚性地与船相连，操作吃水线平面的方程被记录下来作为
x tg + y tg - z + T= 0,
并且由力作用线与水平面的垂直度的条件是关系
,
其中值，并且凸起和坐标的直线的线段，其中连接点G和C的系统OXYZ的平面。
从关系得出，即
= () tg;
= () tg.
根据船位“直立和平稳”，当横倾=纵倾=0，平衡关系相等
= ; = = 0.
2.1.2船舶的浮性
船舶在静水中漂浮时受两个力，一个是船的重量以及所载物品、人员重量的重力，方向垂直向下，它的作用点称为重心；一个是船外水压力形成的浮力，方向垂直向上，大小等于船舶所排开同体积的水的重量，称为排水量，其的作用点位于排水体积的中心，称为浮心。船在水面上平衡的条件是：重力等于浮力，重心和浮心位于同一铅垂线上。如果船的浮心和重心不在同一铅垂线上的话，那么船就会倾斜，使排水形状及浮心位置改变，直到浮心重新被调整到和重心同一的铅垂线上为止。
船的漂浮状态有正浮、横倾、纵倾和任意倾斜四种状态。如果船的重心的纵向坐标和横向坐标与浮心的纵向坐标和横向坐标相等，船就处于正浮状态，此时船的首、尾和左、右舷吃水都相等，否则就会产生横倾、纵倾或两者兼有的任意倾斜。一般在设计时要求船舶保持正浮或略带尾倾。船在营运中要进行货物载重计算，控制装载重量和重心的位置，以获得良好的浮态。
(1)船舶吃水
测定与标记吃水，测定船的位置
第一章 绪论 1
第二章 船舶性能及影响因素 2
2.1浮态 2
2.1.1平衡条件 2
2.1.2船舶的浮性 3
2.1.3测定船位与吃水的仪表和横倾和纵倾角度的关系 6
2.1.4船舶在静水中受到力和力矩的作用 6
2.1.5中船重心与平衡条件的帮助下重力和坐标定义 7
2.2船舶的初稳性 10
2.2.1船舶质量和质量的静态力矩 11
2.2.2船舶增加或减少重量后浮心的移动 11
2.2.3研究流体权重影响船舶的稳定性 15
2.2.4研究重量过多（过少）对船舶的影响 17
2.3船舶的抗沉性 22
2.3.1通过加权加法的方法计算抗沉性的特性 22
2.3.2协调船舶重心和船体我们将通过下面的依赖关系帮助定义淹没体积的重心： 24
2.3.3损失量对容积法计算抗沉性的特性 25
2.3.4横向和纵向稳心的高度增量是根据公式计算 28
2.3.5用加权加法的方法的使用和恒定位移的方法获得的结果的比较 29
2.3.6计算抗沉性 29
第三章 实验装置的设计与开发 30
3.1每个实验装置的基本组件 30
3.2描述实验装置的组件 3
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
r /> 2.3.3损失量对容积法计算抗沉性的特性 25
2.3.4横向和纵向稳心的高度增量是根据公式计算 28
2.3.5用加权加法的方法的使用和恒定位移的方法获得的结果的比较 29
2.3.6计算抗沉性 29
第三章 实验装置的设计与开发 30
3.1每个实验装置的基本组件 30
3.2描述实验装置的组件 32
3.3实验 35
3.3.1确定船舶位置 35
3.3.2确定船舶水下特征 37
3.3.3在小角度倾斜下船舶的稳定性 41
3.3.4倾斜试验 43
3.3.5船舶在添加悬浮效果重量下的小倾角稳定性 45
3.3.6稳定性图 47
3.5研究船在平静的水面横摇运动 50
结语 55
致谢 56
参考文献 57
第一章 绪论
论开发该装置的重要性：船舶静水力是研究船舶航海性能的一门科学。只有了解船舶的静水力特性，才能真正设计、建造和营运起一艘船。船舶静水力特性包括浮性、稳性、抗沉性、快速性、适航性和操作性，是否了解他们对判断船舶是否具有合理的浮态和足够的稳性起着至关重要的作用。
应用浮性及稳性的基本理论具体计算这些衡量指标，也是船舶静力学的重要内容。这种计算通常包括：船舶静水力性能计算、船舶在各种装载情况下的浮态及稳性计算、船舶在各种装在情况下的稳性校核计算、抗沉性计算及下水计算等。
船舶静力学是船舶设计与制造专业一门重要的专业课程。作为我们学习船舶与海洋工程的大学生，相信很有必要对此方面进行深入的了解。只有了解了这方面的知识，我们所构思的船舶才不会像是空中阁楼，进而变得具有可行性。一艘船如果制造出来不能满足船舶静水力特性，就并不能称之为一艘船。
要想对船舶静水力特性这方面有更加深入的了解，光靠书本知识是绝对不够的，给予学生亲身经历的实验是必不可少的。
船舶原理通常可分为静力学和船舶动力学两大部分，一艘船能否在静水中保持稳定是基础中的基础。我们大学生在学校所学习的不外乎是这些基础，唯有把基础打牢固，以后的学习才能进步飞快。如果连基础都不牢固，停不稳的船如何起航？以下就是我的设计，并针对一些船舶基础特性的实验，相信对我们大学生了解船舶的静水力特性能起到一些作用。
第二章 船舶性能及影响因素
2.1浮态
船舶浮态也就是船舶在静水中的平衡状态。
船舶的浮态有正浮、横倾、纵倾、任意状态（横倾+纵倾）四种，表示参数分别为吃水、横倾角，纵倾角。
2.1.1平衡条件
船舶在静水中的平衡条件是由重力和浮力的总和为零。并且所有时刻的总和为零：
P D + ρV(-g) = 0;
M M + M = 0.
这些条件表示考虑力作用在同一条垂线上，这是垂直于一个操作水线的平面和穿过点G和C.
在该坐标系统OXYZ，刚性地与船相连，操作吃水线平面的方程被记录下来作为
x tg + y tg - z + T= 0,
并且由力作用线与水平面的垂直度的条件是关系
,
其中值，并且凸起和坐标的直线的线段，其中连接点G和C的系统OXYZ的平面。
从关系得出，即
= () tg;
= () tg.
根据船位“直立和平稳”，当横倾=纵倾=0，平衡关系相等
= ; = = 0.
2.1.2船舶的浮性
船舶在静水中漂浮时受两个力，一个是船的重量以及所载物品、人员重量的重力，方向垂直向下，它的作用点称为重心；一个是船外水压力形成的浮力，方向垂直向上，大小等于船舶所排开同体积的水的重量，称为排水量，其的作用点位于排水体积的中心，称为浮心。船在水面上平衡的条件是：重力等于浮力，重心和浮心位于同一铅垂线上。如果船的浮心和重心不在同一铅垂线上的话，那么船就会倾斜，使排水形状及浮心位置改变，直到浮心重新被调整到和重心同一的铅垂线上为止。
船的漂浮状态有正浮、横倾、纵倾和任意倾斜四种状态。如果船的重心的纵向坐标和横向坐标与浮心的纵向坐标和横向坐标相等，船就处于正浮状态，此时船的首、尾和左、右舷吃水都相等，否则就会产生横倾、纵倾或两者兼有的任意倾斜。一般在设计时要求船舶保持正浮或略带尾倾。船在营运中要进行货物载重计算，控制装载重量和重心的位置，以获得良好的浮态。
(1)船舶吃水
测定与标记吃水，测定船的位置
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