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1、船舶原理 熊云峰 2007年08月26日 2007-3-261 第二章 船舶浮性 2-1 浮性基本概念 一、浮性 是指船舶在装载一定数量载荷的情况 下，具有能漂浮于水面并保持相对平衡位 置的能力。是船舶航行的重要能力。 船舶相对于静水面的漂浮可以是半浸 没状态，也可以是全浸没状态。 2007-3-262 二、船舶漂浮平衡条件 1、重力和浮力的大小相等，且方向相 反，即： 2、重心G和浮心B在同一铅垂线上。 2007-3-263 三、船舶坐标系 为了确切地表达重心和浮心的位置，便于性 能计算，通常采用固定在船上的坐标系。 2007-3-264 四、船舶浮态 1、任意浮态 2007-3-265 2
2、、正浮状态 2007-3-266 3、横倾状态 2007-3-267 4、纵倾状态 2007-3-268 五、基本结论 1、不管是哪一种浮态，重心G都在浮心B之 上，即 2、船舶的浮态可用吃水、纵倾角、横倾角三 个参数表示。 3、要研究船舶的浮性和稳性，必须解决： （1）船舶的重量W及其重心坐标；（根据理 论力学的原理来解决） （2）船舶的排水体积及其浮心坐标。（要用 船舶静力性能计算来解决） 2007-3-269 2-2 船舶重量和重心坐标的计算 一、船舶总重量 二、船舶的重心位置 2007-3-2610 2007-3-2611 三、重量和重心计算准确的重要性 船舶重量是确定排水量的基础，重
3、量和重心 计算准确与否直接关系到船舶技术性能的好 坏。若重量计算不准确，其影响： 1、船将不能漂浮在预定的吃水线上，影响 船舶的航行性能。 2、船将出现预想不到的横倾和纵倾，因而 将改变船舶预定的稳性和横摇性能。 3、船舶满足不了原定的设计要求，甚至有 损船舶安全性。 2007-3-2612 四、船舶重量的分类 1、固定重量：包括船体钢料、舾装、机电 设备以及武器装备等重量。其重量和重心在 使用过程中是固定不变的，其总和称为空船 重量，或船舶自身的重量。 2、可变重量：包括货物、行李、旅客、淡 水、粮食、油料以及弹药等的重量，这一类 重量的综合称为船舶的载重量。 船舶的排水量是空船重量和载重量
4、之和。 2007-3-2613 五、民船的典型装载情况 1、满载排水量：是指货物和旅客全部装载 满额的情况，通常又分为： （1）满载出港。是按设计满额装载时，燃 料、润滑油、淡水、粮食及其它给养物品都 按照设计所规定的数量满载的情况。满载排 水量通常是指满载出港的排水量。 （2）满载到港。通常假定消耗品还剩余10% 的情况。 2007-3-2614 2、空载排水量：是指货物和旅客全部没有 情况，通常又分为两种状态： （1）空载出港。是指无客无货时，燃料、 润滑油、淡水、粮食及其它给养物品都按照 设计所规定的数量带足。 （2）空载到港。是指无客无货航行到达终 点，通常假定消耗品还剩余10%的情况
5、。 2007-3-2615 六、军舰的典型装载情况 1、空载排水量。是建造全部完工后军舰的 排水量。 2、标准排水量。是人员配备齐全，备足必 须的供应品，作好出海作战准备的排水量。 3、正常排水量。是正式试航时的排水量。 4、满载排水量。 5、最大排水量。 2007-3-2616 2-3 排水量和浮心坐标的计算 一、根据水线面计算（垂向计算法） 计算思路：首先计算各水线面面积、体积 静矩等有关数据，然后将水线面沿吃水方 向积分来计算排水体积和浮心坐标。 1、基本公式 图7所示为船舶吃水为d时的正浮状态。在 离基平面z处，取高度为dz的一薄层（微体 ）进行分析。 2007-3-2617 2007
6、-3-2618 2007-3-2619 2007-3-2620 又由于： 所以： 2007-3-2621 所以： 2007-3-2622 当船舶正浮时，其浮心横向坐标 2007-3-2623 2、水线面计算 水线面计算通常包括面积 ，漂心纵向坐 标 及水线面系数 。 2007-3-2624 （1）梯形法计算 根据上述图形，则有： 其中： 其中： 2007-3-2625 2007-3-2626 （2）辛浦生第一法计算 根据上述图形，则有： 其中： 其中： 2007-3-2627 2007-3-2628 3、水线面面积曲线 2007-3-2629 2007-3-2630 2007-3-2631 4
7、、每厘米吃水吨位数曲线 船舶正浮时吃水增加（或减少）1厘米，引 起排水量增加（或减少）的吨数称为每厘米 吃水吨数TPC。 根据水线面曲线可以算出在任何吃水时的每 厘米吃水吨数TPC。 每厘米吃水吨数TPC只与水线面面积有关， 随吃水的变化而变化。 将TPC随吃水的变化绘制成曲线，每厘米吃 水吨位数曲线。该曲线的形状与水线面面积 曲线完全相似。 2007-3-2632 5、排水体积曲线 给定吃水为d的排水体积计算公式： 根据上述积分公式和有关积分原理，则不同 吃水的排水体积计算公式： 2007-3-2633 排水体积曲线：排水体积随吃水变化的关系 曲线。 1号水线至基平面 的排水体积 2号水线至
8、基平面 的排水体积 2007-3-2634 2007-3-2635 6、浮心坐标曲线 2007-3-2636 对于任意吃水时的浮心坐标的计算，可采用 下式的变上限积分求得： 2007-3-2637 2007-3-2638 2007-3-2639 2007-3-2640 2007-3-2641 二、根据横剖面计算（纵向计算法） 计算思路：首先计算各横剖面面积、体积静 矩等有关数据，然后将横剖面沿船长方向积 分来计算排水体积和浮心坐标。 1、基本公式 图2-14所示为船舶吃水为d时的正浮状态。 在离中站面x处，取长度为dx的一薄层（微 体）进行分析。 2007-3-2642 2007-3-2643
9、 则有下列公式： 2007-3-2644 2007-3-2645 又由于横剖面面积对基线Oy的静矩为： 2007-3-2646 2007-3-2647 2、横剖面面积的数值计算 （1）梯形法 2007-3-2648 2007-3-2649 （2）辛浦生法 2007-3-2650 3、排水体积和浮心坐标（梯形法计算） 2007-3-2651 2007-3-2652 4、横剖面面积曲线 2007-3-2653 2007-3-2654 2-4 船舶在纵倾状态下排水量 和浮心坐标的计算 一、邦戎曲线 设船体在某一站号处的横剖面如下图所 示。该横剖面自船底到最高层甲板在不 同吃水下的横剖面面积，可由 的
10、变上限积分得到。 2007-3-2655 2007-3-2656 2007-3-2657 二、费尔索夫图谱 2007-3-2658 2-5 储备浮力及载重线标志 一、储备浮力 定义：是指满载水线以上主体水密部分的体 积所能产生的浮力。它对稳性、抗沉性和淹 湿性等有很大的影响。 储备浮力是确保船舶安全航行的一个重要指 标，船舶的漂浮能力由储备浮力来保证。 储备浮力通常以满载排水量的百分数来表示 ，其大小根据船舶类型、航行区域以及装载 货物的种类而定。 2007-3-2659 二、载重线标志 1、国际航行船舶 WNA：冬季北大西洋载 重线； W：载重线； S：夏季载重线； T：热带载重线； F：夏
11、季淡水载重线； TF：热带淡水载重线 CS：表示勘定干舷的 主管机关是“中国船 舶检验局”。 2007-3-2660 2、国内航行的海船 其载重线标志类似于国际航行船舶。 3、国内内河航行的船舶 内河航行船舶的载重线标志上圆环两侧的字 母是“Z”和“C”，表示勘定干舷的主管机 关是“中国船舶检验局”。 2007-3-2661 作业二 1、船舶有哪几种漂浮状态？根据平衡条 件，列出各种浮态的平衡方程。 2、根据什么原理计算船舶重量和重心位 置？ 3、何谓邦戎曲线？它有什么用途？试举 例说明。 2007-3-2662 4、某船吃水d为5.88m时的排水体积是 浮心在基线之上3.54m。向上每隔0.22m的每 厘米吃水吨数见下表。如水的密度为 求在吃水为6.98m时的浮心垂向坐标。 2007-3-2663
