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1、2 Buoyancy,Statics of the Ship,2.1 General Consideration of Buoyancy 2.2 Weight of Ship and Co-ordinates of Center of Gravity 2.3 Calculation of Displacement Center of Buoyancy 2.4 Calculation of Displacement Center of Buoyancy for a Ship Floating with Trim 2.5 Determination of Buoyancy of a Ship Im
2、mersed to any Waterline 2.6 Variation in Position of the Ship with Saltness of Water 2.7 Displacement scale, Reserve of Buoyancy and Load Mark,2.1 General Consideration of Buoyancy,1/1,Co-ordinate System The conditions of equilibrium The floating conditions of a ship,Co-ordinate System,1/1,O点在船舯。XOY
3、平面为基面；XOZ平面为中纵剖面；YOZ平面为中横剖面。X轴指向船首；Y轴指向右舷；Z轴向上。左手坐标系。,浮性是指船舶在一定装载下具有漂浮在水面并保持平衡位置的能力。它是船舶最基本的性能。 船在水面受到重力和浮力；根据阿基米德定律：浮力等于船体排开水的重量。 1）重力W 等于浮力： W = = ：船舶排水量，吨； ：水的密度， 淡水=1 吨/米3； 海水=1.025 吨/米3 : 排水体积 2）重心与浮心在同一条铅垂线上。,The conditions of equilibrium,1/1,The floating conditions of a ship(1),1/7,Four float
4、ing conditions upright； transverse inclination（heel）； longitudinal trim； heel and trim。,The floating conditions of a ship(2),2/7,1. 正浮状态（Upright）: 船浮于静水面，船体中纵剖面垂直于水面(无横倾)； 中横剖面也垂直于水面(无纵倾)。 W = = xG = xB yG = yB = 0 正浮状态可由一个参数决定：吃水d,The floating conditions of a ship(3),3/7,2. 横倾状态（heel）: 船浮于静水面，船体中横剖
5、面垂直于水面(无纵倾)； 中纵剖面与铅垂面成角(横倾角)。 W = = xG = xB yB -yG =(zG-zB) tan 横倾状态由两个参数决定：吃水d， 横倾角。,The floating conditions of a ship(4),4/7,3. 纵倾状态（trim）: 船浮于静水面，船体中纵剖面垂直于水面(无横倾)； 中横剖面与铅垂面成角(纵倾角)。 W = = xB -xG =(zG-zB) tan yG = yB = 0 纵倾状态由两个参数决定：平均吃水d，纵倾角。,The floating conditions of a ship(5),5/7,首吃水dF：首垂线处的吃水；
6、 尾吃水dA：尾垂线处的吃水； 平均吃水d：d = (dF + dA )/2。 纵倾值t：t = dF - dA (首倾为正 )； 纵倾角： tan= t / L (L垂线间长)。 设计纵倾：指船体龙骨设计成倾斜形式，设计水线面仍与静水面重合；与上述装载纵倾不同。,The floating conditions of a ship(6),6/7,4. 任意状态（Arbitrary）: 船浮于静水面，船体中纵剖面与铅垂面成(横倾角)； 中横剖面与铅垂面成(纵倾角)。 W = = xB -xG =(zG-zB) tan yB -yG =(zG-zB) tan 状态由三参数决定：平均吃水d, 横倾角
7、, 纵倾角。,The floating conditions of a ship(7),7/7,一般船舶在各种装载状态，都要进行浮态调整，使船体处于正浮或稍有尾倾状态。 横倾、纵倾及任意状态往往都是由于外力 ( 拖牵, 系泊)作用，或船上重量及重心位置改变，或船舶破损进水等原因引起的。这些状态对于船舶航行及其它使用性能均有不利的影响，应当避免。,2.2 Weight of Ship and Co-ordinates of Center of Gravity,1/7,在船舶建造的不同阶段确定船舶的重量、重心 1. 初步设计：用母型船或经验公式分析、估算。其中(zG=D; xG=0 1.5%L;
8、yg=0) 2. 技术设计：对船舶各项重量及其重心分组计算；然后汇总求全船的重量及重心。 3. 建成、改装后：进行倾斜试验，最终确定船舶的重量及重心。,zg and xg,The vertical position of the center of gravity z g may be expressed as fractions of the depth of the side D by the formula: z g = D where is a non-dimensional factor. it ranges 0.5 - 1.0. x g may be expressed as fr
9、actions of the length of the ship L. The abscissa x g may be positive, negative or zero; its absolute value rarely exceeds 1.5 per cent of L.,2/7,Formula,3/7,计算船舶重量W及其重心(XG,YG,ZG)位置:,arrangement of weight into classes,4/7,根据研究问题的要求采用不同的船舶重量分类方法。 固定重量：包括船体钢料、木作舾装、机电设备、武器等。它们的重量和重心位置在船舶使用过程中不变。 变动重量：包
10、括货物、人员及其行李、燃油、滑油、淡水、粮食、供应品和备品以及弹药等。这类重量的总和称为载重量。通常货船、油船的吨位等级是指载重量(非载货量)。,the conditions for civil ship,5/7,1. Lightship displacement (空载排水量) 指空船的重量，包括动力装置系统内供启动用存留的油和水。 2. Displacement moulded (满载排水量、设计排水量) 指装载了设计规定的载重量(见变动重量)。又细分为出港(燃油、滑油、淡水、粮食、供应品按100%计算)、到港(上述载量按10%计算)。设计时是指出港排水量。 3. Structure di
11、splacement (结构排水量) 与计算结构强度时选用的结构吃水对应的排水量，通常超过满载排水量，即在一定的条件下，容许超载时的排水量。,the conditions for army ship(1),6/7,1. Lightship displacement (空载排水量) 指空船的重量，包括武器装备。 2. Standard displacement (标准排水量) 指人员、装备、弹药备齐。包括动力装置系统内供启动用存留的油和水；但无任何油水储备。做好出海作战准备的排水量。 3. Design displacement (设计排水量) 标准排水量加上保证50%航程所需的油、水储备时的排
12、水量。这时军舰处于最佳的战斗技术状态。通常是军舰设计与试航时的状态。,the conditions for army ship(2),7/7,4. Full load displacement (满载排水量) 指标准排水量加上保证全航程所需的油、水储备时的排水量。是一般情况下，军船出港时的装载状态。 5. Displacement extreme (最大、超载排水量) 指满载排水量加上超载的弹药、供应品、油、水储备时的排水量。是军船执行远航任务时的装载状态。,2.3 Calculation of Displacement Center of Buoyancy,1/1,Calculation A
13、ccording to Water-plane Calculation According to section,理论上，两种方法积分的结果应当相同；实际上由于近似计算的误差，结果有差异。一般认为对横剖面的积分结果偏小。此外，两种方法都推导出一些有用的曲线。,水线面面积Aw 水线面漂心坐标(xf ，yf ),Formula（1）,1/7,（1） 型排水体积 （2）浮心的坐标(xB，yB，zB),Formula（2）,2/7,The Curve of Water-plane Areas.,3/7,（3）水线面面积曲线 曲线表示水线面面积随吃水的变化。 给定吃水的曲线与OZ轴所围面积等于该吃水的排
14、水体积。 上述面积中心的高度等于浮心的垂向坐标Zb。 上述面积与矩形OFDC的面积比等于垂向菱形系数Cvp。,Tons per cm Immersion,4/7,（4）每厘米吃水吨数 当船舶吃水平行于水线面增、减1cm时，引起排水量的变化，称为每厘米吃水吨数曲线Tpc，其值随d 变化。 Tpc=Aw / 100 (吨/厘米) 如果排水量有一小量变化p ( 10%)，则相应吃水的变化为： d = p / Tpc (厘米),Curve of Displacement (1),5/7,（5）排水体积曲线 型排水体积 = f ( z ) 考虑壳板厚度及附体 k = k (k=1.0061.02) 排水
15、量 = k,Curve of Displacement (2),6/7,排水体积曲线与OV轴所围的面积OEF，等于该吃水船体体积对基线的静矩。,排水体积曲线与OZ轴所围的面积OEA(互补面积) 。,(计算ZB时的推荐公式),longitudinal position of the center of buoyancy,7/7,（6）浮心坐标曲线,对z 微分：,特别当 xf = xB 时，曲线的导数= 0，取极值。,浮心的纵向坐标：,Formula（1）,1/5,任意站横剖面面积：,横剖面面积中心坐标( ZA，YA),(正浮),中横剖面系数： Cm=Am / (Bd),（1）型排水体积 （2） 浮心的坐标(xB，yB，zB),Formula（2）,2/5,(吃水改变后要用新的As及ZA重新计算),Curves of Sectional Areas,3/5,（3）横剖面面积曲线 表示横剖面面积随站线位置的变化。 横剖面面积曲线下的面积等于该吃水下排水体积 上述面积中心的纵坐标等于浮心的纵坐标Xb。 上述面积与矩形面积比等于纵向菱形系数Cp，反映了排水体积沿船长的分布情况。,=L Asdx,Discuss（1）,4/5,计算排水体积和浮心位置可有两种途径： 对水线面沿吃水积分： 用于计算正浮时船舶的排水体积和浮心位置。 对横剖面沿船长积分：(实际结果可能偏小12%
