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1、 船舶积载船舶积载1教书育人第三章第三章 保证船舶具有适度稳性保证船舶具有适度稳性2教书育人一一. 稳性的基本概念稳性的基本概念稳性稳性(Stability)(Stability)的定义的定义 船舶受外力作用而船舶受外力作用而不致倾覆，当外力消失不致倾覆，当外力消失后仍能回复到原平衡位后仍能回复到原平衡位置的能力。置的能力。 复原力矩复原力矩M MR R(Righting (Righting moment)moment) M MR R = = GZ GZ GZ GZ 复原力臂复原力臂( (重力和重力和浮力作用线之间的距离浮力作用线之间的距离) )。 3教书育人一一. 稳性的基本概念稳性的基本概
2、念船舶的三种平衡状态船舶的三种平衡状态 稳定平衡：重心稳定平衡：重心G G在稳心在稳心M M之下，之下，M MR R为正值。为正值。 不稳定平衡：重心不稳定平衡：重心G G在稳心在稳心M M之上，之上，M MR R为负值。为负值。 中性平衡：重心中性平衡：重心G G与稳心与稳心M M重合，重合，M MR R为零。为零。4教书育人二二. 初稳性的概念初稳性的概念初稳性初稳性(Initial stability)(Initial stability)：横倾角小于横倾角小于10-1510-15度，且上甲板边缘开始入水前所表现的稳性。度，且上甲板边缘开始入水前所表现的稳性。 初稳性假定条件：初稳性假定
3、条件： 船舶微倾前后水线面的交线过原水线面的漂心船舶微倾前后水线面的交线过原水线面的漂心F F。 浮心移动轨迹为圆弧段，圆心为定点浮心移动轨迹为圆弧段，圆心为定点M(M(稳心稳心) )，半，半径为径为BM(BM(稳心半径稳心半径) )。 初稳性公式：初稳性公式： 复原力矩：复原力矩： M MR R = = GZGZ满足假定条件时：满足假定条件时：M MR R = = GMGM sinsin 5教书育人二二. 初稳性的概念初稳性的概念初稳性衡准指标初稳性衡准指标GMGM计算计算 GM = KM - KGGM = KM - KG0 0 - GM - GMf f 6教书育人7教书育人二二. 初稳性的
4、概念初稳性的概念初稳性衡准指标初稳性衡准指标GMGM计算计算 GM = KM - KGGM = KM - KG0 0 - GM - GMf f 常用公式：常用公式：梯形液面：梯形液面： 矩形液面：矩形液面： 8教书育人二二. 初稳性的概念初稳性的概念可以证明：对矩形可以证明：对矩形液舱，等间距加液舱，等间距加n n道纵舱壁，对道纵舱壁，对GMGM影影响值将减少到原来响值将减少到原来的的 。9教书育人二二. 初稳性的概念初稳性的概念自由液面对初稳性高度自由液面对初稳性高度GMGM的影响的影响由于液体具有流动性，舱内未装满的液体（具有由于液体具有流动性，舱内未装满的液体（具有自由液面的液体），在船
5、舶横倾过程中会自动向自由液面的液体），在船舶横倾过程中会自动向倾斜一侧流动，使其重心向船舶倾斜的方向移动。倾斜一侧流动，使其重心向船舶倾斜的方向移动。液体重心移动所产生的力矩称自由液面倾侧力矩，液体重心移动所产生的力矩称自由液面倾侧力矩，它将部分抵消复原力矩，从而降低船舶的初稳性它将部分抵消复原力矩，从而降低船舶的初稳性高度。高度。 自由液面对稳性的影响与存在自由液面的液舱个自由液面对稳性的影响与存在自由液面的液舱个数有关。数有关。影响自由液面对影响自由液面对GMGM的修正值的主要因素是液面惯的修正值的主要因素是液面惯性矩，它是一个与液舱水平截面形状有关的参数。性矩，它是一个与液舱水平截面形状
6、有关的参数。自由液面惯性矩与液舱宽度的三次方成正比。自由液面惯性矩与液舱宽度的三次方成正比。 10教书育人三三. 船舶临界稳性资料船舶临界稳性资料 船舶临界初稳性高度船舶临界初稳性高度GMGMc c：恰能同时满足稳：恰能同时满足稳性衡准要求时的初稳性高度值性衡准要求时的初稳性高度值(m)(m)。 11教书育人三三. 船舶临界稳性资料船舶临界稳性资料临界重心高度临界重心高度KGKGc c: KG: KGc c = KM - GM = KM - GMc c 12教书育人四四. 船舶稳性的检验与调整船舶稳性的检验与调整船舶稳性的校核船舶稳性的校核保证适度稳性的经验方法保证适度稳性的经验方法 按合适比
7、例控制各层舱配货重量。如：按合适比例控制各层舱配货重量。如：13教书育人四四. 船舶稳性的检验与调整船舶稳性的检验与调整设设GMGM的调整值的调整值:GM=:GM=要求的要求的GMGM2 2- -调整前调整前GMGM1 1。垂向移动载荷垂向移动载荷Z Z P P重心垂向移动距离重心垂向移动距离(m),(m), 下移取下移取“+ +”，上移取，上移取“- -”。 14教书育人四四. 船舶稳性的检验与调整船舶稳性的检验与调整垂向移动载荷垂向移动载荷 当满载满舱时，可采用轻重货物等体当满载满舱时，可采用轻重货物等体积互换方法调整，此时还应满足：积互换方法调整，此时还应满足： 15教书育人四四. 船舶
8、稳性的检验与调整船舶稳性的检验与调整加减载荷加减载荷( ( P P 10% 10% ) ) 注意：注意：P P加载时取加载时取“+ +”，减载时取，减载时取“- -”。 16教书育人稳性的分类稳性的分类 按倾斜方向：横稳性，纵稳性按倾斜方向：横稳性，纵稳性 。按倾斜角度大小：初稳性，大倾角稳性。按倾斜角度大小：初稳性，大倾角稳性。按外力性质：静稳性，动稳性。按外力性质：静稳性，动稳性。按船体是否破损：完整稳性，破舱稳性。按船体是否破损：完整稳性，破舱稳性。17教书育人思考题思考题正确理解船舶稳性、初稳性的定义及表示正确理解船舶稳性、初稳性的定义及表示方法。方法。阐述船舶重心高度的计算方法。阐述
9、船舶重心高度的计算方法。自由液面如何对船舶稳性产生影响，该影自由液面如何对船舶稳性产生影响，该影响与哪些因素有关。响与哪些因素有关。何谓适度的稳性范围。何谓适度的稳性范围。18教书育人思考题思考题某轮排水量为某轮排水量为16300t16300t，船上的某一油舱未，船上的某一油舱未满，该柜型舱的宽为满，该柜型舱的宽为12m12m，长为，长为10m10m，内装，内装燃料的比重为燃料的比重为0.9t/m0.9t/m3 3，求自由液面对初稳，求自由液面对初稳性高度的影响值。性高度的影响值。某某轮轮满满载载排排水水量量=19200t=19200t（各各油油水水舱舱均均满满），KG=7.5mKG=7.5m
10、，KM=8.65mKM=8.65m，要要使使GMGM达达到到1m1m，需需要要上上下下移移动动货货物物。设设NO3NO3舱舱的的底底舱舱有有一一票票货货物物重重为为P=288tP=288t移移往往间间舱舱，试试计计算算货货物物重重心心应移动的垂向距离。应移动的垂向距离。 19教书育人思考题思考题某轮空船排水量某轮空船排水量5371t5371t，NDW=13580tNDW=13580t，实装货，实装货物物12187t12187t，油水等，油水等1928t1928t（液舱均满），船舶（液舱均满），船舶常数常数200t200t，全船垂向力矩，全船垂向力矩1584721584729.81KNm9.81
11、KNm，KM=8.85mKM=8.85m。现拟在上甲板装载部分货物，若。现拟在上甲板装载部分货物，若要求要求GM0.60mGM0.60m，求最多能在，求最多能在Z ZP P=13.75m=13.75m处装多处装多少吨甲板货？少吨甲板货？ 20教书育人第三章第三章 保证满足船舶的强度要保证满足船舶的强度要求求21教书育人一一. 船舶强度概念船舶强度概念船舶强度船舶强度(Strength of ships)(Strength of ships)：船体结构抵船体结构抵抗内外作用力的能力。抗内外作用力的能力。船舶强度可分为：船舶强度可分为： 22教书育人二二. 船体纵向强度条件概述船体纵向强度条件概述
12、船体纵向强度：船体纵向强度：指船体结构所具有的抵御指船体结构所具有的抵御因重力和浮力沿纵向分布不一致而造成的因重力和浮力沿纵向分布不一致而造成的极度变形或损坏的能力。极度变形或损坏的能力。船船体体受受力力超超过过纵纵向向强强度度的的允允许许范范围围，将将导导致致船船体体纵纵向向构构件件（如如甲甲板板、龙龙骨骨等等）发发生生永久变形或损坏。永久变形或损坏。23教书育人二二. 船体纵向强度条件概述船体纵向强度条件概述 船体产生总纵弯船体产生总纵弯曲的主要原因是由于曲的主要原因是由于重力和浮力沿船长分重力和浮力沿船长分布不一致所引起。布不一致所引起。 船舶最大剪力通船舶最大剪力通常出现在距首尾常出现
13、在距首尾1/41/4船船长附近，最大弯矩出长附近，最大弯矩出现在船舯前后。现在船舯前后。24教书育人二二. 船体纵向强度条件概述船体纵向强度条件概述船体纵向变形的两种形式船体纵向变形的两种形式 中拱中拱(Hogging)(Hogging)船体中船体中部上拱的弯曲状态。部上拱的弯曲状态。 中垂中垂(Sagging)(Sagging)船体中船体中部下垂的弯曲状态。部下垂的弯曲状态。 25教书育人三三.满足船体纵强度条件的经验方法满足船体纵强度条件的经验方法 按舱容比例分配各舱载货重量按舱容比例分配各舱载货重量 A Ai i 第第i i舱调整值舱调整值(t)(t)。两种确定方法：。两种确定方法：取夏
14、季满载时该舱装载量的取夏季满载时该舱装载量的10%10%。 取本航段该舱装载量的取本航段该舱装载量的10%10%。 26教书育人27教书育人三三.满足船体纵强度条件的经验方法满足船体纵强度条件的经验方法合理分配中途港货物合理分配中途港货物 中途港货物批量大时，应按舱容比例中途港货物批量大时，应按舱容比例分配；当批量不大时，不能过于集中，应分配；当批量不大时，不能过于集中，应间舱安排。间舱安排。 装卸货物中尽量均衡各舱的装卸进度装卸货物中尽量均衡各舱的装卸进度 28教书育人四四.满足船舶局部强度条件满足船舶局部强度条件 与装载有关的局部强度指各载货部位（如与装载有关的局部强度指各载货部位（如各层
15、甲板、舱口盖、平台、舱底等）的承各层甲板、舱口盖、平台、舱底等）的承载能力。船舶积载时应确保所有部位承载载能力。船舶积载时应确保所有部位承载的货物的重量不超过局部强度允许的极限的货物的重量不超过局部强度允许的极限值。值。29教书育人四四.满足船舶局部强度条件满足船舶局部强度条件局部强度的表示方法：局部强度的表示方法：均布载荷均布载荷：指船舶不同载货部位单位面积允许承：指船舶不同载货部位单位面积允许承受的最大重量。单位为受的最大重量。单位为kPakPa。集中载荷集中载荷：指某一特定面积上允许承受的最大重：指某一特定面积上允许承受的最大重量，单位为量，单位为kNkN。车辆甲板负荷车辆甲板负荷：指在
16、舱盖、甲板或舱内装载车辆：指在舱盖、甲板或舱内装载车辆或使用车辆装卸货物时，甲板、舱盖或内底板允或使用车辆装卸货物时，甲板、舱盖或内底板允许承受的以车轮数目为前提的车辆及所载货物的许承受的以车轮数目为前提的车辆及所载货物的总重量。总重量。堆积负荷堆积负荷：指集装箱船的甲板、舱盖或舱底上不：指集装箱船的甲板、舱盖或舱底上不同的同的20ft20ft或或40ft40ft集装箱底座所能承受的最大重量。集装箱底座所能承受的最大重量。30教书育人思考题思考题正确理解船舶纵向强度和局部强度的概念。正确理解船舶纵向强度和局部强度的概念。简述保证船体纵向强度的经验方法。简述保证船体纵向强度的经验方法。船体局部强度分别用什么指标表示。船体局部强度分别用什么指标表示。已知某轮共五个货舱，各舱舱容（已知某轮共五个货舱，各舱舱容（ m m3 3 ）如）如下：下： 船舶航次货运量为船舶航次货运量为12000t12000t，为保证纵，为保证纵向强度不受损伤，计算各舱应配货重。向强度不受损伤，计算各舱应配货重。31教书育人
