单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 浮性,船舶各种,漂浮状态,及平衡时的,平衡条件,船舶各种,浮性参数,的计算原理与计算方法,本章主要内容,如水线面面积,S,及漂心,x,F,，排水体积及体积心,浮性：船舶在一定装载情况下具有漂浮在水面（或浸没水中）保持平衡位置的能力,。,第二章 浮性,浮体漂浮于静水面一定位置时，作用的力有两个：,船舶重力,W,船舶浮力,重力是由船舶本身各部分的重量（自重和载荷重）所组成的合力，合力的作用点,G,称为船舶的,重心,。,浮力是由船舶水下部分静水压力产生的,合力，合力的作用点,B,为浮心,。,一、船舶平衡条件,2-1,浮性概述,W,G,B,阿基米德原理,物体水中所受到的浮力等于该物体所排开的水的重量，即,=,船舶排水量；,船舶排水体积；,水的重量密度，,t/m3,。,淡水,=1.0t/m,3,，海水,=1.025t/m,3,船舶平衡条件,y,z,x,o,(1),重力与浮力的大小相等方向相反，即,W=,(2),重心,G,与浮心,B,在同一铅垂线上。,浮心,B,也就是排水体积,的形心。,船舶平衡条件：,船舶平衡条件,浮态：,船舶浮于静水的平衡状态称为浮态。,为确切描述其位置，选用固定在船上的直角坐标系。,坐标原点,O,：基平面、中线面和中站面的交点。,OX,轴：基平面与中线面的交线，轴的正方向指向首。,OY,轴：基平面与中站面的交线，轴的正方向指向右舷。,OZ,轴：中线面与中站面的交线，轴的正方向指向上。,直角坐标系,船舶的浮态,浮态,正浮,横倾,纵倾,横倾纵倾,吃水（,T,）,横倾角（,）,纵倾角（,）,表示方法,船舶的浮态,1,、正浮,船舶漂浮于静水面，船体中纵剖面和中横剖面都垂直于水面的一种浮态，,ox,、,oy,轴水平（和静水面平行），无横倾和纵倾。,平衡条件,表达参数,吃水,T,船舶的浮态,2,、横倾,船舶自正浮状态向左舷或右舷方向倾斜的一种浮态。,ox,轴是水平的，中纵剖面与铅垂面成一角度，即正浮时水线面与横倾后的水线面的夹角 （横倾角）。,船舶横倾的大小以横倾角表示 ，有正负：,正值，右舷方向横倾；,负值，左舷方向横倾。,船舶的浮态,平衡条件,表示参数,吃水,T,，横倾角,船舶的浮态,3,、纵倾,船舶自正浮位置向船尾方向或船首方向倾斜的一种浮态。,oy,轴是水平的，船体中纵剖面垂直于水面,中横剖面与铅垂平面相交成一角度，即正浮时水线面与纵倾后水线面相交的角度“纵倾角”，船舶纵倾大小用首尾吃水差或纵倾角表示。,正负：,首倾为正值；尾倾为负值。,船舶的浮态,平衡条件,表示参数,平均吃水 ，纵倾角 。,船舶的浮态,4,、任意状态,船舶既有横倾又有纵倾的一种浮态，其平衡方程：,一般船舶设计或正常使用情况下，都应处于正浮状态或稍有尾倾状态。横倾、大角度纵倾状态和任意状态由于外力作用或船上重量位置的改变或船舶破损后进水等引起，对船舶的使用以及航海性能不利。,船舶的浮态,W=,x,B,x,G,=(,z,G,z,B,)tg,y,B,y,G,=(,z,G,z,B,)tg,T=,(,T,F,+T,A,)/2,横倾角,纵倾角,浮态表示,总结,依据总布置及有关图纸确定,依据型线图和型值表及水线面位置确定,船舶的,重量,W,及其,重心,船舶,排水体积,及其,浮心,浮性和稳性的关键问题,研究四者关系,2-2,船舶重心位置的计算,船舶总重量是船上各项重量的总和。,若已知各个项目的重量,W,i,，则船舶总重量为：,W=W,1,+W,2,+W,3,+W,n,=,式中：,n,组成船舶总重量的各个重量项目的数目。,若已知各个项目的重量,W,i,的重心坐标位置（,x,i,、,y,i,、,z,i,），则船舶的重心位置（,x,G,、,y,G,、,z,G,）可按下式求得：,船舶总重量,空船重量,=,船体本身各部件的重量,包括船体钢料、木作舾装、机电设备以及武器等，重量和重心在使用过程中固定不变，称为,固定重量,。,船舶总重量,包括货物、船员、行李、旅客、淡水、粮食、燃油、润滑油以及弹药等,，重量和重心在使用过程中变化，称为,变动重量,。,载重量,=,船上装载的各项重量,船舶重量项目的分类,船舶排水量,=,空船重量,+,载重量，随装载情况不同而变化。,排水量定义,排水量随装载情况变化，引起船舶的各种技术性能发生变化。为了反映各种装载状态的船舶的技术性能，军用舰艇和民用船舶都有各自相应的排水量定义：,一、民用船舶排水量定义,（,1,）空载排水量：,指船舶在全部建成后交船时的排水量，即空船船重量。,船舶排水量,=,空船重量,+,载重量,空载出港：,无客无货时，燃料、润滑油、淡水、粮食及其他给养物品都按设计所规定的数量带足。,空载到港：,无客无货航行到终点时，通常假定消耗品还剩余10%的情况。,（,2,）满载排水量：,指船舶装载预先规定的设计载重量的排水量。,满载出港：,客货按设计满额装载时，燃料、润滑油、淡水、粮食及其他给养物品都按设计所规定的数量带足。如果没有特别说明，满载排水量就是指满载出港排水量，,民用船舶的满载出港排水量就是它的最大排水量通常也作为民用船舶的设计排水量。,满载到港：,客货按设计满额装载航行到终点时，通常假定消耗品还剩余10%的情况,排水量定义,二 军用舰艇排水量定义,（,1,）空载排水量：,指建造全部完工后军舰的排水量，即,空船重量,。,（,2,）标准排水量：,指人员配备齐全，必需的供应品备足，作好出海作战准备时的排水量。,（,3,）正常排水量：,指正式试航时的排水量，即相当于标准排水量加上保证,50%,航程所需的燃料、润滑油和锅炉用水的重量。,（,4,）满载排水量：,相当于标准排水量加上保证全航程所需的燃料、润滑油和锅炉用水的重量。,（,5,）最大排水量：,指船舶装载预先规定的设计载重量的排水量。,规定为军用舰艇的设计排水量,。,排水量定义,2-3,船舶排水体积和浮心位置的计算,排水体积和排水体积形心坐标的计算是根据型线图和型值表来进行的。,基本内容：,在计算船舶的排水体积时，用若干个与任一坐标平面平行的平面把船舶水下体积分割成若干个薄层微体积算出这些薄层微体积，并求其总和，即,船舶的排水体积,；,计算排水体积形心坐标时，要先算出薄层微体积对某一坐标平面的静矩，并求出这些静矩总和，然后将其总和除以排水体积，即得,排水体积的形心距该平面的距离,。,计算方法有两种：,1,水下体积沿轴垂向分割；,2,水下体积沿轴纵向分割。,即根据：,1,水线面计算；,2,横剖面计算。,一、水线面计算方法,吃水为,T,处的水线面面积：,水线面面积对,oy,轴的静矩：,漂心纵向坐标：,船舶排水体积和浮心位置的计算,吃水,z,和,z+dz,间的微体积：,微体积对基平面静矩：,微体积对中站面静矩：,船舶排水体积和浮心位置的计算,吃水d时的排水体积：,排水体积对中站面静矩：,排水体积对基平面静矩：,船舶排水体积和浮心位置的计算,浮心的纵坐标和垂向坐标：,正浮时,y,B,=0,船舶排水体积和浮心位置的计算,二、横剖面计算法,1,、基本公式,船舶排水体积和浮心位置的计算,船舶排水体积和浮心位置的计算,采用垂向积分或纵向积分法,依据水线面要素,垂向积分,纵向积分,依据横剖面要素,依据型线图和型值,用若干个与基平面平行的平面，把船舶水下体积分割成若干薄层微体积，再沿垂向积分，得船舶的排水体积。微体积对某一个坐标平面求静矩，再沿垂向积分，然后将其除以排水体积，即得到浮心相对该坐标平面的坐标。,用若干个与中横剖面平行的平面，把船舶水下体积分割成若干薄片微体积，再沿纵向积分，得船舶的排水体积。微体积对某一个坐标平面求静矩，再沿纵向积分，然后将其除以排水体积，即得到浮心相对该坐标平面的坐标。,正浮状态,其它浮态,船舶排水体积和浮心位置的计算,总结,纵向和垂向积分计算系统，只是积分的先后次序不同，而在吃水为,T,时的排水体积以及浮心坐标的结果是相同的。,在船舶设计时，计算,正浮,排水体积和浮心坐标采用垂向积分较为方便，,纵倾,时多采用纵向计算方法。,船舶排水体积和浮心位置的计算,浮性曲线,：对于不同的吃水，算出相应水线下水线面面积,A,W,，漂心纵向坐标,x,f,，排水体积，浮心坐标,x,B,和,z,B,，横剖面面积,A,S,等，将这些参数的计算结果绘制出曲线称为浮性曲线。,浮性曲线及其特性,1,、横剖面面积曲线,：反映了船舶排水体积沿船长方向的分布情况。,特性：,（,1,）,（,2,）,（,3,）,浮性曲线及其特性,2,、水线面面积曲线：,反映了船舶排水体积沿吃水方向的分布情况。,曲线特征：,某一吃水,T,下包围的面积,=,该吃水下的排水体积,包围面积的形心垂向坐标,=,浮心垂向坐标,垂向菱形系数,浮性曲线及其特性,定义,：,船舶正浮时吃水每增加（或减小）,1,厘米时，引起排水量增加（或减小）的吨数称为每厘米吃水吨数,TPC,。它随吃水不同而不同。曲线形状与水线面面积曲线完全类似。,船舶在吃水为,T,时的水线面面积为,Aw,，吃水改变 的排水体积变化,TPC,只与,Aw,有关,如已知船舶在吃水,T,时的,TPC,值，可迅速求出装卸小量货物,p,吨（,0,，则,dT0,，吃水减小；,海水,淡水,，,d,0,，吃水增大。,二、浮心变化,讨论,（,1,）对大多数船舶而言,x,f,小于,x,b,，即,x,f,0,，,dx,b,0,，浮心向船首移动,同时船舶的重量都没有改变，浮心和重心不在同一铅垂线上，便形成纵倾力矩，是船舶发生,尾倾,。,海水,淡水,，使船舶发生,首倾,。,（,2,）,x,f,=x,b,浮心，漂心在同一铅垂线上，,改变对纵倾无影响。,（,3,）,T-z,b,0,淡水,海水,，,d,0,，,dz,b,0,，,dz,b,0,浮心向上移,动。,2-6,在水的重量密度改变时船舶浮态变化,2-7,储备浮力与载重线标志,一、储备浮力,船舶在水面的漂浮能力是由储备浮力来保证的。,由于船舶漂浮在水面，必须具备,浮力,=,重力,的平衡条件,当船舶在波浪中或冰区航行时，难免甲板上浪或结冰，这就等于增加了船舶的载荷，为了保证船舶和船员的安全，需要在满载水线上储备一定的水密船体容积，以适应甲板上浪或结冰所增加临时性载荷的需要,上述满载水线以上水密船体容积所具有的浮力称为储备浮力。,二、影响因素,船体的丰满度（,C,B,）；上层建筑；舷弧,三、载重线标志图,(108TEU,集装箱船）,