船舶原理 第二章 浮性

（3）使用要求 局部加强 使用年限 船级别、规范和航区（如航行与冰区）
（4）结构材料 如普通钢、高强度合金钢、铝合金、玻璃钢等
2、舾装重量Wf的分析

（1）与船的排水量和主尺度有关的重量； 如船舶设备及系统，包括锚、舵、系泊、消防、管系及油漆等

（2）与船员或旅客人数有关的重量 如舱室木作、家具、卫生设备、救生设备
平衡条件
表示参数
W xB xG ( zG z B )tg y y B G
平均吃水
d
dF dA 2
，纵倾角θ
第一节 浮性概述
二、船舶浮态
4、任意状态 既有横倾又有纵倾
平衡方程和表 示参数？
平衡条件 表示参数
W xB xG ( zG zB )tg y y ( z z )tg G B G B
储备浮力：满载水线以上主体水密部分的体积所能产生的浮力。
第五节 储备浮力及载重线标志
二、载重线标志
热带淡水载重线（tropical fresh water load line） 热带载重线（tropical load line）
夏季载重线（summer load line） 冬季载重线（winter load line） 夏季淡水载重线（ fresh water load line） 冬季北大西洋载重线（winter North Atlantic load line）
平衡条件
W x x G B y B yG 0(船舶左右舷对称, 正浮时, 浮心在 对称面上y B 0 根据平衡条件y G 0 )
表示参数
吃水 d
第一节 浮性概述
二、船舶浮态
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。 船舶横倾的大小以横倾角表示φ,有正负： 正值，右舷 方向横倾；负值，左舷方向横倾。
0 d

2 L 2
L
AS dx 2
2 L 2
L
ydz dx
0
d
dM yoz x AS dx dMxoy za AS dx
M oy 2 z ydz
0 d
z 是离中站面x处的横剖面面积的形心垂向坐标
a
za
M oy AS


d
1）根据船舶的首吃水dF和尾吃水dA,在邦戎曲线图上做出纵倾水线
第五节 储备浮力及载重线标志
一、储备浮力
船舶在局部破损后仍能漂浮在水面的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，上述水线以上水密船体容积所具有的浮力称为储备浮 力。
第二章 浮 性
本章要点：
1.掌握船舶的平衡条件、各种漂浮状态 2. 船舶在各种浮态下的排水体积、浮心位置的计
算原理、方法。
第一节 浮性概述
浮性: 船舶在一定装载情况下具有漂浮在水面保持平衡位置 的能力。
一、船舶平衡条件
1、物体的平衡条件：作用在物体上的两作用力，大小相等，
方向相反并作用在同一直线上。
2、船舶的平衡条件： A 受力分析：
B 船舶的平衡条件：(1)重力=浮力 W 阿基米德定律 (2)重心G和浮心B在同一条铅垂线上。
第一节 浮性概述
二、船舶浮态（船舶浮于静水的平衡状态）
1、正浮（d） 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，无横倾和纵倾；
第三节 排水量和浮心位置的计算

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： 1、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；
2、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。
求装载后船舶的的重心？
第二节 船舶重量和重心位置的计算
三、民用船舶典型排水量
A：空载排水量：是指船舶在全部建成后交船时的排水量，即空船重量，此 时动力装置系统内有可供动车用的油和水，但不包括航行时需的燃料， 润滑油和炉水储备以及载重量。 B：满载排水量：指船舶上装载预先规定的设计载重量（即按照设计任务书 要求的货物、旅客、船员、行李、粮食、淡水燃料、润滑油、锅炉用水 的储备以及备品、供应品等均装载满额的重量）的排水量。 空载排水量、满载排水量又分出港、到港。 C：出港：燃料、润滑油、淡水、粮食及其他物品都按设计的规定的数量带 足。 D：到港：消耗品还剩余10%。 满载排水量无特殊说明，指满载出港排水量，是民船的最大排水量，是 决定船舶的主要要素的出发点，因此也作为民用船舶的设计排水量。
船舶排水量=空船重量+载重量
即：△=LW+DW
备注：

1、船体钢料重量Wh的影响因素分析
Wh含船壳板、甲板、舱壁、首尾柱、上层建筑等各部分钢板和型材的 重量 （1）主尺度以及船型系数 a. 船长L 影响最大。 从构件数量和几何尺寸上看：船舶上绝大部分构件都与船长有 关； 从强度条件看：L越大，船在水中所受的纵总弯曲M越大，要求 的船体构件尺寸也大。 b. 船宽B 对船体纵总强力构件尺寸的影响不大，但对构件的横向强度有 较大的影响。从构件数量来看，主要跟船底、甲板及舱壁等横向构 件有关。 c. 型深D 从构件的数量来看：D对舷侧板以及骨架、舱壁有影响； 从强度来看：D大，船体梁的剖面模数W也大，对强度有利。 往往能起到抵消（或）部分抵消D增加所引起 构件数量增多的作用。
W f Wm
）包括船体钢料，舾
装设备、机电设备及武器等，它们的重量在使用过程中是固
定不变的，也称空船重量（Light Weight）或船舶自重的重
量。 2、变动重量（载重量）：包括货物、船员、行李、旅客、淡 水、粮食、燃油、润滑油以及弹药，这类重量的总和就是船 的载重量。（Dead Weight）

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。
第三节 排水量和浮心位置的计算
一、根据水线面计算排水体积和浮心位置
正 浮 状 态
d Aw dz
dAw 2 ydx Aw 2 L / 2 ydx
L/2
4、每厘米吃水吨数曲线

船舶吃水平行于水线面增加（或减小） 1cm 时引起排水量增加 （或减小）的吨数称每厘米吃水吨数。
TPC Aw 100

TPC每厘米吃水吨数，只与 Aw 有关。 每厘米吃水吨数曲线的形状与水线面面积曲线完全相似。 应用： d P (cm)
TPC


（小量载荷装卸 P<10%满载排水量）
第三节 排水量和浮心位置的计算
三、几种曲线及特性
5、浮心坐标曲线（浮心随吃水变化曲线） 1) XB=f(z) XF=f(z)
2) ZB=f(z)
第四节 船舶在纵倾状态下排水体积 和浮心位置的计算
一、邦戎曲线
1、邦戎曲线的形成
第四节 船舶在纵倾状态下排水体积 和浮心位置的计算
2、利用邦戎曲线求排水体积▽和浮心位置XB ，ZB的步骤
xydxdz ydxdz
L/2
zB


0 d 0
z Aw dz Aw dz

0 0

L/2

L/2 L/2 L/2
yzdxdz ydxdz
第三节 排水量和浮心位置的计算
二、根据横剖面计算排水体积和浮心位置
d AS dx
dAS 2 y dz As 2 ydz
0 Aw dz 20 L / 2 ydxdz
d d L/2
dM yoz xF Aw dz dM xoy z Aw dz
M oy 2 L / 2 xydx xF M oy Aw
L/2 L / 2 L/2 L / 2 L/2
M yoz xF Aw dz 2
Cvp
第三节 排水量和浮心位置的计算
三、几种曲线及特性
3、排水体积曲线
以吃水为纵坐标，排水体积为横坐标，绘制成▽ =f（z）曲线。
▽——型排水体积 ▽k——总排水体积 △ =
ω▽k——总排水量
（海水ω =1.025t/m3，淡水ω =1t /m3 ）
第三节 排水量和浮心位置的计算
三、几种曲线及特性

（3）与船的使用特点有关的重量 如货船上的起货设备及舱口盖，拖船的拖带设备、渔捞设备

（4） 特殊项目重量
如减摇装置、侧向推进装置等。
3、机电设备Wm的分析
包括主机、辅机、轴系、动力管系、电气设备等。
第二节 船舶重量和重心位置的计算
二、重量重心计算
1、重量W：W
W1 W2 W3 Wn
横坐标，以吃水为纵坐标，绘制AW=f（z）曲线
特性（1）
0 Aw dz
z Aw dz 0 d 0 Aw dz
d
d
曲线与在轴所围面积等于排水体积 （2）
zB
所围面积的形心的垂向坐标等于浮心 垂向坐标ZB （3）面积曲线形状反映排水体积沿吃水方向的分布情况
面积OCDE 面积OCDF Awd d
W
i 1
n
i
2、重心(XG,YG,ZG)
Wi xi XG Wi
Wi yi YG Wi
Wi zi ZG Wi
举例 已知：（1）某船空船重量为2000t，空船重心（-2m,1m,6m） （2）装载的货物重量为100t，在船上装载的位置
（即货物在船上的重心位置）为（8m，-2m,4m）。
曲线与x轴所围面积等于排水体积
所围面积的形心的纵向坐标等于浮心
纵向坐标
曲线所围面积 （3） 矩形面积abcd
AM L
Cp
面积曲线形状反映排水体积沿船长方向的分布情况
第三节 排水量和浮心位置的计算
三、几种曲线及特性
2、水线面面积曲线 分别算出船舶在各个不同吃水处的水线面积，以各个吃水处的水线面面积为
第三节 排水量和浮心位置的计算
三、几种曲线及特性
1、横剖面面积曲线
分别算出船舶某一吃水d时的各站号处得横剖面面积As ，以船长L为横坐标，
以横剖面面积As为纵坐标，绘制A=f（x）曲线。
特性 （1） （2）
xB


2 L 2 L 2 L 2 L 2 L 2
L
AS dx
xAS dx AS dx
平衡条件
表示参数
W xG x B y y ( z z )tg G G B B
吃水 d ，横倾角φ
第一节 浮性概述
二、船舶浮态
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。 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。
0
z ydz
d 0
M yoz L2 x AS dx 2 L2 xy dz dx
2 2 0
L
L
d
xB
M yoz M xoy

ydz
M xoy
2 L 2
L
z A AS dx 2 L2 za y dz dx
2 0
L
d
zB
平均吃水
d
dF dA 2
，横倾角φ，纵倾角θ
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是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。
第二节 船舶重量和重心位置的计算
一、重量分类
1、固定重量：（ Wh
0
d
d
0

LFra Baidu bibliotek/2
L /2
xydxdz
M xoy z Aw dz 2
0
d
d
L /2
0
L /2
zydxdz

L/2
xydx ydx
xB
M yoz M zoy


d
xF Aw dz
0 d

d
0
Aw dz

d d

d d
0 0

L/2 L/2
d. 吃水d d不影响构件的数量，但对强度（船底构件和船侧构架）有影响。 e.方型系数CB 对Wh的影响很小，因为CB的增减对船体构件的数量和尺寸都影响 甚微。 （2） 布置特征 甲板层数—— 取决于布置特点、使用要求； 舱壁数—— 规范有最小数目的规定，实际要考虑使用要求； 上层建筑的大小—— 包括长度、宽度、高度以及层数。