船舶静力学船舶浮性共63页
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2-2_浮性
中国石油大学（华东）
第1节 浮性概述
一、船舶平衡条件 二、船舶浮态
中国石油大学（华东）
一、船舶平衡条件
当船舶漂浮于水面（或浸没于水中）时，受到的力 有：自身重力和静水压力所形成的浮力。
浮力垂直向上，作用 于B点。 B点称作浮心。
浮心就是船舶排水体 积的中心
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浮力的大小
船舶所受到的浮力就等于船体所排开水的重量， 即所谓的排水量 。
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客船和军舰常以其满载排水量为其重量标志
日本改型金刚级驱逐舰，标准排水量7700吨，
满载排水量10000吨；
货船则以其总载重量作为其重量标志
所说的万吨轮，指其载重量可达万吨，其空船
重量可能只有几千吨
拖船以其主机功率作为其技术标志
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第3节 排水量和浮心的计算
器、武器和其他规定的战斗装备，但不包括人员和行李、粮食、 供应品、弹药、燃料、润滑油、炉水及饮用水等。 (2)标准排水量：是指人员配备齐全，必需的供应品备足，做好出 海作战准备时的排水量。
其中包括弹药、给养和其他规定的作战用品，也包括机器、锅炉和
管系内的淡水、海水和润滑油，亦即包括准备开动机器装置的各项 重量，但不包括燃料、润滑油和锅炉用水的储备量。
第二章 船舶浮 性
中国石油大学（华东）
船舶浮性的主要内容
船舶在一定装载情况下，在水中具有以正常浮态漂浮的能 力。 主要内容：
船舶平衡条件与浮态 重量与重心 浮力与浮心
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不同支承形式的船舶，其浮力的来源也不同。
下面所有的讨论都针对普通排水型船舶
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船舶原理( 浮性)
Aw = 2∫
L/ 2
−L / 2
ydx = 2δL ⋅ ∑' yi y0 + y20 2
• 计算内容：
w 水线面面积： A
∑' yi = y0 + y1 + L + y20 − L Moy = 2∫
L/ 2 2 −L / 2
x ⋅ ydx = 2δL ⋅ ∑' ki yi 1 ×10 × (y20 − y0 ) 2
船舶排水量=空船重量 载重量DW 船舶排水量 空船重量LW+载重量 空船重量 载重量
2-8
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 影响最大。 a. 船长L 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。
2-9
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W h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。
船舶静力学：第2章 浮性
特征: 1）
SoEF
i zd
0
Ti 0
zAW
dz
M
xoy
zB
M xoy i
SoEF i
2）由于
SoAE
Ti dz
0
SoAEF
SoEF
Tii
zBi
(Ti
zB )i
所以:
zB
T
i
1 i
Ti dz
0
3）曲线上任意一点E的切线与oz轴夹 角的正切等于E处的水线面积
tan
d dz
AWi
dxB dz
d dz
1 (xF
xB )
AW
(xF
xB )
将 xB 及 xF 绘制成如图曲线，可见 xF xB 时，
dxB 0 dz
如果以同一比例绘制该曲线，则两者交点为 xB 的极值。
2）浮心的垂向坐标曲线 由前面的讨论可知
T
zB
M xoy
0 zAW dz
T
0 AW dz
1
zB i
xAs dx
L / 2 Asdx
xydzdx
L/2 0 L/2 T
ydzdx
L/2 0
L/2
L/2 T
zB
M xoy
L / 2 z A Asdx
L/2
L / 2 Asdx
zydzdx
L/2 0 L/2 T
ydzdx
L/2 0
2、横剖面计算 可采用梯形法或辛普生法计算横剖面面积及形心垂向坐标，从而可计算出
第二章 浮性
浮性:是船舶的基本性能之一,即在一定装载情况下,船舶具有 漂浮在水面保持平衡位置的能力。
§2-1 浮性概述
《船舶静力学》课件
应用：用于船舶 设计、建造、营 运和维护等各个 环节，确保船舶 的安全性和经济 性
船体几何特性和浮性要素计算
浮性要素：包括浮力、重力、 浮心、稳心等
计算方法：采用静水力计算 公式，如阿基米德原理、浮
力定律等
船体几何特性：包括船体长 度、宽度、吃水、型深等
计算结果：得到船舶的浮性 要素，如浮力、重力、浮心、
心高度等
船舶稳性计算： 通过计算船舶 的稳性曲线和 稳性力臂来确 定船舶的稳性
影响船舶稳性的因素和提高稳性的措施
船舶重量分布：重心位置、重量分布均匀性等
船舶形状：船体形状、吃水线等
船舶速度：速度对稳性的影响
船舶装载：货物装载位置、装载量等
提高稳性的措施：调整船舶重心、优化船体形状、控制船舶速度、合 理装载等
船舶浮性
船舶浮性的定义
船舶浮性是指船舶在水中保持漂浮状态的能力 船舶浮性取决于船舶的重量和浮力 船舶浮性是船舶设计的重要参数之一 船舶浮性可以分为正浮性和负浮性两种类型
船舶排水量和浮心位置的计算
船舶排水量： 船舶满载时排 开的水的重量
浮心位置：船 舶漂浮时，浮 力作用点在水 平面上的投影
计算方法：根 据船舶的排水 量和浮心位置， 可以计算出船
船舶抗沉性
船舶抗沉性的定义
船舶抗沉性是指 船舶在受到外力 作用时，保持不 沉的能力。
船舶抗沉性是船 舶安全性能的重 要指标之一。
船舶抗沉性的评 价标准包括船舶 的稳性、浮力、 抗沉性等。
船舶抗沉性的提高 可以通过优化船舶 设计、增加浮力、 提高船体强度等方 式实现。
船舶破损进水对浮态和稳性的影响
添加副标题
船舶静力学
汇报人：
目录
PART One
船舶静力学浮性和初稳性概要
船舶静力学浮性、初稳性课程总结第二章 浮性2.1 浮态和静平衡方程 2.1.1 浮态的描述船舶的浮态用吃水T ，横倾φ和纵倾角θ。
正浮状态：φ=0；θ=0，用吃水T 描述 纵倾状态：φ=0， 用T ，θ描述 横倾状态：θ=0， 用T ，φ描述 任意状态： 用T ，φ，θ描述纵倾也可用纵倾值A F T T t -=表示，Lt=θtan2.1.2 静平衡方程横倾时，水平方向单位向量为φφsin cos k j +根据矢量投影规则，重力和浮力作用线之间的距离GZ 为矢量GB 在水平方向的投影，当船舶在外力矩作用下达到静平衡状态时，力平衡方程（任意倾斜角）为：()()[]()()[]θθφφsin cos sin cos G B G B T T G B G B H H z z x x l M z z y y l GZ M W -+-∆=∆=-+-∆=∆=∆=∆= 当外力矩为零时：00==→==T H T H l l M M 因此有：()()()()θφtan tan G B G B G B G B z z x x z z y y --=---=-当（平衡于正浮状态的）船舶在外力矩作用下发生小角度倾斜时：φφφφsin sin sin sin ⎪⎭⎫ ⎝⎛-∇+∆≈∆=∆=⎪⎭⎫ ⎝⎛-∇+∆≈∆=∆=G L B L L T G T B H z I z GM GZ M z I z GM GZ M 其中 22/2/22/2/3232F W L L L L L T x A y d x x I dx y I -==⎰⎰--2.2 重量重心计算船舶重量重心计算采用累计求和的方法进行()(){}∑∑∑==kk kk kGG G kWz y x W z y x W W ,,,,GZ 方向的单位矢量： j cos φ+k sin φ2.3 排水体积和浮心计算船舶水下部分的体积和浮心采用积分的方法计算：⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰∇=∇=∇==∇VB VB VB Vzdxdydz z ydxdydzy xdxdydz x dxdydz111具体计算时分别按三个坐标依次积分。
船舶静力学船舶浮性共65页文档
机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
第三章 船舶静力学
一、船舶主尺度
水线图
∇
∆
排水体积: 排水体积:m3 排水量: 排水量:t
CB方形系数
二、船舶性能
浮性 船舶静水 力性能 船舶静 力学
稳性
`
抗沉性 船舶技术性能
`
快速性 船舶运动 性能
`
操纵性
船舶水 动力学/ 船舶流 体力学
耐波性
`
三、浮性与稳性
浮性
W G
排开水的重量= 排开水的重量 = 船的 重量 重心与浮心永远在一 条铅垂线上（ 条铅垂线上（静止状 态下） 态下）
四、抗沉性
SWATH抗沉性优良 SWATH抗沉性优良
W
G B
状态
W
φ
G
θ
G
G B
△
d
B
yG
B
G B
△
y
o
o
yB
d
y
三、浮性与稳性
稳性
∆
∆
W W1
w G Z B B1 W (a)
L1 L
W W1
w
G
W B B1
L1 L
MR(+)
(b)
M R(-)
船在外力作用下偏离平衡位置，外力消失后， 船在外力作用下偏离平衡位置，外力消失后， 回复到原来平衡位置的能力 稳心用M表示， 稳心用 M 表示 ， 稳性高是静稳性研究的主要内 容之一。 容之一。
船舶概论
第三章 船舶静力学
——船舶的固有特性 ——船舶的固有特性
2010年 2010年8月
目录 一、船舶主尺度 二、船舶性能 三、浮性与稳性 四、抗沉性
一、船舶主尺度
纵剖面图 总长， LOA 总长，B 船宽 LWL 水线图，d 吃水 水线图，
船舶静力学第二章 船体浮性
W
G
B
在研究船舶浮性问题和后面要
研究的船舶稳性问题都要研究船舶 的重力、重心和浮力（排水量）、 浮心之间的关系。船舶静力学是研 究上述四个量之间的变化规律及它 们的计算方法。
船舶静力学
2-3 排水量和浮心位置计算
即船舶排水体积和排水体积形心坐标的计算
计算排水体积时，把船舶水下体积 分成若干个薄层体积，算出这些薄层微 体积，并求其总和，即得船舶的总排水 体积；计算船舶排水体积的形心坐标时， 要先计算出各薄层微体积对某一个坐标 平面的静矩，并求总和，再将总和除以 排水体积，即得该排水体积的形心距该 坐标平面的距离。
（4）任意状态
W
G
dA
zG
xG
zB
Bd
xB
W
G
zG zB dF
yG
B
o
yB
船舶既有横倾又有纵倾的一种浮态，其平衡
方程：
W= =
浮态 表示
x B－x G =（ z B － z G ）t g
y B－y G =（ z B － z G ）t g
d=(dF+dA)/2
纵倾角 横倾角
§2-2 浮船舶重量和重心位置的计
2020年4月25日星期六
船舶静力学
第二章 浮性
船舶静力学
船舶航行6大性能之首
浮性
船舶在一定装 载情况下浮于 一定水面位置 的能力。
§2-1 浮性概述
一、船舶平衡条件
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
W
G
= ——船舶排水量，；
——船舶排水体积，；
——水的重量密度，t/m3。 淡水 =1.0t/m3 ，海水 =1.025t/m3