船舶概论之船舶航行性能
船舶航行性能
船舶航行性能为了确保船舶在各种条件下的安全和正常航行，要求船舶具有良好的航行性能，这些航行性能包括浮力、稳性、抗沉性、快速性、摇摆性和操作性。
船舶浮性船舶在一定装载情况下的漂浮能力叫做船舶浮性（buoyancy）船舶是浮体，决定船舶沉浮的力主要是重力和浮力。
其漂浮条是：重力和浮力大小相等方向相反，而且两力应作用在同一铅垂线上。
船舶重力即船舶的总重量。
船舶浮力是指水对船体的上托力根据阿基米德定理，船舶浮力大小等于船体所排开同体积水的重量。
船舶重力，通常用W表示，它经过船舶重量的中心，也叫重心（G），其方向垂直向下，船舶重心G的位置是随货物移动而改变；船舶浮力，通常用B表示，它经过船舶水下体积的几何中心，也叫浮心（G），其方向垂直向上，船舶浮心G的位置是随水线下船体体积的变化而变化，如图1-23所示。
船舶重力（W）和浮力（B）大小相等、方向相反且重力与浮力又是作用在同一铅垂线上，这时船舶就平衡漂浮在水面上。
如果增加载货，重力增大船舶就会下沉，使吃水增加，浮力也就增大，直到浮力和重力又相等，船舶就达到新的平衡位置；同样，若重力减少，船舶上浮，也会到达另一新的平衡点。
船舶的平衡漂浮状态，简称船舶浮态。
船舶浮态可分为四种。
1．正浮状态是指船舶首、尾、中的左右吃水都相等的情况。
2．纵倾状态是指左右吃水相等而首尾吃水不等的情况。
船首吃水大于船尾水叫首倾；船尾吃水大于船首吃水叫尾倾。
为保持螺旋桨一定的水深，提高螺旋桨效率，一航未满载的船舶都应有一定的尾倾。
3、横倾状态是指船首尾吃水相等而左右吃水不等的情况，航行中不允许出现横倾状态。
4、任意状态是指既有横倾又有纵横倾的状态。
船舶在海上航行，经常会遇到海浪打上甲板，冬季还会结成很厚的冰，这就等于给船舶增加了重量。
为了保障船舶安全，船舶必须留有一定的储备浮力（也叫保留浮力）。
储备浮力是指船舶主甲板以下至水线之间水密空间产生的浮力，如下图所示。
载货越少，船舶干舷越高，储备浮力越大，浮性越好，越有利于航行安全。
船舶概论(培训)PPT
第一节
船舶的基本组成与主要标志
5.其他标志 1)船名和船籍港标志： 2)烟囱标志：用以表示船舶所属公司的标志，该 标志勘划于烟囱左右两侧的高处。 3)分舱与顶推位置标志：在货舱与货舱之间舱壁 所在位置的两舷舷侧外板满载水线以上通常勘划 有表示各货舱位置的分舱标志。
第二节 船舶尺度与船舶吨位
指量自龙骨板上缘的最小型深85%处水线总长的96%，或 沿该水线从首柱前缘量至舵杆中心线的长度，两者取大值。
登记宽度（register breadth）
系指船舶的最大宽度，对金属壳板船，其宽度总是在船长 中心点处量到两舷的肋骨型线，对其他材料壳板船，其宽 度在船长中心点处量到船体外面。
登记深度（register depth）
第二节 船舶尺度与船舶吨位
净吨位（net tonnage,NT）: 是根据《1969年船 舶国际吨位丈量公约》的各项规定丈量测定出船 舶的有效容积（各载货处所的总容积,m3）后， 并在结合总吨位的前提下，按规定的计算公式所 得。净吨位本质上就是从总容积中扣除不能用于 载货或载客的容积，如机舱、物料间、船员居住 舱室等。 净吨位是港口向船舶收取各种港口费用（如港务 费、引航费、灯塔费、拖轮费、靠泊与进坞费等） 和税金（如吨税）的依据。
系指从龙骨上缘量至船舷处上甲板下缘的垂直距离。对具 有圆弧形舷边的船舶，则是量至甲板型线与船舷外板型线 之交点。对阶梯型上甲板，则应量至平行于甲板升高部分 的甲板较低部分的延伸虚线。
第二节 船舶尺度与船舶吨位
船舶主尺比（dimension ratio） 船舶的主尺度仅表示船体的大小，而主尺度比却 是船体几何形状特征的重要参数，其大小与船舶 的各种性能关系密切。 船长型宽比L/B（length breadth ratio） 船长型深比L\D（length depth ratio） 船长型吃水比L\d(length draft tatio) 型宽型吃水比B/d(depth draft ratio) 型深型吃水比D/d(depth draft ratio)
船 舶 的 航 海 性 能
船舶的航海性能一、浮性1.船舶在一定的装载情况下能浮在水面的能力称浮性。
2.船舶在水中不会下沉是因为浮力克服了船的重力。
3.船舶的重量即船的重力。
包括船重、货重、消耗及备品重。
4.浮力决定于船的排水体积。
它等于船舶的排水量。
5.船舶主甲板以下的水密空间，保证了船舶的浮力（储备浮力）。
二、抗沉性1.船舶在一舱或几个舱进水时，能保持不致沉没或倾覆的能力称抗沉性。
2.一条船如任意一（n）舱破舱进水而不沉没叫一（n）舱制。
3.抗沉性是按照平均渗透率下的进水量来计算的，载钢材的船要特别当心。
4.抗沉性较好的是油船。
除横舱壁外，还有两道纵舱壁。
油比水轻抗沉性较差的是滚装船———整条船就是一个大流舱。
三、稳性1.船舶在外力作用下发生倾斜，当外力消除后能自行恢复到原来平復于位置的性能称稳性。
稳性与GM大小有关，重心G是整船的重量重心。
浮心C是浸在水中的船体的几何中心，稳性M则是船舶倾斜浮力作用浅的交点。
2.船舶重心高<低>则稳性差<好>。
3.货物绑扎不当会造成重心移动，这很危险。
四、摇摆性1.船舶在外力影响下，做周期性摇摆运动的性能称摇摆性。
一般的货船摇摆周期为9—15秒。
2.摇摆剧烈程度与风浪大小有关，还与稳性有关。
3.当船舶自由摇摆周期与波浪周期相似时，摆幅增大称共振。
4.改变航向及航速是避免共振的好措施舭龙骨减摇鳍五、快速性1.尽量提高航速的能力称船舶的快速性。
2.提高快速性提高主机的马力<行不通>减小航行是的阻力3.阻力水阻力摩擦阻力：定期进坞清底涡流阻力：改变计划航行兴波阻力：安装球鼻首空气阻力六、操纵性1.船舶能保持和改变航速、航向和位置的性能称船舶的操纵性。
2.船舶的操纵是通过车和舵来实现的。
船舶原理
1、船舶的航海性能包括哪些性能？各自的含义分别是什么？1、浮性：船舶装载一定的载荷，仍能浮于一定水面位置而不沉没的能力。
2、稳性：船舶受外力作用离开平衡位置发生倾斜而不致于倾覆，当外力消除后仍能回复到原来平衡位置的能力。
3、抗沉性：船舶遭受海损事故舱室破损进水，仍能保持一定的浮性和稳性而不致于沉没或倾覆的能力。
4、快速性（或称速航性）：船舶在其动力装置产生一定功率的情况下能达到规定航速的能力。
快速性包括两方面：1）船舶阻力：研究船舶航行时所遭受的阻力。
目的在于掌握阻力的变化规律，从而改善船型，降低阻力。
即阻力的成因、分类、计算、影响因素和降阻措施。
2）船舶推进：研究船舶推进器，推进器克服阻力发生推力。
目的在于设计出符合要求的高效推进器。
即推进器的水动力性能、设计高效推进器。
5、操纵性：船舶在航行是按照驾驶员的意图保持既定航向的能力或改变航行方向的能力。
包括：1）航向稳定性：保持原有航向的能力。
2）转首性：应舵转首的能力。
3）回转性：应舵作圆弧运动的能力。
6、耐波性（或称适航性）：船舶在风浪海况下航行时的运动性能，即船舶在风浪中遭外力干扰而产生各种摇摆运动，以及砰击、上浪、失速和飞车等时，仍能维持一定航速在水面上安全航行的能力。
主要研究内容为船舶摇摆。
目的在于：掌握船舶摇摆规律，采取措施以减缓船舶摇摆。
船舶摇摆的含义：1）船舶转动：横摇、纵摇和首摇―――摇；2）船舶直线运动：横荡、纵荡和垂荡―――摆。
2、船型系数有哪些？各自的含义是什么？会进行船体系数的相关计算。
1）水线面系数的大小表示水线面的肥瘦程度。
2）中横剖面系数的大小表示水线以下的中横剖面的肥瘦程度。
3）方形系数的大小表示船体水下体积的肥瘦程度。
4）棱形系数的大小表示船体水下排水体积沿船长方向的分布情况。
5）纵向棱形系数的大小表示船体水下排水体积沿吃水方向的分布情况。
3、了解梯形法的基本原理，掌握用梯形法列表进行船体计算的方法，掌握“成对和”和“自上而下和”的含义。
1.4 船舶的航行性能
小倾角稳性（初稳性）（4）
• 由此可见，降低船舶的重心位置，对于 提高船舶的稳性是极为有利的。但是并 不是GM值越大越好。因为GM值过大， 船舶的稳性力矩过强，则船舶稍有倾斜 就会很快复原，使船舶发生剧烈的摇摆， 这对于船舶设备、船员的工作条件以及 旅客的生活条件等都是不利的。同样， 船舶的稳性也不能太小，否则，船舶极 易失去稳性而倾覆或沉没。
五、摇摆性（2）
• 因此，驾驶员应根据实际情况注意积累 经验，以期在配载时能保证船舶具有适 当的稳性。另外，当船舶的横摇周期与 波浪周期接近时，还会发生谐摇运动。 此时，船舶摇摆最剧烈，横摇角越摇越 大，将会导致船舶倾覆。因此，必须采 取改变航向，或在改变航向的基础种有害的性能。剧烈的摇 摆会降低船速、造成货损、损坏船舶结构和设 备、造成旅客晕船、影响船员工作以及造成货 物移动和甲板上浪等，尤其是不适当的摇摆还 会在波浪中谐摇，危及船舶安全。 • 为了改善船舶的摇摆性，可以在船上设置各种 减摇装置。例如：在舭部沿着流线安装舭龙骨 或可操纵的减摇鳍；在左右舷设置连通的减摇 水舱；或安装根据陀螺仪原理设计的回转仪减 摇装置等。
四、快速性（1）
• 快速性是指船舶在给定主机功率的条件 下，尽量提高船速的性能。它包括推进 器推力和船舶阻力两个方面。 • 为了提高船舶的快速性，一方面应尽可 能提高推进器的推力，另一方面则应尽 可能降低船舶阻力。
四、快速性（2）
• 在船舶设计、建造时，为了降低船舶阻力，首 先应选择适当的船型，尤其是水线下船型和浸 水体积以及船体表面的粗糙程度。其次是考虑 推进器、舵等附加设备的外形、性能及安装。 为了提高推进器的推力，应选择性能良好、效 率较高的推进器。现代船舶普遍采用螺旋桨 （俗称车叶）推进器。螺旋桨运转时，因形状 和螺距的影响，可能掀起波浪或产生表面空泡， 导致推力下降。因此，正确地选择螺旋桨的几 何形状和螺距有利于推力的提高。当然，也应 考虑主机功率
集美大学航海学院船舶概论复习知识点
1. 船是一个狭长和左右对称的几何体，它的上部、下部和两边分别为上甲板、船底和左右舷所包围。
2. 船体的几何要素包括船的大小和形状。
3. 中线面：通过船宽中点的纵向垂直平面，它把船体分为相互对称的左右舷，因此中线面是船体的对称面。
4. 舯站面：通过船长中点垂直于中线面的横向垂直平面，把船体分为首尾两部分。
5. 基平面：通过船长中点龙骨上缘的水平面，与中线面、舯站面相互垂直，三者组成主坐标平面。
6. 也有的用设计水线面代替基平面，它是通过设计水线处的水平面，把船体分为水上和水下两部分。
7. 船体型表面在三个基本投影面上的截面分别称为中纵剖面、舯剖面和水线面。
8. 甲板边线：甲板型表面在舷边的曲线。
9. 甲板中线：甲板型表面与中线面的交线。
10. 舷弧：甲板边线的纵向曲度。
11. 首舷弧：首垂线处的甲板边线比船舯处的甲板边线高处的距离。
12. 尾舷弧：尾垂线处的甲板边线比船舯处的甲板边线高处的距离。
13. 脊弧：甲板中线的纵向曲度。
14. 梁拱：为了排除积水，船的甲板是从中线向两舷逐渐下降，下降度FH 称为梁拱。
15. 船体可分为两部分,在最上层连续甲板以下的称为主船体,以上的称为上层建筑. 16. 船长(L)----通常选用的船长有三种,即总长、垂线间长和设计水线长。
17. 总长（L OA ）：自船首最前端至船尾最后端平行于设计水线的最大距离。
18. 垂线间长（Lpp ）:首垂线(F.P)与尾垂线(A.P)之间的水平距离。
19. 水线长（L WL ）：平行于设计水线的任一水线与船体型表面首尾端交点间的水平距离。
20. 型宽（B ）----指船舶型表面之间垂直于中线面方向度量的最大距离，一般指船长中点处的宽度。
21. 型深（D ）----在船舶型表面的甲板边线最低点处，自龙骨板上表面至上甲板边板的下表面的垂直高度。
22. 吃水（d ）----龙骨基线至设计水线的垂直高度。
23. 干舷（F ）----自设计水线至上甲板边板上表面的垂直距离。
不同船型船舶的航行性能比较分析
不同船型船舶的航行性能比较分析船舶是海洋交通载体的重要组成部分，在各种船型中，不同的造型和功能将对航行性能产生显著影响。
在这篇文章中，我们将从各个方面比较分析一些常见的船型船舶的航行性能，以期更好地了解它们的优缺点和适用范围。
1.散货船散货船通常具有大的载重量和舱容，大多用于运输散装货物。
在航行性能方面，散货船更受到其船体尺寸和吨位的限制。
由于散货船常常需要在狂暴的海浪中航行，因此它们需要具有较强的结构强度和稳定性。
通常情况下，它们的船身设计比较宽而平坦，以适应重载和强波浪的情况。
由于散货船的速度相对较慢，故其主机功率相对较低，通常在6000马力左右。
2.集装箱船集装箱船是货物集装箱化的主要运输方式之一，在现代商业中它们占据着非常重要的位置。
与散货船不同，集装箱船通常被限制在其标准化的尺寸内。
在其航行性能方面，集装箱船通常具有较高的速度和良好的机动性能，并且其设计相对更加细长，以保证在海浪中更好的适应性。
集装箱船的主机功率通常在20000到30000马力之间。
3.油轮油轮是石油产品的主要运输方式，也是工业品的重要载体。
油轮通常比散货船和集装箱船更宽，并且其背部更加圆润。
这主要是由于燃油的安全和限制因素所决定，而在船身宽度方面则主要由于其不可压缩液体的运输所决定。
油轮的速度与散货船接近，但比集装箱船更慢，并且其主机功率在10000到20000马力之间。
4.海上作业船海上作业船的主要任务是在海上进行各种维修、加固和打捞工作。
它们通常具有较大的吊装能力和操作灵活性，因而其设计比较独特，如救助拖船、钻井船以及满载航行深度达到大约100米的潜艇救援船等，都是海上作业船的典型代表。
它们的速度和功率因任务而异，但通常比散货船、集装箱船和油轮要慢和低。
总体来说，以上介绍的船型船舶各具大小，设计和功能不同，对于其航行性能的要求也不尽相同。
在以选择适合的船型船舶时，需要根据实际需要，对其船型结构、特点和技术指标等方面进行综合比较，来实现最佳的传输效益。
船型和性能
3、不稳定平衡
M下，G上， 复原力矩－，船遇外力继续倾斜 倾覆力矩 = ∆ • GMsinθ 倾覆
重心与稳心的相对位置
(可变)(设计) M/G， 回复力矩+，船回复 G/M，回复力矩-，船倾斜 倾覆 G=M，回复力矩0，船随遇平衡，遇外力继续倾斜
倾覆
23
保证船舶具有足够的稳性的措施：
19
船舶的平衡状态
1、稳定平衡
M上、G下， 复原力矩+，船回复
复原力矩=W· GZ= W • GMsinθ = ∆ • GMsinθ
20
船舶的平衡状态
2、中性平衡
M＝G， GM＝0，复原力矩0，船随遇平衡
遇外力继续倾斜 倾覆
复原力矩=W· GZ= W • GMsinθ =0
21
船舶的平衡状态
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第八节. 船舶技术性能——耐波性
概念：船舶在波浪中克服摇摆等运动的能力。 船舶在波浪中：产生摇荡，甲板上浪，螺旋浆露出水面， 主机转速剧增（飞车）等。 研究重点——减小横摇 采取措施——装设减摇设备
• • • • 舭龙骨——舭部、顺水流方向 减摆水舱——船内、左右相通的水舱 减摇鳍——舭部、可操纵的机翼 陀螺减摇装置——造价高、少用
稳心M：在倾侧角度不大(﹤10o ~15o时)， 倾斜前后浮力作用线的交点M可认为 是固定不变 的，称之为稳心 初稳性高度：稳心在重心以上的高 度 （GM——客船0.6~1.2m；货船0.3~1.0m） M = 9.8 ∆ • hsinθ （---GZ） 复原力矩：船舶因受外力作用发生倾斜时，排水体积的形状 改变，浮心B移动。 此时，重力G 和浮力∆方向相反，作用点不在一条垂线上， 这两个大小相等方向相反而作用点不在一条垂直线上的力就 构成了一个与外力矩方向相反的力矩，我们称这力矩为复原 力矩。
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第二节 船舶吨位和水尺图 三、 水尺图 • 表示吃水的标记叫做水尺。 它刻画在首和尾左右两侧的 船壳板上（大船还在船中的 左右舷标明水尺）。我们一 看水尺就知道船底离开水面 是多少水深。水尺标注目前 通用的有公制和英制两种， 一般以阿拉伯字和罗马字表 示。 • 如以公制标记时，每个数字 高10厘米，字与字的间隔也 是10厘米。英制的写法是每 字高6英尺间隔也是6英尺。
第二节 船舶吨位和水尺图 二、 重量吨位 • 它是以重量的大小来表示船舶的运输能力的，以“吨”计 算。 • 常用的重量吨位有排水量和载重量两种： 1.排水量 • 是指船舶所排开同体积水的重量，即整个船的重量。它因 载货的多少而不同，故排水量又分为： • 1）空船排水量：是指船舶出厂时空船的排水量，它包括 船体、机器、锅炉、设备、船员及行李等的重量。 • 2）满载排水量：是指船舶满载时，即吃水达到某一规定 载重线时的排水量，它包括空船排水量、燃料、淡水、货 物及船舶常数的总重量。 • 3）实际排水量：只装一部分货物时的排水量。 排水量是一个可变的数，通常说明一条船的排水量是满 载排水量。
1、长宽比L/B： 该比值对船的快速性影响较大，比值越大，船越瘦长， 航行阻力越小，快速性越好。 2、船宽吃水比B/d： 主要影响船的稳性，比值越大，稳性越好。 3、型深吃水比D/d： 主要影响船的抗沉性，比值越大，干舷越大，抗沉性越 有保证。
第一节 概述 船舶尺度比与船型系数
4、船长吃水比L/d： 主要影响船舶的操纵性，比值越小，回转性越 好，转动越是灵敏。 5、长深比L/D：
第一节 概述
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
`
第一节 概述 船舶尺度比与船型系数 船舶尺度比与船型系数能进一步表明船的几何特征，同 时又能与船舶的性能更紧密联系，尤其对于具有相同尺度的 船舶。
一、船舶的主要尺度比
第三章 船舶航行性能 第一节 概述 • 在学习前先要建立航行性能的概念！ ● 浮性：在一定的装载情况下，船舶在水中具有正常浮态 漂浮的能力。 ●稳性：船舶在外力（或外力矩）的作用下偏离原平衡位臵 时，当外力（矩）消除后船舶回复到原平衡位臵的能力。 ●抗沉性：当船舶破舱淹水后保持浮性和稳性不致沉没和倾 覆的能力。 ●快速性：船舶主机功率一定时所能达到最高航速或者在一 定的航速要求下船舶消耗最小功率的性能。 ●耐波性：船舶在波浪里具有缓和的摇摆性能。 ●操纵性：船舶保持航向和改变航向的能力。
第二节 船舶吨位和水尺图 一、 容积吨位
1、总吨位 • 凡船上四面封闭的空间减去驾驶室、双层底、公 共用的舱室等所占去的容积，用公制量得的除以 2.83m3，用英制量得的除以100立方英尺，所得 的结果即为该船的总吨位。 • 总吨位的用途： • 表明船舶大小及作为一国或一船公司拥有船舶的 数量； • 计算造船费用、船舶保险费用； • 作为海事赔偿费计算之基准等。
第三节 浮性 – 一、浮性的概念 浮性——船舶在装载一定载荷情况 下仍能浮于水面一定位臵的能力 – 二、船舶平衡条件 1.重力和浮力大小相等，方向相反。 2.重心和浮心处在同一条铅垂线上。 （静止状态下） （1）重心（G）——船舶所受全 重心Ｇ 部重力的作用中心，其位臵由 W 空船重量以及各部分装载重量 浮心C 的大小及其位臵决定。 （2）浮心（B）——船体所受浮 力
第二节 船舶吨位和水尺图 二、 重量吨位 2.载重量 • 1）总载重量：船舶根据载重线标志规定，所能装载最大限 度的重量，即： 总载重量=满载排水量—空船排水量 =货物重量+燃料+淡水+供应品+船舶常数 • 2）净载重量：表示船舶所能装载最大限度的货物重量，即 ： 净载重量=总载重量—（燃料、淡水、常数及其他供应品） 载重量是判断船舶生产能力的主要指标之一。对船员来说 ，合理的计算每一个航次的燃料、淡水和物料储存量，减 少不必要的储藏物品和货舱脚底，就能增加载重量。
1、Ｐ＝ρgｈ ２、与外表面垂直 L
第三节 浮性 • 根据阿基米德定律，物体在水中所受到的浮力大 小等于物体所排开水的重量。因此，船舶所受到 的浮力就等于船舶所排开水的重量（通常称为排 水量），可写成 • △=γ▽（t） (3-1) • 式中： △—浮力、船舶排水量，t； • ▽—船的排水体积，m3; • γ—水的密度，淡水为1.000（t/ m3）； • 海水为1.025（t/ m3）。
主要影响船体的结构强度，比值越大，说明船 型越扁平，当比值超过某个限度，则对船舶坚固 性不利。
第二节 船舶吨位和水尺图 • 船舶吨位是用来表示船舶的大小和运输能力的， 它分为容积吨位和重量吨位两种。 一、 容积吨位 • 容积吨位是以容积来表示船舶的大小。国际间统 一以每2.83m3（或100立方英尺）作为一个容积吨 位。 • 容积吨位又可分为总吨位和净吨位两种
船 舶 概 论
江苏省无锡交通高等职业技术学校 魏斌 luoye@ QQ：251286238
第三章 船舶航行性能水尺图 第三节 浮性 第四节 稳性
第五节 抗沉性
第六节 快速性 第七节 耐波性 第八节 操纵性
■学习目标 ■知识目标
• 1.能理解船舶航海性能的含义 • 2.能理解船舶主尺比对船舶性能的影响 • 3.能简单叙述船舶的浮性、稳性、抗沉性、快速 性、耐波性、操纵性所包含的主要内容 ■能力目标 • 1.能读懂船舶载重线标志 • 2.能描述船舶稳性的意义 • 3.能描述船舶操纵性的含义
第二节 船舶吨位和水尺图 一、 容积吨位
2、净吨位 • 从总吨位中减去不能运送客货的吨位（如机舱、 锅炉舱、船员舱室等），即为净吨位。净吨位是 作为实际营运使用的吨位。 • 净吨位的用途： • 计算各种税收的基准； • 计算停泊及拖带等费用； • 计算过运河的费用等。 在船舶登记及丈量证书内，都明确地记载总吨位 和净吨位。