船舶原理浮性
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船舶原理介绍 - 本科生
船舶原理介绍
船舶原理是研究船舶航行性能的一门科学，其中包括：
（1）浮性——船舶在一定装载情况下浮于一定水平位置的能力。
（2）稳性——在外力作用下船舶发生倾斜而不致倾覆，当外力的作用消失后仍能回复到原来平衡位置的能力。
（3）抗沉性——当船体破损，海水进入舱室时，船舶仍能保持一定的浮性和稳性而不致沉没或倾覆的能力，即船舶在在破损以后的浮性和稳性。
（4）快速行——船舶在主机额定功率下，以一定速度航行的能力。
通常包括船舶阻力和船舶推进两大部分，前者研究船舶航行时所遭受的阻力，后者研究克服阻力的推进器及其与船体和主机之间的相互协调一致。
（5）耐波形（或称适航性）——船舶在风浪海况下航行时的运动性能。
主要研究船舶的横摇、纵摇及升沉（垂荡）等，习惯上统称为摇摆运动。
（6）操纵性——船舶在航行中按照驾驶者的意图保持既定航向的能力（即航向稳定性）或改变航行方向的能力（即回转性）。
因此，船舶操纵性包括航向稳定性和回转性两部分内容。
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
第二节二三船舶浮性和稳性
ZM、ZB和r，都是与船舶尺度和形状有关的参数． 可分别表示为ZM = f （d）、ZB = f（d）、r = f（d）。当吃水已知时，可以在船舶静水力曲线图 中查到ZM和ZB，同时可求出BM=ZM—ZB。（所以说BM的大小体现着船舶尺 度和船体形状对稳性的影响）。
稳心半径 BM 还可按近似公式计算。
2)横倾
船舶只有横向倾斜而无纵向倾斜的漂浮状态称为横倾。船舶 的重心与浮心位置只能保持前后方向一致，左右方向不一致。
船舶横倾时，由于船舶首尾吃水相等，而左右吃水不相等，
因此产生一个横倾角θ。横倾角θ是船舶横倾后的水线与正浮时水 线之间的夹角，通常右倾θ为正，左倾θ为负。船舶横倾一般用吃 水d和横倾角θ两个参数表示其浮态。
• 2．船舶的浮态
•
船舶浮于静水的平衡状态称为船舶浮态。有正浮、横倾、纵
倾和横倾加纵倾4种，可以用船舶吃水d、横倾角θ、纵倾角φ或
吃水差t等参数表示。
• 1)正浮
船舶既无横倾又无纵倾的漂浮状态称为正浮。船舶处于正浮
状态的条件是船舶的重心G与浮心B左右位置一致(都在船中)、前 后位置也一致(一般在中部附近)。此时，船舶吃水全部相等，所 以船舶正浮只需用吃水d来表示即可。
• 1)装卸货物对船舶浮态的影响
• (1)在船舶漂心垂线上装卸少量货物（货物重量小于排水量的10% ）
在船舶漂心垂线上任意位置装卸少量货物，只改变船舶的平均吃水，即 船舶平行沉浮。
船舶漂心是指船舶水线面面积的几何中心，通常用符号“F”表示，其坐 标为XF (通常YF=0)，对于不同吃水，漂心的坐标是不同的。
2021/1/10
第二节 船舶的主有量度
4
• 3)纵倾
•
船舶只有向船尾方向或向船首方向倾斜而无横向倾
有关船舶浮力
发点专业知识给大家充充电船舶浮性是指船舶承载后可保持一定浮态的性能.具有在水面上漂浮的能力。
船舶浮性是船舶在水中受到水压力的作用，左右两舷的压力相互平衡，船底的压力与船只本身的重量相平衡。
船舶在水面上漂浮所以能漂浮,是因为它所受到的重力与浮力作用保持平衡。
平衡条件为：一是船舶所受的重力与浮力作用在同一垂直线上；二是船舶排水量,即排开水的重量等于船的全部重量.船舶承载后可保持一定浮态的性能。
漂浮原理和状态: 船在静水中漂浮时受到两个作用力。
一个是船舶本身以及所载物品、人员重量引起的重力，方向垂直向下，它的作用点称为重心；一个是船外水压力所形成的浮力，方向垂直向上，等于船舶所排开同体积的水的重量，称排水量，它的作用点位于排水体积的中心，称为浮心。
船在水面上平衡的条件是：重力等于浮力，重心和浮心位于同一铅垂线上。
如果船的浮心和重心不在同一铅垂线上，船就会倾斜，使排水体积形状及浮心位置改变，直到浮心重新被调整到和重心同一的铅垂线上获得平衡为止。
船的漂浮状态有正浮、横倾、纵倾和任意倾斜等四种状态。
如果船的重心的纵向坐标和横向坐标与浮心的纵向坐标和横向坐标对应相等，船就处于正浮状态，此时船的首、尾和左、右舷吃水都相等，否则就会产生横倾、纵倾或两者兼有的任意倾斜。
一般在设计时要求船舶保持正浮，或略带尾倾。
船在营运中要进行货物积载计算,控制装载重量和重心位置,以获得良好的浮态。
船舶浮性- 储备浮力: 船体在水面上的漂浮位置或吃水同船的排水量和载重量相关。
排水量和载重量的变化会引起吃水的变化。
因此，不同的吃水反映了不同的装载量和排水量。
船在满载吃水下的排水量称为满载排水量，相应的水线为满载水线。
考虑到船在航行中可能发生的意外重量增加，如海损破舱进水,风浪袭击进水等,满载水线应位于上甲板以下一段距离处，使满载水线以上尚有一定的水密容积，该容积入水后所能提供的浮力称为储备浮力。
储备浮力的数值用满载排水量的百分数表示。
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
第二章 浮性解读
船舶重力W 船舶浮力Δ
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。
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 =
——船舶排水量；
——船舶排水体积；
浮性曲线及其特性
4、排水体积曲线
排水体积曲线包括： 型排水体积曲线：由型线图计算所得体积
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
船舶排水量=空船重量+载重量
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。
基本内容：
计算方法有两种： 1水下体积沿轴垂向分割；
即根据：
1水线面计算；
2横剖面计算。
船舶排水体积和浮心位置的计算
一、水线面计算方法
吃水为T处的水线面面积： AW 2
L/2
L / 2
ydx
L/2
水线面面积对oy轴的静矩： M oy 2 L / 2 xydx
漂心纵向坐标：
xF
船舶的浮态
平衡条件
表示参数
W xB xG ( zG zB )tg y y B G T TA 平均吃水 T F ，纵倾角 。 2
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：
W== xB–xG =(zG–zB)tg yB–yG =(zG–zB )tg
船舶静力学第二章船体浮性
船体浮性的应用
船舶稳定性
船舶设计
船体浮性是船舶稳定性的基础，通过 合理设计船体的浮态和重量分布，可 以保证船舶在风浪中保持稳定。
在船舶设计阶段，需要充分考虑船体 的浮性和重量分布，以确保船舶的安 全性和经济性。
船舶装载
通过调整船体的浮态和重量分布，可 以合理装载货物和燃料，保证船舶的 载重量和航行性能。
合理设计船体重心位置，降低重心高度，提高船舶的抗风浪能力。
合理装载货物和压载水
均衡装载
合理安排货物的装载位置和重量分布， 保持船舶重心稳定。
控制压载水
根据船舶航行需求，适当调整压载水 的数量和位置，提高船舶的浮性和稳 定性。
增加浮力辅助设备
使用浮筒
在船舷两侧安装浮筒，增加船体的浮 力，提高船舶的稳定性。
船体浮性的应用
船体浮性是船舶设计和建造的基础，确保船舶在各种情况下都能保 持稳定漂浮状态，保证航行安全。
船体浮性的原理
阿基米德原理
物体在液体中所受到的浮力等于物体所排开的液体重 量。
船体浮性原理
船体在水中所受到的浮力等于船体重量时，船体会保 持漂浮状态。
船体浮性原理的应用
通过调整船体重量和浮力之间的关系，可以改变船舶 的吃水深度和航行状态。
数值模拟实验具有无损、可重复性高、节省实验成本等优点，但需要建立准确的数学模型和边界条件，对计算资源要求较高 。
THANKS
感谢观看
装载情况的影响
装载情况对船体浮性的影响主要体现 在货物、燃料和水的重量以及货物的 分布上。货物的重量和分布直接影响 到排水量和浮心位置。
燃料和水重量对船体浮性的影响也较 大，因为它们会改变船体的排水量。 装载时，应合理安排货物、燃料和水 的位置，以保持船体的平衡和稳定。
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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。
2-15
一、水线面计算方法（垂向计算法）
• 1、基本公式
dAwdz
dw A 2yd xA w2 LL /2 /2ydM yx oz 0dxF0dAAww dzd2 0zd 20dLL//2 2LxL/y2/d2xdyz dxd
Weight）
量 的 总 和 就 是 船 的 载 重 量 。 （ Displacement
船舶排水量=空船重量LW+载重量DW
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
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；
• （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。
2-11
二、重心位置的计算
x g P P ix ii
y g P P iy ii
z g P P iz ii
2-19
5、排水体积曲线
• 排水体积曲线包括：
型排水体积曲线 总排水体积曲线 K
排水量曲线 △
由型线图计算所得体积 由型排水体积乘以船壳系数所得 由总排水体积乘以水的重量密度所得
2-20
关于变上限积分
• 定积分的计算结果是一个数值 • 船舶计算经常需要曲线(函数)
2-21
* 排水体积曲线特性
2-7
§2－2 船舶重量和重心位置的计算
一、重量分类
• 1、固定重量（ WhWf 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 Ship Weight）或船舶自
身的重量。
• 2、变动重量：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
d
zA
Moy AS
zydz
0 d
ydz
d
'kiyi 'yi
0
CM
Am BT
2-26
3、横剖面面积曲线及其特性
• 特性：
（1）
L
L2
ASdx
2
L
2 L
xA S dx
（2） x B 据
2
L
2 L
AS dx
2
该曲线是设计新船型线图的 主要依
（3） Cp 曲 矩线 形所 面ab围 积 cd面 AM积 L
d dz
2
M xoy
d dz
Aw
dM xoy dz
Aw z
dzB dz
Aw
(z
zB )
M xoy zB
• 结论：吃水增加，浮心的垂向坐标升高
2-24
二、横剖面计算法（纵向计算法）
• 1、基本公式
dAS dx d
dSA2ydzAs20ydz
L L 2A Sd x2 L L 20 dyd dzx
2-18
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 A w 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 TPC
（小量载荷装卸 P<10%满载排水量）
M xoy 0 z Aw dz 2 0
zydxdz L/2
d
d
L/2
z B M zoy
0 z Aw dz
d
0 d
yzdxdz L/2 L/2
2-1
2、水线面计算
• 计算内容：
L /2
A w
2 ydx L /2
2 L 'yi
' yi
y0
y1
y 20
y0
y 20 2
（3）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
2-10
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
di
f(z)
0 Awdz
dxB
dMyo dz
z
Myoz
d dz
dz
2
• 合力矩原理叙述如下
又 ddzAw ddM yzozxf Aw ddBxzAw(xFxB)
Myoz xB
2-23
7、浮心垂向坐标曲线
di
z B
M xoy
0
z Aw dz
di
f
(z)
0 Aw dz
dzB dz
dM xoy dz
2
2
dM yo z xA Sdx
dM xo zzAA Sdx zA是离中 x处 站 的 面 横剖面 垂面 向积 坐
M oy 20d z ydz
zA
M oy AS
0d z ydz 0d ydz
Myo z LL 22xASdx2 LL 220dxydd z x xBM yoz Mxo z LL 22zAASdx2 LL 220dzAydd z x zBM xoz
2-33
§2－7 储备浮力与载重线标志
• 一、浮性衡准
1、船舶实际重量船舶装载重量 (full load weight)或船舶 实际吃水满载吃水 (full load draft)；
• 公式表明：各分力（各重力）对给定平面力矩 的代数和等于其合力对该平面之矩，即合力矩 定理。
• 1、空船重心 • 2、装卸后船舶的重心
2-12
三、典型排水量
• 1、民船
• 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。
2-14
§2—3 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。 • 计算方法有两种： 1、水下体积沿轴垂向分割；
• 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。
2-1
A：空载排水量 B：标准排水量 C：正常排水量 D：满载排水量 E：最大排水量
2、军船
建造完工后的排水量
军用舰艇的设计排水量 出航时舰艇最大装载状态 超载排水量
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。
吃水d
对称面 yB上 0根据平衡 yG 条 0 件 )
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 Angle of transverse inclination ） 船舶横倾的大小以横倾角表示 有正负：
d 2
2
又 d A w dt
dt d Aw 2
dt d Aw 2
CB LBd
Aw Cwp LB
dt d
CB Cwp
d
Cvp
d
• 结论：密度增加则吃水减小，反之则增加。
2-32
二、浮心变化
ddBxzAw(xFxB)
dzAwd2
dBxd(xFxB)
d dzB (dzB)
• 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。
dMyoz xF Awdz dMxoy z Awdz
x B
M yoz
d 0
d
L/2
x F Aw dz
d
0 d
xydxdz L/2 L/2
0 Aw dz
ydxdz
0
L/2
M oy
2LL/
2 /2
xydx
xF
M oy Aw
LL/
2 /2
xydx
LL/
2 /2
ydx
d
d
L/2
（1）
zB
Mxo
y面OE（F2）又
（3） tgddzAwi tgAE i
AC AC
Ac i Awi
SOAE SOAEF SOEF
2、横剖面计算。
2-15
一、水线面计算方法（垂向计算法）
• 1、基本公式
dAwdz
dw A 2yd xA w2 LL /2 /2ydM yx oz 0dxF0dAAww dzd2 0zd 20dLL//2 2LxL/y2/d2xdyz dxd
Weight）
量 的 总 和 就 是 船 的 载 重 量 。 （ Displacement
船舶排水量=空船重量LW+载重量DW
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
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；
• （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。
2-11
二、重心位置的计算
x g P P ix ii
y g P P iy ii
z g P P iz ii
2-19
5、排水体积曲线
• 排水体积曲线包括：
型排水体积曲线 总排水体积曲线 K
排水量曲线 △
由型线图计算所得体积 由型排水体积乘以船壳系数所得 由总排水体积乘以水的重量密度所得
2-20
关于变上限积分
• 定积分的计算结果是一个数值 • 船舶计算经常需要曲线(函数)
2-21
* 排水体积曲线特性
2-7
§2－2 船舶重量和重心位置的计算
一、重量分类
• 1、固定重量（ WhWf 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 Ship Weight）或船舶自
身的重量。
• 2、变动重量：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
d
zA
Moy AS
zydz
0 d
ydz
d
'kiyi 'yi
0
CM
Am BT
2-26
3、横剖面面积曲线及其特性
• 特性：
（1）
L
L2
ASdx
2
L
2 L
xA S dx
（2） x B 据
2
L
2 L
AS dx
2
该曲线是设计新船型线图的 主要依
（3） Cp 曲 矩线 形所 面ab围 积 cd面 AM积 L
d dz
2
M xoy
d dz
Aw
dM xoy dz
Aw z
dzB dz
Aw
(z
zB )
M xoy zB
• 结论：吃水增加，浮心的垂向坐标升高
2-24
二、横剖面计算法（纵向计算法）
• 1、基本公式
dAS dx d
dSA2ydzAs20ydz
L L 2A Sd x2 L L 20 dyd dzx
2-18
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 A w 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 TPC
（小量载荷装卸 P<10%满载排水量）
M xoy 0 z Aw dz 2 0
zydxdz L/2
d
d
L/2
z B M zoy
0 z Aw dz
d
0 d
yzdxdz L/2 L/2
2-1
2、水线面计算
• 计算内容：
L /2
A w
2 ydx L /2
2 L 'yi
' yi
y0
y1
y 20
y0
y 20 2
（3）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
2-10
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
di
f(z)
0 Awdz
dxB
dMyo dz
z
Myoz
d dz
dz
2
• 合力矩原理叙述如下
又 ddzAw ddM yzozxf Aw ddBxzAw(xFxB)
Myoz xB
2-23
7、浮心垂向坐标曲线
di
z B
M xoy
0
z Aw dz
di
f
(z)
0 Aw dz
dzB dz
dM xoy dz
2
2
dM yo z xA Sdx
dM xo zzAA Sdx zA是离中 x处 站 的 面 横剖面 垂面 向积 坐
M oy 20d z ydz
zA
M oy AS
0d z ydz 0d ydz
Myo z LL 22xASdx2 LL 220dxydd z x xBM yoz Mxo z LL 22zAASdx2 LL 220dzAydd z x zBM xoz
2-33
§2－7 储备浮力与载重线标志
• 一、浮性衡准
1、船舶实际重量船舶装载重量 (full load weight)或船舶 实际吃水满载吃水 (full load draft)；
• 公式表明：各分力（各重力）对给定平面力矩 的代数和等于其合力对该平面之矩，即合力矩 定理。
• 1、空船重心 • 2、装卸后船舶的重心
2-12
三、典型排水量
• 1、民船
• 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。
2-14
§2—3 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。 • 计算方法有两种： 1、水下体积沿轴垂向分割；
• 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。
2-1
A：空载排水量 B：标准排水量 C：正常排水量 D：满载排水量 E：最大排水量
2、军船
建造完工后的排水量
军用舰艇的设计排水量 出航时舰艇最大装载状态 超载排水量
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。
吃水d
对称面 yB上 0根据平衡 yG 条 0 件 )
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 Angle of transverse inclination ） 船舶横倾的大小以横倾角表示 有正负：
d 2
2
又 d A w dt
dt d Aw 2
dt d Aw 2
CB LBd
Aw Cwp LB
dt d
CB Cwp
d
Cvp
d
• 结论：密度增加则吃水减小，反之则增加。
2-32
二、浮心变化
ddBxzAw(xFxB)
dzAwd2
dBxd(xFxB)
d dzB (dzB)
• 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。
dMyoz xF Awdz dMxoy z Awdz
x B
M yoz
d 0
d
L/2
x F Aw dz
d
0 d
xydxdz L/2 L/2
0 Aw dz
ydxdz
0
L/2
M oy
2LL/
2 /2
xydx
xF
M oy Aw
LL/
2 /2
xydx
LL/
2 /2
ydx
d
d
L/2
（1）
zB
Mxo
y面OE（F2）又
（3） tgddzAwi tgAE i
AC AC
Ac i Awi
SOAE SOAEF SOEF