船舶静力学课件(第二章 浮性)
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船舶浮性
yp yf xp xf
2）力系平衡法
W1 W P 1 x g1 y g1 Wx g Px p W1 Wy g Py p W1 x b1 yb1 x b x k 1
y b y k 0 1
W W1 G0 B0
M G B Y X L1
θ
L
§3.2
船舶重量
inf
1. 排水量（Displacement）：军舰、客船
1. 空船重量WL （排水量ΔL ） 2. 满载重量WF （排水量ΔF ）
3. 装载重量W（排水量Δ ）
2. 载重量（weight）：货船 inf
1. 总载重量 DW 2. 净载重量NDW
G0
θ
B0
W W1
G0
G
θ
L
B0
B Y
3.
纵倾
Z G t X
1）纵倾原因： x g x b
特点：
水线面与基平面有交角
φ
B0
2）纵倾表达： t dF d A 纵倾角 或者吃水差 t t 关系： tg L W V 示意图 x x ( z z ) tg g b g b 3）纵倾平衡条件
§3.6 船舶平行沉浮条件
1、船舶平行沉浮条件 1）力矩平衡法（反证法）inf
2）力系平衡法 inf
结论：货物装卸在漂心的垂线上
1）力矩平衡法（反证法）
P
Z
MP F k G WL1 P F G
δd
δΔ
WL
B
B
X
1）假设平行沉浮-力矩平衡，
M p P( x p x f )
结论：货物装卸在漂心的垂线上
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
中国石油大学（华东）
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 。
中国石油大学（华东）
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
中国石油大学（华东）
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
中国石油大学（华东）
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
船舶原理浮性专题培训课件
（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
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；
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：
正值，右舷方向横倾；
负值，左舷方向横倾。
W
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。
（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
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；
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：
正值，右舷方向横倾；
负值，左舷方向横倾。
W
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。
船舶静力学课件
船舶的浮态可以用吃水d、横倾角φ和纵倾角θ三个 参数表示。但在实际应用中，船舶的纵倾角角很难直接 测出，一般都是以首尾吃水差表示，因此更普遍的船舶 浮态参数是：首吃水ｄF，尾吃水ｄA和横倾角φ。其他
有关参数可根据这三个基本浮态参数导出：
平均吃水 d=(dF+dA)/2 纵倾值 ｔ＝dF－dA 纵倾角
2 xy( x, z )dx 2 y ( x, z )dx
L/ 2
L/ 2
2 xy( x, z )dx AW ( z )
L/ 2
d
0
L/ 2 L/ 2
y(x,z)
-y(x,z)
dxdydz =
d
0 d
dz
L/ 2 L/ 2 L/ 2
dx
y(x,z)
-y(x,z)
（2-19）
M xoy
2
2
0 0
zydxdz ydxdz
d
0
z AW dz
d 0
AW dz
（2-20）
薄层微体积为:
微面积为: (y为x处水线半宽）
d AW dz
整个水线面积为:
dAW 2 ydx
排水体积为: (L为水线长）
AW 2
L/ 2
d=(dF+dA)/2
横倾角
y B－y G =（ z G － z B ）t g
纵倾角
某些船舶如拖船、游艇等，有时在设计时就令其 首尾吃水不同(称为有龙骨设计斜度)，这是一种设计 纵倾，它与上述的纵倾概念是不相同的。 在上述船舶各种浮态的平衡方程中，重心和浮心 高度之间的关系通常是：重心G在浮心B之上，即 ZG>ZＢ。 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。
浮体静力学(二)给学生-简版 66页PPT文档
2626破舱稳性的有关公约和规则破舱稳性的有关公约和规则国内航行船舶有关破舱稳性的规则和要求2626破舱稳性的有关公约和规则破舱稳性的有关公约和规则a型船定义b型船定义2626破舱稳性的有关公约和规则破舱稳性的有关公约和规则b60型船定义b100型船定义2626破舱稳性的有关公约和规则破舱稳性的有关公约和规则2626破舱稳性的有关公约和规则破舱稳性的有关公约和规则国际航行船舶有关破舱稳性的规则和要求确定性方法概率论方法概率论方法2626破舱稳性的有关公约和规则破舱稳性的有关公约和规则破损稳性计算及衡准的方法确定性方法2626破舱稳性的有关公约和规则破舱稳性的有关公约和规则破损稳性计算及衡准的方法概率论方法2727客舱分舱和破舱稳性计算客舱分舱和破舱稳性计算2727客舱分舱和破舱稳性计算客舱分舱和破舱稳性计算2727客舱分舱和破舱稳性计算客舱分舱和破舱稳性计算2727客舱分舱和破舱稳性计算客舱分舱和破舱稳性计算2727客舱分舱和破舱稳性计算客舱分舱和破舱稳性计算2727客舱分舱和破舱稳性计算客舱分舱和破舱稳性计算2727客舱分舱和破舱稳性计算客舱分舱和破舱稳性计算2727客舱分舱和破舱稳性计算客舱分舱和破舱稳性计算2727客舱分舱和破舱稳性计算客舱分舱和破舱稳性计算2727客舱分舱和破舱稳性计算客舱分舱和破舱稳性计算应校核的破损情况
计算水线
z=1.6D-1.5d
§2~4 可浸长度的计算
(2) 计算进水体积Vi及其形心纵向坐标xi
极限破舱水线下的进水舱的容积曲线
§2~4 可浸长度的计算
(3) 计算进水舱的可浸长度及其位置
已知：Vi和xi 求: l和x 解：图解法
根据：积分曲线的特性 舱长l一段的体积=Vi 该舱对于通过COD横剖 面的体积静矩=0，所以 该舱的体积形心在xi处
计算水线
z=1.6D-1.5d
§2~4 可浸长度的计算
(2) 计算进水体积Vi及其形心纵向坐标xi
极限破舱水线下的进水舱的容积曲线
§2~4 可浸长度的计算
(3) 计算进水舱的可浸长度及其位置
已知：Vi和xi 求: l和x 解：图解法
根据：积分曲线的特性 舱长l一段的体积=Vi 该舱对于通过COD横剖 面的体积静矩=0，所以 该舱的体积形心在xi处
船舶静力学浮性和初稳性概要
船舶静力学浮性和初稳性概要船舶船舶静力学浮性、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，横倾和纵倾角。
正浮状态：=0；=0，用吃水T描述纵倾状态：=0，用T，描述横倾状态：=0，用T，描述任意状态：用T，，描述t纵倾也可用纵倾值t TF TA表示，tanL2.1.2 静平衡方程横倾时，水平方向单位向量为jcos ksin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：WMH GZ lH yB yG cos zB zG sin MT lT xB xG cos zB zG sin 当外力矩为零时：GZ方向的单位矢量：jcos +ksinMH MT 0 lH lT 0 因此有：yB yG zB zG tanxB xG zB zG tan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：I 2L/23MH GZ GMsin zB T zG sin I ydxT L/23 其中L/2I 2IL 2 x2ydx AWxFMT GZL GMLsin zB L zG sin L/22.2 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W WkxG,yG,zGW x,y Wkkkk,zk船舶2.3 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：dxdydzVxB1yB ydxdydzV1xdxdydz VzB1zdxdydz V具体计算时分别按三个坐标依次积分。
2.3.1 按水线面计算排水体积和浮心坐标按水线面计算排水体积和浮心坐标时，首先在y和x方向积分，计算水线面面积Aw和水线面形心（称为漂心），然后在z方向积分获得排水体积和浮心。
按水线积分时，一般假定船舶处于正浮状态。
按水线面计算方法可获得船舶静水力曲线2.3.1.1 水线面参数计算水线面面积：AW(z) dxdyWPL/2 L/22ydx水线面静矩：moy z xdxdyWPL/2L/22xydx水线面漂心（COF）：xF zmoyAW2L/23ydx (用于横稳性半径计算) 水线面横倾惯性矩：IT z 3 L/2 水线面纵倾惯性矩：IL z 22.3.1.2 排水体积和浮心坐标计算L/2L/22(用于纵稳性半径计算) x2ydx AWxF排水体积：T Aw z dzT1T浮心纵坐标(LCB)：xB T xFAWdz01T1 T 1T浮心垂向坐标(VCB)：zB T zAWdz zd T dz0 0 0浮心垂向坐标(TCB)：yB T 0 (对称性)船舶2.3.1.3排水体积和浮心坐标的导数dAW 排水体积导数：dz 浮心纵坐标(LCB)：dxBAWxF xBdz dzBAWz zBdz浮心垂向坐标(VCB)：2.3.2 按横剖面计算排水体积和浮心坐标按横剖面计算排水体积和浮心坐标时，首先在y和z方向积分计算水线以下横剖面面积As和形心ys,zs。
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W
G
B FB
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
FB= = ——船舶排水量，t；
——船舶排水体积，m3 ；
——水的重量密度，t/m3。
淡水=1.0t/m3 ， 海水 =1.025t/m3
W
G
B
z
浮力合力
的作用点称为
o
浮心B，也就
x 是排水体积
y
的形心。
船舶平衡条件：
（3）纵倾状态（纵倾角 ）
z
W
z
W
G
dA
zG
xG
zB
Bd
o xB
水线
G
dF
zG zB
B
y
o
x
船舶自正浮位置向船首或船尾方向倾斜的一种浮态，其平衡方程：
W= = x B－x G =（ z G － z B ）t g
y G= y B 首倾时纵倾角θ为正，以平均吃水d和θ 表示，
（4）任意状态（ ， ）
n
n
xG Wi xi / Wi
i 1
i 1
n
n
yG Wi yi / Wi
i 1
i 1
n
n
zG Wi zi / Wi
i 1
i 1
为了避免船舶处于横倾状态，在建造和使用过程中， 总是设法使其重心位于中纵剖面上，即yG=0。
船舶重量项目的分类
（1）固定重量（空船重量）：包括船体钢料、木 作舾装、机电设备以及武备等。它们的重量和重心在 船舶使用过程中是固定不变的。
第二章 浮性
2-1 浮性概述 2-2 船舶重量和重心位置的计算 2-3 排水量和浮心位置的计算 2-4 船舶在纵倾状态下排水量体积
和浮心坐标的计算 2-5 船舶在纵倾和横倾状态下排水量体积
和浮心坐标的计算 2-6 在水的重量密度改变时船舶的浮态变化 2-7 储备浮力及载重线标志
§2-1 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，它是船舶的基本性能之一。
纵倾角
arctan( dF dA ) 即 tan dF dA t
L
LL
小结
平衡条件: 1.重力=浮力 2.浮心移动距离=重心在浮心上的高度×倾角的正切
四种浮态: （1）正浮状态
（2）横倾状态（横倾角）
（3）纵倾状态（纵倾角 ） （4）任意状态（ ， ）
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。
(1) 重力与浮力的大小相等方向相反，即
W=FB=
(2) 重心G与浮心B在同一铅垂线上。
二 船舶坐标系
O取在中线面、中站面、基平面的交点； X轴为中线面与基平面的交线，x向纵向，指向船首为正； Y轴为中站面与基平面的交线，y向横向，指向右舷为正； Z轴为中线面与中站面的交线，z向垂向，垂直向上为正。
z
W
z z
W W
G
dA
zG
xG
zB
Bd
o z
xB
水线
G G 水线
dF
zG zG
zB zB
yG BB
o oyB
y y
x
船舶既有横倾又有纵倾的一种浮态，其平衡方程：
W= =
x B－x G =（ z G － z B ）t g y B－y G =（ z G － z B ）t g
浮态 表示
d=(dF+dA)/2
中线面
中站面
zz
基平面
O
xx
yy
三、船舶的浮态 船舶浮于静水的平衡状态称为浮态。
浮态
正浮 横倾 纵倾 横倾＋纵倾
表示方法
吃水（d）
横倾角（ ） 纵倾角（ ）
（1）正浮状态
z
W
G
d
xG=xB
B
o
z
W
水线
G
zG zB
B
x
o y
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，其平衡方程：
§2-2 船舶重量和重心位置的计算
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：
n
W= W1+W2+W3+…+W n= Wi i 1
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：
一、船舶平衡条件
船舶在任一装载情况下，漂浮于水面(或浸没于水中) 一定位置时，是一个处于平衡状态的浮体。这时，作用 在船上的力，有船舶本身的重力以及静水压力所形成的 浮力。
重力W～船舶本身各部分的重量的和，垂直向下，作 用点为重心G。
浮力FB～船体表面所受静水压力的合力，作用点为浮 心B。由于船体左右对称，水平分力为 零， 只有垂直向上的合分力。
W==
x G= x B yG= yB= 0
可以仅用吃水d表示
（2）横倾状态（横倾角）
z
W
G
d
xG=xB
B
o
z
水线 zG zB
W
G
yG
B
x
o
yB
y
船舶自正浮位置向左舷或右舷方向倾斜的一种浮态，其平衡方程：
W= =
x G= x B
y B－y G =（ z G － z B ）t g 以吃水d和横倾角 表示， 向右舷为正
船舶的浮态可以用吃水d、横倾角φ和纵倾角θ三个
参数表示。但在实际应用中，船舶的纵倾角角很难直接
测出，一般都是以首尾吃水差表示，因此更普遍的船舶 浮态参数是：首吃水ｄF，尾吃水ｄA和横倾角φ。其他
有关参数可根据这三个基本浮态参数导出：
平均吃水 d=(dF+dA)/2
纵倾值 ｔ＝dF－dA
(即船中处的吃水) (表示纵倾的大小)
（2）变动重量：包括货物、行李、旅客、淡水、 粮食、燃料、润滑油以及弹药等。这一类重量的总和 就是船的载重量，在船舶使用过程中总是变化的。
船舶排水量=空船重量＋载重量
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：
横倾角
纵倾角
某些船舶如拖船、游艇等，有时在设计时就令其 首尾吃水不同(称为有龙骨设计斜度)，这是一种设计 纵倾，它与上述的纵倾概念是不相同的。
在上述船舶各种浮态的平衡方程中，重心和浮心 高度之间的关系通常是：重心G在浮心B之上，即 ZG>ZＢ。
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。
一、民用船舶排水量定义
（1）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。
G
B FB
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
FB= = ——船舶排水量，t；
——船舶排水体积，m3 ；
——水的重量密度，t/m3。
淡水=1.0t/m3 ， 海水 =1.025t/m3
W
G
B
z
浮力合力
的作用点称为
o
浮心B，也就
x 是排水体积
y
的形心。
船舶平衡条件：
（3）纵倾状态（纵倾角 ）
z
W
z
W
G
dA
zG
xG
zB
Bd
o xB
水线
G
dF
zG zB
B
y
o
x
船舶自正浮位置向船首或船尾方向倾斜的一种浮态，其平衡方程：
W= = x B－x G =（ z G － z B ）t g
y G= y B 首倾时纵倾角θ为正，以平均吃水d和θ 表示，
（4）任意状态（ ， ）
n
n
xG Wi xi / Wi
i 1
i 1
n
n
yG Wi yi / Wi
i 1
i 1
n
n
zG Wi zi / Wi
i 1
i 1
为了避免船舶处于横倾状态，在建造和使用过程中， 总是设法使其重心位于中纵剖面上，即yG=0。
船舶重量项目的分类
（1）固定重量（空船重量）：包括船体钢料、木 作舾装、机电设备以及武备等。它们的重量和重心在 船舶使用过程中是固定不变的。
第二章 浮性
2-1 浮性概述 2-2 船舶重量和重心位置的计算 2-3 排水量和浮心位置的计算 2-4 船舶在纵倾状态下排水量体积
和浮心坐标的计算 2-5 船舶在纵倾和横倾状态下排水量体积
和浮心坐标的计算 2-6 在水的重量密度改变时船舶的浮态变化 2-7 储备浮力及载重线标志
§2-1 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，它是船舶的基本性能之一。
纵倾角
arctan( dF dA ) 即 tan dF dA t
L
LL
小结
平衡条件: 1.重力=浮力 2.浮心移动距离=重心在浮心上的高度×倾角的正切
四种浮态: （1）正浮状态
（2）横倾状态（横倾角）
（3）纵倾状态（纵倾角 ） （4）任意状态（ ， ）
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。
(1) 重力与浮力的大小相等方向相反，即
W=FB=
(2) 重心G与浮心B在同一铅垂线上。
二 船舶坐标系
O取在中线面、中站面、基平面的交点； X轴为中线面与基平面的交线，x向纵向，指向船首为正； Y轴为中站面与基平面的交线，y向横向，指向右舷为正； Z轴为中线面与中站面的交线，z向垂向，垂直向上为正。
z
W
z z
W W
G
dA
zG
xG
zB
Bd
o z
xB
水线
G G 水线
dF
zG zG
zB zB
yG BB
o oyB
y y
x
船舶既有横倾又有纵倾的一种浮态，其平衡方程：
W= =
x B－x G =（ z G － z B ）t g y B－y G =（ z G － z B ）t g
浮态 表示
d=(dF+dA)/2
中线面
中站面
zz
基平面
O
xx
yy
三、船舶的浮态 船舶浮于静水的平衡状态称为浮态。
浮态
正浮 横倾 纵倾 横倾＋纵倾
表示方法
吃水（d）
横倾角（ ） 纵倾角（ ）
（1）正浮状态
z
W
G
d
xG=xB
B
o
z
W
水线
G
zG zB
B
x
o y
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，其平衡方程：
§2-2 船舶重量和重心位置的计算
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：
n
W= W1+W2+W3+…+W n= Wi i 1
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：
一、船舶平衡条件
船舶在任一装载情况下，漂浮于水面(或浸没于水中) 一定位置时，是一个处于平衡状态的浮体。这时，作用 在船上的力，有船舶本身的重力以及静水压力所形成的 浮力。
重力W～船舶本身各部分的重量的和，垂直向下，作 用点为重心G。
浮力FB～船体表面所受静水压力的合力，作用点为浮 心B。由于船体左右对称，水平分力为 零， 只有垂直向上的合分力。
W==
x G= x B yG= yB= 0
可以仅用吃水d表示
（2）横倾状态（横倾角）
z
W
G
d
xG=xB
B
o
z
水线 zG zB
W
G
yG
B
x
o
yB
y
船舶自正浮位置向左舷或右舷方向倾斜的一种浮态，其平衡方程：
W= =
x G= x B
y B－y G =（ z G － z B ）t g 以吃水d和横倾角 表示， 向右舷为正
船舶的浮态可以用吃水d、横倾角φ和纵倾角θ三个
参数表示。但在实际应用中，船舶的纵倾角角很难直接
测出，一般都是以首尾吃水差表示，因此更普遍的船舶 浮态参数是：首吃水ｄF，尾吃水ｄA和横倾角φ。其他
有关参数可根据这三个基本浮态参数导出：
平均吃水 d=(dF+dA)/2
纵倾值 ｔ＝dF－dA
(即船中处的吃水) (表示纵倾的大小)
（2）变动重量：包括货物、行李、旅客、淡水、 粮食、燃料、润滑油以及弹药等。这一类重量的总和 就是船的载重量，在船舶使用过程中总是变化的。
船舶排水量=空船重量＋载重量
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：
横倾角
纵倾角
某些船舶如拖船、游艇等，有时在设计时就令其 首尾吃水不同(称为有龙骨设计斜度)，这是一种设计 纵倾，它与上述的纵倾概念是不相同的。
在上述船舶各种浮态的平衡方程中，重心和浮心 高度之间的关系通常是：重心G在浮心B之上，即 ZG>ZＢ。
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。
一、民用船舶排水量定义
（1）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。