船舶原理
航运基础知识汇总06第七章船舶原理
中横剖面系数Cm
Cm
Am Bd
☆快速性、舱容
水线面系数Cw
Cw
Aw L B
☆快速性、稳性、
甲板面积
二、体积系数
方形系数Cb
☆肥瘦程度
Cb
V LBd
3.2 棱形系数Cp
Cp
V L Am
☆纵向肥瘦程度
垂向棱形系数Cvp
Cvp
d
V Aw
☆垂向肥瘦程度
第五节 船舶重量
一、自重和总重 阿基米德原理：船体水线以下所排开水
航运基础知识汇总06第七章 船舶原理
前言
1、化繁为简； 2、侧重根底知识； 3、强调实际应用； 4、不考虑复杂计算； 5、不研究太深理论； 6、了解根本标准； 7、以平安为主线。
☆内容简要介绍：
研究船舶平衡和运动的一门学科； 从根本概念、原理分析和标准等根
本方面阐述船舶的装载状态和航 海性能； 是航海专业的专业根底课； 根底课程有：立体几何、高等数学、 理论力学、材料力学。
净吨位
定义：从总容积中扣除不能用于客货运输 的容积，如机舱、物料舱、船员住舱等， 然后除以后所得的吨位数。
作用：作为计算船舶各种港口使费或税金 之基准，如港务费、引航费、拖轮费、 码头费、进坞费、系解缆费和吨税等。
备注：船舶吨位证书中的总吨位和净吨位 的数值应采用整数，不计小数点以下的 数值，总吨位、净吨位只填写数字，数 字后面没有单位“吨〞。
☆吨位的概念
➢ “吨〞是排水量的计量单位。按国际单位制 规定，“吨〞是质量单位，“千牛顿〞是重 量的单位，1吨重量约等于千牛顿。
➢ “吨〞作为容积的单位，用它来表示船舶营 运能力的大小。
➢ 每吨货物所占容积大于40立方英尺〔立方米〕 者为轻货，反之那么为重货。
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。
船舶原理课件课件
初稳性的影响因素
船型、装载状况、风浪等都会影响船舶的初稳性。
3
初稳性与横摇周期
初稳性越高，横摇周期越长，船舶的舒适度越高。
03
船舶阻力与推进
船舶阻力
船舶阻力定义
船舶在水中行驶时，受到的阻碍其前进的力。
阻力产生原因
由于船舶与水之间的摩擦、冲击和粘性作用， 以及船体形状造成的水流分离现象。
船舶的经济航速与经济航程
经济航速定义
经济航程定义
在一定时间内完成特定航程，耗油量最少 的航速。
在一定油量或一定时间内，能够完成的航 程最远的航速。
影响经济航速与经济航程的因素
经济航速与经济航程的确定方法
船舶类型、船体设计、推进系统、货物类 型等。
通过试验和数据分析，结合实际运营条件 进行选择。
04
B
C
D
通风机工作原理
通风机是用于向船内提供新鲜空气或排除 污浊空气的机械设备，确保船员生活和工 作环境的舒适和卫生。
压缩机工作原理
压缩机是一种使气体压缩并提高其压力的 机械装置，将低压气体转化为高压气体。
船舶管路系统
船舶管路系统概述 船舶管路分类
阀门的作用与分类 附件的作用与分类
船舶管路系统是船舶的重要组成部分，包括船舶管路、阀门、 附件等。
02
船舶浮性与稳性
浮性原理
浮性原理
船舶在水中能保持漂浮状态，是由于船舶受到水的浮力作用。浮力 与船舶所受重力大小相等、方向相反，使船舶保持平衡。
阿基米德原理
船舶浸入水中的体积与排开水的重量相等，即船舶受到的浮力大小 等于船舶所排开水的重量。
排水量
船舶原理第章课件
船体型线图上还绘有上甲板边线（上甲板和船体 型表面的交线）。
纵剖线、横剖线和水线虽然是分别画在三个投影 面上，但它们的位置却都是相互对应的，即在任 何投影面上的任何一点，都应能在另两个投影面 上找到它的相对应点。
完整的型线图还包括主尺度及主要参数和型值表。 船舶原理第章课件
3、型深 型深（D）:指在船长中点处，沿船舷由龙骨上
缘量至上层连续甲板横梁上缘的垂直距离。
船舶原理第章课件
主尺度
4、型吃水（d）——是船舶浸沉深度的一个度量。
为基线至设计水线的垂直距离。 平均吃水dm;首吃水df;尾吃水da；吃水差t 。 平均吃水 dm=df+da∕2 吃水差 t = df- da
抗沉性
操纵性（航向稳定性、回转性 ）
船舶原理第章课件
第一章 船舶形状及近似计算
§1-1 主尺度、船型系数、尺度比 §1-2 船舶型线图 §1-3船体计算的近似积分法
船舶原理第章课件
三个基准面
中线面XOZ平面——它将船体分为 左右舷两个对称部分的纵向垂直 平面，是量度船体横向尺度的基 准面。
5、垂向棱形系数——表征排水体积沿船舶垂向的分布
情况。其数值大即水线面面积小，则表示其排水体积沿吃
水方向分布均匀。
对于同一船舶的船体系数：中横剖面系数数值最 大，棱形系数数值较小，方形系数数值最小。
水线面系数、中横剖面系数、方形系数为独立无 因次系数，而棱形系数和垂向棱形系数可以从前 三者导出。
船舶原理第章课件
船型系数
面积系数 水线面系数
CW
AW LB
中横剖面系数
CM
AM Bd
式中：AW——水线面面积；AM——中横
剖面浸水面积；V——排水体积。
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。
船舶原理
1.什么是船舶的浮性？船舶在各种装载情况下具有漂浮在水面上保持平衡位置的能力2.什么是静水力曲线？其使用条件是什么？包括哪些曲线？怎样用静水力曲线查某一吃水时的排水量和浮心位置？船舶设计单位或船厂将这些参数预先计算出并按一定比例关系绘制在同一张图中；漂心坐标曲线、排水体积曲线；当已知船舶正浮或可视为正浮状态下的吃水时，便可在静水力曲线图中查得该吃水下的船舶的排水量、漂心坐标及浮心坐标等3.什么是漂心？有何作用？平行沉浮的条件是什么？船舶水线面积的几何中心称为漂心；根据漂心的位置，可以计算船舶在小角度纵倾时的首尾吃水；船舶在原水线面漂心的铅垂线上少量装卸重量时，船舶会平行沉浮；（1）必须为少量装卸重物（2）装卸重物p的重心必须位于原水线面漂心的铅垂线上4.什么是TPC？其使用条件如何？有何用途？每厘米吃水吨数是指船在任意吃水时，船舶水线面平行下沉或上浮1cm时所引起的排水量变化的吨数；已知船舶在吃水d时的tpc数值，便可迅速地求出装卸少量重物p之后的平均吃水变化量，或根据吃水的改变量求船舶装卸重物的重量5.什么是船舶的稳性？船舶在使其倾斜的外力消除后能自行回到原来平衡位置的性能。
6.船舶的稳性分几类？横稳性、纵稳性、初稳性、大倾角稳性、静稳性、动稳性、完整稳性、破损稳性7.船舶的平衡状态有哪几种？船舶处于稳定平衡状态、随遇平衡状态、不稳定平衡状态的条件是什么？稳定平衡、不稳定平衡、随遇平衡当外界干扰消失后，船舶能够自行恢复到初始平衡位置，该初始平衡状态称为稳定平衡当外界干扰消失后，船舶没有自行恢复到初始平衡位置的能力，该初始平衡状态称为不稳定平衡当外界干扰消失后，船舶依然保持在当前倾斜状态，该初始平衡状态称为随遇平衡8.什么是初稳性？其稳心特点是什么？浮心运动轨迹如何？指船舶倾斜角度较小时的稳性；稳心原点不动；浮心是以稳心为圆心，以稳心半径为半径做圆弧运动9.什么是稳心半径？与吃水关系如何？船舶在小角度倾斜过程中，倾斜前、后的浮力作用线的交点，与倾斜前的浮心位置的线段长，称为横稳性半径！随吃水的增加而逐渐减少10.什么是初稳性高度GM？有何意义？影响GM的因素有哪些？从出发港到目的港整个航行过程中有多少个GM？重心至稳心间的距离；吃水和重心高度；许多个11.什么是大倾角稳性？其稳心有何特点？船舶作倾角为10°-15以上倾斜或大于甲板边缘入水角时点的稳性12.什么是静稳性曲线？有哪些特征参数？描述复原力臂随横倾角变化的曲线称为静稳性曲线；初稳性高度、甲板浸水角、最大静复原力臂或力矩、静稳性曲线下的面积、稳性消失角13.什么是动稳性、静稳性？船舶在外力矩突然作用下的稳性。
船舶原理公式范文
船舶原理公式范文船舶原理是指研究船舶的运动原理以及与之相关的物理学原理的学科。
船舶运动的原理涉及到船舶的稳性、浮力、阻力、推力等多个方面。
下面将介绍一些与船舶原理相关的公式。
1.船舶稳性公式船舶稳性是指船舶在静态和动态情况下保持平衡的能力。
船舶稳性可以通过测量艏楼舱的倾斜角度来评估。
船舶稳性公式中，最常用的是斯奈德稳性公式和S方程。
斯奈德稳性公式：GM=KB*(1-KB/KM)*BM其中，GM是艇身稳定性力矩中心的高度，KB是纵向稳定力矩的位置，KM是质量中心的高度，BM是浸没体积的功能。
通过斯奈德稳定性公式，可以计算船舶的稳定性矩。
S方程：S=KM/(KB+KG)其中，S是形心水平与质心水平之间的距离，KB是纵向稳定力矩的位置，KG是重心的高度。
2.船舶浮力公式船舶浮力是指在液体中受到的向上推力。
根据阿基米德定律，浸没在液体中的物体所受到的浮力等于所排除的液体的重量。
F=ρ*V*g其中，F是浮力，ρ是液体的密度，V是物体所排除的液体的体积，g是重力加速度。
3.船舶阻力公式船舶阻力是指在航行过程中与流体介质之间产生的摩擦力。
船舶阻力公式主要有摩擦阻力公式和波浪阻力公式。
摩擦阻力公式：Rf=0.5*ρ*V^2*S*Cf其中，Rf是摩擦阻力，ρ是介质密度，V是速度，S是湿表面积，Cf 是摩擦阻力系数。
波浪阻力公式：Rw=0.25*ρ*V^2*L^2其中，Rw是波浪阻力，ρ是介质密度，V是速度，L是舰船的长度。
4.船舶推力公式推力公式：T=P*η其中，T是推力，P是功率，η是效率。
以上是一些与船舶原理相关的公式，涉及船舶稳性、浮力、阻力和推力等方面。
这些公式可以帮助研究者理解船舶的运动原理，并为船舶设计和工程提供参考。
船舶原理备考知识点总结
船舶原理备考知识点总结一、船舶的基本概念1. 船舶的定义：船舶是用于在水上进行运输和航行的交通工具，通常由船体、动力装置、船舱以及导航和控制设备组成。
2. 船舶的分类：根据用途和船体特征，船舶可分为货船、客船、油船、拖船、渔船等各种类型。
3. 船舶的结构：船体是船舶的基本结构，通常由船首、船艏、船中、船艉等部分组成。
船体的外形和结构对船舶的性能有着重要的影响。
二、船舶的稳性1. 船舶的稳性定义：船舶的稳性是指船舶在浮力和重力的作用下保持平衡的能力。
船舶的稳性对航行安全具有重要意义。
2. 船舶的稳性要素：船舶的稳定性要素包括浮力、重力、形心、重点、载重线等。
这些要素相互作用，决定了船舶的稳定性水平。
3. 船舶的稳性计算：船舶的稳性计算是通过考虑船体的形状、载重线位置、重心位置等因素，确定船舶在不同工况下的稳性状况。
稳性计算通常使用形心高度曲线和倾覆曲线等参数来表示。
三、船舶的阻力1. 船舶的阻力概念：船舶在航行中受到水流的阻碍，产生阻力。
阻力包括水动力阻力、摩擦阻力、波浪阻力等。
2. 船舶的阻力影响因素：船舶的阻力受到船体形状、航速、水流状况、载重线位置等多种因素的影响。
船舶的阻力与船舶的动力消耗和航行速度息息相关。
3. 船舶的阻力计算：船舶的阻力计算主要通过实验和模型试验进行。
船舶的阻力计算是船舶设计和航行性能评估的重要依据。
四、船舶的推进1. 船舶的推进基本原理：船舶的推进是利用动力装置产生推力，推动船舶在水中前进。
常见的推进方式包括螺旋桨推进、水射推进、水轮推进等。
2. 船舶的推进装置：螺旋桨是最常用的船舶推进装置，它通过叶片的旋转产生推力。
水射推进和水轮推进则是在特定船舶类型和工况下使用的推进方式。
3. 船舶的推进性能评估：船舶的推进性能评估包括推进效率、推进功率、航速、加速度等指标。
这些指标反映了船舶在不同工况下的推进性能表现。
五、船舶的操纵1. 船舶的操纵原理：船舶的操纵是通过操舵装置控制船舶航向，以实现转向、停泊、靠泊等操作。
对船舶原理的认识
对船舶原理的认识船舶原理是研究船舶在水中运行的力学原理和流体力学原理的学科。
船舶的设计和运行涉及到许多力学和物理学原理，掌握船舶原理对于船舶设计与运营非常重要。
船舶的浮力原理是船舶原理的基础。
根据阿基米德原理，当物体浸入液体中时，受到的浮力等于它排除的液体的重量。
船舶由于形状的原因，会排除掉一定重量的水，而这个排除的水的重量正好等于船舶的重量，从而使船舶能够浮在水面上。
船舶在行进时，需要克服水的阻力。
水的阻力与船舶的速度、船体的形状以及船舶在水中的作用面积有关。
船舶在行进过程中，前部受到的水的阻力较大，而船尾则受到的较小。
这就是一艘船舶在水中运行时造成的波浪现象。
除了浮力和阻力外，船舶还需要考虑船舶的稳性和操纵性。
船舶的稳性是指船舶在静态和动态条件下保持平衡的能力。
船舶的稳性与船体的形状、重心的位置和上下重心之间的距离有关。
船舶的操纵性是指船舶在航行时如何保持适当的航向和速度。
船舶的操纵性与舵的设计、发动机功率以及船舶的造型等因素有关。
船舶的推进原理是船舶原理中的重要内容。
船舶通常通过螺旋桨进行推进。
螺旋桨通过推力将水向后抛出，产生与推力相反的反作用力，从而推动船舶向前运动。
螺旋桨的叶片的形状和旋转的方向会影响到推进效能。
同时，船舶的推进系统还涉及到发动机的功率和传动装置的设计。
在船舶原理中，还有其他一些重要的概念需要考虑。
比如船舶的水动力学特性、船舶的结构设计、船舶在海洋环境中的响应等。
水动力学特性包括船舶在不同速度下的阻力和推进力的关系以及船舶在不同波浪条件下的航行性能。
船舶的结构设计主要包括船体的刚度、舱室的布局以及船舶的载重能力。
海洋环境对船舶的影响包括海浪、海流、海冰以及海水腐蚀等。
船舶原理的研究对于船舶工程师和船舶操作者来说十分重要。
掌握船舶原理可以帮助他们设计更加高效、稳定和安全的船舶，提高船舶的运营效率和降低能源消耗。
此外，船舶原理还可以帮助研究船舶的运行特性和海洋环境的相互关系，促进海洋工程的发展。
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。
船舶原理
由
将上述数据代入得：
因为船是由海水到淡水所以吃水增加了：
3.某轮排水量为了D=16000t，d=8.50m, =0.78m,现在Zp=7.50m处装卸货物P=500t，此时TPC=25t/cm，求装货后的 ？若船内有一矩形油舱未满，舱长 =15m，宽 =9m，燃油比重为 ，求自由液面修正后的 ？（20分）
（1）解：
由： 所以 =0.1
又因为：
代入数据得： 。所以
（2）
因为由 =
由已知可得水线面面积 =911.25
所以：
4已知某船船长L=147m,首吃水 =7.80m,尾吃水 =8.50m,今要卸货500t,其中二舱卸货 =200t（重心在船中前34.5m）,五舱卸货 =300t(重心在船中后54.5m)，此时 ,TPC=25t/cm,漂心 ，求卸货后的吃水差及首尾吃水？
目的：确定船舶空船重心距基线高Zg0.
原理：船内重物水平横移tgθ=PLy/GM)
方法：
2、初稳性方程的局限性：
1）GM>0不满足船舶不致倾覆条件
2）Θ>15时GM初稳性不在是一个定点
3、阻力的分类定义、影响因素及减小方法
1）摩擦阻力
2）涡流阻力
3）兴波阻力
4、什么是广义谐摇区、遭遇周期的公式、避开谐摇区的三个条件
6、滑脱比：滑脱速度与nP之比即：S=(nP-vs)/nP;
7、许可舱长：沿船长任意点为中心的许可长度;
8、分舱因素：它表征着(WL)n水线以上剩余储备浮力的大小即纵向浮态安全程度F越小安全程度越高;
9、沉深比：沉深与螺旋桨直径之比即：h/D;
10、滑失：即滑脱
简答题
1、倾斜试验的目的、方法、原理：
船舶原理
船舶基本原理
Cw
Am B ds
第一节 船舶主尺度、主尺度比和船型系数
四、船型系数
3、方型系数（Block Coefficient）
CB——船体在设计水线或夏季满载水线下的型排水体积Vm, 与垂线间长Lbp,型宽B、设计吃水或夏季满载吃水d三者的乘 积的比值。
CB
Vm Lbp B d
杂货船：CB=0.68～0.80 客船、集装箱船：CB＝0.5～0.7
（2）型深（Moulded Depth）D——从中横剖面处的 船舶基线量到上甲板边缘下缘的垂直距离。
（3）登记深度（Register Depth）DR——在中纵剖面 的登记长度的中点处，从上甲板龙骨上缘量到内龙骨 顶板上缘的垂直距离。若是双层底船，则从上甲板横 梁上缘量到内底板上缘的垂直距离。内底板铺有木板 时，量到木板上缘的垂直距离。
第一节 船舶主尺度、主尺度比和船型系数
四、船型系数
4、（纵向）棱形系数（Prismatic coefficient）
Cp——设计水线或夏季满载水线以下的型排水体积Vm与 船体中横剖面在相同水线下的面积Am、垂线间长Lbp两者 的乘积的比值。
Cp
Vm Am Lbp
第一节 船舶主尺度、主尺度比和船型系数
船舶原理
上海海事大学商船学院
序论、船舶原理概述
一、船舶原理
根据船体的几何形状和船体建筑结构，以流 体静力学、流体动力学和材料力学、结构力 学为基础，研究船舶在不同条件下的浮性、 稳性、抗沉性和阻力、推进、摇摆、操纵、 船体强度等问题的一门学科。
第一章船体形状
第一节 船舶主尺度、主尺度比和船型系数
（2）型宽（Moulded breadth）B——设计水 线面的最大宽度，不包括外板及其他突出物。
船舶原理
稳心半径表达式的使用范围：θ<10°～15°
四、稳性半径表达式
稳性半径表达式推导：
由于横倾后出水三角体体积v2的浮心k2移至入水三角 体体积v1的浮心k1位置。根据平行力移动原理和等容条件， 则有： v1·k2k1 =V·BB1 设横倾角为无穷小dθ，有： k2k1=k2o+ok1 计及上式和等容条件，则有：
动稳性——指船在计及及角速度和角加速度的稳性。 4、按其船舱状态分 完整稳性——船舱为完整状态的稳性；
破舱稳性——船舱为破舱进水状态的稳性。
§4-2水面船舶的平衡状态
M
稳定平衡状态——微倾后W和D组成稳性力矩，其特点
为G点位于M点之下，GM取正值，船舶具有稳性， 即船舶具有抵御倾斜的复原力矩。
§4-2水面船舶的平衡状态
M
随遇平衡状态——微倾后W和D作用于同一铅垂线上，其特
征为G点和M点重合，GM = 0，船舶处于中性平衡，既 无稳性力矩又无横倾力矩，船舶同样不具有稳性。
§4-2水面船舶的平衡状态
不稳定平衡状态——微倾后W和D组成横倾力矩，其特
征为G点位于M点之上， GM取负值，船舶不具有稳 性，即船舶具有横倾力矩。
BB1=（v·k2o +v·ok1）／V
入水： v·ok1 = dθ∫（ 1／3）Y3dx= dθ·i1
出水： v2·k2o = dθ∫ （ 1／3）Y3dx= dθ·i2
BB1=dx（i1+i2）／V=dx·Ixf，由图可见：r= BB1
／dθ 将BB1式代入即得稳性半径公式
r I xf
lF 2 y3dx
船舶原理
船舶原理
第四章 稳性
§4-1 稳性及其分类 §4-2水面船舶的平衡状态 §4-3 初稳性方程式 §4-4 稳心半径及其与船形的关系 §4-5 初稳性方程的应用---船内问题 §4-6 初稳性方程的应用---少量、大量装卸问题 §4-7 静稳性图、横倾力矩 §4-8 静平衡和动平衡 §4-7动稳性图 §4-8 稳性衡准
船舶基本原理
1、型尺度——型船体的尺度，用以船体设计和性能计 算。
型船体——船体外板内表面和甲板下表面所围成的体积。
2、最大尺度——包括船体附件在内的从一端量到另一 端的最大距离，作为船舶建造营运中考虑外界条件限 制的依据。 3、登记尺度——根据《国际船舶吨位丈量公约》的各 项规定丈量确定的船体尺度，用以 确定船舶的登记吨 位。
2、辛浦生第一法
y y0 o h y1 h y2 h y3 h y4 h y5 h
y6
x
S h ( y0 4 y1 y2 ) h ( y2 4 y3 y4 ) h ( y4 4 y5 y6 ) 3 3 3 h ( y0 4 y1 2 y2 4 y3 2 y4 4 y5 y6 ) 3
4、（纵向）棱形系数（Prismatic coefficient）
Cp——设计水线或夏季满载水线以下的型排水体积Vm与 船体中横剖面在相同水线下的面积Am、垂线间长Lbp两者 的乘积的比值。
Vm Cp Am Lbp
第一节 船舶主尺度、主尺度比和船型系数
四、船型系数
5、（垂向）棱形系数 （Vertical Prismatic coefficient）
1）水线面面积Aw：
半宽值(m)
站号
AW
Lbp 20
2 y ( x) dx
0
型吃水(m) 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0.00
20
2）水线下的横剖面面积Am：
Am 2 y( z ) dz
0
船舶原理知识点总结
船舶原理知识点总结一、船舶基本概念1. 船舶与船体：船船是指所有的船只，船体是指船的物理结构。
2. 船舶分类：按用途分为货船、客船、渔船、军舰等；按船体结构分为平底船、V型船、双体船等。
3. 船舶主要组成部分：船体、船尾、船头、甲板、船底、船舱、推进系统、操纵系统等。
二、船舶浮力原理1. 阿基米德原理：任何浸泡在液体中的物体，受浮力的作用力等于其置于液体中排开的液体的重量。
2. 船舶浮力计算：船舶的浮力大小取决于船体形状、排水量、浸没深度等因素。
3. 浮力对船舶的作用：浮力使船舶获得浮起并支撑船体，是船舶能够悬浮在水面上的主要力量。
三、船舶稳性原理1. 船舶的稳性概念：船舶的稳性是指船体在受到外部干扰或载货作用时，能够恢复平衡状态的能力。
2. 影响船舶稳性的因素：船体形状、上层建筑、货物装载位置、载重量等因素均会影响船舶的稳性。
3. 稳性计算方法：稳性曲线法、GZ曲线法、倾覆角计算法等。
四、船舶设计原理1. 船体设计原理：船体形状、长度、宽度、吃水线等均是构成船体设计的基本要素。
2. 推进系统设计原理：船舶的推进系统包括主机、螺旋桨、舵机等，其设计应考虑功率、效率、可靠性和安全性等。
3. 操纵系统设计原理：船舶的操纵系统包括舵机、操纵台、转向装置等，应根据船舶的尺寸和用途进行设计。
五、船舶动力学原理1. 船舶的推进方式：螺旋桨推进、水动力推进、风帆推进、滑行推进等。
2. 船舶动力系统：主机、发电机、燃料系统、冷却系统、润滑系统等。
3. 动力系统的性能指标：功率、效率、稳定性、环保性等。
4. 燃料消耗与船舶速度：船舶的速度与推进功率和船舶阻力有关，通常通过燃料消耗与船速的关系来评估船舶的经济性。
六、船舶安全原理1. 船舶结构安全：船体、甲板、船底、舱室应具有足够的强度和刚度来承受外部载荷。
2. 船舶操纵安全：舵机、操纵台、转向装置等应具有灵活可靠、精准的操作性。
3. 船舶防火与逃生系统：船舶内部应具备有效的防火系统和逃生设备。
船舶原理 下汇总
第一部分 阻力
三、阻力的分类
1、按产生原因分
τ ds
ds τ
FP
PF
Rr
Rf
P
S
S
cos(P; x)dS 压差阻力
cos( ; x)dS 摩擦阻力
压差差异阻所力构成Rr—的—阻船力体；水下压力沿x方向分力的 摩力擦的阻差力异所Rf—构—成船的体阻水力下；摩擦应力沿x方向分
第一部分 阻 力
舵 舭龙骨 轴包架
单桨船 4.5% 3.0%
双桨船 2.0% 2.5% 2.5%
高速客船 1.5% 2.5% 4.0%
第四节 附加阻舷角q
AX
kCX
1 2
AvA2 Sy
(N)
式中：ρA——空气密度，取1.266kg/m3；1.21
Sy——船舶水线以上正投影面积00（..68 m2）；
螺旋桨
尾轴套筒
二、主机功率的消耗
1、轴系摩擦损失及轴系传送效率
轴系摩擦损耗：PM - PD
轴系传送效率：
S
PD PM
2、船身与螺旋桨损耗及船身效率 R Vs 1 t
船身与螺旋桨损耗：R·Vs - T·Va
T Va 1
船身效率:
t T R R
Vs Va
Vs
第一部分 阻力
二、主机功率的消耗
2、当0.5<Frh<1.0,浅 水阻力明显增加;
3、当Frh=1.0,因兴波 Rt 阻力达到极大值,浅水 阻力达到峰值;
4、当Frh>1.0,浅水中 横波消失,散波减弱,
浅水阻力低于深水阻
力.
0.5 0.7
深水
深水为h
1.0
1.5
v / gh
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§4-4稳心半径及其与船形的关系
3、垂柱体船
水线面为菱形的垂柱体船
据各正浮d 时的r值绘成r=fr（d）曲线（见图3－12）。 计及zm=zb+r，可绘出zm=fm（d）曲线（见图3－9）。 由上曲线可见，zb近似为过原点斜率约为0.535直线； 而r在低吃水时为大值，在高吃水时为小值。 zm曲线在d临=7m附近有极值，说明当7m＞ d ＞ 7m时均 将增大。
广义结论：船舶
等容微倾的稳心 半径等于任意初 始水线面积对其 过漂心倾斜轴的 面积惯矩与排水 体积之商。END
稳心的几何意义：浮心移动轨迹的曲率中ห้องสมุดไป่ตู้；
稳心的物理意义：两相邻浮力作用线的交点。
稳心半径表达式的使用范围：θ <10°～15°
四、稳性半径表达式
稳性半径表达式推导：
由于横倾后出水三角体体积v2的浮心k2移至入水三角 体体积v1的浮心k1位置。根据平行力移动原理和等容条件， 则有： v1·k2k1 =V·BB1 设横倾角为无穷小dθ，有： k2k1=k2o+ok1 计及上式和等容条件，则有： BB1=（v· k 2o + v · ok1）／V 入水： v· ok1 = dθ∫（ 1／3）Y3dx= dθ·i1 出水： v2·k2o = dθ∫ （ 1／3）Y3dx= dθ·i2 BB1=dx（i1+i2）／V=dx· Ixf，由图可见：r= BB1 l ／dθ 将BB1式代入即得稳性半径公式 2 3
§4—2水面船舶的平衡状态
•由此可见，水面船舶的平衡状态与其重心G与稳心 M的相对位置有关，而水面船舶满足稳定平衡状态 的条件是：重心低于稳心，即 GM>0 。 •假设船舶倾斜前后船内重量无相对位移，故G为定 点，D为船舶排水量；B为船舶初始位置的浮心； B1为船舶倾斜位置的浮心。由于倾斜前后水线下排 水体积几何形状改变，故B为变点。
二、用倾斜试验求空船重心
1、倾斜试验的目的——确定船舶空船重 （简称空船重心高度） 心距基线高 z go 新建或经过重大改建工程后的船舶必须进行倾 斜试验，以确定其空船重心高度可以从《稳性 z go 报告书》中查到。（船厂应在验船师的监督下 进行倾斜试验，并根据数据提交“倾斜试验报 告书” ，设计人员根据“倾斜试验报告书” 中 的空船重心高度值编写《稳性报告书》）。
r I xf V
lA
3y
V
F
dx
§4-4 稳心半径及其与船形的关系
一、船体形状为规则体的稳心半径计算
1、箱体船 2、纵柱体船 3、垂柱体船
式中：α i——面积惯性矩系数；α r——稳心半径系数。 • 由上式可见， r值除与α r有关之外，还主要与B和d值 有关，即与B的平方成正比，而与d成反比， 即与宽 吃水比B／d有关。 •显然，较宽的船其稳心半径比狭窄的船大得多。
方法 应用 重物水平横移 重物垂移 悬挂重物 自由液面 散装货物 倾斜试验
方法：力系平衡法；力矩系平衡法 应用分两大类问题： 1.船内问题；2.装卸问题 船内重物水平横向移动，将使船舶产生横倾角。根 据海船安全开航的技术要求，船舶初始漂浮状态的 左右横倾角最大应不超过1°。当超过上述要求时应 予以调整。 这里分别用力系平衡法；力矩系平衡法进行求解。
②等容微倾倾斜轴的通过点。即只有当 货物装卸在水线面漂心的垂线上，船舶才
漂心的用途：①少量装卸平行沉浮的条件。
会平行沉浮。
四、稳性半径表达式
lF
稳心半径 表达式 推广
推导：
r
I xf V
lA
2 3 y dx 3 V
结论：在一定吃水条件下，Lxf和V为定值，故稳心
半径也为定值，说明船舶在等容微倾条件 下，稳心M是个定点，浮心移动的轨迹是以 稳心M为圆心，以 r为半径的一段圆弧。
倾斜试验求空船重心
2、试验方法及基本原理——船内重物水平横移原理
⑴船内重物水平横移
tg
Pl y DGM
⑵用倾斜仪测出横倾角
a tg b
Pl z b GM Da
式中：a——摆锤倾斜仪的摆距；b——悬距。
倾斜试验求空船重心
3、根据D对应的平均吃水查对应静水力曲 线图得到 zm
GM zm z g
结论
§4-5初稳性方程式的应用---船内问题
五、自由液面及对船舶稳性的影响
船内重物上移对初稳性方程式的影响，表 现为船舶重心的上移，稳性高度降低，
G
lz
其降低值为
Pl z D
；同理，当船内重物
z
当船内重物下移时，船舶重心的下移， Pl 稳性高度增大，其增大值为 D
§4-5初稳性方程式的应用---船内问题
四、船内悬 挂重物
1、初始状态 如图示
2、横倾 存在：
3、表达式 代入得： 整理得： 则有： 4、结论（见下页）
§4-5初稳性方程式的应用---船内问题
一、船内重物水平横移 P ly 1、力系平衡法
q1 W W1 M
W
D
q2
L1
L G1 B1
G B
§4-5初稳性方程式的应用---船内问题
W ⑴初始状态 WL
⑵水平横移
GG1
G( P q1 ) 共垂线 D B Pl y
D
⑶横倾
船舶原理
船舶原理
第四章 稳性
§4-1 稳性及其分类 §4-2水面船舶的平衡状态 §4-3 初稳性方程式 §4-4 稳心半径及其与船形的关系 §4-5 初稳性方程的应用---船内问题 §4-6 初稳性方程的应用---少量、大量装卸问题 §4-7 静稳性图、横倾力矩 §4-8 静平衡和动平衡 §4-7动稳性图 §4-8 稳性衡准
G
G
lz
Plz GG D
§4-5初稳性方程式的应用---船内问题
三、船内重物垂移
3.表达式
Plz GM GM GG GM D Pl
z
要调整船舶稳性需考虑重 4.结论 物垂移，或因重物垂移需 考虑对稳性的影响。 M
D
S
Dg (GM
Plz ) sin D
G
W1
Z
MS ＝ DgGM sin
L
式中：GM——初横稳性高度，简称初稳性高度。 GZ——稳性力臂，是重力W和浮力D两作用线之间的垂距。 ——横倾角 由初稳性方程式可知：GM 越大 Ms 就越大，该船的稳性就越好。
θ
§4－3 初稳性方程式一、初稳性方程式
在微倾条件下，稳 性力矩可表示为：
M S DgGZ
•船舶重心高度与装载状态有关，即与装载货物重量的重心 位置有关。在同一个航次中，由于航行中燃料、淡水等消 耗，在出港、航行中途和到港，船的重心高度都不会完全 相同，因此GM也不会完全相同，船舶的稳性也不会相同。
§4－3 初稳性方程式一、初稳性方程式
在微倾条件下，稳 性力矩可表示为：
M S DgGZ
W G1 ( P q2 ) W1L1 D B1
⑷表达式
tg
Pl y DGM
§4-5初稳性方程式的应用---船内问题
2、力矩系平衡法
-P
MI
+P
L1 L
ly
W
W1
MS
§4-5初稳性方程式的应用---船内问题
W G( P q1 ) ⑴初始状态 WL 共垂线 M s DgGM sin 0 D B 在MI 作用下迫使船舶横倾。 M Pgl ⑵水平横移
动稳性——指船在计及及角速度和角加速度的稳性。 4、按其船舱状态分 完整稳性——船舱为完整状态的稳性； 破舱稳性——船舱为破舱进水状态的稳性。
§4-2水面船舶的平衡状态
M
稳定平衡状态——微倾后W和D组成稳性力矩，其特点
为G点位于M点之下，GM取正值，船舶具有稳性，
即船舶具有抵御倾斜的复原力矩。
§4-2水面船舶的平衡状态
I y
因- p 和+ p 的方向始终垂直于水平面，导致 ⑶横倾 - p 和+ p 间的水平横距随θ增大而减小，故： 随着横倾角的增大，稳性力矩Ms 将随之增大。
M I Pgly cos
⑷表达式 当
M S M I 时，船舶将不继续倾斜，故有：
tg Pl y DGM
DgGM sin Pgly cos
W
W1
G B
GM zb r z g zm z g
Zb 、r（稳心半径）和 Zm值与水线下船体形状有关 。Zg值与船 舶各部分重量的上下分布有关 。
三、等容微倾的倾斜轴
1、等容条件： V=V1，（出、入水三角体体积）v1=v2=v 等容微倾的倾斜轴必然通过正浮水 2、倾斜轴 线面的的面积中心，即漂心F点。 3、推广 广义结论：船舶等容微倾的倾斜轴 ox必通过其任意初始水线的漂心。
提高船舶稳性的措施
1、降低船舶的重心高度。这无论是对提高初稳性 或大倾角稳性均是最有效的办法。 2、增加船宽，可以提高初稳性 。 3、加大型深，可以提高大倾角稳性。 4、在液舱内设置纵向舱壁，可以减少自由液面的 影响。 5、要防止船内货物的移动。 6、减少受风面，可使作用在船上的横倾力矩减小。
§4-5初稳性方程式的应用---船内问题
§4-1稳性及其分类
1、按其倾角大小分 初稳性——横倾角θ <10～15°时的稳性；
大倾角稳性—横倾角θ <10 ～15°时的稳性。 2、按其倾斜方向分 横稳性——船单纯绕纵向轴x横倾时的稳性；
稳性
纵稳性 ——船单纯绕横向轴y纵倾时的稳性。 3、按其作用力矩的性质分