第二章 船型和性能

船型系数
（3）方形系数CB：船体在水线以下的排水体积与由船长L、设计
水线宽B和吃水T所构成的长方形体体积之比
T
L B
CB L B T
物理意义：表示船体水线以下排水体积的肥瘦程度。也叫排水量系数
低速船CB较大，高速船CB较小。
船型系数
（4）（纵向）棱形系数CP：船体在水线以下的排水体积 与由船长L、舯横剖面积AM所构成的棱柱体体积之比， 即 L
船型系数
（5）垂向棱形系数CVP：船体在水线以下的排水体积与由相对应
的水线面面积AW和吃水T所构成的棱柱体体积之比。
B
AW T
L
CVP C B AW T Cwp LBT Cwp
物理意义：表示船体水线以下ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ水体积沿吃水方向的分布情况

选择各个要素的基本出发点
（1）船长L： 浮力、总布置（舱容及布置地位）、快速性； （2）船宽B：浮力、总布置（舱容及布置地位）、初稳性； （3）吃水T：浮力以及螺旋桨有适宜直径； （4）方型系数CB：浮力和快速性 （5）型深D： 对于载重型船舶：规范规定的最小干舷和舱容要求决定； 从增加舱容的角度，以增加型深最有利，因为对船体重量的影 响最小且不影响快速性。
（5）球鼻型首：设计水线以下的首部前端有球鼻型的突出体，
突出体有多种形状，其作用是减小兴波阻力。球鼻首用于大型远洋
运输船和一些军舰上，军舰上可利用球鼻突出体装置声纳。
(3)飞剪型首
(4)破冰型首
(5)球鼻型首：
船首形状
横剖面形状
船尾形状
船尾的形状
(1)椭圆型尾：船的尾部有
短的尾伸部，折角线以上
船首形状
船首形状：
（ 1）直立型首：船首部轮廓线呈与基线相垂直或接近 垂直的直线，首部甲板面积不大，这种首部现在主要用 于驳船和特种船舶上 （ 2）前倾型首：首柱呈直线前倾或微带曲线前倾首部
不易上浪，夹板面积大，在发生碰撞时船体水线以下的
部分不易受损，外观上比较简洁，有快速感。军用船多 采用直线前倾型，民用船上多用微带前倾型。
AM
T
AM
T
CP
C B AM L CM BTL CM
物理意义：表示船体水线以下排水体积沿船长的分布情况
船型系数
（4）（纵向）棱形系数CP
该系数与船舶的快速性密切相关
CP越大——AM ：排水体积沿船长分布均匀，船体水 下部分首 尾较肥胖。 CP越小——AM 瘦。 ：排水体积集中于中部，首尾比较尖
主尺度
尺度比：尺度比表示船体几何特征的重要参数
（1）L/B，越大，船舶越细长 （2）B/T，越大，船舶越扁平 （3）D/T，越大，船舶越高 快速性 稳性、快速性和航向稳定性 稳性、抗沉性、强度、容积等 回转性（成反比）
（4）L/D或L/T，越大，船越矮且瘦长
船型系数
船型系数：表示船体水下部分面积或体积的肥瘦程度的 无因次系数，它包括：
(3)方型尾： 尾部有垂直或斜的尾封板，其它仍保留巡洋舰型尾的特 点。 尾部水流能较平坦的离开船体，使航行阻力减小。
尾部甲板面积较大，有利于舵机布置，并能防止高速航
行时尾部浸水过多。 方型尾施工简单，但倒车时阻力偏大。 方型尾多用于航速较高的军舰和许多货船上。
船舶浮性
一、船舶平衡条件
面积系数
（1）水线面积系数[CWP] （2）中横剖面系数[CM]
体积系数
（3）方形系数[CB] （4）棱形系数[CP] （5）垂向棱形系数[CVP]
船型系数
（1） 水线面积系数CWP：是与基平面相平行的任一水线面的面积AW 与由船长L和型宽B所构成的长方形面积之比，(通常情况下指设计水 线面系数)。
的图形表示方法；

掌握船体近似计算的方法（梯形法、辛氏法）
第一章 船体形状及近似计算
主尺度 尺度大小 肥瘦程度
特征尺度
船型表示法 型线图
船型系数
尺度比
几何特征
确切地表达了船 体形状
§1-1 主尺度、船形系数和尺度比
一、船舶外形表示方法 船体外形：是用投影到三个相互垂直的基本平面来表达的
三个主坐标平面：1、中线面 2、中站面 3、基平面
W W G B
w
L L
Z B W
船舶静力学
抗沉性：船舶在一舱或数舱破损进水后仍能保持一定浮性 和稳性的能力。
本课学习内容:
浮体几何形状(船体) 前期准备 船体近似积分方法
船舶静力学
浮性 初稳性
稳性
大倾角稳性
抗沉性
第一章 船体形状及近似计算
本章要点：

船体形状的表示方法，即船舶的特征尺度及船体曲面
AW L
B
AW Cwp L B
物理意义：表示水线面积的肥瘦程度，主要影响稳性， 也影响快速性
船型系数
（2）舯横剖面积系数CM：舯剖面在水线以下的面积AM 与由设计水线宽B和吃水T所构成的长方形面积之比，即
B
AM CM B T
AM
T
物理意义:表示水线以下的舯横剖面积的肥瘦程度
大型、低速船Am接近1；快速、小型船Am较小；与舱室的容积有关。

以钢质船为例：型线图上所表示的船体形状包括外板型表面的形 状和甲板型表面的形状。不包括船壳板和甲板板厚度在内的船体 表面（即肋骨以外船壳板以内，横梁以上甲板板以下的船体表面）
型线图
（1）横剖线图 沿船长方向平行于中站面取若干个等间距的横剖面把船长分成 20个 或10个间距，称为站距，将各横剖面所截得的船体型表面曲线（称 为横剖线）重置在中站面上，即得横剖线图。 与中站面平行的总剖面与船体型表
面的截交线
投影到中站面上。由于船体左右对 称，故只表示一半，习惯上，右边
绘首部，左边绘尾部
型线图
（2）半宽水线图
沿吃水方向平行于基平面取若干个等间距的水平剖面，将各水平剖 面所截得的船体型表面曲线（称为水线）重置在同一水平面上，即 得半宽水线图
与设计水线面平行的水平剖面与船体型表面的截交线。
投影到设计水线面上。由于船体左右对称，故只画一半半宽水线图 ， 自龙骨基线依次向上编号。
型线图

型线图：用平行于三个主坐标（中线面、中站面、基平面）的三 组平面等间距的去截船体外形曲面，并将节目曲线（称为型线） 投影到三个主坐标平面上，得到三组曲线图，称为船体型线图， 简称型线图。 型线图所表示的船体外型为船体型表面。

钢船的型表面为外板的内表面（不包括船体外板厚度）
水泥船、木船则为船壳的外表面（包括船体外板厚度）
——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
W
G
B
船舶平衡条件 z 浮心B也就是排 水体积的形心。
o
x
y
船舶平衡条件：
(1)重力与浮力的大小相等方向相反，即 W=
(2)重心G与浮心B在同一铅垂线上。
船舶重量项目的分类 船舶总重量
主尺度
（1）船长[L]，有三种： 垂线间长LPP ——首垂线与尾垂线之间的水平距离 （习惯上默指的船长，在船舶静水力计算中采用）
首垂线——是通过设计水线与首柱前缘的交点所作的垂线。 尾垂线——设计水线后端（舵柱后缘）； 在有舵柱时为设计水线与舵柱后缘交点； 无舵柱时为设计水线与舵杆 中心线的交点； 军舰通常指尾轮廓和设计水线交点的垂线。
空船重量=船体
本身各部件的重量 包括船体钢料、木作舾装、机 电设备以及武器等，重量和重 心在使用过程中固定不变，称 为固定重量。
船舶总重量 载重量=船上装
载的各项重量
包括货物、船员、行李、旅客、 淡水、粮食、燃油、润滑油以及 弹药等 ，重量和重心在使用过程 中变化，称为变动重量。
船舶排水量=空船重量+载重量，随装载情况不同而变化。
首吃水（TF）：沿首垂线从设计水线至龙骨线的延长线之间的距离。 尾吃水（TA）：沿尾垂线从设计水线至龙骨线的延长线之间的距离。
平均吃水（T）：
T
TF TA 2
主尺度
设计吃水（Td）：船舶设计阶段所给出的吃水； 结构吃水（Ts）：船舶结构所允许的吃水。
结构吃水大于设计吃水
（5）干弦[F] ：在船侧中横剖面处自设计水线至上甲板边板上表面 的垂直距离。 F=D-T+t(上甲板板厚）
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。
纵剖线图 横剖线图 半宽水线图
船舶外形表示方法
中线面
中站面
基平面
船体型表 面
（1）中线面（对称面）——通过船宽中央的纵向垂直平面； （2）中站面——通过船长中点的横向垂直平面； （3）基平面——通过船长中点龙骨板上缘的平行于设计水线面的平面。 型线图所表示的船体外形称为船体型表面
三个基本截面
甲板线
浮体漂浮于静水面一定位置时，作用的力有两个：
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 =
主尺度
（2）型宽[B]：指船体两侧型表面(不包括外板厚度)之间垂直于中线 面的最大水平距离（一般指中横剖面设计水线处的宽度）
（3）型深[D]：在甲板边线最低点处，自龙骨上表面（即基线）至上
甲板边线的垂直距离；通常甲板边线的最低点在中横剖面处。
主尺度
（4）吃水[T]：龙骨基线至设计水线的垂直距离，在有设计纵倾的情 况下，则有首吃水，尾吃水及平均吃水，当不指明时一般指平均吃水。
呈椭圆体向上扩展，端部 露出水面较大，桨和舵易 受破坏。过去民用船多采 用这种尾型，现在仅在某 些驳船上可以见到。
船尾形状
(2)巡洋舰型尾：具有光顺 曲面的尾伸部，尾部大部
分浸入水中，增加了水线
长度，有利于减小船的阻 力，并有利于舵和螺旋桨
的保护。这种尾型曾经在
巡洋舰和民用船上都用得 较广。
船尾形状
中纵剖面
中横剖面
龙骨基线 尾 设计水线面 船舯 首
船体型表面在中线面、中站面和设计吃水处的平行于基线 面的截面分别称为中纵剖面、中横剖面和设计水线面。
船体计算的习惯坐标系
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。
(1)直立型首
(2)前倾型首
船首形状
（3）飞剪型首：首柱在设计水线以上呈凹形曲线，首部不易上
浪，且较大的甲板悬伸部分可以扩大甲板面积，有利于布置锚机和
系船设备。飞剪型首常用于远洋航行的大型客船和一些货船上。
（ 4）破冰型首：设计水线以下的首柱呈倾斜状，与基线约成30
度夹角，以便冲上冰层,用于破冰船。
二、主尺度(principal dimension)
主尺度表示船舶的大小，由船长、型宽和吃水等来度量
船舶特征尺度
LOA
LWL
舷墙顶线 甲板边线
D TM LPP F
设计水线
设计水线 龙骨线 基线
TA
尾垂线
TF
首垂线
B
甲板
TM
基线 龙骨板
D
主尺度
（1）船长[L]，有三种： 总长LOA——平行与设计水线首尾的最大距离 （进船坞、码头或过闸门时采用） 设计水线长LWL ——设计水线在首尾与船型表面之交 点的水平距离 （军舰及在阻力分析中常采用）
第二章 船型和性能
课程结构
浮性
船舶静力学
（流体静力学）
稳性 抗沉性 船舶阻力
船型和性能
船舶动力学
（流体动力学）
船舶推进 船舶耐波性
船舶操纵性
船舶静力学 研究内容: 船舶的浮性、稳性和抗沉性
浮性：浮体在一定装载情况下能漂 浮于一定水面位置的能力

稳性：在外力作用下，浮体发生倾 斜而不致倾覆的能力；当外力作用 消失后,仍能回复到原来平衡位置的 确能力。
型线图
（3）纵剖线图 沿船宽方向平行于中线面取若干个纵剖面，将各纵剖面所截得的船 体型表面曲线（称为纵剖线）重置在中线面上，即得纵剖线图。各 纵剖线通常自中线面开始往船侧依次编号 与中线面平行的纵剖面与船体型表面的截交线
投影到中线面上——反映为真实形状，在其他两个投影面上为直线
型值与型值表
表征船体形状的型表面各点坐标值来表示，我们称之为 型值，并制成表格形式，称之为型值表。 有了型线图和型值表，就完整而精确地表达了船体的形 状和大小。 它是进行船体表面积、排水体积以及航行性能计算的依 据 肋位号：表示结构沿船长方向的位置 站号：船体分20站(民船从尾到首;军船从首到尾)