船舶原理 浮性

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。
正值，右舷方向横倾；
负值，左舷方向横倾。
W
平衡条件 xG xB
yB yG (zG zB)tg
2-5
表示参数
吃水 d ，横倾角
3、纵倾
船舶自正浮位置向船尾方向或船首方向倾斜的一种浮态。oy轴 是水平的，船体中纵剖面垂直于水面中横剖面与铅垂平面相交成一 角度，即正浮时水线面与纵倾后水线面相交的角度“纵倾角”，船 舶纵倾大小用首尾吃水差或纵倾角表示。
d
AS
2 0
ydz2d'yi
'yi y'0y1yn 1 2(y'0yn)
Moy
2
dzydz2d2
0
'kiyi
'kiyi 0y'0 1yi nyn 12(0y'0 nyn)
d
zA
Moy AS
zydz
0 d
d
ydz
'kiyi 'yi
0
CM
Am BT
2-26
3、横剖面面积曲线及其特性
• 特性：
（1）
正负：首倾为正值；尾倾为负值。
平衡条件
W xB xG (zG zB)tg
yG yB
表示参数： 平衡吃水 d dF ，d纵A 倾角
2-6
2
• 任意状态 •
平衡方程和表 示参数？
• 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。
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
（1）
zB
Mxoy面OE（F2）又
（3） tgddzAwi tg AE i
AC AC
Aci Awi
SOAE SOAEF SOEF
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
第二章 浮 性
• 本章要点：
1. 船舶在静水中的平衡条件、各种漂浮状态； 2. 船舶在各种浮态下的排水体积、浮心位置的计算原
理、方法。
浮性：船舶在一定载况下，浮于一定水面的能力。
2-1
§2-1 浮性概述
一、船舶平衡条件
1、物体的平衡条件： 作用在物体上的两作用力，大小相等，方向相反并
作用在同一直线上。 2、船舶的平衡条件：
• 1、基本公式
dAS dx d
dSA 2ydz As20ydz
L L 2A Sd x 2 L L 20 dyd dzx
2
2
dM yo zxA Sdx
dM xo zzAA Sdx zA 是离x 中 处站 的面 横剖垂 面向 面坐 积
Moy 20d z ydz
zA
M oy AS
0d z ydz 0d ydz
L
'k iyi 'yi
L / 2
水线面系数：Cwp
AW LB
2-17
3、水线面面积曲线
• 特性：
（1） 0 d Awdz
（2） （3）
zB
0dz Aw dz 0dAw dz
面O 积 CDE CVP面O 积 C DAw Fdd
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。
• （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
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：
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；
TPC Aw 100
• TPC每厘米吃水吨数，只与 Aw 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
（小量载荷装卸 P<10%满载排水量）
TPC
2-19
5、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
总排水体积曲线 K
排水量曲线 △
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。
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 x A w2 L L /2 /2yd M yox z 0dxF0d AAww dzd2 0zd 20dLL//2 2LxL/y2/d2xydz dxd
• 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。
M yo z LL 22xA Sd x2 LL 220 dxy ddzx xBM yoz M x o z LL 22zAA Sd x2 LL 220 dzAyddzx zBM x oz
2、横剖面计算
• （1） 计算内容
横剖面面积 AS
，面积形心垂向坐标z A
，中横剖面系数CM
Am BT
（2）梯形法计算公式
dii zB i
(di zB )i
0di dz (di zB )i
zB
di
1 i
0di dz 2-22
6、浮心纵向坐标曲线
di
xBMyoz
0
xFAwd
di
z f(z)
0 Awdz
dxB
ddMyzozMyoz
d dz
dz
2
• 合力矩原理叙述如下
又 ddzAw ddM yzozxf Aw ddBxzA w(xFxB)
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)
d dzAw2
d dBx(xFxB)
d dB z(dzB)
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)；
（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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱf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
L / 2
2 L 2 'k iyi
' k i y i 0 y 10 1 ( y 11 y 9 ) 2 ( y 12 y 8 )
漂心纵向坐标：x F
9 ( y 19
y 1 ) 10
( y 20
y0)
1 2
10
( y 20
y0)
L/2
x F
M oy Aw
2 x ydx L / 2 L/2 2 ydx
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；
zydxdz L/2
2-1 d
d
L/2
z B M zoy
0 d
z Awdz
0 d
yzdxdz L/2 L/2
2、水线面计算
• 计算内容：
L/2
A w
2
y dx
L / 2
2 L
'yi
' yi
y0 y1
y 20
y 0 y 20 2
水线面面积：Aw
M oy
2
L/2
x ydx
A 受力分析：
浮心B:水下排水体积的形心
重力、浮力
B 船舶平衡条件：
（1）重力=浮力 △=ρV 阿基米德定律 （2）重心G和浮心B 在同一条铅垂线上。
2-2
二、浮态
1、正浮
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，ox,oy轴水平，无横倾和纵倾；
平衡条件 表达参数
W
xGxB yByG0(船舶左右, 舷 正对 浮, 称 浮 时心在
• 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。
• 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
2-30
§2—5 船舶在任意状态下 排水体积和浮心坐标的计算
2-31
§2－6 水的密度改变时船舶浮态变化
• 一、吃水变化
d d d d
d 2
2
又 d A w dt
dt d Aw 2
dt d Aw 2
CBLBd
Aw Cwp LB
dt d
CB Cwp
dMyoz xF Awdz dMxoy z Awdz
xB
M yoz
d 0
d
L/2
xF
d
Aw
dz
0 d
xydxdz L/2 L/2
0 Aw dz
ydxdz
0
L/2
Mo y
2LL/
2 /2
xydx
xF
Mo y Aw
LL/
2 /2
x
y
d
x
LL/
2 /2
y
d
x
d
d
L/2
M xoy 0 z Awdz 2 0
L
L2
ASdx
2
L
2 L
xAS dx
（2） xB 据
2
L
2 L
AS dx
2
该曲线是设计新船型线图的 主要依
曲线所围面积
（3） Cp 矩形面ab积 cdAML
2-27
§2—4 船舶在纵倾状态下 排水体积和浮心坐标的计算
• 一、邦戎曲线
1、邦戎曲线的表达内容
2-28
2、邦戎曲线的计算内容
2-29
3、利用邦戎曲线求解的步骤
MyozxB
2-23
7、浮心垂向坐标曲线
di
zB
M xoy
0
z
di
Aw
dz
f
(z)
0 Aw dz
dzB
dM xoy dz
d dz
M
xoy
dz
2
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）