船舶静力学课件(第二章 浮性)

§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：
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
（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：
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：
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
(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。
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)
（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（ ， ）
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。
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。
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。
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。
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
பைடு நூலகம்
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：
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。
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。