第二章 浮性

第二章浮性
第一节船舶平衡条件及浮态
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。

作用在船上的重力由船舶本身各部分的重量所组成,如船体构件、机电设备、货物、人员及行李等的重量,军舰还有武备、弹药等。

这些重量形成一个垂直向下的合力,此合力就是船舶的重 W,其作用点G称为船舶的重心。

当船舶漂浮于水面一定位置时, 船体浸水表面的每一点都受到水的静压力, 这些静压力都是垂直于船体表面的,其大小与浸水深度成正比。

从图中可以看出, 船舶水下部分静水压力的水平分力互相抵消,垂直分力则形成一个垂直向上的合力,此合力就是支持船舶漂浮于一定位置的浮力 wΔ。

合力的作用点B称为船舶的浮心。

根据阿基米德原理,物体在水中所受到的浮力等于该物体所排开的水的体积所产生的重力。

因此船舶所受到的浮力在数值上就等于船舶所排开的水的重量( 通常称为排水量)
二、船舶浮态
船舶浮于静水的平衡状态称为浮态。

通常可分为:
正浮:是船舶中纵剖面和中横剖面均垂直于静止水面时的浮态;
横倾:是船舶中横剖面垂直于静止水面,但中纵剖面与铅垂平面成一
横倾角；
纵倾:是船舶中纵剖面垂直于静止水面,但中横剖面与铅垂平面成一
纵倾角θ时的浮态,纵倾角θ通常以向首部倾斜(首倾) 为正,向尾部
倾斜( 尾倾)为负;
任意浮态:是船舶既有横倾又有纵倾时的浮态,即船舶的中纵剖面
与铅垂平面有一横倾角,同时中横剖面与铅垂平面也有一纵倾角θ。

第二节 船舶静水力参数
一. 船舶静水力曲线图
静水力曲线包括浮性曲线、稳性曲线和船型系数曲线三部分。

其中，船型系数曲线较少使用。

1．浮性曲线
（1）型排水体积曲线V M
（2）标准海水排水量曲线Δ和标准淡水排水量曲线Δf
（3）浮心距船中距离曲线X b
一般规定：船中前为正，中后为负。

有些国家取浮心距尾垂线距离。

（4）浮心距基线高度曲线KB
（5）水线面面积曲线A W
（6）漂心距船中距离曲线X f
一般规定：船中前为正，中后为负。

有些国家取漂心距尾垂线距离。

（7）厘米吃水吨数曲线TPC
2．稳性曲线
（1）（横）稳心距基线高度曲线KM
（2）纵稳心距基线高度曲线KM L
（3）厘米纵倾力矩曲线MTC
二. 载重表尺和静水力参数表
1．载重表尺
载重表尺是将静水力曲线图中的排水量、总载重量（由排水量计算出）、厘米吃水吨数、厘米纵倾力矩这四个重要参数与吃水的对应值，按英制、公制、海水、淡水情形，编列成表尺。

2．静水力参数表
静水力参数表是完全将静水力曲线数字化，便于查用。

)cm /t (100
A 025.1T PC W
第三节 船舶吃水
一．吃水与水尺标志
1．吃水
水线面至船底龙骨板下缘的垂直距离称为实际吃水。

正浮时，水线面至船底龙骨板上缘的垂直距离称为型吃水。

通常，实际吃水与型吃水之间相差一个龙骨板厚度。

2．水尺标志
为了反映船舶处于纵倾或横倾时各处吃水的大小，在船舶两舷的首、中、尾共六处勘划了水尺标志，分别表明这六处的实际吃水：
尾左吃水d AP 中左吃水d ZP 首左吃水d FP
尾右吃水d AS 中右吃水d ZS 首右吃水d FS
其中，首吃水标志勘划在首柱上，尾吃水标志勘划在尾柱或舵杆上，近似
代表首、尾垂线处的吃水。

则首、中、尾吃水由下式计算：
二．平均吃水d M 1．概念
平均吃水是查取静水力曲线的依据，十分重要。

船舶横倾角或纵倾角不大于10 ~ 15°时称为小倾角倾斜。

船体左右对称而首尾不对称，所以小倾角横倾时倾斜轴过左右对称线，而小倾角纵倾时倾斜轴不是过船中而是过漂心，如图1－5所示。

2．实际平均吃水计算
（1）正浮时，船舶各处的吃水通常相等，故可取船中实际吃水为实际平均吃水：
2
d d d ,2d d d ,2d d d AS AP
A ZS ZP Z FS FP F +=+=+=
（2）小倾角横倾（无纵倾）时，取任一处左、右吃水的平均值为实际平均吃水： （3）小倾角纵倾（无横倾）时，实际平均吃水计算式推导如下：
（4）船舶既有纵倾又有横倾时，实际平均吃水由下式计算：
注意：以上计算是在假定船体为刚体的条件下导出的，实际上船体是弹性体，可能存在一定的纵向弯曲变形，影响吃水计算。

所以，必要时应对船体拱垂变形影响进行修正。

三．舷外水密度变化对吃水的影响
舷外水密度变化对船舶吃水有明显的影响，特别是当船舶由海水域进入淡水域时，船舶吃水显著增加，可能导致搁浅事故。

舷外水密度变化引起船舶平均吃水的变化量也可从静水力参数图表中查取。

1．平均吃水变化量计算
设航行水域的水密度由ρ1变化为ρ2 ，由于船舶总重量不变，故排水量Δ
不变，但排水体积由V 1变化为V 2 ，平均吃水由d 1变化为d 2 ，则平均吃水变化
量δd 由下式计算：
式中，ρS —— 标准海水密度，1.025 t/m 3
TPC —— 标准海水中的厘米吃水吨数，t/cm （教材不严格）
注意：该式是在直壁船舷假定下导出，船舶接近满载时误差很小，但轻载时误差很大。

2
d d 2d d 2d d d AS AP FS FP ZS ZP M +=+=+=
f A F A F M f f M F A M X L d d 2d d d X 2/L X 2/L d d d d FD AF CD AB FCD ABF -++=-+=--=∴
∆∆整理得：即：相似
与 L
X 2d d d d 6d d d d d d d f AS AP FS FP AS AP ZS ZP FS FP M *--+++++++=)
m (T PC 100d 1S 2S ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ρρ-ρρ∆=δ
第五节浮性衡准
一．储备浮力和干舷
1．储备浮力
储备浮力是指满载水线以上船体水密空间所具有的浮力，它是表征船舶适航性的指标之一。

海船的储备浮力约为满载排水量的25~40%。

2．干舷F
干舷是指船中处从干舷甲板边缘上表面至满载水线之间的垂距，用F表示。

储备浮力与干舷的大小成正比，干舷越大，储备浮力就越大。

干舷与型深D、满载吃水d之间的关系是：
F = D + δ－d
式中，δ为干舷甲板边缘的厚度。

二．载重线标志
载重线标志是指勘绘于船中两舷，标明满载载重线位置以限制船舶最大吃水，确保船舶最小干舷的标志。

它包括甲板线、载重线圈及横线、各载重线三部分组成。

三．载重线海图
1．概念
按《国际船舶载重线公约》要求，船舶的水线在任何时刻、任何地点均不得超过相应的载重线。

这是船舶适航的要件之一。

对违反此项规定的船舶，各国的港口当局将禁止其进港或出港；一旦发生海损事故，还不能享有免责权。

然而，在同一时间，世界各海区的海水温度、风浪状况有差别；同一海区在不同时段，其海水温度、风浪状况也可能不同。

因此，《国际船舶载重线公约》将世界各海区划分为不同的区带和季节区域，制成《商船用区带、区域和季节期海图》，简称载重线海图，如教材附录所示。

2．区带
区带是指一年中风浪、水温变化不大的海区。

共有两种区带：
（1）热带区带，在赤道附近，海图上用深绿色标示；
（2）夏季区带，在热带区带两侧，海图上用米黄色标示。

3．季节区带
季节区带是指一年中风浪、水温变化较大，需要分为两个季节的海区。

共有两种季节区带，每种季节区带又有若干块季节区域：
（1）冬季季节区带，包括北太平洋冬季季节区带、北大西洋冬季季节区带I、II
等，全年分为冬季和夏季两个季节，海图上用浅兰色及浅绿色等标示；
（2）热带季节区带，包括南、北太平洋热带季节区带等，全年分为热带和夏季两个季节。

海图上用黄色标示。

4．我国沿海区带划分
（1）公约规定
《国际船舶载重线公约》将我国沿海划分为两个区带：以香港与菲律宾苏阿尔连线为界，以北为夏季区带，以南为热带季节区带。

（2）我国规定
我国在加入《国际船舶载重线公约》时对上述划分作了两项保留：a）以香港与苏阿尔连线为界，将沿海分为南、北两个热带季节区域；
b）把南热带季节区域中热带季节期延长了4个月。

两项保留的目的都是为了提高船舶效益，扩大和延长热带季节期。

四．载重线标志的使用
1．必须采取限制总载重量等措施，确保船舶不论在进港、出港或航行时，相应于船舶所在的区带、区域或季节期的载重线的上缘不被淹没。

此项要求是否满足，应以实际观察结果为准，不得以任何计算方法来替代。

2．无论由承运人或货方装船，保证船舶在载重线方面适航的责任都在船方。

对于超载要求船方有权拒载。

3．国际航行的中国籍船舶在我国沿海航行时应遵守我国规定。