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