船舶性能

船。
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提高抗沉性的措施
增加储备浮力
➢ 增加干舷 ➢ 减少吃水 ➢ 增大舷弧以及使横剖面外倾
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提高抗沉性的措施
采用分舱制
➢ 一般的客船或货船通常达到一舱制要求，而大型运输 船有二舱制和三舱制。
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快速性
船舶快速性包括船舶阻力和船舶推进两部分。
研究内容:
R
T
1.减小船舶阻力，选择优良船型；
功率调定后，由于剧烈的摇荡，船舶在风浪中较静水中
航行时航速的降低值。主动减速是指船舶在风浪中航行，
为了减小风浪对船舶的不利影响，主动调低主机功率，
使航速比静水中速度下降的数值。
螺旋桨飞车
船舶在风浪中航行时，部分螺旋桨叶露出水面，转速剧增，
并伴有强烈振动的现象称为螺旋桨飞车。
50
50
环境条件与耐波性之间的关系
密甲板线相距76mm的平行线叫安全限界线。
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船舶在一舱破损后的破舱水线不超过安全限界线，但 在两舱破损后，其破舱水线却超过了安全限界线，则 该船的抗沉性只能满足一舱不沉的要求，称为一舱制 船。
相邻两舱破损后能满足抗沉性要求的船称为两舱制船。 相邻三舱破损后仍能满足抗沉性要求的船称为三舱制
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浮提态高和稳初性稳的性措影施响原因
降低船舶重心 增加船宽，可提高初稳性 增加型深，可提高大倾角稳性 减小自由液面 减小受风面积
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船舶在各种装载状态下的初稳性和浮性计算
满载出港 满载到港 空载（或压载）出港 空载到港
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抗沉性
抗沉性是指船舶在一舱或数舱破损进水后仍能 保持一定的浮性和稳性的能力. 我国船级社规定：船舶破损后的水线不得超过水密 甲板边线下76mm且 GM 不小于0.05m。这条与水
位置所需要的时间 沿海船舶应在9秒以上
2.增大推力，选择效率较高的螺旋桨；
3.选择合适的主机；
4.推进器，与船体和主机之间的配合
F T R ma
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一、船在水中航行时的阻力
船在水中航行阻力主要由三部分组成：
摩擦阻力、兴波阻力和漩涡阻力
（1）摩擦阻力
水为具有黏性的液体。船体与水接触，就会有一部分水黏
附在船体上。当船舶航行时，船体表面与水摩擦形成摩擦
对航行使用性的影响
船员利用船上的全部设备，在预定的海洋条件下完成其规定使命 的能力，称为航行使用性。
船舶失速，主机功率得不到充分发挥；
严重砰击，结构破坏、船体颤振（砰击限制速度）
上浪使甲板机械损坏，稳定性下降，恶劣工作条件（上浪限制 速度）
过大摇荡使波浪负荷增大，可损坏船体，甚至断裂
螺旋桨飞车，损坏主机部件，推进效率降低
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螺旋桨收到功率PD
主机发出功率PB
船体有效马力PE
推进系数 推进效率
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推进效率
所谓推进效率就是推进器发出的有用功率与吸 收功率之比。
ηD＝PE/PD = ηo×ηh×ηr PE－－ 船体有效马力。 PD－－ 螺旋桨收到马力。 推进系数
P·C＝ PＥ／ＰＢ＝ ηD × ηS
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PB －－ 主机功率
0.6m
梁拱
0.2m
6000纵剖线
舷墙顶线 升高甲板边线
主甲板边线
主甲板边线
升高甲板边线
舷墙顶线
4000纵剖线
2000纵剖线
吃水 T(m)
9
吃水 T(m)
储备浮力与载重线标志
储备浮力 船舶在水面的漂浮能力是由储备浮力来保证的。 储备浮力是指水线以上船舶主体的水密容积。 储备浮力通常是以满载排水量的百分比来表示。 内河船约为其满载排水量的10%—15% 海船约为为其满载排水量的20%—50% 军船约为为其满载排水量的100%
横倾 纵倾
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回复能力产生的原因——复原力矩 M
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稳性分类
完整稳性 破舱稳性 初稳性：倾斜角度小于10-15度，或上甲板 边缘开始入水 大倾角稳性：倾斜角度大于10-15度，或上 甲板边缘入水后
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浮影态响和稳初性稳的性因影素响原因
重量移动对船舶浮态和初稳性影响 装载小量和大量货物对船舶浮态和初稳性影响 自由液面对初稳性影响 悬挂重物对初稳性影响 船舶进坞和搁浅时的浮态和稳性
• 增加实际航程 • 增加操纵机械和推进机械的功率消耗
（通常的功率消耗的2%~3%，操纵性差的船舶高达20%）
➢ 船舶安全性
• 航行船只数量增多，航行密度增大 • 航速提高 • 主尺度增大，排水量增加
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耐波性
研究船舶在风浪的扰动下的运动状态
– 包括，船舶在波浪中所产生的各种摇荡运动以及由 这些运动引起的砰击、飞溅、上浪、失速、螺旋桨 飞车和波浪弯矩变化等性能，直接关系船舶在风浪 作用下维持正常功能的能力，
(5)研制新的推进装置。
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操纵性
船舶的操纵性包括：航向稳定性，回转性和转首性。
航向稳定性：表示船舶在水平面内的运动受扰动而偏离 平衡状态，当外界扰动消除后保持其原有平衡的性能。
回转性：表示船舶在一定舵角下，能迅速改变航向并作 回转运动的性能。
转首性： 表示船舶应舵转首的性能。
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➢ 船舶经济性
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船舶浮态
★正浮：吃水T ★横倾：吃水T ，横摇角 ★纵倾：平均吃水，纵倾角 ★任意状态：平均吃水，纵倾角，横摇角
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重力与重心计算
★用理论力学知识可以解决（Xg, Yg, Zg)。 ★重量和重心的计算
直接关系到船舶技术性能 （影响浮态，稳性，横摇性能等)
计算不准满足不了设计要求 设计阶段（分项估算） 建成以后（进行倾斜试验，求得空船重量和
提高推进效率的常用措施 :
(1)设计适宜的推进器，以取得船、机、桨等的最佳匹配； (2)研究提高螺旋桨效率的途径，如采用低转速、大直径的螺
旋桨等；
(3)改进尾部型线，包括双尾船型、双尾鳍、涡尾等等，以提 高整个推进效率；
(4)加装提高推进效率的装置，如前置导管、进流补偿导管、 舵附推力鳍、导流鳍等；
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储备浮力与载重线标志
载重线标志
载重线标志是船舶在不同季节在不同航区的最大吃水标志。它是保证船舶 水上航行安全情况下所规定的船舶安全装载极限。即船舶航行时的实际吃 水不能超过规定的载重线，以此保证船舶安全航行所需的最小储备浮力。
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25 25
25
最 小 夏 季 干 舷
11
300 540 230 RQ Q
BL
肋位号
尾升高甲板边线
4000纵
主甲板边线
2000纵
轴底线
6000纵 4000纵
6000纵
升高甲板边线 主甲板边线 肋位号
8
主要尺度
Loa
94.9m
Lwl
92.8m
Lpp
90.0m
B
15.8m.5m
Cb(Lpp)
0.839
Cm
0.994
Cp
0.844
Xb
2.666m
肋距
给操纵带来困难，使船难以维持或改变航向
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53
船舶摇荡对航海、使用性能的影响
对安全性的影响
– 若损坏主要部件，可能失去控制造成严重后果 – 大角度横摇，可使货舱进水、货物移动，造成海难 – 横摇降低了抗风能力，风和浪的作用下，出现很大的动
倾角。
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54
耐波性主要参数
横摇周期 从正浮位置向左右舷摆到最大，再回到正浮
舷墙顶线
纵
纵
主甲板 纵 边线
升高甲板 边线
舷墙顶线 轴底线
尾
主甲板边线
尾升高甲板边线
3600 WL 3100 WL 2600 WL 1950 WL 1300 WL 650 WL
BL
尾
6000
4000
2000
首舷墙顶线 首升高甲板边线
主甲板边线
2000
4000
6000
1 ： 50
3600 WL 3100 WL 2600 WL 1950 WL 1300 WL 650 WL
重心）
6
浮力和浮心计算
排水体积与浮心位置计算 ★正浮时设计状态浮力和浮心计算
（利用型线图，进行积分计算） ★不同吃水时浮力和浮心计算
（利用型线图，进行变上限积分计算） ★纵倾时在波浪中的浮力和浮心计算
（邦金曲线，费尔索夫曲线）
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型值表
站
半 宽 值 （mm)
高 度 值 （mm)
号
主甲板 边线
升高甲板 边线
横摇、首摇、横荡
纵荡、纵摇、垂荡
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48
耐波性研究内容
砰击
由于严重的纵摇和垂荡，船体与风浪之间产生猛烈的局部冲 击现象称为砰击。砰击多发生在船首部。
上浪
船舶在风浪中剧烈摇荡时风浪涌上甲板的现象称为上浪。 上浪主要是由严重的纵摇和垂荡引起的。
49
49
耐波性研究内容
失速
包括风浪失速和主动减速。风浪失速是指推进动力装置
实船实验 数值模拟
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拖曳水池
驾驶室
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对于低速船： 兴波阻力小，
摩擦阻力占70%-80% 粘压阻力占10% 对于高速船：兴波阻力40-50%， 摩擦阻力占50% 粘压阻力占5%
低速船 中速船 35高速船
Fr<0.2 0.2<Fr<0.3 Fr>0.3
船舶推进
螺旋桨推进 螺旋桨俗称“车叶”，它的结构可分为两部分： 一是位于四周几片形状和大小都一样的桨叶； 二是位于当中的圆锥形壳体，称为桨毂。
环境条件 船舶
风 和 浪
船 型 船 速
横向运动
船 舶 运 动
纵向运动
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51
船舶摇荡对航海、使用性能的影响
对舒适性的影响
加速度和横摇幅值 加速度引起晕船 横摇角影响人的运动能力
① 0-4度，没有影响 ② 4-10度，运动能力明显下降 ③ 10度以上，吃饭、睡觉、走动困难
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52
船舶摇荡对航海、使用性能的影响
阻力。
5-20%
摩面擦积阻的力大的小大、小表除面与的水光的滑黏程性度有以1关及5外航-2，速0还有%与关船。体附水加下湿阻表力 对于低速船，摩擦阻力占2-总3%阻力的比例较大。
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一、船在水中航行时的阻力
（1）摩擦阻力 摩擦阻力产生的原因是水有粘性。 低速船摩擦阻力占总阻力成分较大。
粗糙度： ➢ 普遍粗糙度 ➢ 局部粗糙度 ➢ 污底
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一、船在水中航行时的阻力
（2）兴波阻力
船舶航行时，水面会不断的兴起波浪。船驶过之后，就留
在船后，并不断向外传播。船速越高，波浪就越大。兴波
的波能是由船舶提供的，因而就相当于船遭到了阻力，这
就是兴波阻力。
首散波
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尾散波
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有利干扰
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大型海船采用球鼻首来降低兴波阻力，目的是为了制造有
利干扰。减少首部兴波高度，降低兴波阻力。
5 操纵性：是指船舶能够根据驾驶者得意图保持或改变航 速、航向和位置的性能。
6 耐波性：船舶在风浪海况下能保持一定的航速安全航行 的2性能 。
3－1 浮性 船舶浮性主要研究的是 船舶重力、重心和浮力、浮心之间的相
互关系。
3
浮性平衡条件 1、重力与浮力大小相等方向相反; 2、重心G和浮心B必须在同一垂线上;
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一、船在水中航行时的阻力
（4）船舶总水阻力
船舶在静水中航行的总水阻力为摩擦阻力、兴波阻力和漩
涡阻力之和。
水下部分阻力——裸船体阻力
RWater R f Rr
剩余阻力
Rall RWater RAir RAttached R汹涛 附加阻力
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空气阻力 附体阻力
阻力近似估算方法 阻力研究方法 理论分析 试验方法 船模试验
– 是船舶和海洋结构物的设计和使用者十分关心的问 题
– 船舶设计者应该重点考虑的问题
45
45
船舶耐波性的研究目的
了解船舶摇荡运动的规律和影响因素 掌握各种摇荡运动的预报方法 寻找避免或减轻摇荡运动的途径
46
46
船舶的运动方式
横摇、纵摇和垂荡是主要的研究内容
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47
遭遇浪向:船首与风浪传播方向之间的夹角
300 450
25 230
船首
R X D BDD
RQ(TF)为热带淡水载重线 Q(F)为淡水区载重线
R(T)为热带载重线 X(S)为夏季载重线 D(W)为冬季载重线 BDD(WNA)为北大西洋载重线
3-2 稳性
受到外力作用偏离其平衡位置而倾斜， 当外力消失后仍能回到原来平衡位置的能力。 稳性也是决定船舶横摇快慢的一个重要特征数。
船首波
合成兴波
球首兴波
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一、船在水中航行时的阻力
（3）漩涡阻力 漩涡阻力是由于水的黏性引起的。黏性流体流经船体表面 时，由于船体曲面的变化而使得流体速度降低，至尾部时 边界层出现分离现象，形成漩涡，漩涡产生后使尾部压力 下降，形成首尾压力差，称为漩涡阻力。一般瘦长的船体 水流能较为顺利地流至船尾，不致产生漩涡，或漩涡较 小，因而漩涡阻力较小。对于丰满船型，船体曲度骤变 处，过早发生分离现象，产生漩涡，漩涡阻力较大。设计时 应注意。
游艇概论
第三章 船舶性能
1
船舶本身应具备一些特定的性能，才能在汹涌的海 洋或湍急的江河中航行，这些性能我们称之为船舶 航行性能。
1 浮性:船舶在一定装载情况下浮于一定水面的能力
2 稳性:在外力作用下,船舶发生倾斜而不致覆的能力, 当外 力消失后,能回到原来的平衡位置
3 抗沉性:当船体破损进水,船舶仍能保持浮性和稳性而不 致沉没的能力 4 快速性：在给定主机马力下，在水中航行的快慢