課題二：船舶浮性的分析與計算

1、浮性的概述

2、船舶重量、重心位置計算一、知識目標(biāo)

1、掌握浮性和浮態(tài)的概念

2、了解各浮態(tài)的平衡條件，掌握其表征參數(shù)

3、掌握船舶重量的分類、重量和重心的計算方法

4、掌握民用船舶典型排水量的分類二、能力目標(biāo)

1、能結(jié)合圖形列出不同浮態(tài)船舶的平衡方程式

2、能運(yùn)用規(guī)范格式的表格計算船舶重量和重心位置2023/5/1111、浮性的概述2023/5/11船舶性能計算2一、浮性的概念船舶裝載一定的載荷，能浮于一定水面位置而不沉沒的能力。二、船舶平衡條件

1、主要受力

1）重力（俗稱為重量W），單位為噸（t），其作用點(diǎn)稱為重心G(xG，yG，zG)。

2）浮力ω（俗稱為排水量：排開水的質(zhì)量），單位為噸（t），其作用點(diǎn)（即排水體積的形心）稱為浮心B(xB，yB，zB)。其中：

ω（或ρ）為水密度，在船舶靜力學(xué)中一般?。?/p>

ρ淡水＝1.0t/m3，ρ海水＝1.025t/m3

為排水體積，單位為m3。討論：

1）由物理學(xué)可知，在討論船舶平衡問題時，要考慮重量和排水量的大小，同時還要考慮重心G和浮心B位置。

2）為了確切地表達(dá)重心和浮心位置，便于進(jìn)行船舶性能的計算，一般取如下計算坐標(biāo)系，符號規(guī)定：2023/5/11船舶性能計算3

（1）船長方向（縱向，ox軸方向）：向艏為正，向艉為負(fù)。（2）船寬方向（橫向，oy軸方向）：向右舷為正，向左舷為負(fù)。

（3）船深方向（垂向或豎向，oz軸方向）：基面以上為正，以下為負(fù)。

在某些特殊情況下，坐標(biāo)原點(diǎn)取在尾垂線處。2023/5/11船舶性能計算4三、船舶的浮態(tài)

船舶浮于靜水的平衡狀態(tài)稱為浮態(tài)，浮態(tài)分為正浮、橫傾、縱傾和任意狀態(tài)（橫、縱傾兼有）四種。

1、正浮

船舶中縱剖面和中橫剖面均垂直于靜止水面的浮態(tài)，即船舶端端正正浮于水面的浮態(tài)。

1）平衡方程式：W==

xG=xB

yG=yB=02）表征參數(shù)：吃水T（或d）。（左右對稱）2023/5/11船舶性能計算5

2、橫傾船舶中橫剖面垂直于靜止水面，但中縱剖面與靜止水面成一角度的浮態(tài)。即船舶向左右舷傾斜的浮態(tài)。

1）平衡方程式：W==

xG=xByB－yG=（zG

－zB）tan

橫傾角：右傾為正，左傾為負(fù)。

2）表征參數(shù)：吃水T（或d）、橫傾角。2023/5/11船舶性能計算6

3、縱傾船舶船舶中縱剖面垂直于靜止水面，但中橫剖面與靜止水面成一角度的浮態(tài)。即船舶向艏艉傾斜的浮態(tài)。

1）平衡方程式：W==

xB－xG=（zG－zB

）tanyB=yG=0

縱傾角：艏傾為正，艉傾為負(fù)。

2）表征參數(shù)：平均吃水T（或d）、縱傾角。2023/5/11船舶性能計算7

4、任意狀態(tài)船舶既有橫傾，又有縱傾的浮態(tài)。

1）平衡方程式：W==

xB－xG=（zG－zB）tanyB－yG=（zG－zB）tan2）表征參數(shù)：平均吃水T（或d）、橫傾角、縱傾角。討論：

1、船舶的正浮、橫傾、縱傾三種浮態(tài)是任意浮態(tài)的特例，例如正浮是任意浮態(tài)在橫、縱傾角為零時的特例。

2、船舶的浮態(tài)均可用（平均）吃水、橫傾角和縱傾角來表征。

3、某些船舶如拖船、游艇等，有時在設(shè)計時就令其首尾吃水不同（龍骨有設(shè)計斜度），這是一種設(shè)計縱傾，與上述縱傾的概念是不相同的。

4、一般情況下，重心G在浮心B之上，即zG＞zB。

5、一般船舶在設(shè)計時或正常使用情況下，通常都應(yīng)處于正浮或稍有尾傾狀態(tài)。2023/5/11船舶性能計算86、在實(shí)際應(yīng)用中，縱傾角很難直接測出，一般都是以首尾吃水差（縱傾值t）表示，因此更普遍的船舶浮態(tài)表征參數(shù)是：首吃水TF、尾吃水TA和橫傾角。其它參數(shù)均可用這三個參數(shù)表示：

1）平均吃水T（即船中處的吃水）：T＝（TF＋TA）/22）縱傾（值）t（表示縱傾的大?。簍＝TF－TA3）縱傾角：tan＝t/L

（L為垂線間長）2023/5/11船舶性能計算92、船舶重量、重心位置計算2023/5/11船舶性能計算10

從以上各種浮態(tài)的分析中可知：在討論船舶的浮性問題和以后將要研究的穩(wěn)性等問題時，最關(guān)鍵的是研究船舶的重量和排水量、重心和浮心之間的相互關(guān)系及它們的計算方法。重量和重心可根據(jù)總布置圖等有關(guān)圖紙及技術(shù)資料進(jìn)行分析計算，而排水量和浮心則需依據(jù)型線圖和型值表進(jìn)行分析計算。后述內(nèi)容將以此思路學(xué)習(xí)。一、船舶重量和重心位置的計算

1、船舶的重量船舶總重量是船上各項(xiàng)重量的總和。若已知各個項(xiàng)目的重量Wi，則總重量W可按下式求得：

W=W1+W2+W3+···+Wn=

n：組成船舶總重量的各個重量項(xiàng)目的數(shù)目。2023/5/11船舶性能計算112、船舶的重心位置

若已知各個項(xiàng)目的重量Wi的重心坐標(biāo)位置（xi、yi、zi），則船舶總體的重心位置（xG、yG、zG

）可按右式求得。

說明：為避免船舶處于橫傾，在船舶建造與營運(yùn)中，應(yīng)設(shè)法使重心y坐標(biāo)為零，即船舶的重心位于中縱剖面上。討論：組成船舶重量的名目雖多，但概括起來可歸納為兩大類：

1、固定重量（LW）包括船體鋼料重量（Wh）、木作舾裝重量（Wf）、機(jī)電設(shè)備重量（Wm）等。它們的重量和重心位置在船舶的使用過程中是固定不變的（不隨船舶的裝載而改變），也稱為空船重量，或稱船舶自重。

LW＝Wh＋Wf＋Wm

2、變動重量（DW）包括貨物、船員、旅客、行李、淡水、糧食、燃料、潤滑油等重量。這些重量隨船舶的裝載而改變，也稱為載重量。船舶重量是空船重量與載重量之和，W＝LW＋DW。2023/5/11船舶性能計算12

載重量與載貨量是兩個不同的概念。

思考：××噸貨船、××客位客船中的“××”指的是什么？

例如：某萬噸級貨船的滿載出港排水量為17480t，其中空船重量為5567t，載貨量為10178t，人員、淡水、燃料、糧食等為1735t，因此其載重量為11913t。

從這組數(shù)據(jù)中，你體會到了什么?2023/5/11船舶性能計算132023/5/11船舶性能計算14二、民用船舶的典型排水量由于船舶在實(shí)際使用中載重量和排水量總是變化的。因此，需要定義若干典型裝載情況（簡稱載況）及相應(yīng)的排水量來反映船舶的各種技術(shù)性能。

1、滿載出港排水量指在船上裝載設(shè)計規(guī)定載重量（即按設(shè)計任務(wù)書要求的貨物、旅客和船員及其行李、糧食、淡水、燃料、潤滑油、鍋爐水的儲備以及備品、供應(yīng)品等均裝載滿額的重量），離開港口出發(fā)時的排水