船舶静力学第2章船舶浮性

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1、船舶原理熊云峰2007年08月26日2007-3-261第二章船舶浮性§2-1浮性基本概念一、浮性是指船舶在装载一定数量载荷的情况下，具有能漂浮于水面并保持相对平衡位置的能力。是船舶航行的重要能力。船舶相对于静水面的漂浮可以是半浸没状态，也可以是全浸没状态。2007-3-262二、船舶漂浮平衡条件1、重力和浮力的大小相等，且方向相反，即：2、重心G和浮心B在同一铅垂线上。2007-3-263三、船舶坐标系为了确切地表达重心和浮心的位置，便于性能计算，通常采用固定在船上的坐标系。2007-3-264四、

2、船舶浮态1、任意浮态2007-3-2652、正浮状态2007-3-2663、横倾状态2007-3-2674、纵倾状态2007-3-268五、基本结论1、不管是哪一种浮态，重心G都在浮心B之上，即2、船舶的浮态可用吃水、纵倾角、横倾角三个参数表示。3、要研究船舶的浮性和稳性，必须解决：（1）船舶的重量W及其重心坐标；（根据理论力学的原理来解决）（2）船舶的排水体积及其浮心坐标。（要用船舶静力性能计算来解决）2007-3-269§2-2船舶重量和重心坐标的计算一、船舶总重量二、船舶的重心位置2007-3-

3、26102007-3-2611三、重量和重心计算准确的重要性船舶重量是确定排水量的基础，重量和重心计算准确与否直接关系到船舶技术性能的好坏。若重量计算不准确，其影响：1、船将不能漂浮在预定的吃水线上，影响船舶的航行性能。2、船将出现预想不到的横倾和纵倾，因而将改变船舶预定的稳性和横摇性能。3、船舶满足不了原定的设计要求，甚至有损船舶安全性。2007-3-2612四、船舶重量的分类1、固定重量：包括船体钢料、舾装、机电设备以及武器装备等重量。其重量和重心在使用过程中是固定不变的，其总和称为空船重量，或船

4、舶自身的重量。2、可变重量：包括货物、行李、旅客、淡水、粮食、油料以及弹药等的重量，这一类重量的综合称为船舶的载重量。船舶的排水量是空船重量和载重量之和。2007-3-2613五、民船的典型装载情况1、满载排水量：是指货物和旅客全部装载满额的情况，通常又分为：（1）满载出港。是按设计满额装载时，燃料、润滑油、淡水、粮食及其它给养物品都按照设计所规定的数量满载的情况。满载排水量通常是指满载出港的排水量。（2）满载到港。通常假定消耗品还剩余10%的情况。2007-3-26142、空载排水量：是指货物和旅客

5、全部没有情况，通常又分为两种状态：（1）空载出港。是指无客无货时，燃料、润滑油、淡水、粮食及其它给养物品都按照设计所规定的数量带足。（2）空载到港。是指无客无货航行到达终点，通常假定消耗品还剩余10%的情况。2007-3-2615六、军舰的典型装载情况1、空载排水量。是建造全部完工后军舰的排水量。2、标准排水量。是人员配备齐全，备足必须的供应品，作好出海作战准备的排水量。3、正常排水量。是正式试航时的排水量。4、满载排水量。5、最大排水量。2007-3-2616§2-3排水量和浮心坐标的计算一、根据水

6、线面计算（垂向计算法）计算思路：首先计算各水线面面积、体积静矩等有关数据，然后将水线面沿吃水方向积分来计算排水体积和浮心坐标。1、基本公式图7所示为船舶吃水为d时的正浮状态。在离基平面z处，取高度为dz的一薄层（微体）进行分析。2007-3-26172007-3-26182007-3-26192007-3-2620又由于：所以：2007-3-2621所以：2007-3-2622当船舶正浮时，其浮心横向坐标2007-3-26232、水线面计算水线面计算通常包括面积，漂心纵向坐标及水线面系数。2007-3

7、-2624（1）梯形法计算根据上述图形，则有：其中：其中：2007-3-26252007-3-2626（2）辛浦生第一法计算根据上述图形，则有：其中：其中：2007-3-26272007-3-26283、水线面面积曲线2007-3-26292007-3-26302007-3-26314、每厘米吃水吨位数曲线船舶正浮时吃水增加（或减少）1厘米，引起排水量增加（或减少）的吨数称为每厘米吃水吨数TPC。根据水线面曲线可以算出在任何吃水时的每厘米吃水吨数TPC。每厘米吃水吨数TPC只与水线面面积有关，随吃水的

8、变化而变化。将TPC随吃水的变化绘制成曲线，每厘米吃水吨位数曲线。该曲线的形状与水线面面积曲线完全相似。2007-3-26325、排水体积曲线给定吃水为d的排水体积计算公式：根据上述积分公式和有关积分原理，则不同吃水的排水体积计算公式：2007-3-2633排水体积曲线：排水体积随吃水变化的关系曲线。1号水线至基平面的排水体积2号水线至基平面的排水体积2007-3-26342007-3-26356、浮心坐标曲线2007-3-2636对于任意吃水时的浮心坐