船舶静力学课件(第二章 浮性)

1、第二章第二章 浮性浮性2-1 2-1 浮性概述浮性概述2-2 2-2 船舶重量和重心位置的计算船舶重量和重心位置的计算2-3 2-3 排水量和浮心位置的计算排水量和浮心位置的计算2-4 2-4 船舶在纵倾状态下排水量体积船舶在纵倾状态下排水量体积 和浮心坐标的计算和浮心坐标的计算2-5 2-5 船舶在纵倾和横倾状态下排水量体积船舶在纵倾和横倾状态下排水量体积 和浮心坐标的计算和浮心坐标的计算2-6 2-6 在水的重量密度改变时船舶的浮态变化在水的重量密度改变时船舶的浮态变化2-7 2-7 储备浮力及载重线标志储备浮力及载重线标志浮性:船舶在一定装载情况下具有漂浮在水面保持平衡位置的能力，它是船舶的基本性能之一。22- -1 1 浮性概述浮性概述一、船舶平衡条件一、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。重力W船舶本身各部分的重量的和，垂直向下，作 用点为重心G。浮力FB船体表面所受静水压力的合力，作用点为浮 心B。由于船体左右对称，水平分力为 零， 只有垂直向上的

2、合分力。WGB F FB B WGB F FB B= = = = 船舶排水量，船舶排水量，t t； 船舶排水体积，船舶排水体积，mm3 3 ； 水的重量密度，水的重量密度，t/mt/m3 3。淡水淡水 =1.0=1.0t/mt/m3 3 ，海水海水 =1.025=1.025t/mt/m3 3 阿基米德原理阿基米德原理物体水中所受到的浮力等于该物体水中所受到的浮力等于该物体所排开的水的重量，即物体所排开的水的重量，即yzxo(1) (1) 重力与浮力的大小相等方向相反，即重力与浮力的大小相等方向相反，即 W=FW=FB B= = (2) (2) 重心重心G G与浮心与浮心B B在同一铅垂线上。在同一铅垂线上。 浮力合力的作用点称为浮心B，也就是排水体积 的形心。船舶平衡条件：船舶平衡条件：xyzOxzy中线面中站面基平面二 船舶坐标系O取在中线面、中站面、基平面的交点；X轴为中线面与基平面的交线，x向纵向，指向船首为正；Y轴为中站面与基平面的交线，y向横向，指向右舷为正；Z轴为中线面与中站面的交线，z向垂向，垂直向上为正。 船舶浮于静水的平衡状态称为浮态。船舶浮于静水的平衡状态称为浮态。

3、三、船舶的浮态三、船舶的浮态浮态浮态正浮正浮横倾横倾纵倾纵倾横倾纵倾横倾纵倾吃水（吃水（d d）横倾角（横倾角（ ）纵倾角（纵倾角（ ）表示方法zxG=xBozyxBWGBWGozBzGd水线 船舶漂浮于静水面，船体中纵剖面和中横剖面都垂船舶漂浮于静水面，船体中纵剖面和中横剖面都垂直于水面的一种浮态，其平衡方程：直于水面的一种浮态，其平衡方程：（1 1）正浮状态）正浮状态W=W= = = x x GG= = x x B B y y G G = = y y B B = 0= 0可以仅用吃水d表示zozyxBWGBWGozBzGd水线yByGxG=xB船舶自正浮位置向左舷或右舷方向倾斜的一种浮态，其平衡方程：船舶自正浮位置向左舷或右舷方向倾斜的一种浮态，其平衡方程：（2 2）横倾状态（）横倾状态（横倾角横倾角）W= W= = = x x GG= = x x B B y y B By y G G = =（ z z GG z z B B ）t t g g 以吃水d和横倾角 表示， 向右舷为正 zxGozyxBWGBWGozBzGdA水线dFdxBzG船舶自正浮位置向船首或船尾方向倾斜的一种浮态

4、，其平衡方程：船舶自正浮位置向船首或船尾方向倾斜的一种浮态，其平衡方程：（3 3）纵倾状态（）纵倾状态（纵倾角纵倾角 ）W= W= = = x x B Bx x G G = =（ z z GG z z B B ）t t g g y y GG= = y y B BzB首倾时纵倾角为正，以平均吃水d和 表示，zxGozyxBWGBWGozBzGdA水线dFdxBzGzyBWGozBzG水线yByGx 船舶既有横倾又有纵倾的一种浮态，其平衡方程：船舶既有横倾又有纵倾的一种浮态，其平衡方程：（4 4）任意状态（）任意状态（ ， ）zBzW= W= = = x x B Bx x G G = =（ z z GG z z B B ）t t g g y y B By y G G = =（ z z GG z z B B ）t t g g d=d=( (d dF F+d+dA A)/2 )/2 横倾角横倾角 纵倾角纵倾角 浮态表示 一般船舶设计或正常使用情况下，都应处于正浮状态或稍有尾倾状态。横倾、大角度纵倾状态和任意状态是由于外力作用或船上重量位置的改变或船舶破损后进水等引起，对船舶的使用以及航海性能不

5、利。 某些船舶如拖船、游艇等，有时在设计时就令其首尾吃水不同(称为有龙骨设计斜度)，这是一种设计纵倾，它与上述的纵倾概念是不相同的。 在上述船舶各种浮态的平衡方程中，重心和浮心高度之间的关系通常是：重心G在浮心B之上，即 ZGZ。 船舶的浮态可以用吃水船舶的浮态可以用吃水d d、横倾角、横倾角 和纵倾角和纵倾角 三个三个参数表示。但在实际应用中，船舶的纵倾角角很难直接参数表示。但在实际应用中，船舶的纵倾角角很难直接测出，一般都是以首尾吃水差表示，因此更普遍的船舶测出，一般都是以首尾吃水差表示，因此更普遍的船舶浮态参数是：首吃水浮态参数是：首吃水F F，尾吃水，尾吃水A A和横倾角和横倾角 。其他。其他有关参数可根据这三个基本浮态参数导出有关参数可根据这三个基本浮态参数导出： 平均吃水d=d=( (d dF F+d+dA A)/2 )/2 (即船中处的吃水) 纵倾值 d dF Fd dA A (表示纵倾的大小)纵倾角 WGB 小结小结 四种浮态:（1 1）正浮状态）正浮状态（2 2）横倾状态（）横倾状态（横倾角横倾角）（3 3）纵倾状态（）纵倾状态（纵倾角纵倾角 ）（4 4）任意状态（）

6、任意状态（ ， ）平衡条件平衡条件: :1.1.重力重力= =浮力浮力2.2.浮心移动距离浮心移动距离= =重心在浮心上的高度重心在浮心上的高度 倾角的正切倾角的正切 在研究船舶浮性问题和后面要研究的船舶稳性问题都要研究船舶的重力重力、重心重心和浮力浮力（排水量）、浮浮心心之间的关系。船舶静力学是研究上述四个量之间的变化规律及它们的计算方法。 船舶总重量是船上各项重量的总和。若已知各个项船舶总重量是船上各项重量的总和。若已知各个项目的重量目的重量WW i i ，则船舶总重量为：则船舶总重量为： W= WW= W1 1+W+W2 2+W+W3 3+W+W n n= = 式中：式中：n n 组成船舶总重量的各个重量项目的数目。组成船舶总重量的各个重量项目的数目。22- -2 2 船舶重量和重心位置的计算船舶重量和重心位置的计算 若已知各个项目的重量若已知各个项目的重量WW i i的重心坐标位置（的重心坐标位置（ x x i i、y y i i、z z i i ），），则船舶的重心位置（则船舶的重心位置（ x x G G、y y G G、z z G G ）可按下可按下式求得：式求得： 为了避

7、免船舶处于横倾状态，在建造和使用过程中，总是设法使其重心位于中纵剖面上，即yG=0。船舶重量项目的分类船舶重量项目的分类 （1 1）固定重量（空船重量）：包括船体钢料、木）固定重量（空船重量）：包括船体钢料、木作舾装、机电设备以及武备等。它们的重量和重心在作舾装、机电设备以及武备等。它们的重量和重心在船舶使用过程中是固定不变的。船舶使用过程中是固定不变的。 船舶排水量船舶排水量= =空船重量载重量空船重量载重量 （2 2）变动重量：包括货物、行李、旅客、淡水、）变动重量：包括货物、行李、旅客、淡水、粮食、燃料、润滑油以及弹药等。这一类重量的总和粮食、燃料、润滑油以及弹药等。这一类重量的总和就是船的载重量，在船舶使用过程中总是变化的。就是船的载重量，在船舶使用过程中总是变化的。排水量定义排水量定义 排水量随装载情况变化，引起船舶的各种技术性能发生变化。为了反映各种装载状态的船舶的技术性能，军用舰艇和民用船舶都有各自相应的排水量定义：一、民用船舶排水量定义一、民用船舶排水量定义（1）空载排水量：是指船舶在全部建成后交船时的排水量，即空船重量，此时动力装置系统内有可供动车用的油和水，但不包括

8、航行时需的燃料，润滑油和炉水储备以及载重量。（2）满载排水量：指船舶装载预先规定的设计载重量的排水量（即按照设计任务书要求的货物、旅客、船员、行李、粮食、淡水燃料、润滑油、锅炉用水的储备以及备品、供应品等均装载满额的重量）的排水量。（作为民用船的设计排水量）。（1）空载出港排水量（装载有设计规定的消耗品）（2）空载到港排水量（剩余10%的消耗品）（3）满载出港排水量（装载有设计规定的消耗品）（4）满载到港排水量（剩余10%的消耗品）注意注意! ! 满载出港排水量满载出港排水量是民用船最大的排水量是民用船最大的排水量，通常是决定船舶主要要素的出发点，通常是决定船舶主要要素的出发点（规定（规定为民用船的设计排水量）为民用船的设计排水量）。船舶稳性校核中要考虑的四种排水量船舶稳性校核中要考虑的四种排水量: :军用舰艇排水量定义军用舰艇排水量定义（1 1）空载排水量：指建造全部完工后军舰的排）空载排水量：指建造全部完工后军舰的排水量，水量， 即空船重量。即空船重量。（2 2）标准排水量：指人员配备齐全，必需的供）标准排水量：指人员配备齐全，必需的供应品备足，作好出海作战准备时的排水量，但应品备

9、足，作好出海作战准备时的排水量，但不包括燃料、润滑油和炉水的储备量。不包括燃料、润滑油和炉水的储备量。（3 3）正常排水量：指正式试航时的排水量，即）正常排水量：指正式试航时的排水量，即相当于标准排水量加上保证相当于标准排水量加上保证50%50%航程所需的燃航程所需的燃料、润滑油和锅炉用水的重量料、润滑油和锅炉用水的重量（规定为军用船（规定为军用船的设计排水量）的设计排水量） 。（4 4）满载排水量：指标准排水量加上保证全航）满载排水量：指标准排水量加上保证全航程所需的全部燃料、润滑油和锅炉用水的重量程所需的全部燃料、润滑油和锅炉用水的重量。（5 5）最大排水量：又称超载排水量。是指满载）最大排水量：又称超载排水量。是指满载排水量加上超载的弹药、燃料、润滑油、和锅排水量加上超载的弹药、燃料、润滑油、和锅炉用水的重量。炉用水的重量。这是军用舰艇允许可能达到的这是军用舰艇允许可能达到的最大装载状态最大装载状态。2-3 2-3 排水量和浮心位置计算排水量和浮心位置计算 (1)计算排水体积时，把船舶水下体积分成若计算排水体积时，把船舶水下体积分成若干个薄层体积，算出这些薄层微体积，并求其总干个

10、薄层体积，算出这些薄层微体积，并求其总和，即得船舶的总排水体积；和，即得船舶的总排水体积； (2)(2)计算船舶排水体积的形心坐标时，要先计计算船舶排水体积的形心坐标时，要先计算出各薄层微体积对某一个坐标平面的静矩，并算出各薄层微体积对某一个坐标平面的静矩，并求总和，再将总和除以排水体积，即得该排水体求总和，再将总和除以排水体积，即得该排水体积的形心距该坐标平面的距离。积的形心距该坐标平面的距离。即船舶排水体积和排水体积形心坐标的计算即船舶排水体积和排水体积形心坐标的计算d zyyxd xzxyxooxFFddd zyyyzzxxd xzoo排水体积的两种积分方法排水体积的两种积分方法d zyyxd xzxyxooxFFd一、根据水线面计算排一、根据水线面计算排 水体积和浮心位置水体积和浮心位置（垂向计算法）（垂向计算法）1. 1.基本公式基本公式2. 2.水线面计算水线面计算3. 3.水线面面积曲线水线面面积曲线4. 4.每厘米吃水吨数曲线每厘米吃水吨数曲线5. 5.排水体积曲线排水体积曲线6. 6.浮心坐标曲线浮心坐标曲线正浮正浮状态状态薄层微体积为:微面积为: (y为x处水线半宽

《船舶静力学课件(第二章 浮性)》由会员乡****分享，可在线阅读，更多相关《船舶静力学课件(第二章 浮性)》请在金锄头文库上搜索。