第二章 船型和性能

1、 第二章第二章 船型和性能船型和性能 船舶阻力船舶阻力 船舶推进船舶推进 船舶耐波性船舶耐波性 船舶操纵性船舶操纵性 船舶动力学船舶动力学 （流体动力学）（流体动力学） （流体静力学）（流体静力学） 浮性浮性 稳性稳性 抗沉性抗沉性 Z W W L L G BB w W 本章要点：本章要点： l船体形状的表示方法，即船舶的特征尺度及船体曲面船体形状的表示方法，即船舶的特征尺度及船体曲面 的图形表示方法；的图形表示方法； l掌握船体近似计算的方法（梯形法、辛氏法）掌握船体近似计算的方法（梯形法、辛氏法） 一、船舶外形表示方法一、船舶外形表示方法 船体外形：是用投影到三个相互垂直的基本平面来表达的

2、船体外形：是用投影到三个相互垂直的基本平面来表达的 三个主坐标平面：1、中线面 纵剖线图 2、中站面 横剖线图 3、基平面 半宽水线图 型线图所表示的船体外形称为船体型表面型线图所表示的船体外形称为船体型表面 中线面中线面 船舶外形表示方法船舶外形表示方法 甲板线 龙骨基线 中横剖面 设计水线面 中纵剖面 尾 首 船舯 船体型表面在中线面、中站面和设计吃水处的平行于基线船体型表面在中线面、中站面和设计吃水处的平行于基线 面的截面分别称为中纵剖面、中横剖面和设计水线面。面的截面分别称为中纵剖面、中横剖面和设计水线面。 船体计算的习惯坐标系船体计算的习惯坐标系 O取在中线面、中站面、基平面的交点，

3、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，轴为中线面与基平面的交线，x向纵向，指向船首为正；向纵向，指向船首为正； Y轴为中站面与基平面的交线，轴为中站面与基平面的交线，y向横向，指向右舷为正；向横向，指向右舷为正； Z轴为中线面与中站面的交线，轴为中线面与中站面的交线，z向垂向，垂直向上为正。向垂向，垂直向上为正。 二、主尺度(principal dimension) 主尺度表示船舶的大小，由船长、型宽和吃水等来度量主尺度表示船舶的大小，由船长、型宽和吃水等来度量 LOA LPP LWL TM 设计水线 龙骨线 D TF TA B D F TM 舷墙顶线 龙骨板 甲板

4、甲板边线 首垂线尾垂线 基线 设计水线 基线 （1）船长）船长L，有三种：，有三种： 总长总长LOA平行与设计水线首尾的最大距离平行与设计水线首尾的最大距离 （进船坞、码头或过闸门时采用）（进船坞、码头或过闸门时采用） 设计水线长设计水线长LWL 设计水线在首尾与船型表面之交设计水线在首尾与船型表面之交 点的水平距离点的水平距离 （军舰及在阻力分析中常采用）（军舰及在阻力分析中常采用） 主尺度主尺度 （1）船长）船长L，有三种：，有三种： 垂线间长垂线间长L LPP PP 首垂线与尾垂线之间的水平距离 首垂线与尾垂线之间的水平距离 （习惯上默指的船长，在船舶静水力计算中采用）（习惯上默指的船长

5、，在船舶静水力计算中采用） 是通过设计水线与首柱前缘的交点所作的垂线。是通过设计水线与首柱前缘的交点所作的垂线。 设计水线后端（舵柱后缘）；设计水线后端（舵柱后缘）； 在有舵柱时为设计水线与舵柱后缘交点；在有舵柱时为设计水线与舵柱后缘交点； 无舵柱时为设计水线与舵杆无舵柱时为设计水线与舵杆 中心线的交点；中心线的交点； 军舰通常指尾轮廓和设计水线交点的垂线。军舰通常指尾轮廓和设计水线交点的垂线。 主尺度主尺度 （2）型宽）型宽B：指船体两侧型表面指船体两侧型表面(不包括外板厚度不包括外板厚度)之间垂直于中线之间垂直于中线 面的最大水平距离（一般指中横剖面设计水线处的宽度）面的最大水平距离（一般

6、指中横剖面设计水线处的宽度） （3）型深）型深D：在甲板边线最低点处，自龙骨上表面（即基线）至在甲板边线最低点处，自龙骨上表面（即基线）至 上甲板边线的垂直距离；通常甲板边线的最低点在中横剖面处。上甲板边线的垂直距离；通常甲板边线的最低点在中横剖面处。 主尺度主尺度 （4）吃水）吃水T：龙骨基线至设计水线的垂直距离，在有设计纵倾的情龙骨基线至设计水线的垂直距离，在有设计纵倾的情 况下，则有首吃水，尾吃水及平均吃水，当不指明时一般指平均吃水。况下，则有首吃水，尾吃水及平均吃水，当不指明时一般指平均吃水。 首吃水（首吃水（TF）：沿首垂线从设计水线至龙骨线的延长线之间的距离。）：沿首垂线从设计水线

7、至龙骨线的延长线之间的距离。 尾吃水（尾吃水（TA）：沿尾垂线从设计水线至龙骨线的延长线之间的距离。）：沿尾垂线从设计水线至龙骨线的延长线之间的距离。 平均吃水（平均吃水（T）：）： 2 FA TT T 主尺度主尺度 设计吃水（设计吃水（Td）：）：船舶设计阶段所给出的吃水；船舶设计阶段所给出的吃水； 结构吃水（结构吃水（Ts）：）：船舶结构所允许的吃水。船舶结构所允许的吃水。 结构吃水大于设计吃水结构吃水大于设计吃水 （5）干弦）干弦F ：在船侧中横剖面处自设计水线至上甲板边板上表面在船侧中横剖面处自设计水线至上甲板边板上表面 的垂直距离。的垂直距离。 F=D-T+t(上甲板板厚）上甲板板厚

8、） 主尺度主尺度 尺度比：尺度比：尺度比表示船体几何特征的重要参数尺度比表示船体几何特征的重要参数 （1）L/B，越大，船舶越细长，越大，船舶越细长 快速性快速性 （2）B/T，越大，船舶越扁平，越大，船舶越扁平 稳性、快速性和航向稳定性稳性、快速性和航向稳定性 （3）D/T，越大，船舶越高，越大，船舶越高 稳性、抗沉性、强度、容积等稳性、抗沉性、强度、容积等 （4）L/D或或L/T，越大，船越矮且瘦长，越大，船越矮且瘦长 回转性（成反比）回转性（成反比） 主尺度主尺度 型系数：型系数：表示船体水下部分面积或体积的肥瘦程度的表示船体水下部分面积或体积的肥瘦程度的 无因次系数无因次系数，它包括：

9、，它包括： 面积系数面积系数 （1）水线面积系数）水线面积系数CWP （2）中横剖面系数）中横剖面系数CM 体积系数体积系数 （3）方形系数）方形系数CB （4）棱形系数）棱形系数CP （5）垂向棱形系数）垂向棱形系数CVP 船型系数船型系数 L B AW （1） 水线面积系数水线面积系数CWP：是与基平面相平行的任一水线面的面积是与基平面相平行的任一水线面的面积AW 与由船长与由船长L和型宽和型宽B所构成的长方形面积之比，所构成的长方形面积之比，(通常情况下指设计水通常情况下指设计水 线面系数线面系数)。 W wp A C L B 船型系数船型系数 B TAM （2）舯横剖面积系数）舯横剖面

10、积系数CM：舯剖面在水线以下的面积：舯剖面在水线以下的面积AM 与由设计水线宽与由设计水线宽B和吃水和吃水T所构成的长方形面积之比，即所构成的长方形面积之比，即 大型、低速船大型、低速船Am接近接近1；快速、小型船；快速、小型船Am较小；与舱室的容积有关。较小；与舱室的容积有关。 M M A C B T 船型系数船型系数 B C LB T （3）方形系数）方形系数CB：船体在水线以下的排水体积船体在水线以下的排水体积 与由船长与由船长L、设计设计 水线宽水线宽B和吃水和吃水T所构成的长方形体体积之比所构成的长方形体体积之比 T L B 低速船低速船CB较大，高速船较大，高速船CB较小。较小。

11、船型系数船型系数 T T L AM AM （4）（纵向）棱形系数）（纵向）棱形系数CP：船体在水线以下的排水体积船体在水线以下的排水体积 与由船长与由船长L、舯横剖面积舯横剖面积AM所构成的棱柱体体积之比，所构成的棱柱体体积之比， 即即 B P MMM C C ALC BTLC 船型系数船型系数 （4）（纵向）（纵向） 该系数与船舶的快速性密切相关该系数与船舶的快速性密切相关 CP越大越大AM ：排水体积沿船长分布均匀，船体水：排水体积沿船长分布均匀，船体水 下部分首下部分首 尾较肥胖。尾较肥胖。 CP越小越小AM ：排水体积集中于中部，首尾比较尖：排水体积集中于中部，首尾比较尖 瘦。瘦。 船

12、型系数船型系数 （5）垂向棱形系数）垂向棱形系数CVP：船体在水线以下的排水体积：船体在水线以下的排水体积 与由相对应与由相对应 的水线面面积的水线面面积AW和吃水和吃水T所构成的棱柱体体积之比。所构成的棱柱体体积之比。 B T L AW B VP Wwpwp C C ATCLBTC 船型系数船型系数 l选择各个要素的基本出发点选择各个要素的基本出发点 （1）船长）船长L： 浮力、总布置（舱容及布置地位）、快速性；浮力、总布置（舱容及布置地位）、快速性； （2）船宽）船宽B：浮力、总布置（舱容及布置地位）、初稳性；浮力、总布置（舱容及布置地位）、初稳性； （3）吃水）吃水T：浮力以及螺旋桨有适

13、宜直径；浮力以及螺旋桨有适宜直径； （4）方型系数）方型系数CB：浮力和快速性浮力和快速性 （5）型深）型深D： 对于载重型船舶：规范规定的最小干舷和舱容要求决定；对于载重型船舶：规范规定的最小干舷和舱容要求决定； 从增加舱容的角度，以增加型深最有利，因为对船体重量的影从增加舱容的角度，以增加型深最有利，因为对船体重量的影 响最小且不影响快速性。响最小且不影响快速性。 型线图型线图 l型线图：型线图：用平行于三个主坐标（中线面、中站面、基平面）的三用平行于三个主坐标（中线面、中站面、基平面）的三 组平面等间距的去截船体外形曲面，并将节目曲线（称为型线）组平面等间距的去截船体外形曲面，并将节目曲

14、线（称为型线） 投影到三个主坐标平面上，得到三组曲线图，称为船体型线图，投影到三个主坐标平面上，得到三组曲线图，称为船体型线图， 简称型线图。简称型线图。 l型线图所表示的船体外型为船体型表面。型线图所表示的船体外型为船体型表面。 钢船的型表面为外板的内表面（不包括船体外板厚度）钢船的型表面为外板的内表面（不包括船体外板厚度） 水泥船、木船则为船壳的外表面（包括船体外板厚度）水泥船、木船则为船壳的外表面（包括船体外板厚度） l以钢质船为例：以钢质船为例：型线图上所表示的船体形状包括外板型表面的形型线图上所表示的船体形状包括外板型表面的形 状和甲板型表面的形状。不包括船壳板和甲板板厚度在内的船体

15、状和甲板型表面的形状。不包括船壳板和甲板板厚度在内的船体 表面（即肋骨以外船壳板以内，横梁以上甲板板以下的船体表面）表面（即肋骨以外船壳板以内，横梁以上甲板板以下的船体表面） 与与中站面中站面平行的总剖面与船体型表平行的总剖面与船体型表 面的截交线面的截交线 投影到投影到中站面中站面上。由于船体左右对上。由于船体左右对 称，故只表示一半，习惯上，右边称，故只表示一半，习惯上，右边 绘绘首部首部，左边绘，左边绘尾部尾部 （1）横剖线图）横剖线图 沿船长方向平行于中站面取若干个等间距的横剖面把船长分成20个 或10个间距，称为站距，将各横剖面所截得的船体型表面曲线（称 为横剖线）重置在中站面上，即

16、得横剖线图。 型线图型线图 与与设计水线面设计水线面平行的水平剖面与船体型表面的截交线。平行的水平剖面与船体型表面的截交线。 投影到投影到设计水线面设计水线面上。由于船体左右对称，故只画一半半宽水线图上。由于船体左右对称，故只画一半半宽水线图 ， 自龙骨基线依次向上编号。自龙骨基线依次向上编号。 （2）半宽水线图）半宽水线图 沿吃水方向平行于基平面取若干个等间距的水平剖面，将各水平剖沿吃水方向平行于基平面取若干个等间距的水平剖面，将各水平剖 面所截得的船体型表面曲线（称为水线）重置在同一水平面上，即面所截得的船体型表面曲线（称为水线）重置在同一水平面上，即 得半宽水线图得半宽水线图 型线图型线

17、图 与与中线面平行中线面平行的纵剖面与船体型表面的截交线的纵剖面与船体型表面的截交线 投影到投影到中线面上中线面上反映为真实形状，在其他两个投影面上为直线反映为真实形状，在其他两个投影面上为直线 （3）纵剖线图）纵剖线图 沿船宽方向平行于中线面取若干个纵剖面，将各纵剖面所截得的船沿船宽方向平行于中线面取若干个纵剖面，将各纵剖面所截得的船 体型表面曲线（称为纵剖线）重置在中线面上，即得纵剖线图。各体型表面曲线（称为纵剖线）重置在中线面上，即得纵剖线图。各 纵剖线通常自中线面开始往船侧依次编号纵剖线通常自中线面开始往船侧依次编号 型线图型线图 型值与型值表型值与型值表 表征船体形状的型表面各点坐标

18、值来表示，我们称之为表征船体形状的型表面各点坐标值来表示，我们称之为 型值型值，并制成表格形式，并制成表格形式，称之为称之为型值表型值表。 有了型线图和型值表，就完整而精确地表达了船体的形有了型线图和型值表，就完整而精确地表达了船体的形 状和大小。状和大小。 它是进行船体表面积、排水体积以及航行性能计算的依它是进行船体表面积、排水体积以及航行性能计算的依 据据 肋位号肋位号：表示结构沿船长方向的位置：表示结构沿船长方向的位置 站号站号：船体分：船体分20站站(民船从尾到首民船从尾到首;军船从首到尾军船从首到尾) 船首船首形状形状： （1）直立型首直立型首：船首部轮廓线呈与基线相垂直或接近：船首

19、部轮廓线呈与基线相垂直或接近 垂直的直线，首部甲板面积不大，这种首部现在主要用垂直的直线，首部甲板面积不大，这种首部现在主要用 于驳船和特种船舶上于驳船和特种船舶上 （2）前倾型首前倾型首：首柱呈直线前倾或微带曲线前倾首部首柱呈直线前倾或微带曲线前倾首部 不易上浪，夹板面积大，在发生碰撞时船体水线以下的不易上浪，夹板面积大，在发生碰撞时船体水线以下的 部分不易受损，外观上比较简洁，有快速感。军用船多部分不易受损，外观上比较简洁，有快速感。军用船多 采用直线前倾型，民用船上多用微带前倾型。采用直线前倾型，民用船上多用微带前倾型。 船首形状船首形状 (1)直立型首直立型首 (2)前倾型首前倾型首

20、（3）飞剪型首飞剪型首：首柱在设计水线以上呈凹形曲线，首部不易上首柱在设计水线以上呈凹形曲线，首部不易上 浪，且较大的甲板悬伸部分可以扩大甲板面积，有利于布置锚机和浪，且较大的甲板悬伸部分可以扩大甲板面积，有利于布置锚机和 系船设备。飞剪型首常用于远洋航行的大型客船和一些货船上。系船设备。飞剪型首常用于远洋航行的大型客船和一些货船上。 （4）破冰型首破冰型首：设计水线以下的首柱呈倾斜状，与基线约成设计水线以下的首柱呈倾斜状，与基线约成30 度夹角，以便冲上冰层度夹角，以便冲上冰层,用于破冰船。用于破冰船。 （5）球鼻型首球鼻型首：设计水线以下的首部前端有球鼻型的突出体，设计水线以下的首部前端有

21、球鼻型的突出体， 突出体有多种形状，其作用是减小兴波阻力。球鼻首用于大型远洋突出体有多种形状，其作用是减小兴波阻力。球鼻首用于大型远洋 运输船和一些军舰上，军舰上可利用球鼻突出体装置声纳。运输船和一些军舰上，军舰上可利用球鼻突出体装置声纳。 船首形状船首形状 (3)飞剪型首飞剪型首(4)破冰型首破冰型首 (5)球鼻型首球鼻型首： 横剖面形状横剖面形状 船首形状船首形状 船尾船尾的的形状形状 (1)椭圆型尾椭圆型尾：船的尾部有：船的尾部有 短的尾伸部，折角线以上短的尾伸部，折角线以上 呈椭圆体向上扩展，端部呈椭圆体向上扩展，端部 露出水面较大，桨和舵易露出水面较大，桨和舵易 受破坏。过去民用船多

22、采受破坏。过去民用船多采 用这种尾型，现在仅在某用这种尾型，现在仅在某 些些驳船驳船上可以见到。上可以见到。 船尾形状船尾形状 (2)巡洋舰型尾巡洋舰型尾：具有光顺：具有光顺 曲面的尾伸部，尾部大部曲面的尾伸部，尾部大部 分浸入水中，增加了水线分浸入水中，增加了水线 长度，有利于减小船的阻长度，有利于减小船的阻 力，并有利于舵和螺旋桨力，并有利于舵和螺旋桨 的保护。这种尾型曾经在的保护。这种尾型曾经在 巡洋舰和民用船上都用得巡洋舰和民用船上都用得 较广较广。 船尾形状船尾形状 (3)方型尾：方型尾： v 尾部有垂直或斜的尾封板，其它仍保留巡洋舰型尾的特尾部有垂直或斜的尾封板，其它仍保留巡洋舰型

23、尾的特 点。点。 v 尾部水流能较平坦的离开船体，使航行阻力减小。尾部水流能较平坦的离开船体，使航行阻力减小。 v 尾部甲板面积较大，有利于舵机布置，并能防止高速航尾部甲板面积较大，有利于舵机布置，并能防止高速航 行时尾部浸水过多。行时尾部浸水过多。 v 方型尾施工简单，但倒车时阻力偏大。方型尾施工简单，但倒车时阻力偏大。 v 方型尾多用于航速较高的军舰和许多货船上。方型尾多用于航速较高的军舰和许多货船上。 船尾形状船尾形状 一一、船舶平衡条件、船舶平衡条件 船舶浮性船舶浮性 W G B 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所排开的水物体水中所受到的浮力等于该物体所排开的水

24、的重量的重量，即，即 = 船舶排船舶排水量；水量； 船舶排水船舶排水体积；体积； 水的重量密度，水的重量密度，t/m3。 淡淡水水 =1.0t/m3 ，海，海水水 =1.025t/m3 船舶平衡条件船舶平衡条件 y z x o (1)重力与浮力的大小相等方向相反重力与浮力的大小相等方向相反，即，即 W= (2)重心重心G与浮心与浮心B在同一铅垂线上。在同一铅垂线上。 浮心浮心B也就是排也就是排 水体积水体积 的形心。的形心。 船舶平衡条件船舶平衡条件 船舶重量项目的分类船舶重量项目的分类 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。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

25、。 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：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：）空载排水量：指船舶在全部建成后交船时的排指船舶在全部建成后交船时的排水量，即水量，即空空船船 船重船重量。量。 空载出港：空载出港：无客无货时，燃料、润滑油、淡水、粮食及其他给养物品都按无客无货时，燃料、润滑油、淡水、粮食及其他给养物品都按 设计所规定的数量带足。设计所规定的数量带足。 空载到港：空载到港：无客无货航行到终点时，通常假定消耗品还剩余无客无货航行

26、到终点时，通常假定消耗品还剩余10%的情况。的情况。 （2）满载排水量：）满载排水量：指船舶装载预先规定的设计载重量指船舶装载预先规定的设计载重量 的排水量。的排水量。 （1）空载排水量：）空载排水量：指建造全部完工后军舰的排水量，指建造全部完工后军舰的排水量， 即即空船重量空船重量。 （2）标准排水量：）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。战准备时的排水量。 （3）正常排水量：）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指正式试航时的排水量，即相当于标准排水量加上 保证保证50%航程所需的燃料、

27、润滑油和锅炉用水的重量。航程所需的燃料、润滑油和锅炉用水的重量。 （4）满载排水）满载排水量：量：相当于标准排水量加上保证全航程所需的燃料、润滑相当于标准排水量加上保证全航程所需的燃料、润滑 油和锅炉用水的重量。油和锅炉用水的重量。 （5）最大排水量）最大排水量：指船舶装载预先规定的设计载重量的排水量。指船舶装载预先规定的设计载重量的排水量。规规定为定为 军用舰艇的设计排水量军用舰艇的设计排水量。 1、正浮、正浮 l船船舶漂浮于静水面，船体中纵剖面和中横剖面都垂直舶漂浮于静水面，船体中纵剖面和中横剖面都垂直 于水面的于水面的一种一种浮态，浮态，ox、oy轴轴水平（和静水面平行），水平（和静水面

28、平行）， 无横倾和无横倾和纵倾。纵倾。 船船舶的浮态舶的浮态 2、横倾、横倾 船舶自正浮状态向左舷或右舷方向倾斜的一种浮态。船舶自正浮状态向左舷或右舷方向倾斜的一种浮态。 ox轴是水平的，中纵剖面与铅垂面成一角度，即正浮时轴是水平的，中纵剖面与铅垂面成一角度，即正浮时 水线面与横倾后的水线面的夹角水线面与横倾后的水线面的夹角 （横倾角）（横倾角） 。 船船舶的浮态舶的浮态 3、纵倾、纵倾 l船舶自正浮位置向船尾方向或船首方向倾斜的一种浮态。船舶自正浮位置向船尾方向或船首方向倾斜的一种浮态。oy轴轴 是水平的，船体中纵剖面垂直于水面是水平的，船体中纵剖面垂直于水面,中横剖面与铅垂平面相交中横剖面

29、与铅垂平面相交 成一角度，即正浮时水线面与纵倾后水线面相交的角度成一角度，即正浮时水线面与纵倾后水线面相交的角度“纵倾纵倾 角角”，船舶纵倾大小用首尾吃水差或纵倾角表示。，船舶纵倾大小用首尾吃水差或纵倾角表示。 l正负：正负：首倾为正值；尾倾为负值。首倾为正值；尾倾为负值。 船船舶的浮态舶的浮态 储储备浮力与载重线标志备浮力与载重线标志 一、一、储备浮力储备浮力 n船船舶在水面的漂浮能力是由储备浮力来保证的。舶在水面的漂浮能力是由储备浮力来保证的。 n由由于船舶漂浮在水面，必须具备于船舶漂浮在水面，必须具备浮力浮力=重力重力的平衡的平衡条件条件, ,当当船舶在船舶在 波浪中或冰区航行时，难免甲

30、板上浪或结冰，这就等于增加了船波浪中或冰区航行时，难免甲板上浪或结冰，这就等于增加了船 舶的载荷，为了保证船舶和船员的安全，需要在满载水线上储备舶的载荷，为了保证船舶和船员的安全，需要在满载水线上储备 一定的水密船体容积，以适应甲板上浪或结冰所增加临时性载荷一定的水密船体容积，以适应甲板上浪或结冰所增加临时性载荷 的需要的需要上上述满载水述满载水线以上水密船体容积所具有的浮力称为储备浮线以上水密船体容积所具有的浮力称为储备浮 力。力。 二、影响因素二、影响因素 船体的丰满度（船体的丰满度（C CB B）；上层建筑；舷弧）；上层建筑；舷弧 三、载重线标志图三、载重线标志图(108TEU集装箱船）

31、集装箱船） 4 M 3 8 3 6 3 4 3 2 ZC RQ Q R X 右舷左舷 阵阵 风风 0 船舶稳性船舶稳性 船舶的横向倾斜船舶的横向倾斜向舷左或向右舷一侧的倾斜（横向舷左或向右舷一侧的倾斜（横 倾），倾斜力矩（横倾力矩）的作用平面平行于中横剖倾），倾斜力矩（横倾力矩）的作用平面平行于中横剖 面；面； 船舶的纵向倾斜船舶的纵向倾斜向船首或向船尾的倾斜（纵倾），向船首或向船尾的倾斜（纵倾）， 倾斜力矩（纵倾力矩）的作用平面平行于中纵剖面。倾斜力矩（纵倾力矩）的作用平面平行于中纵剖面。 船舶稳性船舶稳性 倾斜力矩的作用是从零开始逐渐增加，使船倾斜力矩的作用是从零开始逐渐增加，使船 舶倾斜

32、时的舶倾斜时的角加速度角加速度很小，可忽略不计；很小，可忽略不计； 倾斜力矩是突然作用在船上，使船舶倾斜有倾斜力矩是突然作用在船上，使船舶倾斜有 明显的明显的角加速度角加速度的变化。的变化。 船舶稳性船舶稳性 l初稳性初稳性（小倾角稳性）：倾斜角度（小倾角稳性）：倾斜角度小于小于1015或或 上甲板边缘开始入水前的稳性。上甲板边缘开始入水前的稳性。 l大倾角稳性大倾角稳性（大倾角横稳性）：倾斜角度（大倾角横稳性）：倾斜角度大于大于 1015或上甲板边缘开始入水后的稳性，一般只或上甲板边缘开始入水后的稳性，一般只 有在横倾时产生。有在横倾时产生。 船舶稳性船舶稳性 W G B W L W1 L1

33、 M +MR W G B W L W1 L1 M -MR W G B W L W1 L1 MR=0 B1 B1 B1 M Z 船舶稳性船舶稳性 sinGMGZM R GMM R 在横倾角度较小时，在横倾角度较小时，sin ，有，有 GM（或（或h）表示横稳性高，或初稳性高表示横稳性高，或初稳性高 初稳性公式初稳性公式（复原力矩与横稳性高的关系）（复原力矩与横稳性高的关系） GMM R 横稳性高或初稳性高横稳性高或初稳性高 )(hGM 复原力臂复原力臂（重力与浮力作用线的距离）（重力与浮力作用线的距离） GZ 船舶稳性船舶稳性 W G B W L W1 L1 M +MR W G B W L W1

34、 L1 M -MR W G B W L W1 L1 MR=0 B1 B1 B1 M 船舶稳性船舶稳性 横稳性高横稳性高GM(h)越大，复原力矩越大，复原力矩也越大，抵抗倾也越大，抵抗倾 斜力矩的能力越强。斜力矩的能力越强。 初稳性高过大的船，摇摆周期短，在海上遇到风浪初稳性高过大的船，摇摆周期短，在海上遇到风浪 时会产生剧烈的摇摆，反之，横稳性高较小的船舶虽抵时会产生剧烈的摇摆，反之，横稳性高较小的船舶虽抵 抗倾斜的能力较差，但摇摆周期长，摇摆缓和。抗倾斜的能力较差，但摇摆周期长，摇摆缓和。 船舶稳性船舶稳性 五、提高船舶稳性的措施五、提高船舶稳性的措施 提高船舶稳性措施有两方面：提高船舶稳性

35、措施有两方面： p 提高稳性的最小倾覆力矩（或力臂）；提高稳性的最小倾覆力矩（或力臂）； p 减小所受到的风压倾斜力矩（或力臂）。减小所受到的风压倾斜力矩（或力臂）。 船体几何要素等对稳性的影响船体几何要素等对稳性的影响 提高最小倾覆力矩有如下的措施：提高最小倾覆力矩有如下的措施： （1）降低船的重心。）降低船的重心。设计时要高度重视各种设备和重量的重心高设计时要高度重视各种设备和重量的重心高 度的布置。度的布置。 将船的底部加压载（固体或液体）；限制上层建筑的层数和长度；将船的底部加压载（固体或液体）；限制上层建筑的层数和长度； 取轻型结构；简化舱室设备；机械设备尽量往下布置。取轻型结构；简

36、化舱室设备；机械设备尽量往下布置。 （2）增加干舷高度。）增加干舷高度。增加船深吃水比，这是提高船舶初稳性和增增加船深吃水比，这是提高船舶初稳性和增 加静稳性臂的有效措施之一。加静稳性臂的有效措施之一。 （3）增加船宽。）增加船宽。这是提高船舶初稳性的有效措施之一。这是提高船舶初稳性的有效措施之一。 （4）增加水线面系数。）增加水线面系数。它的作用与增加船宽类似。它的作用与增加船宽类似。 （5）减小自由液面）减小自由液面（适当设置纵舱壁）和悬挂重量。（适当设置纵舱壁）和悬挂重量。 （6）注意船舶水线以上的开口和水密性，）注意船舶水线以上的开口和水密性，提高船舶的进水角提高船舶的进水角。 船体几

37、何要素等对稳性的影响船体几何要素等对稳性的影响 减小倾斜力矩有如下的措施：减小倾斜力矩有如下的措施： （1）缩短上层建筑的长度，降低其高度，以减小受风面积，是风）缩短上层建筑的长度，降低其高度，以减小受风面积，是风 压力矩（力臂）减小；压力矩（力臂）减小； （2）为了降低急牵力矩，拖船的拖钩位置应尽量放低。）为了降低急牵力矩，拖船的拖钩位置应尽量放低。 （3）客船在布置上应采取措施避免过大的旅客集中一舷的横倾力）客船在布置上应采取措施避免过大的旅客集中一舷的横倾力 矩。矩。 （4）增大船舶的横摇阻尼，减小横摇角。设置减摇装置。）增大船舶的横摇阻尼，减小横摇角。设置减摇装置。 （5）舷墙上开排水

38、孔，以使甲板上浪时能迅速排除积水，减小附）舷墙上开排水孔，以使甲板上浪时能迅速排除积水，减小附 加横倾力矩。加横倾力矩。 （6）采取措施防止载荷移动，减少附加横倾力矩。）采取措施防止载荷移动，减少附加横倾力矩。 船体几何要素等对稳性的影响船体几何要素等对稳性的影响 船舶抗沉性船舶抗沉性 军用舰船民用船舶（客船货船军用舰船民用船舶（客船货船） 我国船舶检验局颁发的船舶与海上设施法定检验 规则有明确规定，以保证安全航行。 抗沉性：抗沉性：指船舶在一舱或数舱破损后仍能保持指船舶在一舱或数舱破损后仍能保持 一定的浮性和稳性的能力。一定的浮性和稳性的能力。 保证船舶的不沉性或抗沉性的基本措施是：保证船舶

39、的不沉性或抗沉性的基本措施是： 用水密舱壁将船体分隔成适当数量的舱室来保证的，用水密舱壁将船体分隔成适当数量的舱室来保证的， 要求当一舱或数舱进水后，船舶的下沉不超过规定的极要求当一舱或数舱进水后，船舶的下沉不超过规定的极 限位置，并保持一定的稳性。限位置，并保持一定的稳性。 抗沉性研究的问题：抗沉性研究的问题： 船舶在一舱或数舱进水后浮态及稳性的计算；从保船舶在一舱或数舱进水后浮态及稳性的计算；从保 证船舶抗沉性要求出发，计算分舱的极限长度，即可浸证船舶抗沉性要求出发，计算分舱的极限长度，即可浸 长度。长度。 概概 述述 可浸长度的计算可浸长度的计算 l海船法定检验技术规则规定：民船的下沉极

40、限是在舱壁甲板上 表面的边线以下76mm处，即船舶在破损后至少应有76mm的干舷。 l在船舶侧视图上，舱壁甲板边线以下在船舶侧视图上，舱壁甲板边线以下76mm处的一条曲线（与甲板处的一条曲线（与甲板 边线相平行）称为安全限界线（简称限界线）。边线相平行）称为安全限界线（简称限界线）。 l限界线上各点的切线表示所允许的限界线上各点的切线表示所允许的最大海损水线最大海损水线（或称极（或称极限海损水限海损水 线线）。）。 WL 76mm 舱壁甲板边线舱壁甲板边线 安全限界线安全限界线 最高破舱水线（或称极限破舱水线）最高破舱水线（或称极限破舱水线） 为了保证船舶在破损后的水线不超过此界限，对于舱 室

41、的长度必须加以限制。船舱的最大允许长度称为可浸长可浸长 度度。它表示进水以后船舶的破舱水线恰好与界限线相切。 破舱在船长方向的位置不同，其可浸长度也不同。 可浸长度的计算可浸长度的计算 可浸长度可浸长度 可浸长度可浸长度是指船舶破损进水后，船体即下沉，为了使船的是指船舶破损进水后，船体即下沉，为了使船的 下沉和纵倾不致于超过限界线，船舱的最大许可长度。下沉和纵倾不致于超过限界线，船舱的最大许可长度。 可浸长度的计算可浸长度的计算 分舱因数及可浸长度分舱因数及可浸长度 许可舱长许可舱长=可浸长度可浸长度分舱因数分舱因数=l F 船舶的抗沉性是由水密舱壁将船体分隔成适当数量的舱 室来保证的。如果只

42、用可浸长度曲线来检验船舶横舱壁 的布置是否满足抗沉性要求，那就未免过于粗略，因为 它不能体现出各类船舶在抗沉性方面要求的不同。为此， 在海船法定检验技术规则中采用了一个分舱因数F来 决定许用舱长。F是一个等于或小于1.0的系数，即F1.0。 这样有 当F=1.0时，许可舱长等于可浸长度，船在一舱破损后恰 能浮与极限破舱水线而不致于沉没； 当F=0.5时，许可舱长等于可浸长度的一半，船在相邻两 舱破损后恰能浮于极限破舱水线处； 当F=0.33时，许可舱长等于可浸长度的1/3，船在相邻三舱 破损后恰能浮与极限破舱水线处。 假定水密舱壁的布置恰为许用长度，这时：假定水密舱壁的布置恰为许用长度，这时：

43、 分舱因数及可浸长度分舱因数及可浸长度 一舱制船：一舱制船：如果船舶在一舱破损后的破舱水线不超过限界线，但在 两舱破损后其破损水线超过限界线，则该船的抗沉性只能满足一舱 不沉的要求； 两舱制船：两舱制船：相邻两舱破损后能满足抗沉性要求的船； 三舱制船：三舱制船：相邻三舱被损后仍能满足抗沉性要求的船则。 若用分舱因数F来表示，则： 对于一舱制：对于一舱制：1.0F0.5 对于二舱制：对于二舱制：0.5F0.33 对于三舱制：对于三舱制：0.33F0.25 因此，分舱因数F是决定船舶抗沉性要求的关键因素，其具体数值与 船长、用途和业务性质有关，在规范中有详细规定。 分舱因数及可浸长度分舱因数及可浸

44、长度 一是采取分舱方法一是采取分舱方法 二是增加储备浮力二是增加储备浮力 1、增加干舷可增大型深或将水密舱壁延伸到更高一层甲、增加干舷可增大型深或将水密舱壁延伸到更高一层甲 板；板； 2、减小吃水：当型深不变时，就相当于增加了干舷；、减小吃水：当型深不变时，就相当于增加了干舷； 3、增大舷弧以及使横剖面外倾，均可增大储备浮力。、增大舷弧以及使横剖面外倾，均可增大储备浮力。 提高抗沉性的措施提高抗沉性的措施 快速性：指在给定主机功率时，船舶航行速度快慢的一快速性：指在给定主机功率时，船舶航行速度快慢的一 种性能。它包括：种性能。它包括： 1、阻力：、阻力：与主尺度、船型、航速、船舶附体和航行环境

45、与主尺度、船型、航速、船舶附体和航行环境 有关有关 2、推进：、推进：推进系数越高，船舶的推进性能越好。推进系数越高，船舶的推进性能越好。 概概 述述 概概 述述 快速性包括快速性包括 船舶阻力：船舶阻力：船舶在航行过程中会受到流体（水与空气）船舶在航行过程中会受到流体（水与空气） 阻止它前进的力，这种与船体运动方向相反的作用力称阻止它前进的力，这种与船体运动方向相反的作用力称 为船舶阻力。为船舶阻力。 船舶阻力：船舶阻力：研究船体在运动过程中所受到的各种阻力研究船体在运动过程中所受到的各种阻力 问题。问题。 船舶推进：船舶推进：克服阻力的推进器（常用螺旋桨）及船体克服阻力的推进器（常用螺旋桨

46、）及船体 相互干扰与匹配问题。相互干扰与匹配问题。 船舶阻力的分类船舶阻力的分类 应该注意的是压阻力中包含有粘压阻力和兴波阻力两类不同性质的力。应该注意的是压阻力中包含有粘压阻力和兴波阻力两类不同性质的力。 兴波阻力既使在理想流体中仍然存在，而摩擦阻力和粘压阻力两者都兴波阻力既使在理想流体中仍然存在，而摩擦阻力和粘压阻力两者都 是由于水的粘性而产生的，在理想流体中并不存在。是由于水的粘性而产生的，在理想流体中并不存在。 船体阻力的分类船体阻力的分类 船体阻力的分类船体阻力的分类 摩擦阻力（摩擦阻力（Rf） ：作用于船体湿表面的切应力所形成的阻力。作用于船体湿表面的切应力所形成的阻力。 由于水的粘性，从而使船体运动过程中受到粘性切应力作用，由于水的粘性，从而使船体运动过程中受到粘性切应力作用， 亦即船体表面产生了摩擦力亦即船体表面产生了摩擦力 兴波阻力（兴波阻力（Rw）：）：由兴波引起的压力分布的改变所产生的阻力。由兴波引起的压力分布的改变所产生的阻力。 船体在运动过程中兴起波浪，损耗能量。船体在运动过程中兴起