船舶积载实用教案

1、第三章第三章 保证船舶具有保证船舶具有(jyu)适度稳性适度稳性第1页/共31页第一页，共32页。一一. 稳性的基本概念稳性的基本概念 稳性稳性(Stability)(Stability)的定义的定义 船舶受外力作用船舶受外力作用而不致而不致(bzh)(bzh)倾覆，当倾覆，当外力消失后仍能回复到外力消失后仍能回复到原平衡位置的能力。原平衡位置的能力。 复原力矩复原力矩MR(Righting MR(Righting moment) moment) MR = MR = GZ GZ GZ GZ 复原力臂复原力臂( (重力重力和浮力作用线之间的距和浮力作用线之间的距离离) )。 第2页/共31页第二

2、页，共32页。一一. 稳性的基本概念稳性的基本概念船舶的三种平衡状态船舶的三种平衡状态 稳定平衡：重心稳定平衡：重心G在稳心在稳心M之下，之下，MR为正值。为正值。 不稳定平衡：重心不稳定平衡：重心G在稳心在稳心M之上，之上，MR为负值为负值(f zh)。 中性平衡：重心中性平衡：重心G与稳心与稳心M重合，重合，MR为零。为零。第3页/共31页第三页，共32页。二二. 初稳性的概念初稳性的概念(ginin) 初稳性初稳性(Initial stability)(Initial stability)：横倾角小于：横倾角小于10-1510-15度，且上甲板边度，且上甲板边缘开始入水前所表现的稳性。缘

3、开始入水前所表现的稳性。 初稳性假定条件：初稳性假定条件： 船舶微倾前后水线面的交线过原水线面的漂心船舶微倾前后水线面的交线过原水线面的漂心F F。 浮心移动轨迹浮心移动轨迹(guj)(guj)为圆弧段，圆心为定点为圆弧段，圆心为定点M(M(稳心稳心) )，半径为，半径为BM(BM(稳心半径稳心半径) )。 初稳性公式：初稳性公式： 复原力矩：复原力矩： MR = MR = GZGZ 满足假定条件时：满足假定条件时：MR = MR = GMGMsinsin 第4页/共31页第四页，共32页。二二. 初稳性的概念初稳性的概念(ginin) 初稳性衡准指标初稳性衡准指标(zhbio)GM(zhbi

4、o)GM计算计算 GM = KM - KG0 - GMf GM = KM - KG0 - GMf 第5页/共31页第五页，共32页。第6页/共31页第六页，共32页。二二. 初稳性的概念初稳性的概念(ginin) 初稳性衡准指标初稳性衡准指标GMGM计算计算 GM = KM - KG0 - GMf GM = KM - KG0 - GMf 常用常用(chn yn)(chn yn)公式：公式： 梯形液面：梯形液面： 矩形液面：矩形液面： 第7页/共31页第七页，共32页。二二. 初稳性的概念初稳性的概念(ginin) 可以证明：对矩形液舱，等间距加可以证明：对矩形液舱，等间距加n n道纵舱壁，对道

5、纵舱壁，对GMGM影响影响(yngxing)(yngxing)值将减少到原来的值将减少到原来的 。第8页/共31页第八页，共32页。二二. 初稳性的概念初稳性的概念(ginin)自由液面对初稳性高度自由液面对初稳性高度(god)GM(god)GM的影响的影响由于液体具有流动性，舱内未装满的液体（具有自由液面的液体），在由于液体具有流动性，舱内未装满的液体（具有自由液面的液体），在船舶横倾过程中会自动向倾斜一侧流动，使其重心向船舶倾斜的方向船舶横倾过程中会自动向倾斜一侧流动，使其重心向船舶倾斜的方向移动。液体重心移动所产生的力矩称自由液面倾侧力矩，它将部分抵移动。液体重心移动所产生的力矩称自由液

6、面倾侧力矩，它将部分抵消复原力矩，从而降低船舶的初稳性高度消复原力矩，从而降低船舶的初稳性高度(god)(god)。 自由液面对稳性的影响与存在自由液面的液舱个数有关。自由液面对稳性的影响与存在自由液面的液舱个数有关。影响自由液面对影响自由液面对GMGM的修正值的主要因素是液面惯性矩，它是一个与液舱的修正值的主要因素是液面惯性矩，它是一个与液舱水平截面形状有关的参数。自由液面惯性矩与液舱宽度的三次方成正水平截面形状有关的参数。自由液面惯性矩与液舱宽度的三次方成正比。比。 第9页/共31页第九页，共32页。三三. 船舶临界船舶临界(ln ji)稳性资料稳性资料 船舶临界初稳性高度船舶临界初稳性高

7、度GMcGMc：恰能同时满足：恰能同时满足(mnz)(mnz)稳性衡准要求时的初稳性高度值稳性衡准要求时的初稳性高度值(m)(m)。 第10页/共31页第十页，共32页。三三. 船舶船舶(chunb)临界稳性资料临界稳性资料 临界重心临界重心(zhngxn)(zhngxn)高度高度KGc: KGc = KM - GMc KGc: KGc = KM - GMc 第11页/共31页第十一页，共32页。四四. 船舶船舶(chunb)稳性的检验与调整稳性的检验与调整 船舶稳性的校核船舶稳性的校核 保证适度保证适度(shd)稳性的经验方法稳性的经验方法 按合适比例控制各层舱配货重量。如：按合适比例控制各

8、层舱配货重量。如：第12页/共31页第十二页，共32页。四四. 船舶船舶(chunb)稳性的检验与调整稳性的检验与调整设设GMGM的调整的调整(tiozhng)(tiozhng)值值:GM=:GM=要求的要求的GM2-GM2-调整调整(tiozhng)(tiozhng)前前GM1GM1。垂向移动载荷垂向移动载荷Z PZ P重心垂向移动距离重心垂向移动距离(m),(m), 下移取下移取“+”“+”，上移取，上移取“-”“-”。 第13页/共31页第十三页，共32页。四四. 船舶稳性的检验船舶稳性的检验(jinyn)与调整与调整 垂向移动载荷垂向移动载荷 当满载满舱时，可采用轻重货物等体积互换方法

9、调整当满载满舱时，可采用轻重货物等体积互换方法调整(tiozhng)(tiozhng)，此时还应满足：，此时还应满足： 第14页/共31页第十四页，共32页。四四. 船舶船舶(chunb)稳性的检验与调整稳性的检验与调整 加减加减(ji jin)(ji jin)载荷载荷( (P P 10% 10%) ) 注意：注意：P P加载时取加载时取“+”“+”，减载时取，减载时取“-”“-”。 第15页/共31页第十五页，共32页。稳性的分类稳性的分类(fn li) 按倾斜方向：横稳性，纵稳性按倾斜方向：横稳性，纵稳性 。按倾斜角度大小：初稳性，大倾角稳性。按倾斜角度大小：初稳性，大倾角稳性。按外力性质

10、：静稳性，动稳性。按外力性质：静稳性，动稳性。按船体是否破损：完整稳性，破舱稳性。按船体是否破损：完整稳性，破舱稳性。第16页/共31页第十六页，共32页。思考题思考题 正确理解船舶稳性、初稳性的定义及表示正确理解船舶稳性、初稳性的定义及表示(biosh)方法。方法。 阐述船舶重心高度的计算方法。阐述船舶重心高度的计算方法。 自由液面如何对船舶稳性产生影响，该影响与哪些因素有关。自由液面如何对船舶稳性产生影响，该影响与哪些因素有关。 何谓适度的稳性范围。何谓适度的稳性范围。第17页/共31页第十七页，共32页。思考题思考题 某轮排水量为某轮排水量为16300t16300t，船上的某一油舱未满，

11、该柜型舱的宽为，船上的某一油舱未满，该柜型舱的宽为12m12m，长为，长为10m10m，内装燃料的比重为，内装燃料的比重为t/m3t/m3，求，求自由液面对初稳性高度的影响值。自由液面对初稳性高度的影响值。 某轮满载排水量某轮满载排水量=19200t=19200t（各油水舱均满），要使（各油水舱均满），要使GMGM达到达到1m1m，需要上下移动货物，需要上下移动货物(huw)(huw)。设。设NO3NO3舱舱的底舱有一票货物的底舱有一票货物(huw)(huw)重为重为P=288tP=288t移往间舱，试计算货物移往间舱，试计算货物(huw)(huw)重心应移动的垂向距离。重心应移动的垂向距离。

12、 第18页/共31页第十八页，共32页。思考题思考题 某轮空船排水量某轮空船排水量5371t5371t，NDW=13580tNDW=13580t，实装货物，实装货物12187t12187t，油水等，油水等1928t1928t（液舱均（液舱均满），船舶满），船舶(chunb)(chunb)常数常数200t200t，全船垂向力矩，全船垂向力矩KNmKNm，。现拟在上甲板装载部分货，。现拟在上甲板装载部分货物，若要求，求最多能在物，若要求，求最多能在ZPZP处装多少吨甲板货？处装多少吨甲板货？ 第19页/共31页第十九页，共32页。第三章第三章 保证满足船舶保证满足船舶(chunb)的强度要求的强度

13、要求第20页/共31页第二十页，共32页。一一. 船舶强度船舶强度(qingd)概念概念 船舶强度船舶强度(qingd)(Strength of ships)(qingd)(Strength of ships)：船体结构抵抗内外作用力的能力。：船体结构抵抗内外作用力的能力。 船舶强度船舶强度(qingd)(qingd)可分为：可分为： 第21页/共31页第二十一页，共32页。二二. 船体纵向船体纵向(zn xin)强度条件概述强度条件概述 船体纵向强度船体纵向强度(qingd)(qingd)：指船体结构所具有的抵御因重力和浮力沿纵向分布不一致而造成的极度变形或：指船体结构所具有的抵御因重力和浮

14、力沿纵向分布不一致而造成的极度变形或损坏的能力。损坏的能力。 船体受力超过纵向强度船体受力超过纵向强度(qingd)(qingd)的允许范围，将导致船体纵向构件（如甲板、龙骨等）发生永久变形或的允许范围，将导致船体纵向构件（如甲板、龙骨等）发生永久变形或损坏。损坏。第22页/共31页第二十二页，共32页。二二. 船体纵向强度条件船体纵向强度条件(tiojin)概述概述 船体产生总纵弯曲的主要原因是由于重力和浮力(fl)沿船长分布不一致所引起。 船舶最大剪力通常出现在距首尾1/4船长附近，最大弯矩出现在船舯前后。第23页/共31页第二十三页，共32页。二二. 船体纵向船体纵向(zn xin)强度

15、条件概述强度条件概述 船体船体(chun t)(chun t)纵向变形纵向变形的两种形式的两种形式 中拱中拱(Hogging)(Hogging)船船体体(chun t)(chun t)中部上拱的中部上拱的弯曲状态。弯曲状态。 中垂中垂(Sagging)(Sagging)船船体体(chun t)(chun t)中部下垂的中部下垂的弯曲状态。弯曲状态。 第24页/共31页第二十四页，共32页。三三.满足船体纵强度满足船体纵强度(qingd)条件的经验方法条件的经验方法 按舱容比例分配按舱容比例分配(fnpi)(fnpi)各舱载货重量各舱载货重量 Ai Ai 第第i i舱调整值舱调整值(t)(t)。

16、两种确定方法：。两种确定方法： 取夏季满载时该舱装载量的取夏季满载时该舱装载量的10%10%。 取本航段该舱装载量的取本航段该舱装载量的10%10%。 第25页/共31页第二十五页，共32页。第26页/共31页第二十六页，共32页。三三.满足满足(mnz)船体纵强度条件的经验方法船体纵强度条件的经验方法 合理分配合理分配(fnpi)(fnpi)中途港货物中途港货物 中途港货物批量大时，应按舱容比例分配中途港货物批量大时，应按舱容比例分配(fnpi)(fnpi)；当批量不大时，不能过于集中，应间舱安排。；当批量不大时，不能过于集中，应间舱安排。 装卸货物中尽量均衡各舱的装卸进度装卸货物中尽量均衡

17、各舱的装卸进度 第27页/共31页第二十七页，共32页。四四.满足船舶满足船舶(chunb)局部强度条件局部强度条件 与装载有关与装载有关(yugun)(yugun)的局部强度指各载货部位（如各层甲板、舱口盖、平台、舱底等）的承载能力。船的局部强度指各载货部位（如各层甲板、舱口盖、平台、舱底等）的承载能力。船舶积载时应确保所有部位承载的货物的重量不超过局部强度允许的极限值。舶积载时应确保所有部位承载的货物的重量不超过局部强度允许的极限值。第28页/共31页第二十八页，共32页。四四.满足船舶局部满足船舶局部(jb)强度条件强度条件 局部强度的表示局部强度的表示(biosh)(biosh)方法：

18、方法： 均布载荷：指船舶不同载货部位单位面积允许承受的最大重量。均布载荷：指船舶不同载货部位单位面积允许承受的最大重量。单位为单位为kPakPa。 集中载荷：指某一特定面积上允许承受的最大重量，单位为集中载荷：指某一特定面积上允许承受的最大重量，单位为kNkN。 车辆甲板负荷：指在舱盖、甲板或舱内装载车辆或使用车辆装卸车辆甲板负荷：指在舱盖、甲板或舱内装载车辆或使用车辆装卸货物时，甲板、舱盖或内底板允许承受的以车轮数目为前提的车货物时，甲板、舱盖或内底板允许承受的以车轮数目为前提的车辆及所载货物的总重量。辆及所载货物的总重量。 堆积负荷：指集装箱船的甲板、舱盖或舱底上不同的堆积负荷：指集装箱船的甲板、舱盖或舱底上不同的20ft20ft或