第二节 船舶浮性

1、 青岛远洋船员职业学院青岛远洋船员职业学院 QMC QINGDAO OCEAN SHIPPING MARINERS COLLEGE第二节第二节 船舶浮性船舶浮性 Ships BuoyancyShips Buoyancy 船舶浮性、稳性和抗沉性是船舶航海性能中几船舶浮性、稳性和抗沉性是船舶航海性能中几个重要的性能。个重要的性能。一、船舶静浮于水中的平衡条件一、船舶静浮于水中的平衡条件Equilibrium Condition 1 1、船舶的浮力与重力、船舶的浮力与重力(Buoyance and Gravity)(Buoyance and Gravity)船舶在各种载重情况下，能保持一定浮态的性船

2、舶在各种载重情况下，能保持一定浮态的性能称为船舶浮性。能称为船舶浮性。 青岛远洋船员职业学院青岛远洋船员职业学院 QMC QINGDAO OCEAN SHIPPING MARINERS COLLEGEn船舶自由浮于静水中所排开水的船舶自由浮于静水中所排开水的质量质量，称，称为船舶排水量，通常以符号为船舶排水量，通常以符号“D”D”表示。表示。n浮力大小为浮力大小为D Dg g，浮力作用中心，称为船舶，浮力作用中心，称为船舶的浮心，通常以符的浮心，通常以符“BB表示。表示。n浮心浮心B(XB(XB B，Y YB B，Z ZB B) )。n浮心就是水线下船体的几何中心。浮心就是水线下船体的几何中心

3、。n船舶的重量（船舶的重量（W W）为船舶所有重量之和。）为船舶所有重量之和。n重力的作用中心，称为船舶重心，通常以重力的作用中心，称为船舶重心，通常以符符“G”G”表示。表示。n重心重心G(XG(XG G，Y YG G，Z ZG G) )。 青岛远洋船员职业学院青岛远洋船员职业学院 QMC QINGDAO OCEAN SHIPPING MARINERS COLLEGE2 2船舶浮于水中的平衡条件船舶浮于水中的平衡条件Equilibrium Condition 作用于船上的重力作用于船上的重力W Wg g和浮力和浮力D Dg g，必须大，必须大小相等方向相反，且作用在垂直于静水面的小相等方向相

4、反，且作用在垂直于静水面的同一条垂线上，即船舶的重力等于船舶的浮同一条垂线上，即船舶的重力等于船舶的浮力，即船舶的重量力，即船舶的重量W W等于船舶的排水量等于船舶的排水量D D。 青岛远洋船员职业学院青岛远洋船员职业学院 QMC QINGDAO OCEAN SHIPPING MARINERS COLLEGE二、船舶的浮态二、船舶的浮态 Floating Condition of Ship船舶在水中的漂浮状态称为浮态。船舶在水中的漂浮状态称为浮态。n正浮、横倾、纵倾、横倾加纵倾。正浮、横倾、纵倾、横倾加纵倾。n浮态主要是用船舶的吃水浮态主要是用船舶的吃水d d、横倾角、横倾角、纵倾角、纵倾角或

5、吃水差或吃水差t t表示。表示。1 1正浮正浮 FloadingFloading on Even Keel on Even Keeln船舶既无横倾又无纵倾的漂浮状态称为正浮。船舶既无横倾又无纵倾的漂浮状态称为正浮。n只须用只须用d d表示其浮态。表示其浮态。 青岛远洋船员职业学院青岛远洋船员职业学院 QMC QINGDAO OCEAN SHIPPING MARINERS COLLEGE WD XGXB YGYB 0n船舶重心和浮心的竖向坐标与船舶的平衡无关，而一般重心位于浮心之上，n 即ZGZBn船舶的许多静水力性能都是按正浮状态进行计算的。 青岛远洋船员职业学院青岛远洋船员职业学院 QMC

6、QINGDAO OCEAN SHIPPING MARINERS COLLEGE2 2横倾（横倾（HeelHeel）n船舶只具有横向倾斜船舶只具有横向倾斜( (无纵向倾斜无纵向倾斜) )的漂浮状态，的漂浮状态，称为横倾。称为横倾。n横倾用正浮与横倾时两水线夹角横倾用正浮与横倾时两水线夹角横倾角表示。横倾角表示。n横倾横倾角后，水线下的船体几何形状对中线面是角后，水线下的船体几何形状对中线面是不对称的，浮心的横向坐标不对称的，浮心的横向坐标Y YB B00nWD nXGXB nYGYB 青岛远洋船员职业学院青岛远洋船员职业学院 QMC QINGDAO OCEAN SHIPPING MARINERS

7、 COLLEGE3 3纵倾（纵倾（TrimTrim）n船舶相对于设计水线具有纵向倾斜船舶相对于设计水线具有纵向倾斜( (无横倾无横倾) )的漂的漂浮状态，称为纵倾。浮状态，称为纵倾。n纵倾是用吃水差纵倾是用吃水差t t或设计水线与静水平面的夹角或设计水线与静水平面的夹角纵倾角表示。纵倾角表示。nWD XG XB YG YB0 青岛远洋船员职业学院青岛远洋船员职业学院 QMC QINGDAO OCEAN SHIPPING MARINERS COLLEGE4 4纵倾加横倾纵倾加横倾 Heel and TrimHeel and Trimn 船舶既有纵倾又有横倾的一种漂浮状态。船舶既有纵倾又有横倾的一

8、种漂浮状态。用横倾角用横倾角、纵倾角、纵倾角或吃水差或吃水差t t表示表示n WD XG XB YG YB 青岛远洋船员职业学院青岛远洋船员职业学院 QMC QINGDAO OCEAN SHIPPING MARINERS COLLEGE总结：总结：船舶在水中的漂浮状态和船舶在水中的漂浮状态和船舶的重量与重船舶的重量与重心位置心位置、排水量与浮心位置排水量与浮心位置有关。有关。研究船舶在水中的浮态，就是研究船舶的研究船舶在水中的浮态，就是研究船舶的重量和排水量的大小，重心坐标和浮心坐重量和排水量的大小，重心坐标和浮心坐标值的计算等标值的计算等 青岛远洋船员职业学院青岛远洋船员职业学院 QMC Q

9、INGDAO OCEAN SHIPPING MARINERS COLLEGE三、船舶重量和重心坐标的计算三、船舶重量和重心坐标的计算 Weight and Gravity Center Coordinate of Ship1 1船舶重量船舶重量W W Weight of Shipn W WWo+DWWo+DWnWoWo（空船重量）（空船重量）=Do=Do（空船排水量）：（空船排水量）： 倾斜倾斜试验报告书或稳性报告书试验报告书或稳性报告书船厂提供。船厂提供。nDWDW（总载重量）（总载重量）=Pi=Pi（可变重量（可变重量PiPi总和的最总和的最大值）：船员、粮食、淡水、燃料、滑油、大值）：船

10、员、粮食、淡水、燃料、滑油、货物、旅客等。货物、旅客等。n船舶的重量船舶的重量W WDoDo十十Pi Pi 青岛远洋船员职业学院青岛远洋船员职业学院 QMC QINGDAO OCEAN SHIPPING MARINERS COLLEGE2 2船舶重心的坐标船舶重心的坐标 Gravity Center Coordinate of Ship1)1)空船重心的坐标空船重心的坐标n设空船的重心位置为设空船的重心位置为G Go o。（。（X XGoGo，Y YGoGo，Z ZGoGo）n由于船体结构和设备的布置是左右舷对称的，由于船体结构和设备的布置是左右舷对称的，Y YGoGo0 ;0 ;nZ ZGo

11、Go由船舶在出厂前做的倾斜试验求得由船舶在出厂前做的倾斜试验求得; ;nX XGoGo和和Z ZGoGo “ “倾斜试验报告书倾斜试验报告书”或或“船舶稳性报船舶稳性报告书告书”上查得。上查得。 青岛远洋船员职业学院青岛远洋船员职业学院 QMC QINGDAO OCEAN SHIPPING MARINERS COLLEGE2)2)装卸重物后船舶重心的坐标装卸重物后船舶重心的坐标 nW1W+Pi nXG1=（WXG+PiXpi）W1 n ZG1=（WZG+PiZpi）W1 式中：式中：nPi船舶所装卸重物重量的代数和，装载时只船舶所装卸重物重量的代数和，装载时只取正值，卸载时只取负值；取正值，卸

12、载时只取负值；nWXG、WZG装卸重物之前的船舶重量对船中装卸重物之前的船舶重量对船中或船底基线所取力矩：或船底基线所取力矩：XG在船中之后取负值；在船中之后取负值；nPiXpi、PiZpi装卸的各项重物重量对船装卸的各项重物重量对船中或船底基线所取力矩的代数和。中或船底基线所取力矩的代数和。n卸载时卸载时Pi取负值，取负值，Xpi位于船中后取负值。位于船中后取负值。 青岛远洋船员职业学院青岛远洋船员职业学院 QMC QINGDAO OCEAN SHIPPING MARINERS COLLEGE四、船舶排水量和浮心坐标的计算四、船舶排水量和浮心坐标的计算 Vessel Displacement

13、 and Coordinate of Centers of Buoyancy 由于船舶的排水量DV，而舷外水的密度一定，所以排水量和浮心坐标的计算实际上就是船舶的排水体积和排水体积中心的计算。 青岛远洋船员职业学院青岛远洋船员职业学院 QMC QINGDAO OCEAN SHIPPING MARINERS COLLEGE1 1正浮状态水线下的排水体积和浮心坐标正浮状态水线下的排水体积和浮心坐标船厂把每一条船的排水量和浮心坐标随着吃水船厂把每一条船的排水量和浮心坐标随着吃水d d的变化都预先给计算出来，并以一定的比例的变化都预先给计算出来，并以一定的比例绘成曲线，绘成曲线，D Df(d) f(d

14、) 排水量曲线；排水量曲线；X XB Bf(d) f(d) 浮心距船中坐标曲线；浮心距船中坐标曲线；Z ZB B= f(d)= f(d)为为 浮心距基线高坐标曲线，浮心距基线高坐标曲线，表示上述船舶静水力性能的曲线称船舶静水力表示上述船舶静水力性能的曲线称船舶静水力曲线。曲线。 青岛远洋船员职业学院青岛远洋船员职业学院 QMC QINGDAO OCEAN SHIPPING MARINERS COLLEGE 青岛远洋船员职业学院青岛远洋船员职业学院 QMC QINGDAO OCEAN SHIPPING MARINERS COLLEGE2 2载重量表尺载重量表尺 静水力曲线图和载重量表尺，只适用于

15、船舶在正浮状态下。静水力曲线图和载重量表尺，只适用于船舶在正浮状态下。 青岛远洋船员职业学院青岛远洋船员职业学院 QMC QINGDAO OCEAN SHIPPING MARINERS COLLEGE五、漂心与每厘米吃水吨数五、漂心与每厘米吃水吨数 Center of Floatation and Tons per cm Immersion 1 1漂心漂心 F F Center of Floatationn 船舶水线面积的几何中心称为漂心，通常船舶水线面积的几何中心称为漂心，通常以符号以符号“F”表示，漂心坐标用表示，漂心坐标用XF表示，（左表示，（左右舷对称右舷对称YF0）n 漂心坐标漂心坐

16、标XF f (d) 坐标原点取在船中，坐标原点取在船中，中前为正值，中后为负值。中前为正值，中后为负值。 青岛远洋船员职业学院青岛远洋船员职业学院 QMC QINGDAO OCEAN SHIPPING MARINERS COLLEGE2每厘米吃水吨数每厘米吃水吨数TPC Tons per cm ImmersionnTPC：船在任意吃水时，水线平行地改变船在任意吃水时，水线平行地改变( (下沉或上浮下沉或上浮)1cm)1cm所引起排水量变化的吨数。所引起排水量变化的吨数。nTPC0.01Aw(t) nTPCTPC用途：可以较方便地求出在小量装卸时用途：可以较方便地求出在小量装卸时船舶的吃水改变量

17、船舶的吃水改变量d d，或根据，或根据d d求船舶装卸求船舶装卸的重量。的重量。nD 100TPCd(t)ndPTPC (cm) nd1d 0.01 d (m) 青岛远洋船员职业学院青岛远洋船员职业学院 QMC QINGDAO OCEAN SHIPPING MARINERS COLLEGE船舶要平行沉浮，则必须满足的条件是：船舶要平行沉浮，则必须满足的条件是：n(1)必须装卸小量重物。必须装卸小量重物。d改变量小，原水线改变量小，原水线面积面积新水线面积（新水线面积（Aw原原= Aw新新)；n(2)装卸重物装卸重物P的重心的重心g必须位于原水线面的必须位于原水线面的漂心漂心F之垂线上，即之垂线

18、上，即XpXF，Yp0。 青岛远洋船员职业学院青岛远洋船员职业学院 QMC QINGDAO OCEAN SHIPPING MARINERS COLLEGE六、舷外水密度改变对吃水的影响六、舷外水密度改变对吃水的影响n船由海水驶入淡水，吃水增加；船由淡水驶入船由海水驶入淡水，吃水增加；船由淡水驶入海水，吃水减小。海水，吃水减小。可近似地认为是平行沉浮。可近似地认为是平行沉浮。n排水量保持不变。排水量保持不变。n实际上，当随着吃水改变时，船舶浮心会沿船实际上，当随着吃水改变时，船舶浮心会沿船长方向前后移动，长方向前后移动，船舶船舶会有微倾发生会有微倾发生。 青岛远洋船员职业学院青岛远洋船员职业学院

19、 QMC QINGDAO OCEAN SHIPPING MARINERS COLLEGE七、船舶抗横倾系统的分类及管理七、船舶抗横倾系统的分类及管理n作用：对由于负荷不对称引起的船舶作用：对由于负荷不对称引起的船舶横倾进行补偿横倾进行补偿n分类：泵控制的抗横倾系统、风机控分类：泵控制的抗横倾系统、风机控制的抗横倾系统制的抗横倾系统n出于出于安全安全原因，均原因，均不允许不允许在在公海公海上用上用任何形式任何形式运行抗横倾系统运行抗横倾系统 青岛远洋船员职业学院青岛远洋船员职业学院 QMC QINGDAO OCEAN SHIPPING MARINERS COLLEGE1 1泵控制的抗横倾系统泵控

20、制的抗横倾系统 青岛远洋船员职业学院青岛远洋船员职业学院 QMC QINGDAO OCEAN SHIPPING MARINERS COLLEGEn工作原理：控制单元通过触点激励压工作原理：控制单元通过触点激励压载系统中的泵和阀，使得水在压载舱载系统中的泵和阀，使得水在压载舱之间流动达到平衡。之间流动达到平衡。n控制方式：自动、手动控制方式：自动、手动n工作过程：工作过程： 青岛远洋船员职业学院青岛远洋船员职业学院 QMC QINGDAO OCEAN SHIPPING MARINERS COLLEGEn（1）系统工作的起动设定值为：船舶横倾超过）系统工作的起动设定值为：船舶横倾超过0.5n（2）泵应在阀）泵应在阀WBV18/WBV20全开，即全开，即“旁通旁通”方式下延时启动方式下延时启动n（3）控制达到的最终状态为：船舶达到垂直位置或）控制达到的最终状态为：船舶达到垂直位置或水位最低水