船舶性能计算复习

1、船体性能计算复习10362谭高泽;船舶的航海性能包括哪些？各自含义是什么（第 1面）？1、浮,性：船舶装载一定的载荷，仍能浮于一定水面位置而不沉没的能力。2、稳,性：船舶受外力作用离开平衡位置发生倾斜而不致于倾覆，当外力消除后仍能自动回复到原来平衡位置的能力。3、抗沉性：船舶遭受海损事故舱室破损进水，仍能保持一定的浮性和稳性而不致于沉没或倾覆的能力。4、,快速,性:船舶在其动力装置产生一定功率的情况下能达到规定航速的能力，亦称为速航性。快速性主要包括：1）船舶阻力：研究船舶航行时所遭受的阻力。目的在于掌握阻力的变化规律，从而 改善船型，降低阻力。即阻力的成因、分类、计算、影响因素和降阻措施。2

2、）船舶推进：研究船舶推进器，推进器克服阻力发生推力。目的在于设计出符合要求的高效推进器。即推进器的水动力性能、设计高效推进器。5、操纵,性：船舶在航行时能按照驾驶员的意图保持既定航向的能力或改变航行方向的能力。包括：1）航向稳定性：保持原有航向的能力。2）转首性：应舵转首的能力。3）回转性：应舵作圆弧运动的能力。:;船型系数有哪些，含义是什么？关公式是什么？第3面） 1、水线面积系数Cwp与基平面相平行的任一水线面的面积AW与船长L、船宽B所构成的矩形面积之比，即C WP2、中横剖面:中横剖面在水线以下的面积 AM与船宽B和吃水T所构成的矩形面积之比，即 CmBT3、方形系数船体水线以下的型排

3、水体积与由船长L、船宽B和吃水构成的长方体体积之比，即 Cb7LBT4、棱形系数（或称纵向棱形系数）船体水线以下的型排水体积与相对应的中横剖面面积 AM、船长L所构成的柱体体积之比，即 CpAm L C m 5、垂向棱形系数船体水线以下的型排水体积与相对应的水线面面积AW、吃水 T所构成的柱体体积之比，即CvpC VPA wTC WP第1页，共13页船体性能计算复习10362谭高泽,掌握浮态的概念和种类，掌握其表征系数（第 22面）。 1、正浮船舶中纵剖面和中横剖面均垂直于静止水面的浮态，即船舶端端正正浮于水面的浮态。）平衡方程式： w=0中xG= xByG = yB = 0）表征参数：吃水

4、T （或d）2、横倾船舶中横剖面垂直于静止水面，但中纵剖面与铅垂平面成一角度的浮态。即船舶向左右 舷倾斜的浮态。）平衡方程式：W=8VxG= xByB yG = （zB zG ） tg 横倾角 止右倾为正，左倾为负。）表征参数：吃水 T （或d）、横倾角 也横倾角日。3、纵倾船舶船舶中纵剖面垂直于静止水面，但中横剖面与铅垂平面成一角度的浮态。即船舶向艄 龌倾斜的浮态。）平衡方程式： W=8VxB xG = （ zB zG t tg 0yB = yG纵倾角F艄倾为正，龌倾为负。）表征参数：平均吃水 T （或d）、横倾角 &4、任意状态船舶既有横倾，又有纵倾的浮态。）平衡方程式：W= = VxB

5、xG = （zB zG） tg 6yB yG = （zBzG） tg）表征参数：平均吃水 T （或d）、横倾角 队四，掌握民用船舶的重量和典型排水量的分类。（第25面）组成船舶重量的名目虽多，但概括起来可归纳为两大类：1、固定重量（LW第2页，共13页船体性能计算复习10362谭高泽包括船体钢料重量（wh、木作晒装重量（W。、机电设备重量（wm等。它们的重 量和重心位置在船舶的使用过程中是固定不变的，也称为空船重量，或称船舶自（身）重（量）。LW= Wh+Wf+ Wm2、变动重量（DW包括货物、船员、行李、旅客、淡水、粮食、燃料、润滑油以及弹药等重量。这些 重量随船舶的装载而改变，也称为载重量

6、。船舶排水量是空船重量与载重量之和，W LW+ DW载重量与载货量是两个不同的概念。思考：XX吨货船、XX客位客船中的“XX”指的是什么？二、民用船舶的典型排水量1、满载出港排水量指在船上装载设计规定载重量（即按设计任务书要求的货物、旅客和船员及其行李、粮食、淡水、燃料、润滑油、锅炉水的储备以及备品、供应品等均装载满额的重量），离开 港口出发时的排水量。2、满载到港排水量：满客、货，到达港口时的排水量。此时燃料、润滑油、淡水、粮食等消耗品还剩满额的10%3、空载出港排水量：无客货、消耗品满额，离开港口时的排水量。4、空载到港排水量：无客货、消耗品还剩满额的10%!达港口时的排水量。通常所谓的设

7、计排水量，如无特别说明，就是指满载出港排水量，简称满载排水量。五，了解正浮状态下船舶的排水体积，浮心位置计算的方法 和基本原理（第26面）2、基本公式1 ）排水体积=0 Aw dzAw =2 ：l ydx22）浮心 B （xB, yB, zB）（1）浮心纵向坐标yB=0（2）浮心横向坐标式中:3)浮心垂向坐标Mxoy zb= Myoz :排水体积对中横剖面的静矩Mxoy：排水体积对基面的静矩M yoz= ；xFAWdzTM xoy 二 zAWdz第3页，共13页船体性能计算复习10362谭高泽六,掌握每立方厘米吃水吨数的概念和定义式应用每立方厘米吃水吨数求小载荷移动时吃水值（第 29面）概念船

8、舶正浮时吃水增加（或减少） i厘米时，引起排水量增加（或减少）的吨数称为每厘米吃水吨数（TPQ。将TPC随吃水的变化绘制成曲线，称为每厘米吨数曲线。每厘米吨数曲线与水线面面积曲 线形状相似。2、公式设船舶吃水 d时的水线面面积为 aw,当吃水改变 6d时，则排水量变化 AW= P A/d令：d =0.01m根据定义得 Tpc = ：Aw一 100上述推导中吃水改变为小量，否则水线面面积不能视为常量3、简单应用设若已知船舶在某一吃水时的 TPG当装卸小量货物 p吨（不超过排水量的 10%,则船舶平均吃水变化量d = p （cm） = p （m）TPC 100TPC上述式中，p装货物时为正，卸货物

9、为负。 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark45 o Current Document 七、掌握邦戒曲线的组成；掌握用邦戒曲线计算纵倾状态下 排水体积、浮心位置的步骤和相关公式。（第31 面）1、邦戒曲线的组成1、横剖面面积曲线（实线表示）2、横剖面面积对基面的静矩曲线（虚线表示） HYPERLINK l bookmark49 o Current Document 八、掌握储备浮力的概念、作用和表示方法（第33面）。概念：满载水线以上船舶主体水密部分的体积所能产生的浮力称为储备浮力2、作用：1）保证船舶在水面的漂浮能力（浮性）。2）对稳性也有一定的影响。总之，储

10、备浮力是确保船舶安全航行的一个重要指标。3、表示:储备浮力通常用满载排水量的百分数来表示，其大小根据船舶类型、航行区 域以及载运货物的种类而定。一般来说，内河驳船的储备浮力约为其满载排水量的10%15% ,海船约为20%25% ,而军用船舶往往在 100%以上。九、掌握载重线标志的含义和作用（第 33面）。1、WNA 冬季北大西洋载重线 2、W 冬季载重线。3、S夏季载重线4、T-热带载重线。第4页，共13页船体性能计算复习10362谭高泽5、F 夏季淡水载重线6、TF 热带淡水载重线。圆环两侧的字母 C、 S”表示勘定干舷的检验机关是 中华人民共和国船舶检验局 ” 若实际吃水超过规定的载重线

11、上缘（即载重线标志被水淹没），则表明该船已处于超载状态，其结果造成储备浮力减小，航行的安全性得不到保障，港务监督机构应不准其出港。十、了解水密度改变时船舶浮态的变化规律（第34面） 一、吃水的变化1、将浮性方程 =/对密度p求微分，得 d = 2、dV= AWdz,将吃水 T代替z,代入，得dT3、又TPC_Aw 拓 100 故dTd ；-100tpcr1、当船舶由淡水驶入海水,dp 0,则dT0,即吃水增大。、掌握稳性的分类（第37面）1、按倾斜方向来分i ）横稳性：船舶横向倾斜时的稳性。2）纵稳性：船舶纵向倾斜时的稳性。2、按倾斜力矩的性质来分）静稳性：倾斜矩缓慢作用于船，使船的倾斜角速度

12、很小或忽略不计时的稳性。）动稳性：倾斜外力矩突然作用于船，使船舶倾斜有明显角速度时的稳性。3、按倾斜角度的大小来分）初稳性（或称小倾角稳性）：一般指倾斜角度小于或上甲板边缘开始入前的稳性。）大倾角稳性：一般指倾斜角度大于或上甲板边缘开始入后的稳性。十二、掌握漂心、重心、浮心、横稳心和纵稳心、横稳心半 径和纵稳心半径、横稳性高和纵稳性高的概念。（第38面）（1）重心g（x g，Yg，Z G）:船重力作用点（2）漂心F（X f，Yf，Zf）：水线面面积形心。（3）浮心B（Xb，丫b，ZB）：水下排水体积的形心，即合浮力的作用点。1）横稳心（或称初稳心） M初横稳性中，浮心曲线的曲率中心或船舶倾斜前

13、后浮力作用线的交点。1）纵稳心ML:初纵稳性中，浮心曲线的曲率中心或船舶倾斜前后的浮力作用线的交点 十三，掌握初稳性公式和纵稳性公式，掌握初稳性高的上 下限及其依据。41面第5页，共13页船体性能计算复习10362谭高泽1、横稳性如图所示，回复力矩 M R = AGZ =AGMsin* （t m）式中：GM（或h）为横稳性高（或称初稳性高），单位为 m且 GM =BM *zb ZgM r = AGM sin*称为初稳性公式（或称横稳性公式）1、纵稳性高与船长为同一数量级，在船舶设计时，除浮吊等特 种船舶外，一般不必考虑纵稳性问题。2、横稳性高是衡量船舶初稳性的主要指标，是因为：）船舶在一定排水

14、量下产生小横倾，横稳性高越大，复原力矩也越大，抵抗倾斜力矩的能力越强。）稳心MW排水量和主尺度有关，体现船舶设计方面；重心GW装载情况有关，体现了船舶营运方面。横稳性高综合反映了船舶设计与营运两方面。3、但是横稳性高过大的船，摇摆周期短（ T 0 58 B ：+4zG）,在海上遇到风浪时会产1 一 , GMT生急剧的摇摆，所以横稳性高的数值要选取适当。1）横稳性高的上限值取决于耐波性。2）横稳性高的下限值取决于稳性。十四、掌握横倾力矩、纵倾1c曲矩的I念。4面、横倾1g矩M0当4-0, sin（）=（）,根据初稳性公式MR=AGMSin*可求出横倾10力矩M0，即使船舶横倾10所需的横倾力矩，

15、由于 1所以AGM （t m）57 35 3MH/M0（度）。1 - rad m 0应用：如有较小的横倾力矩MH乍用于他7.3由此引起的横倾角度三、纵倾1cm?矩MTC当0-0, sin 0 =tan 0,根据纵稳性公式 M RL = BMLsin?可求出纵倾1cm力矩MTCMTC丹山（t项100Lt = MT/MTC （cm）。4即使船舶纵倾1cm所需的纵倾力矩，由于 1cm= 0.01m,所以应用：如有较小的纵倾力矩 MT乍用于船，则由此引起的纵倾值十五、掌握是静水力曲线的概念和组成（一、静水力曲线的概念所谓静水力曲线是指船舶静止正浮状态下浮性要素、初稳性要素和船型参数等随吃水的变化规律曲

16、线。、静水力曲线图的组成11、每厘米纵倾力矩曲线1、型排水体积曲线2、总排水体积曲线第6页，共13页船体性能计算复习10362谭高泽、（总）排水量曲线4、浮心纵向坐标曲线、浮心垂向坐标曲线6、水线面面积曲线、漂心纵坐标曲线8、每厘米吃水吨数曲线M 9、横稳心半径曲线（或横稳心垂向坐标曲线）、纵稳心半径曲线（或纵稳心垂向坐标曲线）12 、水线面系数曲线13、中横剖面系数曲线 14、方形系数曲线15、棱形系数曲线 说明：18为浮性要素曲线，911为初稳性要素曲线，1215为船型系数曲线。将上述曲 线的计算结果绘制综合性的曲线图，即可得静水力曲线图（如下图所示）。静水力曲线图的比例的含义类似于邦戒曲

17、线的曲线比例，例如排水量曲线的比例为“1cm= 1000t”表示：排水量的图面长度每厘米为 1000吨大小（静水力曲线图上的小方格边长 应为1厘米）。各组成曲线的坐标原点：1）浮心纵向坐标曲线和漂心纵坐标曲线的原点在图下方的肿符号处。2）各船型系数曲线的坐标原点是图下方的船型系数坐标的原点处。3）其它各曲线的原点在图中方格的最左下端点处。十六，理解小载荷的移动和装卸对船舶浮态和初稳性的影 响规律，理解相关公式的含义。（第4湎） 十七、掌握自由液面和悬吊载荷对船舶初稳性的影响装载液体的舱柜（淡水舱、燃油舱和压载水舱等），如果舱内液体没有装满，则船舶在倾斜过程中，舱内的液体也将流向倾斜一舷，且液面

18、保持与水面一致，这种可以自由流动的液体表面称为自由液面。当液体流动后，液体体积的形状发生变化，它的重心向倾斜一侧移动，因而产生一个额外的倾斜力矩，其结果是降低船的稳性。我们讨论自由液面对初稳性的影响，主要分析自由液面影响后的初稳性。1、曳 自由液面对初稳性高的修正值，一般为不利影响。2、件由液面为初稳性高的修正值只与自由流动液体的密度、液面的形状和大小（ix和iy）和船舶的排水量有关，而与自由液体的体积无关。因此，我们称之为自由液面对初稳性的影响，不称为自由液体对初稳性的影响。3、若液舱装满液体，则无自由液面的影响。 pipi. 1ix 1iy4、自由液面对初稳性高的修正值可引申为 一 & 和

19、 二4。 其中：“一”表示自由液面从无到有，考虑自由液面的不利影响。“ 十 ”表示从有到无，考虑消除自由液面的不利影响。6、减小自由液面对初稳性的不利影响，最有效的方法是在船内设置纵舱壁，用纵舱将自由液面n等分后的影响减少到未分舱时的1/n2。因此，船上宽度较大的油舱、水舱等通常都要设置纵向舱壁，以减小自由液面对稳性的不利影响。7、若船舶同时有载荷移动、装卸和自由液面，在计算初稳性中应同时综合考虑各方面的综第7页，共13页船体性能计算复习10362谭高泽合影响。十八、掌握倾斜试验的目的（600在船舶设计阶段所计算所得的空船重量和重心位置，与船舶建成后的实际大小往往有一定的差异，所以船舶检验部门

20、规定，在船舶建成后必须进行倾斜试验，以便正确地求得实际空船的重量和重心位置。倾斜试验的目的：确定船舶的空船重量和重心位置。倾斜试验的基本原理：载荷移动原理。P62 T3 -4:某内河驳船= 1100t,平均口水T= 2.0m,每厘米吃水吨数 TPC= 6.50,在6个同样的舱内装有石油（石油的重量密度p1=0.93t/m3 ）,每个舱内都有自由液面。油舱为长方形，其尺度为l = 15.0m, b=6.0m。这时船的初稳性高为= 1.86m。若把右舷中间的一个舱中重量为p=120t的油完全抽出，其重心垂向坐标zG=0.80m,求船的横倾角解：1、平均吃水变化量2、新的初稳性高rx丁 p p6T

21、=10 = 10 = 一0.185( m)1 Jlb3二 pG1M 1 向、Pd(T I -Z -而) , , p /=GM -p(T - -T - z - GM )130.93 ：15.0 6 0- 12 1100 -120l p 2-120-0.185=1.86(2.0 0.80 -1.86)1100 -1202= 2.21( m)3 、横倾角 tan* = Py=1203.0_ = _0 166（ P）G1M1 （1100120）2.21所以，横倾角=-9.40 （左倾）。21掌握静倾角和动倾角的概念，掌握静稳 性曲线的特征，理解静、动稳性曲线的关 系。（第63面）22、掌握最小倾覆力矩

22、（力臂）的含义，会 用静、动稳性曲线作图求解最小倾覆力矩（力臂）（第72面）。23、掌握稳性衡准数的定义式及其表达式中 各项的含义。73面二、稳性衡准数稳性衡准数K对船舶稳性的重要基本要求之一。规则规定：船舶在所核算的各种载况下的稳性，应符合下列不等式第8页，共13页船体性能计算复习10362谭高泽K式中：lqq - 11、Mq（或Mf）:最小倾覆力矩（或力臂），表示船舶在最危险情况下抵抗外界动力 作用的极限能力。2、l q （或l f ）:风压动倾力矩（或力臂），表示船舶在恶劣海况下风对船舶作 用的动力作用。3、K 1:风压动倾力矩（或力臂）不大于使船舶倾覆所必须的最小倾覆力矩（或力 臂），

23、所以船舶不至于倾覆，因而认为具有足够的稳性。24 了解干弦、船宽、重心高度、自由液面 和上层建筑对船舶稳性的影响。一、船体几何要素对稳性的影响1、干弦高度对稳性的影响当船舶的排水量和重心高度等参数保持不变时，仅增加干弦高度：）初稳性高不变。）最大静稳性臂增大，且极限静倾角增大，稳性范围增大。）甲板边缘入水角增大，稳性消失角也相应增大。注意：干弦不改变初稳性，只对大倾角稳性有影响。2、船宽对稳性的影响当船舶的排水量和重心高度等参数保持不变时，仅增加船宽：D初稳性高增大，对初稳性有利。2）最大静稳性臂增大，稳性范围增大。3）甲板边缘入水角减小，从而使极限静倾角减小。注意：船宽对初稳性和大倾角稳性均

24、有影响。3、横剖面形状对稳性的影响船舶的横剖面形状通常有 四和u形两类。当两船的尺度、排水量和重心高度等参数相同时，V形船的水线面系数（水线面惯性矩）比urn船大，所以V型船初稳性高和回复力臂都大于 U1船。二、重心高度对稳性的影响如图所示，设船舶重心在 G点时的复原力臂为l。、若重心垂直上移至处 G1,其复原力臂为。、若重心垂直下移至处 G2,其复原力臂为。讨论：提高重心将使初稳性高、复原力臂和稳距都相应减小。降低重心则作用相反。因此，重心位置对船舶稳性有重大的影响。第9页，共13页船体性能计算复习10362谭高泽三、自由液面对稳性的影响如图当船内液体舱中存在自由液面时，舱内液体将随船的倾斜

25、而移动，对静稳性曲线有 一定影响（对初稳性和大倾角稳性均有影响）。四、上层建筑对稳性的影响具有水密性和满足强度要求的上层建筑入水后能产生一定的回复力矩。因此，对船舶稳性有一定的影响，类似于干弦，只对大倾角稳性有影响。、改善稳性的措施改善船舶稳性的措施可从两面入手：提高船舶的最小倾覆力矩（或力臂）；减小船舶所受到的风倾力矩（或力臂）。一、提高船舶的最小倾覆力矩（或力臂）1、降低船的重心：在设计时就要高度重视船上各种设备、重物布置的重心高度。在船的底部加压载物是最常见的一种方法。船舶在使用过程中也常需在某些空舱灌入 压载水以降低重心高度。2、增加干弦：这是提高船舶稳性的有效措施之一，某些稳性不足的

26、老船可将载重线3、增加船宽这是提高船舶稳性的有效措施之一，有些老船初稳性不足时，常在船的两舷水线附 近加装相当厚的护木和浮箱等，或可在舷侧加装一个凸出体。4、增加水线面系数。它的作用与增加船宽类似。5、减小自由液面和悬挂载荷的影响。6、注意船舶水线以上的开口和水密性，提高船舶的进水角。二、减小船舶所受到的风压倾斜力矩（或力臂）主要是减小船的受风面积，也就是减小上层建筑的长度和高度。某些小型海洋船舶以及渔船等，为了保证优良的航海性能，不得不降低船员的生活 和工作条件，将居住舱室和驾驶等做得短小一些。20 了解进水舱的分类和渗透率的概念（79面。二、进水舱的分类进水舱按其进水情况，可分为三类：1、

27、第一类舱：舱的顶部位于水线以下，船体破损后海水灌满整个舱室，但舱顶未 破损，因此舱内没有自由液面。双层底和顶盖在水线以下的舱柜等属于这种情况。2、第二类舱：进水舱未被灌满，舱内的水与船外的海水不相联通，有自由液面。为调整船舶浮态而灌水的舱以及船体破洞已被堵塞但水还没有抽干的舱室属于这 类情况。3、第三类舱：舱的顶盖在水线以上，舱内的水与船外海水相通，因此舱内水面与 船外海水保持同一水平面。这是船体破舱中最为普遍的典型情况。三、渗透率对破损船的浮态和稳性起影响作用的是进水舱的实际进水体积，而不是进水舱本身第10页，共13页船体性能计算复习10362谭高泽的型容积。船舱内有各种结构、设备、机械和货

28、物等，它们在舱内已占据了一定的空间。因此,船舱内实际能进水的体积 V1总是小于空舱的型体积 V,两者的比值称为（体积）渗透率 科 V。, Vi1 =V V（体积）渗透率的大小视舱室用途及装载情况而定，我国海船法定检验技术规则 中有明确的规定。27、掌握安全限界线、可浸长度的概念。（88面一、安全限界线（简称限界线）我国海船法定检验技术规则规定，民用船舶的下沉极限是在舱壁甲板（水密横舱壁达到的最高一层甲板）上表面的边线以下76mm处，也就是说，船舶在破损后至少应有 76mm的干舷。 在船舶侧视图上，舱壁甲板边线（包括甲板厚度）以下76mm处的一条与甲板边线平行的曲线称为安全限界线。 二、极限破舱

29、水线（或极限海损水线） 限界线上各点的切线表示所允许的最高破舱水线，称为极限破舱水线（或称为极限海损水线）。 三、可浸长度曲线为保证船舶在破损后的水线不超过限界线，对于船舱的长度必须加以限制。船舱的最大许可长度称为可浸长度。可浸长度表示进水以后船舶的极限破舱水线恰与限界相切。船舱在船长方向的位置不同，其可浸长度也不同。以可浸长度的中点至中横剖面的 距离为横坐标，以可浸长度为纵坐标所作的曲线称为可浸长度曲线。28、掌握分舱因数、许用舱长可浸长度的关系， 掌握一、二、三舱制船的分舱因素大小范围（93面四、分舱因数及许用舱长不同类型的船舶对抗沉性的要求是不同的，为了体现这些不同的要求，在海船法定检验

30、技术规则中采用了一个小于1的系数F,即FW1.0,称为分舱因数。这样就有许用舱长=可浸长度分舱因数= F - F当F= 1.0时，许用舱长为可浸长度， 船在一舱破损后恰能浮于极限破舱水线处而不 致沉没或倾覆。当F=0.5时，许用舱长为可浸长度的一半， 船在相邻两舱破损后恰能浮于极限破舱 水线处而不致沉没或倾覆。而当F = 0.33时，许用舱长为可浸长度的三分之一，船在相邻三舱破损后恰能浮于 极限破舱水线处而不致沉没或倾覆。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，则该船的抗沉性只能满足一舱不沉的要求，称为一舱制船。 相邻两舱破损后能满足抗沉性要求的船称为两舱制船。 相邻三舱破损后仍能满足抗沉性要求的船称为三舱制船。若用分舱因数F来表示，则：对于一舱制船：1.0 F 0.5。对于二舱制船：0.5F0.