浮性概述重量和重心计算

船舶原理与性能计算项目二：浮性的分析与计算1、浮性概述2、船舶重量和重心位置计算一、浮性的概念船舶装载一定的载荷，能浮于一定水面位置而不沉没的能力。二、船舶平衡条件1、重力（俗称为重量W

），单位为吨（t），其作用点称为重心G(xG，yG，zG)。

2、浮力ω（俗称为排水量或D：排开的水质量），单位为吨（t），其作用点（即排水体积的形心）称为浮心B(xB，yB，zB)。其中：

ω（或ρ）为水密度，在船舶静力学中一般取：

ρ淡水＝1.0t/m3，ρ海水＝1.025t/m3

为排水体积，单位为m3。一、浮性的概念WGD或△B重力与浮力二力平衡。由物理学可知，在讨论船舶浮性问题时，要考虑重量和排水量的大小，同时还要考虑重心G和浮心B位置。二、浮态船舶浮于静水的平衡状态称为浮态。浮态分为正浮、横倾、纵倾和任意状态（横、纵倾兼有）四种。

一、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。

1、平衡方程式：

2、表征参数：吃水d。yoxoBLAPFPWLzzdd△BWGxG=xB△BWGzBzG

二、横倾船舶中横剖面垂直于静止水面，但中纵剖面与静止水面成一角度的浮态。即船舶产生了横向倾斜的浮态。

1、平衡方程式

横倾角（表示横倾的程度大小）：右倾为正，左倾为负。

2、表征参数：吃水d、横倾角。yoxoBLAPFPWLzzd△BWGxG=xB△BWGzBzGyByGφyoz△BWGzBzGyByG横倾水线正浮水线φ

三、纵倾船舶船舶中纵剖面垂直于静止水面，但中横剖面与静止水面成一角度的浮态。即船舶产生了纵向倾斜的浮态。

1、平衡方程式：

纵倾角（表示纵倾的程度大小）：艏倾为正，艉倾为负。

2、表征参数：平均吃水d、纵倾角。yoxoAPFPzzd△BWGzG△BWGzBzGxGzBxBθdFdA

四、任意状态船舶既有横倾，又有纵倾的浮态。

1、平衡方程式：2、表征参数：平均吃水d、横倾角、纵倾角。xoAPFPz△BWGzGxGzBxBθdFdAoz△BWGzBzGyByGφy讨论：

1、船舶的正浮、横倾、纵倾三种浮态是任意浮态的特例，例如正浮是任意浮态在横、纵倾角为零时的特例。

2、船舶的浮态均可用（平均）吃水d、横倾角和纵倾角来表征。

3、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（龙骨有设计斜度，目的是为了增大螺旋桨的直径D），这是一种设计纵倾，与上述纵倾的概念是不相同的。

4、一般情况下，重心G在浮心B之上，即zG＞zB。

5、一般船舶在设计时或正常使用情况下，通常都应处于正浮或稍有尾倾状态。至于横倾状态、大角度纵倾状态和任意状态往往都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,不适当的浮态对船舶的使用及航行性能等都是很不利的。xoAPFPz△BWGzGxGzBxBθdFdAoz△BWGzBzGyByGφy6、在实际应用中，纵倾角很难直接测出，一般都是以首尾吃水差（纵倾值）t表示，因此更普遍的船舶浮态表征参数是：首吃水dF、尾吃水dA和横倾角。其它参数均可用这三个参数表示：

1）平均吃水d（即船中处的吃水）：d＝（dF＋dA）/22）纵倾（值）t（表示纵倾的大小）：t＝dF－dA3）纵倾角：tan＝t/L（L为垂线间长）oAPFPz△BWGzGxGzBxBθdAdFt

7、从以上各种浮态的分析中可知,在讨论船舶的浮性问题时,最关键的是研究船舶的重量和排水量、重心和浮心之间的相互关系及它们的计算方法。

船舶的重量、重心可根据总布置图和其他有关图纸及技术资料进行分析计算。

排水量和浮心则需依据型线图和型值表进行分析计算。

从以上各种浮态的分析中可知：在讨论船舶的浮性问题时，最关键的是研究船舶的重量和排水量、重心和浮心之间的相互关系及它们的计算方法。

重量和重心可根据总布置图等有关图纸及技术资料进行分析计算，而排水量和浮心则需依据型线图和型值表进行分析计算。后述内容将以此思路进行学习。一、船舶重量和重心的计算

1、船舶的重量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Wi，则总重量W可按下式求得：

W=W1+W2+W3+···+Wn=

n：组成船舶总重量的各个重量项目的数目。三、船舶重量、重心计算2、船舶的重心

若已知各个项目的重量Wi的重心坐标位置（xi、yi、zi），则船舶总体的重心位置（xG、yG、zG

）可按右式求得。说明：为避免船舶处于横倾，在船舶建造与营运中，应设法使yG=0，即船舶的重心位于中纵剖面上。讨论：组成船舶重量的名目虽多，但可归纳为两大类：

1、固定重量（LW）包括船体钢料重量（Wh）、木作舾装重量（Wf）、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（不随船舶的装载而改变），也称为空船重量，或称船舶自重。LW＝Wh＋Wf＋Wm

2、可变重量（DW）包括货物、船员、旅客、行李、淡水、粮食、燃料、润滑油等重量。这些重量和重心位置随船舶的装载而改变，也称为载重量。船舶重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：××吨货船、××客位客船中的“××”指的是什么？

例如：某万吨级货船的满载出港排水量为17480t，其中空船重量为5567t，载重量为11913t。载货量为10178t，人员、淡水、燃料、粮食等为1735t，

从这组数据中，你体会到了什么?

由于船舶在实际使用中载重量和排水量总是变化的。因此，需要定义若干典型装载情况（简称载况）及相应的排水量来反映船舶的各种技术性能。民用船舶的典型排水量一般分为：

1、满载出港排水量指在船上装载设计规定载重量（即载重量满额，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。四、民用船舶的典型排水量

2、满载到港排水量：满客、货，到达港