航运基础知识汇总06第七章船舶原理课件

第六章船舶原理2023/7/241

前言1、化繁为简；2、侧重基础知识；3、强调实际应用；4、不考虑复杂计算；5、不研究太深理论；6、了解基本规范；7、以安全为主线。2023/7/242研究船舶平衡和运动的一门学科；从基本概念、原理分析和规范等基本方面阐述船舶的装载状态和航海性能；是航海专业的专业基础课；基础课程有：立体几何、高等数学、理论力学、材料力学。☆内容简要介绍：2023/7/243本章结构第一节现代船舶发展史第二节船舶构造第三节船舶形状第四节船舶尺寸第五节船舶重量第六节船舶性能第七节船舶相关知识2023/7/244第一节现代船舶发展史1807年，美国的富尔顿建成第一艘采用明轮推进的蒸汽机船“克莱蒙脱”号，时速约为8公里/小时；1839年，第一艘装有螺旋桨推进器的蒸汽机船“阿基米德”号问世，主机功率为58.8千瓦；1858年，第一艘全钢船在英国问世。2023/7/245第一艘蒸汽机船第一艘全钢船2023/7/2461903年，俄国建造的柴油机船“万达尔”号下水；1954年，美国建造的核潜艇“鹦鹉螺”号下水，功率为11025千瓦，航速33公里；1959年，前苏联建成了核动力破冰船“列宁”号，功率为32340千瓦；同年，美国核动力商船“萨瓦纳”号下水，功率为14700千瓦。2023/7/247道光年间的蒸汽机船最大的核动力破冰船“Arktika”2023/7/248第二节船舶构造1、船舶构成分类：船舶是由许多部分构成的，按各部分作用和用途，综合归纳为：船体；船舶动力装置；船舶舾装；其它设备。2023/7/2492023/7/24102、船体构成（一）⑴主体部分：包括范围：上甲板以下的部分，它是由船壳(船底及船侧)和上甲板围成的具有特定形状的空心体；作用：保证船舶具有所需浮力、航海性能和船体强度；用途：船体一般用于布置动力装置、装载货物、储存燃油和淡水以及布置其他各种舱室。2023/7/24112、船体构成（二）⑵、上层建筑：范围：位于上甲板以上，由左、右侧壁，前、后端壁和各层甲板围成；用途：其内部主要用于布置各种用途的舱室，如工作舱室、生活舱室、贮藏舱室、仪器设备舱室等；上层建筑的大小、层楼和型式因船舶用途和尺度而异。2023/7/24123、船舶动力装置推进装置：主机、传动轴系和驱动推进器；辅助机械设备：燃油泵、滑油泵、冷却水水泵、加热器、过滤器、冷却器等；船舶电站：为船舶的甲板机械、机舱内的辅助机械和船上照明等提供电力；其他辅助机械和设备：锅炉、压气机、船舶各系统的泵、起重机械设备、维修机床等。备注：通常把主机以外的机械统称为辅机。2023/7/24132023/7/24144、船舶舾装主要包括：室内装结构(内壁、天花板、地板等)；家具；生活设施(炊事、卫生等)；涂装和油漆；门窗；梯栏杆、桅杆；舱口盖等。

2023/7/24155、其它设备（一）锚设备与系泊设备；舵设备与操舵装置；救生设备；消防设备；船内外通信设备；照明设备；信号设备；导航设备；2023/7/24162023/7/24175、其它设备（二）起货设备；通风、空调和冷藏设备；海水和生活用淡水系统；压载水系统；液体舱的测深系统和透气系统；舱底水疏干系统；船舶电气设备；其他特殊设备。2023/7/24182023/7/2419第三节船舶形状一、船舶型线图二、船舶形状三、船舶尺度四、船体系数2023/7/2420一、船舶型线图1、概念：型表面、型尺度、附体、船长；2、基准面：基平面、中线面、中站面；3、船体坐标系；4、主要剖面：水线面、中横剖面、中纵剖面；5、船舶型线图：横剖线图、纵剖线图。2023/7/24211.1型表面☆型表面：几何形状的船体表面。备注：钢质船舶的型线图均采用不包括船壳板和甲板板厚度的船体表面来表示其形状。2023/7/24221.2型尺度、附体、船长☆型尺度:从型表面量取的尺度。☆附体：桨、舵、舭龙骨、轴支架。☆船长：首尾垂线间长。2023/7/24232.基准面2023/7/24243.船体坐标系XYZ2023/7/24254.剖面及型线图2023/7/2426二、船舶形状首部形状：斜直型、飞剪型、球鼻首型、破冰型尾部形状：巡洋舰尾型、椭圆形尾、方型尾梁拱：舷弧:舭部形状：底部形状：平行中体：2023/7/2427三、船舶尺度1、船型尺度；2、登记尺度；

3、最大尺度。2023/7/24281、船型尺度☆定义：理论尺度／计算尺度。☆用途：计算船舶干舷、稳性、吃水差等的依据。1.1型长(LBP或LPP)；1.2型宽(B)；1.3型深(D)；1.4吃水(d)。2023/7/24291.1型长尾柱首柱首垂线型长

LBP2023/7/24301.2型宽肋骨外缘在船舶最宽处2023/7/24311.3型深和吃水型深D上层连续甲板横梁上缘2023/7/24322、登记尺度2.1用途：国家丈量船舶总吨位、净吨位的尺度。2.2登记长度LR：沿船舶最小型深85％处水线长度96%,或沿该水线从从首柱前缘量至上舵杆中心间的长度,去两者中较大者。2.3登记宽度BR：在登记长度中点处，两舷外板表面之间的水平距离。2.4登记深度DR：登记长度中点处，从龙骨上缘量至最高一层连续甲板的横梁上缘的垂直距离。2023/7/2433☆登记长度登记长度LR2023/7/2434☆登记宽度登记宽度BR2023/7/24353、最大尺度3.1用途：船舶操纵的重要依据。停靠码头;进坞;过船闸和狭窄航道;桥梁和架空电线;船舶避碰操纵。3.2种类：四类。2023/7/24363.3最大尺度定义最大长度：包括船舶外板和永久性固定突出物在内的垂直于纵中站面的最大水平距离。最大宽度Bmax：船舶外板和永久性固定突出物在内的垂直于纵中线面的最大水平距离。最大吃水dmax：船中处，自龙骨下缘到夏季满载水线的垂直距离。水线上最大高度Hmax：船舶空载吃水到船舶最高点的垂直距离。2023/7/2437第四节船体系数面积系数体积系数1.中横剖面系数Cm2.水线面系数Cw3.方形系数Cb4.棱形系数Cp5.垂向棱形系数Cvp一、船体系数2023/7/24382.1中横剖面系数Cm二、面积系数☆快速性、舱容2.2水线面系数Cw☆快速性、稳性、甲板面积2023/7/24393.1方形系数Cb☆肥瘦程度二、体积系数2023/7/24403.2棱形系数Cp☆纵向肥瘦程度2023/7/24413.3垂向棱形系数Cvp

☆垂向肥瘦程度2023/7/2442第五节船舶重量一、自重和总重阿基米德原理：船体水线以下所排开水的重量，即为船舶浮力，并等于船舶总重量。船的自重等于空船排水量。民用船舶包含：船体钢料重量、舾装重量和机电设备重量三大部分；船的自重加上装到船上的各种载荷的重量的总和(载重量是变化的)，即船的总重量。

2023/7/2443二、载重量船舶载重量包括货物、燃油和润滑油、船舶附着物、淡水、食物、人员和行李、备品及供应品等的重量。通常预定的设计载货量与按预定最大航程计算的油、水、食物等的重量之和，称为设计载重量。设计载重量时的排水量称为设计排水量或满载排水量。1、船舶总重量和载重量的关系：（船舶总重量=船舶自重+载重量）2023/7/2444●船舶重量性能的相互关系图

满载排水量2023/7/24452、四种典型载况：

满载出港：设计排水量状态；满载到港：船上的油水等消耗品重量规定为设计状态储备量的10％；压载出港：船上不装载货物，但所需的压载水，油水储备量为设计状态之值；压载到港：船上不装载货物，但有所需的压载水，油水为其总储备量的10％。2023/7/2446三、船舶受力与平衡3.1船舶重力（W）和浮力（B）大小相等、方向相反且重力与浮力又是作用在同一铅垂线上。2023/7/24473.2船舶浮态A.正浮状态：指船舶首、尾、中的左右吃水都相等。2023/7/2448B.纵倾状态：指左右吃水相等而首尾吃水不等时，首倾：船首吃水大于船尾吃水；尾倾：船尾吃水大于船首吃水。A首倾B尾倾C2023/7/2449C.横倾状态：首尾吃水相等而左右吃水不等的。A右倾B左倾C侧面图2023/7/2450D.任意状态：既有横倾又有纵横倾的状态。ACBD2023/7/2451四、船舶重量性能1、排水量吨位（Displacement

ship

Tonnage）：船舶在水中所排开水的吨数。可分为：空船排水量，又称轻排水量：船舶本身加上船员和必要的给养物品三者重量的总和，是船舶最小限度的重量；满载排水量（Full

LoadDisplacement），又称重排水量：船舶载客货后吃水达到最高载重线时的重量，即船舶最大限度的重量；装载排水量（ActualDisplacement）：船舶载货后实际的排水量。2023/7/24522、排水量的计算2.1排水量（公吨）=长*宽*吃水*方型系数/0.9756（海水）或1（淡水）2.2排水量吨位用来计算船舶载重吨；造船时，排水量吨位可知该船的重量；在统计军舰的大小和舰队时，一般以轻排水量为准；军舰通过巴拿马运河，以实际排水量作为征税的依据。2023/7/24532.3载重量(DeadWeight

Tonnage,D.W.T.)包括：总载重量(Dead

Weight，D.W

)：船舶根据载重线标记规定所能装载的最大限度的重量，含有:●船舶所载运的货物；●船上所需的燃料、淡水；●其他储备物料重量。★总载重吨

=

满载排水量

-

空船排水量

2023/7/2454净载重吨（Netdeadweight，N.D.W.）：船舶所能装运货物的最大限度重量，又称载货重吨，即从船舶的总载重量中减去船舶航行期间需要储备的燃料、淡水及其他储备物品的重量所得的差。●作为对载重货物的统计；●作为期租船月租金计算的依据；●表示船舶的载运能力；●用作新船造价及旧船售价的计算单位。2023/7/2455船舶常数（Constant）C：船舶经过一段时间营运，空船重量会发生变化，总重量中出现一些难以统计和归类的重量。包括：●船体、机械及晒装进行定期修理和局部改装而产生的重量改变量；●货舱内残留货物、垫舱物料及垃圾而导致的船舶总重量的增加量；●油、水舱柜及污水井内残留污油、积水及沉淀物而导致的船舶总重量的增加量；●未计入船用备品重量的库存破旧机件、器材和各种废旧物料的重量；●船体外附着的海藻、贝类等海生物等引起的重量增加值。2023/7/2456五、船舶的容积性能1、定义：船舶容积性能是表示船舶装载多少体积货物的能力，其计量单位为立方米（m3）。2、包括：舱柜容积；舱容系数；船舶登记吨位等。2023/7/24573、吨位的分类和用途3.1船舶登记吨位：按照《1969年国际吨位丈量公约》或各国制定的丈量规范的规定，以吨位表示其大小的船舶容积。船舶登记吨位分总吨位和净吨位。备注：我国是按照1992年并经1999年修正的《船舶与海上设施法定检验规则》中“吨位丈量”的规定确定船舶登记吨位的。2023/7/2458☆吨位的概念“吨”是排水量的计量单位。按国际单位制规定，“吨”是质量单位，“千牛顿”是重量的单位，1吨重量约等于9.81千牛顿。“吨”作为容积的单位，用它来表示船舶营运能力的大小。每吨货物所占容积大于40立方英尺（1.133立方米）者为轻货，反之则为重货。例子：某船性能表上列出其净吨位为100吨，它表示该船具有10000立方英尺（283立方米）的营运容积，而不是重量概念上的100吨。2023/7/24593.2船舶总吨位3.2.1定义：从船上所有固定围蔽处所的容积中，扣除上甲板以上的航行工作处所，航行设备处所、安全设备处所、通风采光处所、机械处所、锚设备处所、升降口及出入舱口、厨房、卫生间、工作间、储藏室、夺载水舱等所占容积后，除以2.83即得该船的总吨位。3.2.2作用：建造船舶规模的通用统计单位；计算海事陪偿的基准之一。

2023/7/24602023/7/24613.3.1定义：从总容积中扣除不能用于客货运输的容积，如机舱、物料舱、船员住舱等，然后除以2.83后所得的吨位数。3.3.2作用：作为计算船舶各种港口使费或税金之基准，如港务费、引航费、拖轮费、码头费、进坞费、系解缆费和吨税等。备注：船舶吨位证书中的总吨位和净吨位的数值应采用整数，不计小数点以下的数值，总吨位、净吨位只填写数字，数字后面没有单位“吨”。3.3净吨位2023/7/2462六、船舶吃水及标志1、船舶吃水：水线面与船底基平面之间的垂直距离。实际吃水(Realdraft)：水线面至船底龙骨板下缘的垂直距离；型吃水(Mouldeddraft)：水线面到龙骨板上缘的垂直距离。●两者相差一个龙骨板的厚度。2023/7/24632.船舶吃水标志（DraftMarks）2.1由船首（BOW）、船尾（Stern）及船中（Amid-ships）两侧船壳上的三组数据组成，俗称六面水尺。采用米制时，用阿拉伯数字标绘，每个数字的高度为10cm，上下两数字的间距也是10cm，并自数字下缘起算；采用英制水尺时，用罗马数字标绘，每个数字高度为6in，上下两数字的间距也是6in，也自数字下缘起算。2023/7/24642023/7/24652.2吃水观测和计算观测船舶吃水，根据实际水线吃水标志尺上的位置，按比例取其读数；当有波浪时，应取其最高和最低时读数的平均值；有些大型船舶有吃水指示系统（DraftIndicatingSystem），可以在驾驶台或其他位置的指示面板上直接读取首、中、尾六面水尺，。2023/7/24663、平均吃水3.1概念：型平均吃水：在船舶的中线面上，从正浮时的水线与倾斜后的水线的交点处，沿垂直于基平面的方向量到龙骨板上缘的垂直距离。实际平均吃水，则是按同样的方法量到龙骨板下缘的垂直距离。2023/7/24673.2平均吃水的计算用载重表尺表直接查取；用公式计算。备注：主要是水密度改变状况下的计算。2023/7/24684、船舶载重线（Ships

Load

Line）4.1定义：船舶载重线指船舶满载时的最大吃水线。4.2载重线标志包括：甲板线、载重线圆盘和与圆盘有关的各条载重线。图中各条载重线含义：①TF(Tropical

Fresh

Water

Load

Line)：热带淡水载重线，于热带地区淡水中总载重量不得超过此线。②F(Fresh

Water

Load

Line)：淡水载重线，在淡水中行驶时，总载重量不得超过此线。③T(Tropical

Load

Line)：热带海水载重线，即船舶在热带地区航行时，总载重量不得超过此线。

2023/7/2469④S(Summer

Load

Line):夏季海水载重线，即船舶在夏季航行时，总载重量不得超过此线。⑤W(Winter

Load

Line):冬季海水载重线，即船舶在冬季航行时，总载重量不得超过此线。⑥WNA(Winter

North

Atlantic

Load

Line):北大西洋冬季载重线，指船长为100.5米以下的船舶，在冬季月份航行经过北大西洋（北纬36度以北）时，总载重量不得超过此线。⑦标有L

的为木材载重线。2023/7/24705、我国标志的载重线符号◆我国船舶检验局对上述各条载重线，分别以汉语拼音首字母为符号。即以“RQ”、“Q”、“R”、“X”、“D”和“BDD”代替“TF”、“F”、“T”、“S”、“W”和“WNA”。

备注：在租船业务中，期租船的租金习惯上按船舶的夏季载重线时的载重吨来计算。

2023/7/2471☆船舶载重线标志示意图2023/7/2472第六节船舶性能2023/7/2473一、船舶稳性(Stability)1.概念：船舶受外力作用发生倾斜，外力消失后能够自行回复到原来平衡位置的能力。2.船舶具有稳性的原因：1)造成船舶离开原来平衡位置的是倾斜力矩，它产生的原因有：风和浪的作用、船上货物的移动、旅客集中于一舷、拖船的急牵、火炮的发射以及船舶回转等。2)使船舶回复到原来平衡位置的是复原力矩，其大小取决于排水量、重心和浮心的相对位置等因素。2023/7/2474WGB无外力的作用2023/7/24753、船舶的平衡状态1)稳定平衡：G在M之下，倾斜后重力和浮力形成稳性力矩；2)不稳定平衡：G在M之上，倾斜后重力和浮力形成倾覆力矩；3)随遇平衡：G与M重合，倾斜后重力和浮力作用在同一垂线上，不产生力矩。2023/7/24762023/7/2477不稳定平衡随遇平衡稳定平衡WGB

WLW1L1B1ZMR(＋)WGBWLW1L1B1MR(－)2023/7/2478◆各类船舶初稳性高2023/7/24794、船舶具有稳性的条件：初始状态为稳定平衡；应有足够大的回复能力。5、稳性大小和船舶航行的关系：稳性过大，船舶摇摆剧烈，造成人员不适、航海仪器使用不便、船体结构容易受损、舱内货物容易移位以致危及船舶安全。稳性过小，船舶抗倾覆能力较差，容易出现较大的倾角，回复缓慢，船舶长时间斜置于水面，航行不力。2023/7/2480船舶操纵性航向稳定性回转性转首性指船舶能自动保持初始航向的性能，包括动态稳定性和静态稳定性表示单位舵角引起的首向角变化快慢。转舵使船作圆弧运动的性能称为船舶回转性二、船舶的操纵性2023/7/2481◆武汉理工大学的船池露天操纵水池2023/7/2482◆船舶的回转性和转首性2023/7/2483三、船舶的耐波性船舶耐波性船舶摇荡砰击上浪其中运动显著而影响严重的是横摇、纵摇和垂荡风浪中剧烈摇荡时风浪涌上甲板的观象称为上浪。失速螺旋桨飞车严重的纵摇和垂荡，船体与风浪之间产生猛烈的局部冲击现象。多发生于首部包括风浪失速和主动减速。船舶在风浪中航行时，部分螺旋桨露出水面，转速剧增，并伴有强烈振动的现象2023/7/24842023/7/2485第七节船舶相关知识一、船籍和船旗（Ships

Nationality

and

Flag）1、船籍指船舶的国籍。商船的所有人向本国或外国有关管理船舶的行政部门办理所有权登记，取得本国或登记国国籍。2、船旗是指商船悬挂的其所属国的国旗。船旗是船舶国籍的标志；商船是船旗国浮动的领土，均需悬挂船籍国国旗；有义务遵守船籍国法律的规定并享受船籍国法律的保护。

2023/7/24863、方便旗船（Flag

of

Convenience）3.1定义：是指在外国登记、悬挂外国国旗并在国际市场上营运的船舶。3.2特征：方便旗船舶主要一些海运较发达国家和地区，如：美国、希腊、日本、香港和韩国。将船舶转移到外国去进行登记，逃避国家重税和军事征用；自由制订运价不受本国政府管制，自由处理船舶与运用外汇，自由雇佣外国船员以支付较低工资；降低船舶标准以节省修理费用，降低营运成本以增强竞争力等。2023/7/24874、“开放登记”（Open

Register）4.1是一种国家经营方式；4.2公开允许外国船舶在本国登记的国家，主要有：利比里亚、巴拿马、塞浦路斯、新加坡、巴拿马及百慕大等国。通过这种登记可为登记国增加外汇收入。2023/7/2488二、船级（Ships

Classification）1、概念：船舶技术状态的一种指标。2、相关规定：凡注册总吨在100吨以上的海运船舶，必须在某船级社或船舶检验机构监督之下；在船舶建造之前，船舶各部分的规格须经船级社或船舶检验机构批准；每艘船建造完毕，由船级社或船舶检验机构对船体、船上机器设备、吃水标志等项目和性能进行鉴定，发给船级证书。2023/7/2489船级证书有效期一般为4年，期满后需重新予以鉴定。3、作用：船舶入级可保证船舶航行安全；有利于国家对船舶进行技术监督；便于租船人和托运人选择适当的船只，以满足进出口货物运输的需要；便于保险公司决定船、货的保险费用。

2023/7/24904、世界上著名船级社英国劳埃德船级社（Lloyds

Register

of

Shipping）

◆创建于1760年，是历史最悠久、规模最大的船级社。由船东、海运保险业承保人、造船业、钢铁制造业和发动机制造业等各方面委员会组成；德国劳埃德船级社（Germanischer

Lloyd）挪威船级社（Norske

Veritas）法国船级局（Bureau

Veritas）日本海事协会（Nippon

Kaiji

Kyokai）美国航运局（American

Bureau

of

Shipping）中国船级社是我国交通部所属的船舶检验局。

2023/7/2491三、船舶主要文件（Ships

Documents）1、概念：是证明船舶所有权、性能、技术状况和营运必备条件的各种文件的总称。2、国际航行船舶的船舶文件主要有：船舶国籍证书（Certificate

of

Nationality）；船舶所有权证书（Certificate

of

Ownership）；船舶船级证书(Certificate

of

Classification）；船舶吨位证书（Tonnage

Certificate）；船舶载重线证书（Certificate

of

Load

Line）；船员名册（Crew

List）；航行日志（Log

Book）。

此外，还有轮机日志、卫生日志和无线电日志等。2023/7/2492四、船舶规范基本内容（一）1)船名：M/V

XXXX

Motor

vessel

Merchant

vessel

S/S

XXXX

Steam

ship2)国籍：Nationality3)船籍港:

Port

of

registering4)建造日期:

Date

of

building

5)建造地:

Place

of

building(or

builder)6)国际海事组织编号:

IMO

No

2023/7/24937)(船舶)全长:

Length

over

all

(L

.O.

A)

8)型宽:

Breadth9)型深:

Depth10)总吨(位):

Gross

tonnage、净吨(位):

Net

tonnage11)排水量:

Displacement12)

满载载重量:

Deadweight(为重量吨)13)船舶吃水(水尺):

Draft14)浮心,漂心,船舶重心(KM)和货物重心(KG)四、船舶规范基本内容（二）2023/7/2494四、船舶规范基本内容（三）15)货舱数和货舱的规格:

holds,

长X宽X深16)装卸设备(Cargo

handling

gear):有无装卸设备，设备形式、数量和安全负荷17)主机、发电机：铭牌、种类、功率（马力或千瓦）、转速等18)航速（指静水中的航速）、使用的油种、耗油量2023/7/2495五、大型船舶分类（一）1、大灵便型(Handymax)与小灵便型(Handysize)前者载重吨居于40,000与59,999公吨之间，而后者为10,000至