船舶静力学：第2章浮性

1、第二章 浮性,2-1 浮性概述,浮性:是船舶的基本性能之一,即在一定装载情况下,船舶具有 漂浮在水面保持平衡位置的能力。,一、船舶的平衡条件 重力船舶的重量，作用点为重心G 浮力船体表面所受静水压力的合力 ，作用点为浮心B 平衡条件： 、重力与浮力大小相等，方向相反； 、重心和浮心在同一铅垂线上。,二、船舶的浮态 设重心G坐标和浮心B坐标为 (xG,yG,zG)， (xB,yB,zB),1、正浮状态,2、横倾状态,可以仅用吃水T表示,以吃水T和横倾角f 表示， f 向右舷为正,4、任意状态,以平均吃水T和 及表示,3、纵倾状态,首倾时纵倾角为正，以平均吃水T和 表示，,纵倾值,*应注意设计纵倾

2、和纵倾状态的区别,2-2 船舶重量和重心位置计算,总重量W，重心位置(xG,yG,zG) 部分重量Wi，部分重心位置(xi,yi,zi),固定重量空船重量 变动重量载重量,船舶的排水量,基本装载情况下的排水量： 民用船舶：1、空载排水量船舶建成交船时的排水量，空船重量； 2、满载排水量船舶装载了设计载重量时的排水量。 军船：1、空载排水量空船重量； 2、标准排水量空船加人员、供应品、给养、弹药及作战用品， 淡水、滑油、不包括燃油、滑油和锅炉用水的储 备量； 3、正常排水量标准排水量加保证50航程所需的燃油、滑油和 锅炉用水设计排水量； 4、满载排水量标准排水量加保证全航程所需的燃油、滑油和锅

3、炉用水； 5、最大排水量超载排水量，满载排水量加超载的弹药、燃油、 滑油、淡水等，这是军舰允许的最大装载状态。,2-3 排水量和浮心位置的计算,即为排水体积和型心坐标的计算，由于船体形状是不规则的， 只能用近似积分的方法进行计算。,一、根据水线面计算 1、基本公式,对yox面和xoy面的静矩为：,对yoz平面的静矩为：,由于：,因此：,对xoy平面的静矩为：,由于船体的对称性，,2、水线面计算,如下图示水线面，可应用梯形法或辛普生法列表计算 L=147.18米， l=L/20=7.359米,应用梯形法列表计算如下：,应用辛浦生法列表计算如下：,3、水线面面积计算 即水线面面积随吃水变化的关系曲

4、线,特征: 1、 2、 3、,4、每厘米吃水吨数TPC曲线 船舶吃水平行于水线面增加1厘米时，引起排水量增加的吨数。,当 时， （吨厘米）,每厘米吃水吨数曲线,如装卸货物 p 吨(10%)，则吃水变化为,（厘米）,5、排水体积曲线,该变上限积分亦可列表计算,排水体积曲线 ，总排水体积曲线 ，排水量曲线,特征: 1） 2）由于,所以:,3）曲线上任意一点E的切线与oz轴夹角的正切等于E处的水线面积 而,6、浮心坐标曲线 即排水体积的形心，由于船舶的对称性，正浮时， 。浮心位置随吃水变化的曲线分别为浮心纵向坐标曲线和浮心垂向坐标曲线。,1） 的计算 可用变上限积分计算,前式两边对z求导得 因为：,

5、所以：,另一方面，当有一dz时， 的增量为 ，其形心纵坐标为 ， B B1，对B取矩 略去高阶小量有,将 及 绘制成如图曲线，可见 时，,如果以同一比例绘制该曲线，则两者交点为 的极值。,2）浮心的垂向坐标曲线 由前面的讨论可知,上三式中，第一式原理清楚，但计算结果偏大，第二式积分变量为排水量，不便于计算，因而，实际计算常采用第三式。,将上面第一式对z求导得,考虑到,因而有,由于 故,二、根据横剖面计算 1、基本公式,在 x 处取 dx 薄层，则,对平面yoz 和 xoy的静矩分别为：,zA为As的形心坐标,2、横剖面计算 可采用梯形法或辛普生法计算横剖面面积及形心垂向坐标，从而可计算出中横剖

6、面系数,3、排水体积和浮心坐标 可列表进行计算,4、横剖面面积曲线 ,特性: 1) 2) Saeda的形心坐标等于xB 3),e,2-4 船舶在纵倾状态下排水体积和浮心坐标的计算,一、邦戎曲线,由公式 求得 曲线，在各站号处以T为纵座标，以As为横坐标，画出 曲线，这组曲线称为邦戎曲线。有时还画出横剖面对基平面的静矩曲线。,利用邦戎曲线计算纵倾状态下的排水量及浮心坐标的步骤: 在邦戎曲线图上作出纵倾水线W1L1； 量出各站与水线W1L1交点处的Asi及Moyi； 绘制W1L1下的 及 ，进行端点修正；,二、费尔索夫图谱,2-5 船舶在纵倾和横倾状态下排水体积和浮心坐标的计算,一、符拉索夫曲线

7、将各站横剖面面积的一半a，a对中线面的静矩b及对基平面的静矩c按下式计算,在各站号处以吃水为纵坐标，a,b,c为横坐标，作出 三组曲线，即为符拉索夫曲线,利用符拉索夫曲线计算排水体积和浮心坐标： 设船中吃水为TM，倾角为，则x处的吃水为 吃水与倾角的关系,在横剖面上作倾斜水线W1L1，水线下面积可写作,a1，a2可在符拉索夫曲线上查出，各站处的Asx求出后，绘制 曲线， 则,同理，利用 b，c 线求得 则：,2-6 在水的重量密度改变时船舶的浮态变化,一、吃水变化,由上式可见：船舶从淡水到海水时，dw0，则 dT0，吃水增加 因 ，上式可写为：,如果 则,二、浮心位置变化 T变化变化B变化，将式 代入 得到,对大多数船舶 ， 当由淡水区域进入海水区域时，dw0，则 ， 而G不变，船舶尾倾； 当由海水区域进入淡水区域时，dw0，则 ，