船舶原理公开课课件

船舶原理第1页/共153页船舶原理第1页/共153页1客滚船第2页/共153页客滚船第2页/共153页2CAR&PASSENGERFERRY第3页/共153页CAR&PASSENGERFERRY第3页/共153页3客滚船第4页/共153页客滚船第4页/共153页4PASSENGERSHIP第5页/共153页PASSENGERSHIP第5页/共153页5杂货船第6页/共153页杂货船第6页/共153页6杂货船第7页/共153页杂货船第7页/共153页7CONTAINERSHIP第8页/共153页CONTAINERSHIP第8页/共153页8CONTAINERSHIP第9页/共153页CONTAINERSHIP第9页/共153页9CONTAINERSHIP第10页/共153页CONTAINERSHIP第10页/共153页10CONTAINERSHIP第11页/共153页CONTAINERSHIP第11页/共153页11半潜式自航船第12页/共153页半潜式自航船第12页/共153页12半潜式自航船第13页/共153页半潜式自航船第13页/共153页13半潜式自航船第14页/共153页半潜式自航船第14页/共153页14BARGESHIP第15页/共153页BARGESHIP第15页/共153页15TIMBERCARRIER第16页/共153页TIMBERCARRIER第16页/共153页16分类：（一）纵向移动载荷对吃水差的影响第102页/共153页（3）船内载荷垂向移动利用排水量Δ2查取dM2、xb2、xf2、MTC2中前为正，中后为负。矩形：k=1/12；第138页/共153页第146页/共153页大倾角稳性不能用GM作4、动稳性曲线的用途在船舶最宽处，由一舷的肋骨外缘至另一舷外缘之间的水平间距。（1）自由液面（Freesurface)BM是船舶正浮时浮心B至横稳心M的垂距的面积惯性矩（m4）。MR～θ的关系曲线图称为静稳性力矩曲线4、动稳性曲线的用途干舷F（Freeboard)（3）船内载荷垂向移动第107页/共153页CARCARRIER第17页/共153页分类：CARCARRIER第17页/共153页17CARCARRIER第18页/共153页CARCARRIER第18页/共153页18BULKCARRIER第19页/共153页BULKCARRIER第19页/共153页19OPENTYPEBULKCARRIER第20页/共153页OPENTYPEBULKCARRIER第20页/共1520360000TBULKCARRIER第21页/共153页360000TBULKCARRIER第21页/共153页21REFRIGERATEDCARGOCARRIER第22页/共153页REFRIGERATEDCARGOCARRIER第22页22670000cfREFRIGERATEDCARGOCARRIER第23页/共153页670000cfREFRIGERATEDCARGOC23OILTANKER第24页/共153页OILTANKER第24页/共153页24PRODUCTTANKER第25页/共153页PRODUCTTANKER第25页/共153页25VLCC第26页/共153页VLCC第26页/共153页26动稳性力矩WR在数值上等于静稳性力矩MR曲线下的面积。最小倾覆力矩对应的横倾角。用途：计算船舶干舷、稳性、吃水差等的依据。用途：船舶操纵的重要依据。九、船舶动稳性

（Dynamicalstability）淡水柜长2m，宽6m，试求抵港时的GM值？船舶平行沉浮的条件：少量增减的载荷（二）静稳性力臂GZ的求取设计水线以上船体水密空间所具有的浮力。浮性

一、吃水差的基本概念第148页/共153页CONTAINERSHIP船舶在动平衡条件下，稳性所允许的最大横倾力矩。船舶在动平衡条件下，稳性所允许的最大横倾力矩。第136页/共153页第121页/共153页船舶平行沉浮的条件：少量增减的载荷（Crosscurvesofstability）在船舶最宽处，由一舷的肋骨外缘至另一舷外缘之间的水平间距。（Crosscurvesofstability）FPSOFloatingProductionStorage&Offloading

第27页/共153页动稳性力矩WR在数值上等于静稳性力矩MR曲线下的面积。FPS27FPSO第28页/共153页FPSO第28页/共153页28散装化学品船第29页/共153页散装化学品船第29页/共153页29HEAVYLIFTSHIP第30页/共153页HEAVYLIFTSHIP第30页/共153页30HEAVYLIFTSHIP第31页/共153页HEAVYLIFTSHIP第31页/共153页31科考测量船第32页/共153页科考测量船第32页/共153页32CABLELAYINGVESSEL第33页/共153页CABLELAYINGVESSEL第33页/共153页33CABLELAYINGVESSEL第34页/共153页CABLELAYINGVESSEL第34页/共153页34PIPELAYINGVESSEL第35页/共153页PIPELAYINGVESSEL第35页/共153页35MULTI-PURPOSESEAWORKSHIP第36页/共153页MULTI-PURPOSESEAWORKSHIP第36页36某轮出港时垂向总力矩为17500tm,设排水量为3500t时,KM为5.（Maximumrightingmoment）用途：船舶操纵的重要依据。此时需要装甲板货,货物重心高度KP=14.浮性

一、吃水差的基本概念形状稳性力臂KN曲线（稳性交叉曲线）船舶的液体舱柜中装有液体但未满舱第106页/共153页直角三角形：k=1/36；根据合力矩定理：HEAVYLIFTSHIPOPENTYPEBULKCARRIER第150页/共153页第111页/共153页（Angleofdynamicalstability）0m，使油、水柜产生自由 液面，设燃油比重0.2、最大尺度（全部尺度／周界尺度）功WR（动稳性力矩）的大小。(Inclinationexperiment)试计算舱内各类货物的重心高度及该舱货OFFSHORESUPPLYVESSEL第37页/共153页某轮出港时垂向总力矩为17500tm,设排水量为3500t时3730000T级举力浮船坞第38页/共153页30000T级举力浮船坞第38页/共153页38捕鲸船第39页/共153页捕鲸船第39页/共153页39FIREBOAT第40页/共153页FIREBOAT第40页/共153页40TUGBOAT第41页/共153页TUGBOAT第41页/共153页41SANDGATHERINGSHIP第42页/共153页SANDGATHERINGSHIP第42页/共153页42第一章船体形状船体的三个基准面

中线面：过基线的纵向垂直平面中站面：过船中垂直于中线面的平面基平面：过基线和中站面交线的平面定义表示船体几何形状的图形。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。第43页/共153页第一章船体形状船体的三个基准面定义第43页/共153页43第44页/共153页第44页/共153页443、船舶型线图横剖线图（Bodyplan）纵剖线图（Sheerplan）半宽水线图（Halfbreadthplan）第45页/共153页3、船舶型线图横剖线图（Bodyplan）第45页/共145中横剖面系数Cm水线面系数Cw第46页/共153页中横剖面系数Cm第46页/共153页46根据试验时的船舶排水量查取静水力图表可得KM0（3）船内载荷垂向移动GM：初稳性高度（Initialmetacentricheight)破舱稳性(Damagedstability)3、船舶的纵向浮态类型4、载荷重量变动对初稳性的影响HEAVYLIFTSHIP（4）自由液面惯性矩ix的求取船舶在静力作用下不致倾覆的条件：Mh≤MR.功WR（动稳性力矩）的大小。条件：1第132页/共153页曲线反曲点对应的角度。Wh=Mh船舶在大倾角横倾时，横稳心点M不再是定点。（1）自由液面（Freesurface)动稳性力矩曲线：WR～θ的关系曲线图。九、船舶动稳性

（Dynamicalstability）（Curveofdynamicalstability）85，油柜长7m，宽14m，中间有纵向隔舱壁；方形系数Cb第47页/共153页根据试验时的船舶排水量查取静水力图表可得KM0方形系数Cb第47棱形系数Cp第48页/共153页棱形系数Cp第48页/共153页48垂向棱形系数Cvp第49页/共153页垂向棱形系数Cvp第49页/共153页49船舶尺度

根据不同的用途和计量方法分为：

船型尺度、最大尺度、登记尺度

根据《钢质海船入级与建造规范》规定的定义量取。第50页/共153页船舶尺度根据不同的用途和计量方法分为：第50501、船型尺度（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。型长LBP或LPP（两柱间长／垂线间长／船长）沿设计水线，由首柱前缘量至舵柱后缘的水平间距，无舵柱的量至舵杆中心线。型宽B（船宽）在船舶最宽处，由一舷的肋骨外缘至另一舷外缘之间的水平间距。第51页/共153页1、船型尺度（理论尺度／计算尺度）第51页/共153页51第52页/共153页第52页/共153页52第53页/共153页第53页/共153页53型深D

在船长中点处，沿船舷由平板龙骨上缘量至上层连续甲板横梁上缘的垂直距离。型吃水d

在船长中点处，由平板龙骨上缘量至夏季满载水线的垂直距离。第54页/共153页型深D第54页/共153页542、最大尺度（全部尺度／周界尺度）

用途：船舶操纵的重要依据。

它决定船舶能否停靠一定长度的码头，通过或进入一定长度和宽度的船闸及船坞，还决定船舶在狭窄航道和港内的安全移动和避让，以及能否在桥下和高空电缆下顺利通过。总长LOA

船首最前端量至船尾最后端的水平距离。第55页/共153页2、最大尺度（全部尺度／周界尺度）第55页/共153页55最大宽度Bmax

包括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（连桅高度）

船舶空载吃水到船舶最高点的垂直距离。

第56页/共153页最大宽度Bmax第56页/共153页56船舶在大倾角横倾时，横稳心点M不再是定点。船舶在动平衡条件下能够承受的横倾力矩的极限值。（Angleofstaticalinclination）第116页/共153页法定规则规定，当船舶横倾至进水角后，船舶将被视为稳性丧失。船舶倾斜过程中考虑角加速度和惯性矩（三）动稳性曲线图试计算舱内各类货物的重心高度及该舱货MR～θ的关系曲线图称为静稳性力矩曲线ix－－自由液面对过液面中心倾斜轴2、动平衡角(动倾角)θd第102页/共153页载荷由前向后移，取“－”。干舷F（Freeboard)满载重量=W0+DW85，油柜长7m，宽14m，中间有纵向隔舱壁；由下图可知，船舶在大倾角倾斜时稳性力矩的计算公式为：船舶空载吃水到船舶最高点的垂直距离。船舶在大倾角横倾时，横稳心点M不再是定点。宽深比B/D：B/D↑，稳性↑，纵向强度↓第57页/共153页船舶在大倾角横倾时，横稳心点M不再是定点。第57页/共15357第58页/共153页第58页/共153页58第59页/共153页第59页/共153页593、登记尺度

用途：国家丈量船舶总吨位、净吨位的尺度。登记长度LR

沿船舶最小型深85％处水线，从首柱前缘量至舵柱后缘的水平距离。登记宽度BR

在船舶最大宽度处，两舷外板表面之间的水平距离。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。第60页/共153页3、登记尺度第60页/共153页60主尺度比长宽比L/B：L/B↑，速航性↑宽吃水比B/d：B/d↑，初稳性↑，摇荡性↑操纵性和速航性↓深吃水比D/d：D/d↑，抗沉性↑，纵向强度↑宽深比B/D：B/D↑，稳性↑，纵向强度↓长深比L/D：L/D↑，纵向强度↑第61页/共153页主尺度比长宽比L/B：L/B↑，速航性↑第61页/共153页61第二章船体计算的近似积分法常用船舶坐标系统原点位于基线中点的首向坐标系统我国使用。XYZO第62页/共153页第二章船体计算的近似积分法常用船舶坐标系统XYZO第62页62坐标原点位于基线中点的尾向坐标系统日本使用。XYZO第63页/共153页坐标原点位于基线中点的尾向坐标系统XYZO第63页/共15363坐标原点位于基线与尾柱交点的首向坐标系统英美等国使用。XYZO第64页/共153页坐标原点位于基线与尾柱交点的首向坐标系统XYZO第64页/共64坐标原点位于基线与首柱交点的尾向坐标系统北欧一些国家使用。XYZO第65页/共153页坐标原点位于基线与首柱交点的尾向坐标系统XYZO第65页/共65XYdxxyOF第66页/共153页XYdxxyOF第66页/共153页66第三章浮性（一）船舶平衡条件

重力＝浮力，反向且共垂线。GB第67页/共153页第三章浮性（一）船舶平衡条件GB第67页/共153页67（二）船舶浮态正浮正浮平衡条件第68页/共153页（二）船舶浮态正浮平衡条件第68页/共153页68横倾横倾平衡条件第69页/共153页横倾横倾平衡条件第69页/共153页69纵倾纵倾平衡条件第70页/共153页纵倾纵倾平衡条件第70页/共153页70任意倾斜纵横倾平衡条件第71页/共153页任意倾斜纵横倾平衡条件第71页/共153页71船舶的重量

分类：

1、空船重量W0

2、载重量ΣP

满载重量=W0+DW

DW为总载重量=货物重量+油水储备量+船舶常数第72页/共153页船舶的重量第72页/共153页72船舶重心

重心坐标（xg，yg，zg）

Pi--构成排水量的各项重量，包括空船重量、船舶常数、货物重量、油水装载量、固定航次储备量。Xi,yi,zi–分别为重心横坐标，纵坐标，垂直坐标第73页/共153页船舶重心Pi--构成排水量的各项重量，包括空船重量、船舶常数73例题

某轮NO.3底舱装载五金1600t、800m3，棉织品100t、450m3，日用品120t、552m3；草制品110t、792m3，舱容2710m3。试计算舱内各类货物的重心高度及该舱货物的合重心高度。草制品日用品棉织品五金7.2m1.50m第74页/共153页例题某轮NO.3底舱装载五金1600t、800m3，74第75页/共153页第75页/共153页75根据平行力移动原理及力系平衡原理有：WLW1L1GBB1G1lyPMOθ

载荷水平横移第76页/共153页根据平行力移动原理WLW1L1GBB1G1lyPMOθ载荷76（Maximumrightingmoment）根据试验时的船舶排水量查取静水力图表可得KM0第101页/共153页ix－－自由液面对过液面中心倾斜轴HEAVYLIFTSHIP尾倾(Trimbystern)：t<0九、船舶动稳性

（Dynamicalstability）自由液面的形状为椭圆形第126页/共153页最小倾覆力矩对应的横倾角。尽量减少自由液面的存在8m，分装于纵向中心线左右两翼各5.（3）船内载荷垂向移动矩形：k=1/12；浮性

一、吃水差的基本概念根据试验时的船舶排水量查取静水力图表可得KM01、定义：静稳性力矩MR或静稳性力臂GZ与船舶横倾角θ的关系曲线图。在船长中点处，由平板龙骨上缘量至夏季满载水线的垂直距离。此时需要装甲板货,货物重心高度KP=14.设计水线以上船体水密空间所具有的浮力。排水量第77页/共153页（Maximumrightingmoment）排水量第777船舶平行沉浮第78页/共153页船舶平行沉浮第78页/共153页78少量载荷变动条件下，近似有：Aw=Aw1，则船舶平行沉浮的条件：少量增减的载荷重心位于初始水线面漂心F的垂线上。第79页/共153页少量载荷变动条件下，近似有：Aw=Aw1，则船舶平行沉浮的条79每厘米吃水吨数TPC

TPC：船舶平均吃水变化1cm时对应的排水量改变量。（t/cm）

公式适用范围：少量载荷变动，即P<10%第80页/共153页每厘米吃水吨数TPCTPC：船舶平均吃水变化1cm时对80水密度改变对吃水的修正1、基本公式第81页/共153页水密度改变对吃水的修正1、基本公式第81页/共153页81例题

1、某轮排水量△=18000t,TPC=25t/cm,计划由标准海水港驶往一半淡水港(ρ=1.010)，抵达目的港的平均吃水限制为8m，预计途中消耗油水200t，在不考虑其他因素的情况下，问出发时该轮的平均吃水为多少?(答案:d=7.97m)2、某轮自大连港开往非洲某港，开航时平均吃水dm=9.0m.排水量为19120t，途中消耗油水共1000t，求到达非洲某港(ρ=1.010t/m3)时的平均吃水是多少?(TPC=25t/cm)(答案:d=8.71m)第82页/共153页例题1、某轮排水量△=18000t,TPC=25t/cm,82六、储备浮力和干舷储备浮力（Reservedbuoyancy)

设计水线以上船体水密空间所具有的浮力。干舷F（Freeboard)

船中处从干舷甲板上边缘向下量到载重线上边缘的垂直距离。第83页/共153页六、储备浮力和干舷储备浮力（Reservedbuoyanc83第四章稳性（一）稳性的定义

船舶受外力作用发生倾斜而不致倾覆，外力消失后能够自动回到原来平衡位置的能力。第84页/共153页第四章稳性（一）稳性的定义第84页/共153页84（二）稳性的分类按倾斜方向

横稳性(Transversestability)

绕纵向轴X轴倾斜纵稳性(Longitudinalstability)

绕横向轴Y轴倾斜按倾角大小

初稳性(Initialstability)：<10

大倾角稳性(Stabilityatlargeanglesofinclination)：>10第85页/共153页（二）稳性的分类第85页/共153页85按所受作用力矩的性质

静稳性(Staticalstability)

船舶倾斜过程中不考虑角加速度和惯性矩动稳性(Dynamicalstability)

船舶倾斜过程中考虑角加速度和惯性矩按船舶是否破舱进水

破舱稳性(Damagedstability)

完整稳性(Intactstability)第86页/共153页按所受作用力矩的性质第86页/共153页86

（三）船舶平衡状态

规定：与外力矩Mh反向时，MR>0

与外力矩Mh同向时，MR<0第87页/共153页（三）船舶平衡状态第87页/共15387

船舶的平衡状态分类稳定平衡(Stableequilibrium)（图a）

G点在M点之下，GM>0，MR>0随遇平衡(Neutralequilibrium)（图b）

G点与M点重合，GM=0，MR=0

不稳定平衡(Unstableequilibrium)（图c）

G点在M点之上，GM<0，MR<0第88页/共153页船舶的平衡状态分类第88页/共153页88

（四）初稳性的表示方法初稳性方程：初稳性的衡量标志

GM：初稳性高度（Initialmetacentricheight)第89页/共153页（四）初稳性的表示方法第89页/共15389

BM是船舶正浮时浮心B至横稳心M的垂距（1）统计法计算BM

水线面矩形：k=1/12

菱形：k=1/48

一般船体：k≈0.045～0.065

横稳心半径BM（r）的计算第90页/共153页BM是船舶正浮时浮心B至横稳心M的垂距横稳心半径BM（90

Ix为正浮水线WL面积对过漂心F的横倾轴ox的面积惯性矩。XYdxxyOF详算法计算BM（r）第91页/共153页Ix为正浮水线WL面积对过漂心F的横倾轴ox的面积惯性91船内载荷移动的特点

移动前后排水量不变，属于船内问题。船内载荷移动分类

水平横移；垂向移动；斜移平行力移动原理（五）船内载荷移动对初稳性的影响第92页/共153页船内载荷移动的特点（五）船内载荷移动对初稳性的影响第92页92根据平行力移动原理及力系平衡原理有：WLW1L1GBB1G1lyPMOθ

（1）载荷水平横移第93页/共153页根据平行力移动原理WLW1L1GBB1G1lyPMOθ（193试验目的

确定船舶的空船重心高度KG0和空船初稳性高度GM0。试验条件

新建船舶或经重大改建的船舶在出场前应进行倾斜试验。（2）倾斜试验(Inclinationexperiment)第94页/共153页试验目的（2）倾斜试验第94页/共153页94参与部门

试验由船厂及船方共同进行，试验报告由船厂负责计算与编制，编制后交验船部门审核。计算公式第95页/共153页参与部门第95页/共153页95KM0和GM0的求取根据试验时的船舶排水量查取静水力图表可得KM0GM0则根据船内载荷横移的结论求取。WLW1L1lyPmbaθ

第96页/共153页KM0和GM0的求取WLW1L1lyPmbaθ第96页/共96营运状态空船重心高度KGL的计算

考虑到试验时有少量少量设备未安装上船（不足重量），同时有少量施工设备和试验重量未拿下船（多余重量），所以实际营运状态的空船排水量为：根据合力矩定理：第97页/共153页营运状态空船重心高度KGL的计算根据合力矩定理：第97页/共97进行倾斜试验的注意事项试验现场风力不大于2级，水面平静无流，无来往船只船舶应尽量保持正浮空船状态，并系牢可移动物尽量减少自由液面的存在船上多余重量或不足重量对于空船排水量大于3000t的船舶，应不大于0.5％ΔL

倾斜角θ一般为2～4，但不得小于1试验时缆绳应处于不受力状态第98页/共153页进行倾斜试验的注意事项第98页/共153页98载荷下移，重心下移，lZ取“+”，GM1增加；载荷上移，重心上移，lZ取“－”，GM1减小。MWLGG1lZP（3）船内载荷垂向移动第99页/共153页载荷下移，重心下移，lZ取“+”，GM1增加；MWLGG1l99水平横移WLW1L1GBB1G1OlyPMG2lZθ

（4）船内载荷斜移垂移

斜移可分解为水平横移、纵移及垂移，然后分别计算其对船舶初稳性高度的影响。第100页/共153页水平横移WLW1L1GBB1G1OlyPMG2lZθ（4）100悬挂重物对稳性的影响：相当于将其重心从实际位置上移到悬挂点。MWLGG1lZPW1L1θ

mθ

3、船内悬挂重物对GM的影响第101页/共153页悬挂重物对稳性的影响：相当于将其重心从实际位101（1）少量载荷变动对初稳性的影响4、载荷重量变动对初稳性的影响第102页/共153页（1）少量载荷变动对初稳性的影响4、载荷重量变动对初稳性的影102

因为是少量载荷变动，所以通常装载状态下载荷变化前后KM变化较小，则可以忽略不计，即载荷变化前后假定KM不变，公式变为：第103页/共153页因为是少量载荷变动，所以通常装载状第103页/共15103（2）大量载荷重量变动对初稳性的影响计算KM2

根据新的排水量2=1+i查取静水力图表，可得KM2。计算KG2

根据合力矩定理：

第104页/共153页（2）大量载荷重量变动对初稳性的影响第104页/共153页104（1）自由液面（Freesurface)

船舶的液体舱柜中装有液体但未满舱时的液面。（2）自由液面的影响结果自由液面的存在使初稳性高度GM

恒减小。（六）、液舱内自由液面对GM的影响第105页/共153页（1）自由液面（Freesurface)（六）、液舱内自由105

ix－－自由液面对过液面中心倾斜轴的面积惯性矩（m4）。（3）自由液面计算公式第106页/共153页ix－－自由液面对过液面中心倾斜轴（3）自由液106查取船舶资料求取ix

“各液舱自由液面惯性矩ix表”“各液舱自由液面对初稳性高度修正值表”利用公式法计算ix（4）自由液面惯性矩ix的求取第107页/共153页查取船舶资料求取ix（4）自由液面惯性矩ix的求取第107页107自由液面的形状为矩形、三角形

矩形：k=1/12；直角三角形：k=1/36；等腰三角形：k=1/48自由液面的形状为梯形

直角梯形：k=1/36；等腰梯形：k=1/48第108页/共153页自由液面的形状为矩形、三角形第108页/共153页108自由液面的形状为圆形自由液面的形状为椭圆形第109页/共153页自由液面的形状为圆形自由液面的形状为椭圆形第109页/共15109液面形状图bbbllblbb1b2lb1rabbaFAb2l第110页/共153页液面形状图bbbllblbb1b2lb1rabbaFAb2l110设置水密纵隔壁减少甲板上浪和存水，及时排出积水液体舱柜应根据实际情况尽量装满或排空航行中，应逐舱使用油水并尽量减少同时存在自由液面的液舱数。液体散货船装载货物时，尽量少留部分装载舱。部分装载舱应选择舱室宽度较小的货舱。保证液体舱柜内的纵向水密隔壁的完整性（4）减小自由液面影响的措施第111页/共153页设置水密纵隔壁（4）减小自由液面影响的措施第111页/共15111某轮装货至△=14000吨时,KM=8.00米,KG=6.50米。此时需要装甲板货,货物重心高度KP=14.0米,要求装货后船舶的GM≥1.30米,则最多能装载甲板货____吨。某轮排水量△=8000吨,初稳性高度GM=0.85米,在开航前加油(ρ=0.880克/立方厘米)200吨,其重心在船舶重心之下3.70米,该油柜是边长为10米的正方形,且两道纵向隔壁,存在自由液面的影响,则加油后船舶的初稳性高度值为____米。第112页/共153页某轮装货至△=14000吨时,KM=8.00米,KG=6112

1、定义：静稳性力矩MR或静稳性力臂GZ与船舶横倾角θ的关系曲线图。MR～θ的关系曲线图称为静稳性力矩曲线GZ～θ的关系曲线图称为静稳性力臂曲线

2、绘制

根据公式GZ=KN-KGsin及KN曲线图可得。

（七）静稳性曲线图第113页/共153页1、定义：静稳性力矩MR或静稳性力臂GZ与船舶横倾角θ的113Curveofstaticalstability第114页/共153页Curveofstaticalstability第11114静平衡位置静平衡角(静倾角)θS

（Angleofstaticalinclination）甲板浸水角（Angleofdeckimmersion）

曲线反曲点对应的角度。甲板浸水后稳性增长减缓。该点的曲线斜率最大。3、静稳性曲线图的主要特征第115页/共153页静平衡位置3、静稳性曲线图的主要特征第115页/共153页115最大复原力臂GZmax

（Maximumrightinglever）最大复原力矩MR.max

（Maximumrightingmoment）极限静倾角θS.max

（Angleformaximumrightinglever）稳性消失角θv

（Angleofvanishingstability）

0～θv

的范围定义为船舶的稳性范围。曲线原点处的斜率等于初稳性高度GM第116页/共153页最大复原力臂GZmax第116页/共153页116八、大倾角静稳性（一）船舶大倾角稳性的表示

1、大倾角稳性和初稳性的区别横倾角的范围不同船舶在大倾角横倾时，横稳心点M不再是定点。M点变为浮心B的渐近线，随横倾角的变化而变化。船舶大倾角横倾时倾斜轴不再过初始水线面漂心F。大倾角稳性不能用GM作衡量标志。B0M0W0L0第117页/共153页八、大倾角静稳性（一）船舶大倾角稳性的表示B0M0W0L0117

2、大倾角稳性的表示由下图可知，船舶在大倾角倾斜时稳性力矩的计算公式为：GZ：静稳性力臂（复原力臂或扶正力臂）（Leverofstaticstability）第118页/共153页2、大倾角稳性的表示GZ：118（二）静稳性力臂GZ的求取1、基点法（Basepoint）求取GZ第119页/共153页（二）静稳性力臂GZ的求取1、基点法（Basepoint）119形状稳性力臂KN曲线（稳性交叉曲线）（Crosscurvesofstability）第120页/共153页形状稳性力臂KN曲线（稳性交叉曲线）第120页/共153页120研究船舶横倾过程中，功之间的平衡关系。（一）船舶动平衡（Dynamicalequilibrium）

1、动平衡条件九、船舶动稳性

（Dynamicalstability）第121页/共153页研究船舶横倾过程中，功之间的九、船舶动稳性

（Dyn121

（Angleofdynamicalstability）船舶达到动平衡时的横倾角。EθSθd0Mh2、动平衡角(动倾角)θd第122页/共153页（Angleofdynamicalstabilit122

3、最小倾覆力矩Mh.min（Minimumcapsizingmoment）EθSθd0Mhθd.maxθSMh.min0A第123页/共153页3、最小倾覆力矩Mh.minEθSθd0Mhθd.123

3.1定义船舶在动平衡条件下能够承受的横倾力矩的极限值。能使船舶倾覆的最小外力矩。船舶在动平衡条件下，稳性所允许的最大横倾力矩。

3.2结论船舶在动力作用下不致倾覆的条件：Mh≤Mh.min船舶在静力作用下不致倾覆的条件：Mh≤MR.max第124页/共153页3124

3.3极限静倾角θd.max（Maximumangleofdynamicinclination）最小倾覆力矩对应的横倾角。

θd.maxθSMh.min0A第125页/共153页3.3极限静倾角θd.m125船舶动稳性的大小取决于船舶复原力矩所作功WR（动稳性力矩）的大小。（二）船舶动稳性的衡量指标动稳性力矩WR在数值上等于静稳性力矩MR曲线下的面积。动稳性力臂ld在数值上等于静稳性力臂GZ曲线下的面积。第126页/共153页船舶动稳性的大小取决于船舶复原力矩所作（二）126

1、定义动稳性力矩曲线：WR～θ

的关系曲线图。动稳性力臂曲线：ld

～θ

的关系曲线图。

2、绘制动稳性力矩曲线为MR曲线的积分曲线动稳性力臂曲线为GZ曲线的积分曲线（三）动稳性曲线图（Curveofdynamicalstability）第127页/共153页1、定义（三）动稳性曲线图第127127动稳性曲线图第128页/共153页动第128页/共153页128

3、动稳性曲线的特征曲线过原点曲线反曲点对应角为极限动倾角θd.max

曲线极值点对应角为稳性消失角θv

θvθld(GZ)θd.max第129页/共153页3、动稳性曲线的特征θvθ129

4、动稳性曲线的用途已知恒定外力矩Mh，求动倾角θd

Wh=Mh求取Mh.min和θd.max

θMd(ld)θdθvθd.maxHFOMh.minMhPTH57.3°第130页/共153页4、动稳性曲线的用途θMd(ld)θdθ130

5、初始横摇角及船舶进水角θj对Mh.min的修正

5.1初始横摇角θi的修正风浪联合作用的不利条件下求取Mh.min。第131页/共153页5、初始横摇角及船舶进水角θj对Mh.min的修正第1311315.2船舶进水角θj

对Mh.min的修正

进水角(Angleofflooding)：船舶横倾至非水密开口时的横倾角。法定规则规定，当船舶横倾至进水角后，船舶将被视为稳性丧失。第132页/共153页5.2船舶进水角θj对Mh.min的修正第132页/共1132浮性

一、吃水差的基本概念1、吃水差的定义2、吃水差产生的原因船舶装载后重心的纵向位置与正浮时浮心的纵向位置不共垂线。第133页/共153页浮性

一、吃水差的基本概念1、吃水差的定义第133页/共11333、船舶的纵向浮态类型首倾(Trimbyhead)：t>0尾倾(Trimbystern)：t<0平吃水(Evenkeel)：t=0FL1LBGFW1WL1LBGFWLBG•••W1W第134页/共153页3、船舶的纵向浮态类型FL1LBGFW1WL1LBGFWLB134

2、纵稳性方程（二）每厘米纵倾力矩MTC

1、纵向倾斜静平衡条件

3、MTC第135页/共153页2、纵稳性方程（二）每厘米纵倾力矩MTC1、纵向135第136页/共153页第136页/共153页1361、吃水差计算公式（三）吃水差及首、尾吃水的计算FWLBG•xbxgdFdA第137页/共153页1、吃水差计算公式（三）吃水差及首、尾吃水的计算FWLBG•137船舶重心距船中距离xg的计算xi－组成的载荷重心距船中距离(m)。中前为正，中后为负。包括：L、航次储备量、压载水、货物等。空船重心距船中距离xL：查取船舶资料；第138页/共153页船舶重心距船中距离xg的计算xi－组成的载荷重心距船中距离1382、首、尾吃水的计算FWLBG•

xbxgxfdFdAdF

dA

第139页/共153页2、首、尾吃水的计算FWLBG•xbxgxfdFdAd139（四）、吃水差调整（一）纵向移动载荷对吃水差的影响移动特点

移动过程中船舶排水量不变，属于船内问题。FWLBG•••

dFdAdF

dA

Px••MB1G1第140页/共153页（四）、吃水差调整（一）纵向移动载荷对吃水差的影响FWLBG140x值的符号确定：

载荷由后向前移，取“+”；载荷由前向后移，取“－”。计算公式第141页/共153页x值的符号确定：计算公式第141页/共153页1411、大量载荷变动条件：1计算载荷变动后的重心距船中距离xg2利用排水量Δ2查取dM2、xb2、xf2、MTC2利用基本计算公式计算t2、dF2、dA2（二）载荷变动对吃水差的影响第142页/共153页1、大量载荷变动（二）载荷变动对吃水差的影响第142页/共1142假定先将载荷P装在漂心F的垂线上，使船舶平行沉浮，吃水改变，吃水差不变，则有：将载荷由漂心处水平移到实际装载位置xP

处，变为船内载荷纵向移动，移动距离（xP-xf）。2、少量载荷变动第143页/共153页假定先将载荷P装在漂心F的垂线上，使2、少量载荷变动第143143少量载荷变动后首、尾吃水的改变量少量载荷变动后首、尾吃水和吃水差第144页/共153页少量载荷变动后首、尾吃水的改变量少量载荷变动后首、尾吃水和吃144（三）舷外水密度变化对吃水差的影响

通过图示可知，水密度变化的影响可视为原排水量Δ内的浮心由B点纵移至k点，使船舶产生纵倾力矩。FWLBG••••kW2W1L2L1xbxf第145页/共153页（三）舷外水密度变化对吃水差的影响FWLBG••••kW2145某轮出港时垂向总力矩为17500tm,设排水量为3500t时,KM为5.50m，试求出港时的GM值？若该轮抵目的港燃油消耗量50t，其KP为0.7m，淡水消耗量30t，KP为3.0m，使油、水柜产生自由 液面，设燃油比重0.85，油柜长7m，宽14m，中间有纵向隔舱壁；淡水柜长2m，宽6m，试求抵港时的GM值？某轮当时排水量6000t，因装货造成右倾9°,KG为6.52m，现在二层柜内加装300t棉花，其重心高度为10.8m，分装于纵向中心线左右两翼各5.0m处，其KM为7.15m，求左右两翼各装多少吨货才能使船舶保持正浮状态？第146页/共153页某轮出港时垂向总力矩为17500tm,设排水量为3500t时146某轮空船排水量△L=5371吨,本航次净载重量NDW=13580吨,在舱内实装货物12187吨,航次储备量为1928吨(液舱均满),船舶常数为200吨,全船垂向总力矩为158472吨*米,KM=8.58米.现拟在上甲板装载部分货物,若要求GM≥0.60米,则最多在Zp=13.75米处装载____吨甲板货第147页/共153页某轮空船排水量△L=5371吨,本航次净载重量NDW=135147杂货船第148页/共153页杂货船第148页/共153页148BARGESHIP第149页/共153页BARGESHIP第149页/共153页149科考测量船第150页/共153页科考测量船第150页/共153页150科考测量船第151页/共153页科考测量船第151页/共153页151形状稳性力臂KN曲线（稳性交叉曲线）（Crosscurvesofstability）第152页/共153页形状稳性力臂KN曲线（稳性交叉曲线）第152页/共153页152

3.1定义船舶在动平衡条件下能够承受的横倾力矩的极限值。能使船舶倾覆的最小外力矩。船舶在动平衡条件下，稳性所允许的最大横倾力矩。

3.2结论船舶在动力作用下不致倾覆的条件：Mh≤Mh.min船舶在静力作用下不致倾覆的条件：Mh≤MR.max第153页/共153页3153船舶原理第1页/共153页船舶原理第1页/共153页154客滚船第2页/共153页客滚船第2页/共153页155CAR&PASSENGERFERRY第3页/共153页CAR&PASSENGERFERRY第3页/共153页156客滚船第4页/共153页客滚船第4页/共153页157PASSENGERSHIP第5页/共153页PASSENGERSHIP第5页/共153页158杂货船第6页/共153页杂货船第6页/共153页159杂货船第7页/共153页杂货船第7页/共153页160CONTAINERSHIP第8页/共153页CONTAINERSHIP第8页/共153页161CONTAINERSHIP第9页/共153页CONTAINERSHIP第9页/共153页162CONTAINERSHIP第10页/共153页CONTAINERSHIP第10页/共153页163CONTAINERSHIP第11页/共153页CONTAINERSHIP第11页/共153页164半潜式自航船第12页/共153页半潜式自航船第12页/共153页165半潜式自航船第13页/共153页半潜式自航船第13页/共153页166半潜式自航船第14页/共153页半潜式自航船第14页/共153页167BARGESHIP第15页/共153页BARGESHIP第15页/共153页168TIMBERCARRIER第16页/共153页TIMBERCARRIER第16页/共153页169分类：（一）纵向移动载荷对吃水差的影响第102页/共153页（3）船内载荷垂向移动利用排水量Δ2查取dM2、xb2、xf2、MTC2中前为正，中后为负。矩形：k=1/12；第138页/共153页第146页/共153页大倾角稳性不能用GM作4、动稳性曲线的用途在船舶最宽处，由一舷的肋骨外缘至另一舷外缘之间的水平间距。（1）自由液面（Freesurface)BM是船舶正浮时浮心B至横稳心M的垂距的面积惯性矩（m4）。MR～θ的关系曲线图称为静稳性力矩曲线4、动稳性曲线的用途干舷F（Freeboard)（3）船内载荷垂向移动第107页/共153页CARCARRIER第17页/共153页分类：CARCARRIER第17页/共153页170CARCARRIER第18页/共153页CARCARRIER第18页/共153页171BULKCARRIER第19页/共153页BULKCARRIER第19页/共153页172OPENTYPEBULKCARRIER第20页/共153页OPENTYPEBULKCARRIER第20页/BULKCARRIER第21页/共153页360000TBULKCARRIER第21页/共153页174REFRIGERATEDCARGOCARRIER第22页/共153页REFRIGERATEDCARGOCARRIER第22页175670000cfREFRIGERATEDCARGOCARRIER第23页/共153页670000cfREFRIGERATEDCARGOC176OILTANKER第24页/共153页OILTANKER第24页/共153页177PRODUCTTANKER第25页/共153页PRODUCTTANKER第25页/共153页178VLCC第26页/共153页VLCC第26页/共153页179动稳性力矩WR在数值上等于静稳性力矩MR曲线下的面积。最小倾覆力矩对应的横倾角。用途：计算船舶干舷、稳性、吃水差等的依据。用途：船舶操纵的重要依据。九、船舶动稳性

（Dynamicalstability）淡水柜长2m，宽6m，试求抵港时的GM值？船舶平行沉浮的条件：少量增减的载荷（二）静稳性力臂GZ的求取设计水线以上船体水密空间所具有的浮力。浮性

一、吃水差的基本概念第148页/共153页CONTAINERSHIP船舶在动平衡条件下，稳性所允许的最大横倾力矩。船舶在动平衡条件下，稳性所允许的最大横倾力矩。第136页/共153页第121页/共153页船舶平行沉浮的条件：少量增减的载荷（Crosscurvesofstability）在船舶最宽处，由一舷的肋骨外缘至另一舷外缘之间的水平间距。（Crosscurvesofstability）FPSOFloatingProductionStorage&Offloading

第27页/共153页动稳性力矩WR在数值上等于静稳性力矩MR曲线下的面积。FPS180FPSO第28页/共153页FPSO第28页/共153页181散装化学品船第29页/共153页散装化学品船第29页/共153页182HEAVYLIFTSHIP第30页/共153页HEAVYLIFTSHIP第30页/共153页183HEAVYLIFTSHIP第31页/共153页HEAVYLIFTSHIP第31页/共153页184科考测量船第32页/共153页科考测量船第32页/共153页185CABLELAYINGVESSEL第33页/共153页CABLELAYINGVESSEL第33页/共153页186CABLELAYINGVESSEL第34页/共153页CABLELAYINGVESSEL第34页/共153页187PIPELAYINGVESSEL第35页/共153页PIPELAYINGVESSEL第35页/共153页188MULTI-PURPOSESEAWORKSHIP第36页/共153页MULTI-PURPOSESEAWORKSHIP第36页189某轮出港时垂向总力矩为17500tm,设排水量为3500t时,KM为5.（Maximumrightingmoment）用途：船舶操纵的重要依据。此时需要装甲板货,货物重心高度KP=14.浮性

一、吃水差的基本概念形状稳性力臂KN曲线（稳性交叉曲线）船舶的液体舱柜中装有液体但未满舱第106页/共153页直角三角形：k=1/36；根据合力矩定理：HEAVYLIFTSHIPOPENTYPEBULKCARRIER第150页/共153页第111页/共153页（Angleofdynamicalstability）0m，使油、水柜产生自由 液面，设燃油比重0.2、最大尺度（全部尺度／周界尺度）功WR（动稳性力矩）的大小。(Inclinationexperiment)试计算舱内各类货物的重心高度及该舱货OFFSHORESUPPLYVESSEL第37页/共153页某轮出港时垂向总力矩为17500tm,设排水量为3500t时19030000T级举力浮船坞第38页/共153页30000T级举力浮船坞第38页/共153页191捕鲸船第39页/共153页捕鲸船第39页/共153页192FIREBOAT第40页/共153页FIREBOAT第40页/共153页193TUGBOAT第41页/共153页TUGBOAT第41页/共153页194SANDGATHERINGSHIP第42页/共153页SANDGATHERINGSHIP第42页/共153页195第一章船体形状船体的三个基准面

中线面：过基线的纵向垂直平面中站面：过船中垂直于中线面的平面基平面：过基线和中站面交线的平面定义表示船体几何形状的图形。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。第43页/共153页第一章船体形状船体的三个基准面定义第43页/共153页196第44页/共153页第44页/共153页1973、船舶型线图横剖线图（Bodyplan）纵剖线图（Sheerplan）半宽水线图（Halfbreadthplan）第45页/共153页3、船舶型线图横剖线图（Bodyplan）第45页/共1198中横剖面系数Cm水线面系数Cw第46页/共153页中横剖面系数Cm第46页/共153页199根据试验时的船舶排水量查取静水力图表可得KM0（3）船内载荷垂向移动GM：初稳性高度（Initialmetacentricheight)破舱稳性(Damagedstability)3、船舶的纵向浮态类型4、载荷重量变动对初稳性的影响HEAVYLIFTSHIP（4）自由液面惯性矩ix的求取船舶在静力作用下不致倾覆的条件：Mh≤MR.功WR（动稳性力矩）的大小。条件：1第132页/共153页曲线反曲点对应的角度。Wh=Mh船舶在大倾角横倾时，横稳心点M不再是定点。（1）自由液面（Freesurface)动稳性力矩曲线：WR～θ的关系曲线图。九、船舶动稳性

（Dynamicalstability）（Curveofdynamicalstability）85，油柜长7m，宽14m，中间有纵向隔舱壁；方形系数Cb第47页/共153页根据试验时的船舶排水量查取静水力图表可得KM0方形系数Cb第200棱形系数Cp第48页/共153页棱形系数Cp第48页/共153页201垂向棱形系数Cvp第49页/共153页垂向棱形系数Cvp第49页/共153页202船舶尺度

根据不同的用途和计量方法分为：

船型尺度、最大尺度、登记尺度

根据《钢质海船入级与建造规范》规定的定义量取。第50页/共153页船舶尺度根据不同的用途和计量方法分为：第502031、船型尺度（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。型长LBP或LPP（两柱间长／垂线间长／船长）沿设计水线，由首柱前缘量至舵柱后缘的水平间距，无舵柱的量至舵杆中心线。型宽B（船宽）在船舶最宽处，由一舷的肋骨外缘至另一舷外缘之间的水平间距。第51页/共153页1、船型尺度（理论尺度／计算尺度）第51页/共153页204第52页/共153页第52页/共153页205第53页/共153页第53页/共153页206型深D

在船长中点处，沿船舷由平板龙骨上缘量至上层连续甲板横梁上缘的垂直距离。型吃水d

在船长中点处，由平板龙骨上缘量至夏季满载水线的垂直距离。第54页/共153页型深D第54页/共153页2072、最大尺度（全部尺度／周界尺度）

用途：船舶操纵的重要依据。

它决定船舶能否停靠一定长度的码头，通过或进入一定长度和宽度的船闸及船坞，还决定船舶在狭窄航道和港内的安全移动和避让，以及能否在桥下和高空电缆下顺利通过。总长LOA

船首最前端量至船尾最后端的水平距离。第55页/共153页2、最大尺度（全部尺度／周界尺度）第55页/共153页208最大宽度Bmax

包括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（连桅高度）

船舶空载吃水到船舶最高点的垂直距离。

第56页/共153页最大宽度Bmax第56页/共153页209船舶在大倾角横倾时，横稳心点M不再是定点。船舶在动平衡条件下能够承受的横倾力矩的极限值。（Angleofstaticalinclination）第116页/共153页法定规则规定，当船舶横倾至进水角后，船舶将被视为稳性丧失。船舶倾斜过程中考虑角加速度和惯性矩（三）动稳性曲线图试计算舱内各类货物的重心高度及该舱货MR～θ的关系曲线图称为静稳性力矩曲线ix－－自由液面对过液面中心倾斜轴2、动平衡角(动倾角)θd第102页/共153页载荷由前向后移，取“－”。干舷F（Freeboard)满载重量=W0+DW85，油柜长7m，宽14m，中间有纵向隔舱壁；由下图可知，船舶在大倾角倾斜时稳性力矩的计算公式为：船舶空载吃水到船舶最高点的垂直距离。船舶在大倾角横倾时，横稳心点M不再是定点。宽深比B/D：B/D↑，稳性↑，纵向强度↓第57页/共153页船舶在大倾角横倾时，横稳心点M不再是定点。第57页/共153210第58页/共153页第58页/共153页211第59页/共153页第59页/共153页2123、登记尺度

用途：国家丈量船舶总吨位、净吨位的尺度。登记长度LR

沿船舶最小型深85％处水线，从首柱前缘量至舵柱后缘的水平距离。登记宽度BR

在船舶最大宽度处，两舷外板表面之间的水平距离。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。第60页/共153页3、登记尺度第60页/共153页213主尺度比长宽比L/B：L/B↑，速航性↑宽吃水比B/d：B/d↑，初稳性↑，摇荡性↑操纵性和速航性↓深吃水比D/d：D/d↑，抗沉性↑，纵向强度↑宽深比B/D：B/D↑，稳性↑，纵向强度↓长深比L/D：L/D↑，纵向强度↑第61页/共153页主尺度比长宽比L/B：L/B↑，速航性↑第61页/共153页214第二章船体计算的近似积分法常用船舶坐标系统原点位于基线中点的首向坐标系统我国使用。XYZO第62页/共153页第二章船体计算的近似积分法常用船舶坐标系统XYZO第62页215坐标原点位于基线中点的尾向坐标系统日本使用。XYZO第63页/共153页坐标原点位于基线中点的尾向坐标系统XYZO第63页/共153216坐标原点位于基线与尾柱交点的首向坐标系统英美等国使用。XYZO第64页/共153页坐标原点位于基线与尾柱交点的首向坐标系统XYZO第64页/共217坐标原点位于基线与首柱交点的尾向坐标系统北欧一些国家使用。XYZO第65页/共153页坐标原点位于基线与首柱交点的尾向坐标系统XYZO第65页/共218XYdxxyOF第66页/共153页XYdxxyOF第66页/共153页219第三章浮性（一）船舶平衡条件

重力＝浮力，反向且共垂线。GB第67页/共153页第三章浮性（一）船舶平衡条件GB第67页/共153页220（二）船舶浮态正浮正浮平衡条件第68页/共153页（二）船舶浮态正浮平衡条件第68页/共153页221横倾横倾平衡条件第69页/共153页横倾横