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水尺计重学习精品资料精品资料仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除谢谢PAGE仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除谢谢PAGE95精品资料仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除谢谢PAGE目录第一章水尺计重(上) 3第一节基本原理及其特点 3第二节有关船舶知识 4一、船舶尺度 4二、船舶水尺和水尺标志 6三、储备浮力与载重线标记(LoadLineMarks) 7四、船舶吨位 11五、船舶舱位构造和布置 11六、船体坐标 13-14七、浮心、重心、漂心和稳心 14-16八、吃水差和纵倾力矩 17-18第三节常用图表 19一、船舶基本数据表(Ship’sParticular或PrincipalParticularoftheVessel) 19二、总布置图和容积图 19-25三、艏、舯、艉吃水校正及校正曲线图(stem&sterncorrectiontableorcurve) 25-28四、静水力曲线图 28-29五、静水力资料表(HrdrostaticData) 29六、排水量/载重量表(DisplacementScaleorDeadWeightScale) 30七、水、油舱计量表(SoundingTable) 30-39第四节其他图表 39一、船舶理论线型图 39-42二、排水量的求算 43-52三、庞勤曲线图/菲尔索夫图谱 53-57第二章水尺计重(下) 58第一节测算前的准备 58一、准备工作 58二、登轮前的观察 58三、船舶图表的审阅 58-60第二节吃水的测算(参照第6页)…………………….61一、水尺的检视 61二、吃水的计算 61-67纵倾修正(参照第17页)拱陷修正第三节排水量的计算 67一、计算相应排水量 65二、排水量的纵倾校正(参照第15-18页)……67-74第四节压载水、淡水的测量和计算 72一、压载水的测定(参照第30-39页)…………………74-79二、淡水的测定 79第五节燃油测量和计算 79第六节其他货物的重量计算 80第七节污水的测算 80第八节船舶常数的核算 81第九节载重货物重量的计算 81一、载重货物重量的计算公式: 81二、杂质、水份的扣除 82三、注意事项 82第十节特殊情况的处理 82一、由于水尺标记原因无法观测水尺 82二、寒冷气候水面结冰 83三、压载舱测量管结冰 83四、对于数字有差异的同类图表的选择 84五、两批或两种以上散装货物同装一船的水尺计重 84六、同船进口不同品种之货物的水尺计重 84七、两港分卸 84八、船舶常数异常 84九、船舶不具备校正图表,且吃水差不能调整至0.3米以内 84十、浆状货物的处理 85第十一节计算示例 85-87(中英文对照表)……………88-91第十二节水尺报告与证书 91一、水尺计重计算单 91_Toc113419571二、船方拒签水尺报告时的处理办法 92三、水尺计重证书…………………….92四、水尺计算单 93五、水尺重量证书…………………….94水尺计重(上)第一节基本原理及其特点水尺计重工作是通过在装船前和装船后或卸货前和卸货后,分别测定前后两次的船舶吃水,并测定前后两次的船用淡水、压载水及燃油的贮存量,同时测定前后两次船边港水密度,然后按照船方提供的排水量表或载重量表以及有关的静水力曲线图表、水油舱计量表和校正表等船用图表计算船舶载运货物的重量。水尺计重亦称为"公估",英文为"CheckingDraft"或者"DraftSurvey",亦即是通过对吃水的测定予以计重的意思。水尺计重的基本原理是"阿基米德定律"。阿基米德定律(Archimedes'sPrinciple)告诉我们:"浸在液体里的物体所受的浮力的大小等于物体所排开液体的重量。"船舶的吃水和排水量是有一定的对应关系的,船舶在设计建造时,就在船舷刻上水尺标志,再将不同吃水的船舶入水部分的体积制成图表,即载重标尺,以供查算,这样,通过对装卸前后的吃水的观测和船用物料重量测定,就能够计算出货物的重量。水尺计重是一种科学的计重方法,具有一定的准确性,在国际上已经得到广泛的应用。其计算结果可作为商品的交接结算、理赔、索赔、计算运费和通关计税之依据。本书所介绍的水尺计重方法为目前国际上通行的方法,如果船舶制表准确度在1‰,准确度可以在5‰之内。水尺计重的优点是省时、省力、省费用、并能避免装卸损耗误差因素,迅速计算出整船货物的重量。它对扩大散装运输,降低成本,提高运输效率,加速运输周转和港口疏运,促进对外贸易等方面,均起着积极的作用。水尺计重是一项技术性很强的工作,其计算过程较为复杂且影响计重结果的客观因素较多,如:船舶漂浮在水上,受到风浪颠簸,在测定吃水等方面,受到一定的影响;船舶变形;港水密度的变化;船舶的计量图表一般均为正浮状态下的体积,而船舶在实际漂浮时,都存在纵倾、横倾情况,由于船形复杂,必然产生一定误差;船上存有压载水、燃油、淡水及其他供应物料,其消耗补充、调节等可变重量,都直接影响计重的准确性。这就要求水尺计重鉴定人员必须具有相应的数学、物理、船舶结构原理、航运等科学知识,并具有一定的外语水平,才能完成此项工作。同时,水尺计重的结果,直接关系到有关各方面的经济利益,因此,水尺计重鉴定人员在实际工作中,不但要有认真细致的工作作风,还要有出色的与人沟通的能力,才能协调和维护有关各方的合法经济权益。由于具有以上的特点,水尺计重一般适用于价值较低、衡器计重困难、大宗的散装固体商品的计重。目前在国际贸易上已广泛应用于散装煤、盐、矿砂、海沙、生铁、废钢、石油焦、硫磺、磷灰土等类商品之计重。近年来化肥、水泥、粮食等货物的运输也由包装运输改为散装运输,以节省包装及其他一些费用,因此,亦要求采用水尺计重。随着国际贸易的不断发展及水尺计重准确性的进一步提高,水尺计重作为一种计重方式将越来越被贸易关系人所采用,其适用范围将越来越广泛。水尺计重基本要求
1船舶的水尺、载重线标记字迹要清晰、正规、分度正确。2具备本船有效、正规的下列图表:a.容积图或可供艏艉水尺纵倾校正的有关图表;b.排水量或载重量表;c.静水力曲线图表或可供排水量纵倾校正的有关图表;d.水油舱计量表及水油舱液深纵倾校正表,或可供纵倾校正的有关图表。3不具备有关纵倾校正图表者,吃水差应调整或保持在此期间0.3m(或1ft)以内。4备妥、检查下列器具a.经检定准确度为万分之五的铅锤密度计;b.容量大于500mL的港水取样器和玻璃量筒;c.电子计算器、钢直尺、钢卷尺、干舷尺、直角尺、量水尺、量油尺、以及分规等测算器具。5查明下列实际情况a.各项图表上的计算单位、比例倍数、公英制、海淡水、容量和重量等;
b.淡水、压载水、燃油等舱位的分布情况和储存量,以及压载水的密度;c.燃油、淡水的每日消耗量和装卸期间的变化;d.货舱污水沟(或井)、尾轴隧道和隔离柜等处的污水;e.铺垫物料和其他货物重量,以及装卸货期间的变动。第二节有关船舶知识本节简要介绍与水尺计重有关的船舶基础知识。一、船舶尺度船舶的主要尺度包括船长、船宽、船深和吃水。它根据不同的用途和测量方法分为船型尺度(设计尺度)、最大尺度和登记尺度三种。(一)船型尺度(设计尺度)(图5-1,2)船型尺度是计算船舶干舷、稳性、吃水差等依据的尺度。它包括:1.夏季满载水线长度LSWL(LengthOnSummerLoadWaterLine)夏季满载水线长度系指通过夏季满载水线从船首柱前缘至船尾轮廓线后缘的水平长度,亦称设计满载吃水线。(船首柱:位于船体最前端,汇拢首部外板,保持船首形状的强力部件)2.基线(BaseLine)基线系指龙骨上缘与夏季满载水线平行的直线。龙骨线是在龙骨的下缘,与基线有一定的高度之差。(如图5-2)3、船首垂线FP(ForePerpendicular)船首垂线系指通过船舶柱前缘和夏季满载水线交点和基线的垂线。4.船尾垂线AP(AftPerpendicular)船尾垂线系指通过船尾柱后缘和夏季满载水线交点和基线的垂线。如没有船尾柱的船舶,则以舵杆中心线为船尾垂线。5.垂线间长度LBP(LengthBetweenPerpendiculars)垂线间长度系指平行于基线沿夏季满载水线自船首柱前缘至船尾柱后缘的水平长度。通常取夏季满载水线长度的96%。它用于理论计算,故亦称作计算长度。有关船舶尺度如图5-1所示。图5-1船舶尺度示意图图5-2基线与龙骨线6.型宽B(MouldedBreadth)型宽系指船舶最宽处,两舷肋骨外舷之间的水平距离(不包括船壳铁板),亦称为计算宽度。7.型深D(MouldedDepth)型深系指船舶处的船舶深度,即从龙骨上缘(基线)量至露天甲板横梁上缘的垂直距离。8.型吃水d(MouldedDraft)型吃水系指船中处由龙骨上缘(基线)量至夏季满载水线的垂直距离。型吃水亦称作设计吃水。(二)最大尺度最大尺度是船舶停靠泊位、通过或进入船闸、船坞、桥梁和狭窄的航道及港湾内移动回转的主要参考数据,它包括:1、总长LOA(LengthOverAll)总长系指从船舶最前端量至船服最后端的水平距离。2.最大宽度Bmax(MaximumBreadth)最大宽度系指船体最大宽度部位(通常指船中处)船壳两船外缘之间的水平距离。3、最大吃水Dmax(MaximumDraft)最大吃水系指船中处自龙骨下缘至夏季满载水线的垂直距离。4.水线以上最大高度Hmax(MaximumHeightAboveWaterLine)水线以上最大高度系指船舶空载水线(LightShipWaterLine)平面至船舶最高点,即通常桅杆之桅冠或雷达桅避雷针顶端的垂直距离。(三)登记尺度登记尺度是船舶注册国,丈量船舶决定船舶大小的尺度,是计算船舶总吨位、净吨位的主要数据。1.登记长度Lr(RegisteredLength)登记长度是指最上层连续甲板(或遮蔽甲板船的遮蔽甲板)上,从船首柱前缘量至船尾柱后缘的长度,没有船尾柱的船舶测定至舵杆中心线。2、登记宽度Br(RegisteredBreadth)登记宽度等于最大宽度。3.登记深度Dr(RegisteredDepth)登记深度是指登记长度的中心处,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,有双层底船舶则由内底板上缘量起。二、船舶水尺和水尺标志水尺(Draft或Draught)是表示船舶之吃水深度的标志,对称地标明在船首、船尾、船中(少数船舶船中不注明)两舷。有些船舶的水尺是先点焊后在漆绘,也有用钢字模直接焊上,亦有在底缘焊上一道钢横条。水尺以船底龙骨线下缘为零点,自下而上顺序标明至船舶最大吃水以上。水尺标志的数字底缘为所标明的吃水深度的基准线,在底缘有钢横条者,也以横线的下缘为基准线。水尺标记有公制和英制两种。(一)公制标志一般均以阿拉伯数字书写,字体高度和两字体之间的垂直距离均为10厘米,字体粗细为2厘米。(二)英制标志一般以阿拉伯数字书写,但也有以罗马数字书写的,字体高度和两字体之间的垂直距离均为6英寸,阿拉伯数字的字体粗细为1英寸。如图5-3所示。图5-3水尺标志(1米=3.2808英尺,1英尺=12英寸,1米=39.3696英寸,1英寸=0.0254米)如:27ˊ06ˊ=(27*12+06)*0.0254=8.382米。水尺计重中对水尺标记的观测,公制要求精确度达到1厘米,英制要求精确度达到0.5英寸。以上所述水尺标记的各项参数必须牢记,这样才能在观测中判断出准确的吃水数字。三、储备浮力与载重线标记(LoadLineMarks)(一)储备浮力船舶在水面的漂浮能力是由储备浮力来保证的。所谓储备浮力是指满载水线以上船舶主体的水密部分的体积。它对船舶稳性、抗沉性有很大的影响。船体损坏后,海水进入舱室,必然增加吃水,如果船舶具有足够的储备浮力,则仍能浮于水面上而不致沉没,因此,储备浮力是确保船舶安全航行的一个重要指标。储备浮力通常以满载排水量的百分数来表示,其大小根据船舶类型、航行区域及载运货物的种类而定。内河驳船的储备浮力约为其满载排水量的10~15%,海船约20%~50%,军舰则达到100%以上。(二)载重线标志载重线是勘绘在船舷两侧,表明船舶在不同季节、不同海区所允许的最大吃水线,以此规定船舶安全航行所需的最小储备浮力。船舶航行的海区和季节不同,气候与风浪状况又各异、因此有必要根据不同的航行环境和条件分别规定出船舶应使用的载重线。载重线标记的作用就在于保持一定的船舶干舷、贮备浮力及限制船舶的吃水,以保证其在各种环境和条件下,既能安全航行,又能充分利用其装载能力。为此,有关部门统一规定了船舶载重线,并规定在船舶两舷侧勘绘载重线标记。船舶的实际吃水超过了规定的载重线,则表明该船正处于超载状态,其结果造成储备浮力减少,航行的安全性得不到保障,港务机构就可不准其出港。国际上于1930年制定了《国际载重线公约》,并与1966年作了修订。载重线包括有甲板线、载重线圈和横线、载重线。1.甲板线(DeckLine)甲板线是一条上缘与主甲板上沿相切,即其上边缘在主甲板上表面向外延伸与船壳板外表面之相交线上、长300mm或12in、宽25mm或lin的水平线,刻绘在船舶的两舷(如图5-4)。有些散装船的船舷与主甲板衔接处呈抛物线形状时,因刻绘困难,其甲板线在主甲板线下lM左右。图5-4甲板线从甲板线上缘向下量至有关载重线的上缘之垂直距离称为法定干舷(StatutoryFreeBoard)。干舷的大小是作为衡量贮备浮力的尺度。干舷愈大,贮备浮力亦愈大,反之,则贮备浮一力愈小。2.载重线圈和横线(LoadingDisc)载重线圈和横线,总称载重线标圈(LoadingMark),亦称为保险标记(InsuranceMark),又因帕氏创立载重线标记,故又称帕氏标记(PalirmsollMark)。如图5-5左侧图图5-5载重线标志载重线圈和横线刻绘在甲板线下面,线圈位于两垂线间船长的中点上,圈的外径为300毫米或12英寸,线条的宽度为25毫米或1英寸,在圈的水平中心绘一条水平横线,长450毫米或18英寸,宽为25毫米或1英寸,线的上边缘通过线圈的中心,此横线即为夏季吃水最高限制线,在线圈两侧横线上方,标有干舷勘定机构的代号字母。如我国船舶检验局代号为"ZC"或者"CS"。表5-1是世界各主要国家船级社名称及代号。国家船级社名称代表字母美国美国船级社(船舶局)AmericanBureauofShippingAB(ABS)德国德意志劳埃德船级社GermanischerLloydGL挪威挪威船级社DetNorskeVeritasNV(DNV)意大利意大利船级社RegisterItalianNavaleRI法国法国船级社BureauVeritasBV英国英国劳埃德船级社Lloyd’sRegisferofShippingLR日本日本海事协会NipponkaijikyokaiNK表5-1(三)载重线(LoadLine)载重线是自载重线圈中心向船舶方向的540mm或21in处刻绘的一条垂直线段成直角的一组水平线段(长230mm或9in、宽25mm或lin)。如图5-5右测图。各线段的上缘分别代表船舶在不同区带、区域和季节期所允许的最大水尺限定线,具体为下表:载重线中国标志国际标志说明夏季载重线XS该水平线的上缘与载重线圈的横线高度一致热带载重线RT冬季载重线DW北大西洋冬季载重线BDDWNA船长超过100米的船舶,不刻绘此载重线夏季淡水载重线QF热带淡水载重线RQTF表5-2以上载重线标记由船舶检验局、船级社或其指定的机构根据有关船舶载重线规范进行勘绘,并由《国际船舶载重线证书》(InternationalLoadlineCertificate)予以证明。图5-6即一载重线证书,供读者参考。图5-6载重线证书四、船舶吨位船舶吨位通常包括登记吨位、排水量吨位、以及货载容积吨位三类。其中与水尺计重直接相关的只有排水量吨位,但其他两类吨位的概念也是必须了解的,以免在工作中混淆。(一)登记吨位(RegisteredTonnage)登记吨位是以容积为计算依据的一种计量单位,用于船舶注册和纳税交费,分为总吨位和净吨位两种。1.总吨位(GrossTonnage)根据船舶丈量规范的规定,对船舶空间丈量所得的容积以2.83立方米或100立方英尺为一吨,得出的吨位即为总吨位。2.净吨位(NetTonnage)净吨位是船舶能够实际营运的空间,就是总吨位减去非直接营运(不能载运旅客和货物)的空间容积。(二)货载容积吨位(CargoMeasureTons)船舶载货除以重量吨计算运费的重量吨以外,还有以容积作为计算运费依据的容积吨位。容积吨位也叫尺码吨,是以1.133立方米或40平方英尺作为一个容积吨,它与登记吨同样以容积计算,但每吨的基数相差悬殊,两者不能混淆。(三)排水量吨位(DisplacementTons)。排水量吨位是根据船舶实际排开水的体积乘以标准海水密度1.025或者标准淡水密度1.000计算求得重量,也就是当时船舶的全部重量,它以吨为单位。1.满载排水量△S(FullLoadedDisplacement)满载排水量系指船舶满载后,吃水达到载重线(通常指夏季载重线)时的排水量。它包括空船重量、货物重量、燃料、淡水和船用备品物料重量及船舶常数(第六章第八节)等重量。2、轻载排水量△L(LightDisplacement/LightShip)轻载排水量系指船舶空载时的排水量,即空船重量。它包括船体、轮机、锅炉、各种设备和船舶适航必须的供应品,但不包括水油舱内的淡水和燃料的重量。3.总载重量Dw(DeadWeight)总载重量系指船舶满载时,船舶所装载的最大重量。一般指吃水达到夏季载重线时,船舶所载的客、货重量及所需淡水、燃油和其他消耗品等重量之总和。实际上就是从满载排水量中减去轻载排水量后的重量。4.净载重量NDw(NetDeadWeightorCargoDeadWeight)净载重量系指船舶所能装载的最大限度的货物重量。即从总载重量中扣除燃油、淡水、粮食、供应品、船用备品、船员、行李、压载物料、铺垫物料及不明重量(包括船体附着物如海草、贝壳类物体、临时添设机件、修船时附加水泥、钢材及其他重量)等后的重量。在水尺计重中,除燃油、淡水和压载水外,其余均作为船舶常数处理。五、船舶舱位构造和布置(一)货舱(CargoHold)用来装载货物的舱室。不同种类的船舶有不同结构的货舱。(二)压载水舱(BallastTank)为了调整船舶纵倾、横倾、吃水、重心和稳性等航行性能,供装压载水(BallastWater)的舱室。如船舶空载时,为了使螺旋桨没入水中获得推力,船舶必须在压载舱内装足够的压载水使船体下沉,保持船舶的航速。以下介绍的舱位在一般情况下都是用作压载水舱,但有时也有用作其他用途。上述的货舱在大吨位的船舶中也常做压载舱使用。1.前尖舱或首尖舱(ForePeakTank)自船首柱起,至第一道舱壁止、形成了一个前部尖、后部宽、顶宽底尖的舱位、叫前尖舱。前尖舱无左右之分,但有些较大的船舶、则有上下两层之分。前尖舱的上方常为锚链舱(ChainLocker),后方则为货舱(CargoHold)。2、后尖舱或尾尖舱(AfterPeakTank)自船尾起至船最末的一道舱壁所形成的一个前部宽,后部尖,顶宽底尖的舱位。后尖舱同样不分左右,但也有上下两层之分。由于前尖舱的后舱壁和后尖舱的前舱壁都是水密舱壁,亦称为防撞舱壁,故前尖舱与后尖舱的另一作用是当船舶搁浅、触礁、碰撞等事故发生,导致船首船尾穿洞时,使船不致下沉及水不致流人船之中部各舱,危及货物和船舶之安全。3.双层底舱(DoubleBottomTank)在船体内沿船长方向的首尾防撞船壁之间的船底往往还设两个底,分内底和外底。内底与外底之间是水密的双层底空间,这个双层底空间又被隔成若干水密的横舱壁和纵舱壁,被称为双层底舱。位于船中的双层底舱有时也被用作燃油舱使用。4.顶边舱(TopSideTank)顶边舱也叫高边柜或者顶边柜,是散装船(BulkCarrier)的特有舱位,其侧部从舱框(HatchCoaming)线斜坡延伸至两舷,舱面就是露天甲板(WeatherDeck)构成一个类似直角三角形的舱位,但不是直角,因这类船的露天甲板与船边交接处都呈弧形。顶边舱主要作用是对舱内散装货物的自由流动面起防动作用,和装压载水以提高船舶重心(特别是空船航行时)。当不作压载舱用时,亦可装载散装货物,作灌舱之用,船底均设有几个下货口。压水时封闭,装货时可打开。散装货船的压载舱,常见的除顶边舱外,还有漏斗舱(HopperTank)、翼舱(WingTank)等等。(二)淡水舱(FreshWaterTank)船舶装淡水的舱室。有的船舶的淡水舱比较简单,只有左右各一个;有的船舶则将淡水舱根据用途的不同分为饮用水舱(DrinkingWaterTank)、日用水舱(DomesticTank)、锅炉水舱(BoilerWaterTank)等。(三)燃油舱(Bunker)船舶装载燃料的舱室。船舶的油料有主要是用于动力的燃料油(FuelOil)和用于发电的柴油(DieselOil)、润滑油(LubricatingOil)。(四)其他舱位1、深舱(DeepTank)深舱多见于普通杂货船,一般设于货舱内。深舱系设在双层底舱之上,深舱的作用主要是载运散装液体货物,当没有液体货物运载时,也常用作载运包装杂货或散装固体货物。深舱还可以用于装载压舱水,因而一般均有容积表可计量。换句话说,深舱就是一种多用舱,可以装液体货物或者固体货物,也可以装压载水。2.隔离柜(Coferdam)隔离柜在水舱与燃油舱之间,经常设一个狭小的夹道,称为隔离柜,它的装置仅是在水油舱之间多加一道横向水密舱壁,隔离柜的纵向长度是以船舶两根肋骨间距之长,一般情况下不装东西;它的作用是防止两种液体因互相渗漏而混合。3.箱形龙骨(DuctKeel)箱形龙骨又叫管子隧道,也是散装船上的特有设置,位于从前尖舱后舱壁起至机舱前舱壁止的双层底之间的正中部位,主要是双层底舱之管道布置在其间,便于进人修理,也可作灌注压载水之用。4.机舱(EngineRoom)旧的干货船其机舱均设在船舶长度方向的中间(即中机船)。新建船舶或油轮则设在船舶后部即尾机船。机舱内安装着许多动力机器,包括主机、发电设备、抽水设备等,它是全船动力枢纽所在。(五)与水尺计重有关的一些装置1.地轴隧道(ShaftTunnel)凡中机船即机舱设在船的中央部位的船,为使地轴从机舱伸到船尾部,需在地轴上设置水密的防护罩,形成人可通行的通道。地轴隧道是设在双层底舱的顶部,高约10英尺,宽约6~7英尺,如是单机,正好是在船的纵向中线。一般我们从后半部几个货舱的底部就能看到地轴隧道的外表。然而有些船舶却看不到,因为它的上面已被加上一层甲板,把隧道的两旁建成边舱(SideTank)或称隧道舱(TunnelTank)。地轴隧道作用主要是保护主机与螺旋浆间的传动轴的运转。有些船是双主机的,即具有两条地轴,这样就有两条地轴隧道。它们分别平行于船纵向中线两旁,宽度也稍为窄些。2.污水道(Bilge)与污水井(BilgeWell)污水道是位于船身底部两舷,它是贮集污水之用,当污水贮集至相当程度时,用泵浦通过污水管将其排出。污水井一般是在每一货舱的后部,它能使污水在那里集积,通过污水管排除。3.测量管(SoundingPipe)测量管是用于测量污水道/井、水油舱和深舱深度的装置。管深入舱内到达各舱之底部,而上端测量管口则在露天甲板、机舱或者地轴隧道。由于测量管较多,部分船舶在测量管口标有舱号,供使用时辨认。测量管一般设在舱的后部,少数亦有设在前或中部。4.空气管(AirPipe)水、油舱内设有空气管,作舱内泵水、油时充入或通气之用。空气管一般设在舱的前部,少数亦有设在中或后部。六、船体坐标船体占有一定的空间位置,要想表示它的体积与形状,就须用三维空间直角坐标系O、X、Y、Z表示,如图5-7图5-7船体坐标在习惯上以X轴与基线重合,表示船体的纵向方向,Y轴垂直于X轴并与水线面平行,表示船体的横方向,Z轴与上述的两坐标轴所构成的平面相垂直,表示船体垂直方向即船舶的吃水方向,也就是船体的高度方向。至于0点,国际上有的国家将其设在船中,有的国家则将其设在艉垂线上。七、浮心、重心、漂心和稳心在水尺计重工作中,查阅一些船舶图表有涉及船舶的重心、浮心、稳心和漂心。为在查阅计算图表时不致混淆,现简介如下:(-)重心(CenterofGravity)重心是物体各部分所受重力的合力的作用点,船舶重心(以符号G表示)位置由三个坐标值来表示,即纵向Xg、横向Yg和垂向Zg。因船舶的分项重量均属左右对称布置,Yg=0,故船舶重心G位置只有离船中剖面的纵向距离Xg和离基线的垂向高度Zg。船舶重心G的纵向位置影响船舶的纵倾。船舶重心的垂向高度,则影响船舶之初稳性高度和在大倾角时的复原力矩。船舶重心G在积载鉴定工作中是一个重要数据。(二)浮心(CenterofBuoyancy)浮心是浮力的作用点,即物体浸入液体部分的体积形心、船舶的浮心(以符号B表示),即人水体积的重心,其位置亦由三个坐标值来表示,即纵向Xb、横向Yb和垂向Zb。因船舶正浮时,船体对称于中央纵剖面,Yb=0。故船舶浮心B位置只有离船中剖面的纵向距离Xb和离基线的垂向高度Zb。船舶浮心B的纵向位置与体积排水量在船长方向上的分布情况有关,在一般情况下,船舶从空截至半载,浮心B在船中前,随吃水增加浮心B向后移,逐渐移到部中后。船舶浮心B的垂向高度与体积排水量在高度方向上的分布情况有关,当船舶吃水变化时,它的体积排水量改变,浮心B高度的位置亦随之改变,但浮心B与船舶重心G必然在同一垂直线上,且方向相反。船舶浮心B在积载鉴定工作中亦是一个重要数据,在水尺计重工作中用当于无纵倾力矩曲线或数值表时,浮心B的垂向高度就可借用计算纵倾力矩值。(计算方法在第六章中有详述)(三)稳心(Metacenter)船舶在正浮时和微倾后两位置的浮力作用线交点称为“稳心”(以符号M表示),稳心M有横稳心和纵稳心之分,横稳心为距基线高度,以符号Zm表示,纵稳心为距基线高度,以符号ZmL表示。稳心M在船舶重心G以上距离GM称为“稳性高度”(也称为“初稳性高度”)。此稳心和稳性高度是指船舶横向倾斜的稳心和稳性。船舶横稳性与海上运输有密切关系,是积载鉴定工作中一个极其重要的数据。纵稳心距基线高度,当水尺计重工作中无纵倾力矩曲线或数值表时,须与浮心距基线高度一起借用计算纵倾力矩值。(计算方法在第六章中)船舶的平衡状态取决于微倾前后两条浮力作用线的交点M(Metacenter)(横稳心)的位置与船舶重心点c的位置之间的相互关系。1.稳定平衡如图3-1a)所示,横稳心M的位置位于船舶重心点C的上方。船舶受倾侧力矩作用离开平衡位置后,浮力作用线在外侧,重力作用线在内侧,重力和浮力构成的力偶矩Wa为正值,即复原力矩,该复原力矩使船舶恢复到原平衡位置。此时,船舶所处的平衡状态称为稳定平衡状态(Stable)。2,不稳定平衡状态如图3-1c)所示,横稳心M的位置位于船舶重心点G的下方。船舶受倾侧力矩作用离开平衡位置后,浮力作用线在内侧,重力作用线在外侧,重力和浮力构成的力偶矩WR为负值,即倾覆力矩,该倾覆力矩使船舶继续倾斜。此时,船舶所处的平衡状态称为不稳定平衡状态(un—stable)。3.随遇平衡状态如图3-1b)所示,横稳心M的位置与船舶重心点G的位置重合。船舶受倾侧力矩作用离开平衡位置后,重力作用线与浮力作用线在同一条垂直线上,重力和浮力不构成力偶矩,复原力矩MR为零。此时,船舶所处的平衡状态为随遇平衡状态。由此可见,处于不稳定平衡状态的船舶,在倾覆力矩作用下使船舶继续倾斜,最终导致船舳发生倾覆;处于随遇平衡状态的船舶受外力矩作用发生倾斜,当外力矩消失后,船舶因复原力矩为零,不可能回至原平衡位置,且当较长时间受到外力矩作用时,船舶的横倾角将在一定范围内不断增大,最终仍有可能导致船舶倾覆;只有处于稳定平衡状态的船舶,才具有一定的抵抗外力矩能力,且当外力矩消失后,在正的复原力矩作用下,使其自动回到原来的平衡位置。因此,要保证船舶的安全,使船舶具有一定的抵御风浪的能力,必须使船舶处于稳定平衡状态,即保证船舶具有一定的稳性。第二节初稳性船舶作小角度(一般为100以内)倾斜时所具有的稳性称为初稳性。一、初稳性高度及计算如图3-2所示,初稳性的特点是:(1)等体积倾斜。倾斜前后排水量不变,即v1v2。=(2)倾斜轴通过初始水线面面积中心,即漂心f。(3)某一排水量时船舶的横稳心M(Mehcmtm)点的位置可视作固定不变,浮心B沿着以M为圆心,以稳心半径月。BoM为半径的圆弧轨迹移动。由图3-2得初稳性方程式:
(四)漂心(CenterofFloatatlon)漂心是漂浮中心,也称浮面心,漂心是船舶水线面(船舶吃水线围成的面)面积的几何中心,以符号F表示,漂心处在O-XY平面上,漂心坐标为Xf、Yf,在船舶横倾角较小的条件下,因船舶水线面形状的对称性,故Yf=0,所以只要求算Xf(即漂心距船中距离LongitudinalCenterofFloatationFromMidship)。由于船舶吃水不同,船舶的水线面面积发生变化,因此漂心的位置也随之变动.在一般情况下,船舶从空载到半载,漂心在船中前,随着吃水增加,漂心向后移动,渐渐移至船中后。目前世界上通常使用的漂心距船中距离的符号有:Xf、LCF,F等。一些欧洲国家由于坐标系定义不同,将Z轴与尾柱重合,故漂心的坐标意义也就不同,改变为漂心距尾柱距离,以AF表示。在使用时采用以下换算公式可得漂心距船中距离:Xf=AF-LBP/2………(公式5-1)式中:Xf-漂心距船中距离LBP-两垂线间距离AF-漂心距尾柱距离Xf是计算船舶排水量纵倾修正时使用的重要数据,我们将在第六章中详细介绍。八、吃水差和纵倾力矩(-)船舶吃水差(Trim)吃水差产生的原因吃水差是船舶纵倾的一种表现。船舶之所以发生纵倾,是因为正浮时船舶受到一纵倾力矩(MomenttoChangeTrim)作用。而纵倾力矩是由于船舶重力纵向分布作用点与正浮时的浮力作用点不在同一条垂线上而产生的。如图4-1所示,当船舶的重心G1与正浮状态下浮力作用点Bo不在同一条与基线相垂直的垂线上时,船舶的平衡条件就会遭到破坏。此时,重力和浮力构成一个力偶矩(纵倾力矩),使船舶绕漂心的纵倾轴转动,从而产生纵倾角。同时,纵倾角的出现将使水下船体形状发生变化,浮心由月。移至BH当gl与cl在一条与新水线相垂直的垂线上时,则船舶达到新的平衡,于是产生了吃水差。船舶吃水差就是船首吃水Fm与船尾吃水Am的差值,吃水差用符号t表示,即t=Am-Fm。当船首、船尾吃水相等,即吃水差等于零时,称为平吃水(EvenKeel)。尾吃水大于首吃水时称为尾吃水差,也叫尾倾(Trimbystern);首吃水大于尾吃水时称为首吃水差,也叫首倾(TrimbyHead或TrimbyStem),俗称拱头。船舶吃水差的大小直接关系到船舶的快速性、适航性和操纵性,它也与积载和压载有密切关系。船舶航行时通常要求有适当尾倾,一般不允许有首倾,这是因为适当的尾倾可以提高航速,减少首部甲板上浪以及改善舵效和船舶的操纵性能。既然首倾不行,尾倾太大也不好,根据经验认为,万吨级货船的吃水差货船的吃水差值,一般情况下满载时应是0.3~0.5米(约1.0~1.5英尺);半载时应是t=0.6~0.8米(约.2.0~2.5英尺);空载时应是t=0.9~1.9米(约3.0~6.0英尺)较为适宜。少数高速船舶出港前的静止状态允许略有首倾,因一旦转入正常航行时,消耗船中前的储存的水油,就会使船舶具有一定的尾倾。大吨位满载船舶通过浅水区时要求平吃水,以防止搁浅,或者在水深受限制的情况下有利于多装货。(二)纵倾力矩(MomenttoChangeTrim)船舶之所以会产生吃水差,这是由于船舶纵向的重力作用点与正浮时浮力作用点不在同一条垂线上的结果。此两力的在这种情况下就会产生一个力偶距,这个力距即称为纵倾力矩。它促使船舶通过漂心F的纵倾轴转动,随着船舶发生纵倾,船舶排水体积的形状也发生变化,浮力作用点沿着船舶入水体积增加部分的方向移动,直至与重力作用点在同一条垂线上,使船舶达到新的平衡,于是就产生了吃水差。为了掌握装卸货物时的吃水变动,控制纵倾状况,在造船时,已将不同水线的每厘米或每英寸纵倾力矩(MomenttoChangeTrimOneCentimeterorOneinch,简写为M.T.C.或M.T.I)计算好而绘于静水力曲线图或排水量表中,以供查算。纵倾力矩在水尺计重中则是用于排水量的纵倾校正。至于其应用方法我们将在后面章节中详述。第三节常用图表一、船舶基本数据表(Ship’sParticular或PrincipalParticularoftheVessel)此表(表5-3)列举了船舶的一些基本数据表,如船名、下水日期、LOA、LBP、LIGHTSHIP等,通过对该表的查阅,可以方便地查到水尺计重需要的LBP和LIGHTSHIP这两项数据。二、总布置图和容积图(一)总布置图(GeneralArrangement)如图5-8总布置图包括船舶的纵剖面图、平面图、甲板、上层建筑、货舱、平台及双层底等各部分舱室、舱面、设备布置情况等,通常附有该船的各种主要尺度,如总长LOA.垂线间长度LBP、船宽、船深等,还标有船名、船图的比例及轻载排水量等。(二)容积图(CapacityPlan)容积图除提供船舶的纵剖面图及平面图外,还有载重表、各货舱、压载舱、燃料舱、淡水舱等的容量表。对货舱容积分别列明包装货物及散装货物的容积,供配载时计算之用。在水尺计重时也可用作核对船方所提供的水油舱计量表上的总容积和容积表是否相符。大部分总布置图及容积图均附有载重量表和载重标记。(表5-4)和(图5-9)为容量表和载重表的示例。船舶一般知识一、船舶种类及其结构特点1)干散货船——横向结构。BulkCarrier2)液体散货船——纵向结构。(油船)Tanker3)集装箱船——横向结构。Container4)杂货船——横向结构。Generalship5)其他特种船二、船舶基本资料
Particulars1)船名:M/V
XXXX
Motorvessel
MerchantvesselS/S
XXXX
Steamship2)国籍:Nationality3)船籍港:Portofregistering4)建造日期:Dateofbuilding(中国政府规定:船龄在18年以上的船舶不准进口即不准悬挂中国旗.)5)建造地点(或船厂):Placeofbuilding(orbuilder)6)国际海事组织编号:
IMONo
(国际保安规则的要求)7)(船舶)全长:Lengthoverall(L.O.A)提供给港方,作泊位安排两柱间长:Lengthbreadthperpendiculars(L.B.P)用作计算船舶的拱垂度.8)型宽:Breadth9)型深:Depth10)总吨(位):
Grosstonnage为体积吨,1吨位=100立方英尺=2.83立方米净吨(位):
Nettonnage
计算各种港口费用的依据.国际吨位证书,巴拿马运河吨位证书,苏伊士运河吨位证书.(申办这些证书要提供船舶总布置图,机舱布置图)11)排水量(阿基米德定律):Displacement12)满载载重量:Deadweight(为重量吨)满载载重量=满载排水量-船舶自重-油,水存量-常数1立方米(淡水)=1000公斤=1吨或1立方米(标准海水)=1025公斤=1.025吨国家授权颁发的国际公约要求的主要船舶证书国籍证书2)国际吨位证书3)货船安全设备证书4)国际载重线证书5)货船无线电安全证书6)货船构造安全证书7)国际防止油污染证书8)船舶防止生活污水污染证书(即财务保证书—适用于美国、加拿大和巴拿马)9)最低安全配员证书10)DOC副本、SMC正本、国际船舶保安证书及其有关文件(船舶保安计划、连续概要记录等)。表5-3船舶基本数据表图5-8总布置图容量表表5-4容量表图5-9载重表三、艏、舯、艉吃水校正及校正曲线图(stem&sterncorrectiontableorcurve)由于船舶的排水量计算是以船舶垂线间距离(LBP)为基础进行的,排水量表一般是根据船舶呈平浮或“设计纵倾”的状态(即微量纵倾,例如尾纵倾1英尺)制成的,所以,船舶吃水的准确数值是船首垂线,船尾垂线和LBP中点(也就是船中)的吃水值。吃水校正表或校正曲线图,是根据船舶艏、舯、艉水尺标志与其相应的垂线、中线之间的距离、LBP,利用公式算出不同的吃水差的校正值,再制作而成的校正图表(此项校正后面章节将会详述)。通过该表或图,可直接根据所视吃水值和视吃水差,迅速查得所需吃水纵倾校正值。比较常见的有表列式和曲线图式二大类。在此,列出船首吃水纵倾校正表,如表5-5;船首吃水校正曲线图,如图5—10。另外,此类图表还会有船舶船首,船尾水尺标志与其相应的垂线之间的距离的示意图,如图5-11。水尺计重中,在船方能提供此种示意图的情况下,应用公式直接计算。船首吃水纵倾校正表STEMCORRECTIONTABLE表5-5图5-10船首吃水校正曲线图图5-11水尺标志距垂线距离示意图四、静水力曲线图静水力曲线图(HydrostaticCurves)如图5-12。该图是综合地提供了船舶在静水正浮状态下任何吃水时有关船舶特性的一组曲线。如排水体积、排水量、漂心位置、浮心位置、稳心位置、单位吃水吨数(厘米吨或英寸吨)、单位纵倾力矩,以及船舶其他的一些系数。此图可以计算或估计任何吃水时船的性能,故又叫船性曲线图。它是由船舶设计部门绘制,共有十余条曲线。其中与水尺计重工作有密切关系的主要有:排水体积曲线、排水量曲线、每厘米/每英寸吨曲线、漂心曲线、每厘米/英寸纵倾力矩曲线等几条而已。现分别叙述静水力曲线图中较常用之曲线的用途。(一)排水体积(VolumeofDisplacement)曲线排水体积曲线简称▽曲线。它表示船舶的排水体积随吃水增加而增大的规律。排水体积分型排水体积▽m和总排水体积▽。型排水体积(VolumeofMouldedDisplacement)为船体型表面所围成的体积,系根据船体型线圈计算得出,不包括船壳外板及轴架、舵、螺旋桨、舭龙骨等附属体的体积。总排水体积则是包括外板及附体的排水体积。▽=k*▽m式中:k-附体系数,海洋货船根据经验取k=1.006,由于船壳板材质量提高,目前采用的k小于1.006。(二)排水量(Displacement)曲线排水量曲线简称△曲线。排水量曲线表示船舶的排水量(吨)随吃水(米或英尺)的增加而增大的规律。排水量有淡水排水量(FreshWaterDisplacement)符号写作△f和海水排水量(SaltWaterDisplacement)符号为△。可用以分别查其不同吃水时在海水或淡水中的船舶的排水量。排水量也有型排水量(MouldedDisplacement)和总排水量(Displacement)之分,水尺计重使用的是总排水量,所以在查算中不可将此两种排水量混淆。简单的判断方法是在两种排水量中选择较大的一种即是总排水量。△f=1.000▽(吨)△=1.025▽(吨)(三)每厘米或英寸吃水吨数(TonsPerCentimeterorInch)曲线每厘米或英寸吃水吨数曲线简称TPC/I曲线。就是指船舶平均吃水增加(或减少)1厘米或1英寸所能增加(或减少)的排水量吨数。也就是当装(或卸)多少吨货物时,才能引起船舶的平均吃水变化1厘米或1英寸,故可用作计算船舶不同吃水时每厘米/英寸吃水的载重吨。(四)漂心距船中距离(LongitudinalCenterofFloatationFromMidship)曲线漂心距船中距离曲线又简称xf曲线或LCF曲线。漂心是船舶吃水水线面积的重心,又叫浮面心,以F来表示。漂心距船中距离是随吃水不同而变化的,漂心曲线就是表示在不同吃水下漂心距船中的距离(米或英尺),有“”符号的直线就表示船中的位置。漂心曲线在水尺计重中用于找出漂心至船中距离作排水量纵倾校正。(五)厘米或英寸纵倾力矩(MomenttoChangeTrimOneCentimeterorOneInch)曲线厘米或英寸纵倾力矩曲线简称MTC/I曲线或CTM/ITM曲线。它可用作计算吃水差变化,求出每厘米或英寸纵倾吃水变化所需力矩之用。在水尺计重中,作排水量纵倾校正用。(六)纵稳心距基线高度(LongitudinalMetacenterAboveBaseLine)曲线纵稳心距基线高度曲线简称KML曲线或ZML曲线。它表示船舶在不同吃水下M’点(纵稳心)离基线的高度。(七)浮心距基线高度(VerticalCenterofBuoyancyAboveBaseLine)曲线浮心距基线高度曲线简称KB曲线。它表示在不同的吃水时,船舶入水体积的垂直中心,即浮心B距基线的高度。在水尺计重中,如果船舶图表没有纵倾力矩曲线或数据,可以利用KML曲线和KB曲线计算出纵倾力矩的数值。其余各曲线水尺计重中极少应用,故不作具体介绍。在静水力曲线图中,纵座标表示船舶不同的平均型吃水(米)。横座标表示各曲线的计量长度(厘米/英寸)(有的列明实际数值)。尽管各国绘制静水力曲线图时所采用各曲线的比例尺大小、横座标上计量长度的单位及原点所在位直有所不同,但其形式基本是一致的。五、静水力资料表(HydrostaticData)静水力资料表,如(表5-7公制)和(表5-8英制),是以静水力曲线图的各项数据以数字表列形式制成的表,数值上如有正负值者,也在注释中注明其意义。这种数字表列式的静水力资料表,在水尺计重或船舶数据计算工作上,应用起来更感方便迅速。现在的船舶绝大多数都有此类表。静水力资料表和静水力曲线图所列示的0点不同。一般静水力资料表吃水一项内列明Draft为最大吃水,包括龙骨厚度,而静水力曲线图上纵座标所列排水量表吃水系设计吃水,即型吃水,两者相差龙骨的厚度。若以静水力曲线图计算相应排水量,则应将平均水尺(D/M)值减去龙骨厚度(未列明者除外)后再查排水量曲线。对查阅船船其他性能数值的曲线,则可以直接以平均水尺(D/M)值查算。(表5-7)中的第三列为DISP(N)为型排水量,即型排水体积的排水量(吨),在水尺计重中切记不可使用此排水量计算,而必须使用第二列的DISP,即总排水量(吨)。总之一个原则,当发现两个排水量数据列时,必须取用较大的数据。以下是(表5-6)的英文注释:DRAFT:Draftmeasuredfromthebottomkeel从龙骨底到上面的吃水DISP.:Displacement(includingshell)TPC:TonspercentimeterimmersionMTC:MomenttochangetrimonecentimeterB:Longitudinalcenterofbuoyancyfrommidship浮心距船中距离F:Longitudinalcenteroffloatationfrommidship(For-,Aft+)漂心距船中距离(中前为负,中后为正)TKM:Transversemetacenterabovebaseline(横稳心距基线高度)LKM:LongitudinalmetacenterabovebaselineKB:Verticalcenterofbuoyancyaboveline(浮心距基线高度)六、排水量/载重量表(DisplacementScaleorDeadWeightScale)(-)排水量/载重量表(如表5-6)排水量/载重量表,通常称为载重标尺,系一种标尺的形式,表示船舶于不同吃水时反映实际吃水与其相对应的排水量△、载重量DW、厘米或英寸吃水吨数TPC/I、厘米/英寸纵倾力矩MTC/I、横稳心距基线高度Zm等参数相互关系及船舶轻载吃水和排水量数值的图尺。有的载重标尺内的参数系公、英制并列或列其中之一,尚列海、淡水标准密度或不同密度之分的标尺所示。有的载重标尺所列参数较少,只有干舷、吃水、载重量、厘米/英寸吃水吨数的标尺和船舶轻载排水量数值。大部分的载重标尺标示载重线标志和各载重线的法定干舷数值。如载重标尺未列明单位或密度数值,则英制水尺为长吨(1,016千克),公制水尺为吨(1,000千克)。密度为标准海水(1.025)。载重标尺是根据静水力曲线图绘制成的,是船舶静水力曲线图的补充资料,因使用载重标尺较明了和方便。(二)排水量/载重量表的用途除根据装/卸前、后船舶的实际吃水可简便、快捷求得船舶的相应排水量或载重量外,尚可方便地解决下列一些数值和问题:1.根据载重标尺所列的法定干舷数值与国际载重线证书和船中外舷载重线标志所列或所示的数值相核对(图5-9右侧)。以免误用其他船舶之载重标尺;2.如载重标尺未列明排水量,可以载重量加轻载即为排水量,然后作港水密度校正;3、可根据当时船舶实际吃水,估算船上已装/卸货物的重量;4.可根据船舶的不同载重线,计算可以多装或少装载荷的重量;5.可根据满载吃水查出总排水量、总载重量的数值或根据拟装/卸货物的重量查出所需的船舶平均吃水;6.根据船舶不同吃水查得相应排水量或载重量;7、根据船舶吃水查得相应的厘米/英寸吃水吨数,即船舶平均增减一厘米或一英寸所能装/卸载荷重量;8.根据船舶吃水查得变更每厘米/英寸纵倾力矩。七、水、油舱计量表(SoundingTable)水油舱计量表是用于液体舱内的水油计量的图表。它们分为两类如下:(一)此类是从图表上除可以直接查得船舶平浮状态下的容量数值,还可以直接查得不同纵倾、横倾状态下的容量数值(如表5-9);(二)此类则分为两部分:一部分是平浮状态下的计量表,可直接查得平浮状态下的容量数值(如表5-10);另一部分则是液深或容量的横倾(list)、纵倾(trim)校正图或表(如表5-11,图5-13,图5-14)。在查算时两部分图表配合使用。图5-12静水力曲线图表5-6表5-7公制排水量表表5-8英制排水量表表5-9表5-10表5-11图5-13纵倾容量校正图图5-14液深纵倾校正图第四节其他图表一、船舶理论线型图船体表面形状是非常复杂而不规则的,它由许多曲面所组成,为了获得船体形状明晰而准确的概念,就得用制图方法所绘出的船舶理论线型图来表示。船舶的线型图系按照一定的比例而绘制的。它表示着船体的几何形状。除了木船以外,所有船舶的线型图均采用不包括船壳板的理论船体表面(即肋骨以外部壳板以内的船体表面)来表示船体的形状。这种船体表面叫做型表面,从型表面上量下来的尺度称为型尺度。船体有三个互相垂直的基本平面(图5-15)表示船体被三个投影面所切的情形。图5-15图5-16(一)纵中剖面。它是纵向的垂直平面.通过船宽的中央,把船体分成左右舷对称的两部分。(二)船中剖面,它是通过船舶的全长的中点并与纵中剖面相垂直,把船体分成船首部分及船尾部分,这个断面就称为船中剖面。(三)载重水线面。把船体分成两个部分—一水上部分与水下部分。被它所切的面与水平面相平行,一般就在设计满载吃水位置上,因此称为载重水线面。(四)理论线型图(BodyPlan)因为船体表面是一个空间曲面,所以从上述三个基本平面来看,仅仅是三个断面的投影,还不能说明船体表面的复杂形状及将其外形轮廓之内的变化情况完全表达出来,如用若干个平行于这三个基本投影面和等距离平面来剖分船体,这样就得到了这些平面与船体表面相交的一系列曲线,把这些曲线在各基本投影面上的投影绘在图纸上,就成为船舶理论线型图。(图5-17)该图的一系列曲线中,平行于纵中剖面的诸平面与船体表面相交而得的称为纵剖线;平行于船中剖面的诸平面与船体表面相交而得的称为横剖线;平行于载重水线面的诸平面与船体表面相交而得的称为水线。上述各组曲线中,在纵中剖面上的投影称为纵剖面图或侧面图;在船中剖面上的投影称为横剖体型图,由于船体横刻线对称于纵中剖面,故仅画出横剖线的一半,并在图上右面画出船中前部横剖线,左面画出船中后部横剖线,在载重水线面上的投影称为半宽水线图,又称半宽图(HalfBodyPlan)因为船体两舷对称。故仅画出水线在左舷的一半。线型图仅表示了肋骨及横梁外缘所构成的表面,但未计入船壳铁板及甲板的厚度,线型图上除了纵剖线,横剖线和水线以外,还表示了船体表面与甲板表面的交线—一舷边线。舷边线在所有三个投影面上都是曲线。因为甲板在船体横向和纵向平面内都具有曲度,在横剖面内的曲度叫做梁拱,而在纵剖面内的曲度叫做舷弧。切于船底内表面最低点与载重水线面平行的平面称为基平面,它与纵中剖面相交的线称为基线。船底表面与纵中剖面相交的线称为龙骨线。甲板表面与组中剖面相交的线称为甲板线(与干舷甲板线不同)。在理论线型图上也画出船舶两端的轮廓,如船首柱、船尾型等部分。线型图上各组线的编号如下:横剖线用阿拉伯数字从船尾垂线开始为"0"号,自船尾到船首顺序排列。水线也用阿拉伯数字从基线为"0"号开始,纵剖线用罗马数字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示。理论线型图是船舶原理计算的主要原始资料,一般在长度上通常取横剖线11~21根,如船首部及船尾部附近线型急剧改变的情况下,可在两垂线之间加1/4或l/2垂线,载重水线与基线之间水线4~10根(包括载重水线与基线),如果船舶的底部具有较大的底边升高,那么在基线与第一条水线间补充1/2水线,在载重水线以上视船舶干舷高度情况,再有1~3根水线纵剖线则视船舶宽度及其线型形状,在每舷取2一5根,用线型图可作出船舶所有的计算图表,如“庞勤曲线”、“费尔索夫图谱”(纵倾状态下排水量曲线)“静水力曲线图”上所有的曲线,货舱及水油舱的舱容等。由于纸张的伸缩,直接从线型图上量取尺寸往往不够准确,因此,在线型图初画好,纸张变动较小时量取尺寸,编列成表。作为原始数提供给放样人员使用,这表称为型值表。如(表5-12)图5-17船舶理论线型图表5-12二、排水量的求算(一)面积、体积的近似计算船体计算的基本法则,就是利用某一剖面在各处的宽度,来计算该剖面的面积,这种面积的计算,相当于求两个极限中的积分。所以船体计算法也就是数值积分法,与普通积分用方程式来计算的办法固然不同,其原理还是一致的,利用这种数值积分法,我们就可以计算面积,体积等。船型是光顺的曲面,每一剖面必然是光顺的曲线,计算这曲线内所包含的面积基本上有两个办法;第一个办法是把这曲线分为好多段。每段的曲线都用直线来代替,这样,就把曲线内的面积分为好多四边形或梯形,这些梯形面积是容易计算的,它们的总和就是要求的面积的近似值,这个方法叫做梯形法(TrapezoidalRule)。第二种办法也是把曲线分好几段,可是并不把直线来代表,而是把这曲线假定为几段不同的抛物线,再找抛物线下的面积,得到所要的积分值。运用这种方法所诱导的公式可分辛氏定律(Simpson’sRule),乞氏定律(Tchebycheff’sRule)及高氏定律(GaussRule)等三大系统。其中梯形法和辛氏法用得较广泛,现按其计算方法作一般介绍。1.梯形法计算面积利用梯形法可以近似的计算出任意曲线下所包围的面积,按图所示的曲线AF来求曲线AF与轴OO’所包围的面积,这块面积在OO’轴上的长度为L,按梯形法原理,把L分成若干等分h,按等分点作垂线垂直于OO’轴,而与曲线AF相交于A.B.C.D.E.F各点。这些垂线的坐标长度分别为Y0、Y1.Y2.Y3.Y4.Y5这些坐标称为计算坐标,若把计算坐标上端点A.B.C.D.E.F各用短直线联起来,这几条直线与曲线很靠近,所以这些直线下的面积、可视为曲线下面积的近似值,即得到一共五个高度都是h的梯形面积。图5-18按梯形面积计算公式可算得第一个梯形面积为:其余梯形面积为:于是曲线下梯形面积的总和可以写成由上式可见,曲线下面积的计算只需把各计算坐标总和起来、在总和中减去最先和最后两个计算坐标之和的一半后、乘以梯形的等高即可;而上面的公式即称为梯形法公式,此公式又可写成:从上式说明梯形法可扩展到任何垂线数。式中yn表示为坐标中最后一个,则yn-1为倒数第2个坐标:"y0+yn"称为梯形法的2校正值。 梯形法计算曲线下面积是船舶一舷,尚需增加一倍,其精确度完全决定于垂线间距离的长短或是所用垂线的多少,垂线愈多,计算结果愈精确,普通在船体计算中,假使应用梯形法来求某一水线剖面的面积或根据每一横剖面的面积而求某一水线下的体积时,至少要用24根垂线,方能得到必要的精确度约0.5%。(2)辛氏法计算面积辛氏法的计算原理是以抛物线来代替所绘定的曲线,以求得它所包围的面积来代替所给定的曲线下所包围的面积,很明显,像图5-19上的凸曲线用抛物线来代替,将比梯形法的短折线准确些。因为此凸曲线与抛物线比较相近似,可以说几乎重合,在辛氏法中为了表示抛物线方程。计算时一般分为三垂线和四垂线两种,前者称辛氏第一法,后者称第二法。这里仅介绍第一法。假设如图5-19的曲线P0H围成的面积AGHP。,再假设P0H已为抛物线代替,曲线下面积的计算与梯形法一样,把底平分成相等的线段h,等分数应成为偶数,然后在各等分点A、B、C,……G点上作出计算坐标Y0、y1、y2……y0,并量出计算坐标长度。图5-19图5-20
现在我们先看包含有三条计算坐标Y0、Y1.Y2的面积A1。此面积我们可分为梯形与弧形二部分小面积来计算。如(图5-20)即:式中:St=梯形面积;Sh=弧形面积;由梯形公式可知:弧形P0P1P2的面积可近似等于大梯形ACP’2P’0减去小梯形ACP2P0后剩下的平行四边形P0P2P2P’2P’0面积的三分之二,大梯形相当于此y1·2h矩形的面积,所以得前面已讲过辛氏法用抛物线代替凸曲线,而抛物线面积的近似式是所以总的面积可写成:由此类推,图5-20中各部分的小面积可写成:将A1.A2.A3相加可得总面积:因此任何曲线下的面积都可用公式(7)来计算,但面积是船舶的一舷,并且从式中可看出辛氏第一法的系数是1.4.2.4.1.它可以按下述规律来记忆,当图形被分成任意组时,(如前面所说人A1.A2.A3各为一组,每组有三个计算坐标,当中一个坐标称为中间坐标,这也正如A1中的Y1.A2中的Y3.A3中的Y5等),公式中各项系数的排列,从上述各组面积相加时可知:除首、尾计算坐标外,其他分组坐标都被加过一次、中间坐标没有被加过、在公式中,h/3为各组面积式中之公因子,放在总的面积中只有各问号坐标的系数迭加而且,所以记忆时可采用下列的系数排列方式:此排列方式即表示了图形分为六组时,各个计算坐标的辛氏第一法系数。若组数再多,也可以很方便的排列下去,并取得各项系数的顺序,但等分数应成为偶数。以辛氏第一法“1、4、1”计算船中部的面积或体积较为正确,但船首、船尾部位孤度较大,需求得更正确的数值,可在船首、船尾部位的每一等距间再分成1/2或1/4等距的若干段,如图5-21,其辛氏系数不是1、4、1,而相应成为1/2,2、1、2、11/2,4、2、4、1等。如表5-13om栏所列。图5-21(3)船体体积计算船体体积的计算,多用于排水量计算,船体体积的计算,必须在完成水线面面积或横剖面面积的计算以后进行。一般多采用水线面面积来计算船体体积,因为这样可以方便地按吃水变化求得各相应吃水位置的船舶入水体积,而利用横剖面面积来计算船体体积,多用于船舶纵倾时船体体积计算或大倾角时船体体积计算。从水线面面积看,并用辛氏法计算,在吃水为T时的入水船体体积为式中:V=型排水体积。S=水线面积。t=吃水的等间距。而从某一吃水时的横剖面面积着,亦可用辛氏法计算,入水体积又可写成:式中:W=横剖面面积。1=两间垂线船长的等间距。3.排水量的计算根据理论线型图所计算出的船体体积是船型体积,船的总排水体积是船型体积与附属体排水体积的总和。附属体是船壳(Hullplate),舵(Rudder),推进器(Propeller)主轴包架,船的龙骨(Bilgekeel)等。这些附属体约占船体入水体积的0.6%(有的小于此数),故排水量为:△=▽×G1×1.006式中:△一排水量▽一型排水体积G1一当时港水密度实例:设LBP=108MG1=1.025.Fm、Am及Mps都是6.00M求:△D/M=1/8(Fm+6Mps+Am)=1/8×(6.00+6×6.00+6.00)=6.00M……(10)从理论线型图上型值表查阅0至6.00M吃水线之各站纵坐标值,并列入表5-13中,计算每一水线面面积值"S"。3.将计算出每一水线面面积列入表5-13内,计算6.00m以下的型排水体积"▽"。注:查静水力曲线图▽6m=35.650M×200M3=7,130M34.实际排水量三、庞勤曲线图/菲尔索夫图谱1.庞勤曲线图(Bonjean’sCurve)庞勤曲线图象是一种函数图象,是由法国人庞勤(BONJEAN)最早使用,因此称为庞勤曲线图,如(图5-22),它可以直接计算任何纵倾水线下的排水量,而不需再作纵倾排水量校正。庞勤曲线图是从理论线型图上取得的数据,按等分间距的横剖面面积,绘在船的垂
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