Transcript 第三章船舶航行性能(1

船舶概论
主讲：邬志红
2012.9
3－1 概述
船舶本身应具备一些特定的性能，才能在汹涌
的海洋或湍急的江河中航行，这些性能我们称之
为船舶航行性能。
1 浮性:船舶在一定装载情况下浮于一定水面的能
力
2 稳性:在外力作用下,船舶发生倾斜而不致覆的能
力, 当外力消失后,能回到原来的平衡位置
3 抗沉性:当船体破损进水,船舶仍能保持浮性和
稳性而不 致沉没的能力
4 快速性：在给定主机马力下，在水中航行的快
慢
5 操纵性：是指船舶能够根据驾驶者得意图保持
或改变航速、航向和位置的性能。
6 耐波性：船舶在风浪海况下能保持一定的航速
安全航行的性能 。
船舶的主要尺度比
1、长宽比L/B：
该比值对船的快速性影响较大，比值越大，船
越瘦长，航行阻力越小，快速性越好。
2、船宽吃水比B/T：
主要影响船的稳性，比值越大，稳性越好。
3、型深吃水比D/T：
主要影响船的抗沉性，比值越大，干舷越大，
抗沉性越有保证。
4、长深比L/D：
主要影响船体的结构强度，比值越大，说明船型越扁
平，当比值超过某个限度，则对船舶坚固性不利。
5、船长吃水比L/T：
主要影响船舶的操纵性，比值越小，回转性越好，转
动越是灵敏。
3－2 船舶吨位和水尺图
一、容积吨位
1、总吨位
总吨位是从舱容角度来表示船舶的大小。其计算方法
是按1969年“国际船舶吨位丈量公约”或1992年我国《
海船法定检验技术规则》有关规定，根据船舶围蔽处所
总容积V计算得到的登记吨位：
GT  k1V
总吨位的主要作用是用来表示运输船的大小和营运能力，
用以统计世界或一个国家、地区、单位的船舶拥有量，计算造
船费用、船舶保险费用，作为海事赔偿费计算的标准。
2、净吨位
是指从总吨位减去不能运送客货的吨位，是作为实际营运使
用的吨位。
净吨位的主要作用：
计算税收的基准、计算停泊、拖带费用以及过运河的费用。
二、重量吨位
1、排水量
当船舶自由漂浮于静水中保持平衡时，根据阿基
米德原理，船体将受到水向上的浮力作用。
D=ρV
浮力的大小等于船体水下部分体积V(m3)与水的密
度ρ（t/m3）的乘积——称为排水量。
对于运输船而言，浮力的大小应能托起空船，货
物、人员、油水、材料等的总重量。即
浮力=船舶总重量
所以排水量既等于排开水的重量，又等于船舶的总重
量，它是从重量角度来表示船舶的大小的参数，也是确
定船舶尺度的重要参数。
2、载重量
指船舶所能装载的最大重量，包括载货、淡水、燃
料、润滑油，备品等。
表示：DW（单位吨）
LW ——空船重量
D ——满载排水量
D同样时，LW小，DW大——船的经济性好
反之，LW大 DW小——船的经济性差
3、水尺图
表示吃水的标记，刻画在首和尾左右两侧的船壳上。
3－3 浮性
船舶在各种载重情况下，保持一定浮态的性能为船
舶浮性。
浮性平衡条件：
1、重力与浮力大小相等方向相反;
2、重心G和浮心B必须在同一垂线上;
D
船舶重力的大小为W·g。
船舶浮力的大小为D·g。浮力的作用点称为浮心，它是
水线下船体体积的几何中心，用符号“B”表示。
根据阿基米德原理：
D=ρV（t）
式中：D-----排水量，t；
V-----排水体积，m3；
ρ------舷外水的密度；
标准淡水ρ=1.000 t/m3，
标准海水ρ=1.025 t/m3。
D
1、船舶浮态
船舶浮于静水的平衡状态称为船舶浮态。有以下4种：
1)正浮：
船舶既无横倾又无纵倾的漂浮状态称为正浮。此时，船
舶吃水全部相等，所以船舶正浮只需用吃水T来表示即可。
2)横倾：
船舶只有横向倾斜而无纵向倾斜的漂浮状态称为横倾。
船舶横倾一般用吃水T和横倾角θ两个参数表示其浮态。
3)纵倾：
船舶只有向船尾方向或向船首方向倾斜而无横向倾斜的
漂浮状态称为纵倾。 船舶纵倾时，产生一个首尾吃水差t以
及一个纵倾角φ。
4)横倾加纵倾(任意倾斜状态)
横倾加纵倾是船舶既有横倾又有纵倾的一种漂浮状态。
通常用横倾角θ、纵倾角φ或吃水差t表示。
综上所述，船舶的重量、重心位置、浮力和浮心位置四
者之间的相互关系决定了船舶的漂浮状态。
2．船舶的浮态变化
装卸货物对船舶浮态的影响
在船舶漂心垂线上装卸少量货物
在任意位置装卸少量货物
装卸大量货物
舷外水密度改变时船舶浮态的变化
3、储备浮力
船舶在水面的漂浮能力是由储备浮力来保证的。
储备浮力是指水线以上船舶主体的水密容积。
储备浮力通常是以满载排水量的百分比来表示。
内河船约为其满载排水量的10%—15%
海船约为为其满载排水量的20%—50%
军船约为为其满载排水量的100%
4、载重线标志
载重线标志是船舶在不同季节在不同航区的最大吃
水标志。它是保证船舶水上航行安全情况下所规定的船舶
安全装载极限。即船舶航行时的实际吃水不能超过规定的
载重线，以此保证船舶安全航行所需的最小储备浮力。
RQ(TF)为热带淡水载重线
Q(F)为淡水区载重线
R(T)为热带载重线
X(S)为夏季载重线
D(W)为冬季载重线
BDD(WNA)为北大西洋载重线
3-4 稳性
船舶在外力作用下离开平衡位置而倾斜，当外
力消除后船舶能自行地回复到原来平衡位置的能力
称为船舶稳性。
稳性也是决定船舶横摇快慢
的一个重要特征数。
一、稳性的类型
1．按倾斜状态不同划分
1)横稳性 船舶受横向外力矩作用产生横向倾斜时的稳性。
2)纵稳性 船舶受纵向外力矩作用产生纵向倾斜时的稳性。
2．按倾斜角度大小不同划分
1)初稳性 船舶受外力矩作用后向左或向右倾斜的角度不
大于100～150时的稳性，又称为小倾角稳性。
2)大倾角稳性
船舶受外力矩作用后向左或向右倾斜的角
度大于100～150时的稳性。
3．按倾斜时有无角加速度划分
1)静稳性 船舶在静态力矩作用下，不计及倾斜角
加速度和惯性矩的稳性。
2)动稳性 船舶在动态力矩作用下，计及倾斜角加
速度和惯性矩的稳性。
4．按船舱是否破损划分
1)完整稳性 船舱完整无破损时的稳性。
2)破舱稳性 船舱破损浸水后的稳性。
二、回复能力产生的原因
θ
三、船舶平衡状态
船舶在初稳性时，稳心M在重心G以上的高度称为初
稳性高度GM。
船舶初始平衡状态有三种：
（1）稳定平衡状态
船舶初始平衡状态时的稳心M位于
重心G之上。
M R    GM  sin 
θ
（2）不稳定平衡状态
船舶初始平衡状态时的稳心M位于
重心G之下。
M R    GM  sin 
（3）中性平衡状态
船舶初始平衡状态时的稳心M与G重合。
船舶平衡状态
利用初稳性高度GM值可判断船舶是否具有稳性：
稳定平衡GM＞0
不稳定平衡GM＜0
中性平衡GM=0
四、大倾角稳性和动稳性
1）大倾角稳性
当横倾角 θ>10°～15°时，稳心M就不再是一个处在船舶中线上
的固定点，而是随横倾角θ增大而逐渐地移动。
2)动稳性
前面讨论的船舶稳性都是属于静稳性，可认为在倾斜
时角速度、角加速度等于零。船上重物横向移动或在船的
一侧装卸少量货物等情况，都可以看作是这一类外力矩。
实际船在海上航行时经常受到的是突然作用的外力
矩。船舶在这种外力矩作用下将会很快倾斜，而且在倾斜
过程中具有一定的角速度、角加速度。
影响稳性的因素

重量移动对船舶浮态和初稳性影响

装载小量和大量货物对船舶浮态和初稳性影响

自由液面对初稳性影响

悬挂重物对初稳性影响
保证船舶有足够的稳性，可采用的办法：
降低重心
设备和载重尽量布置在较低的位置，上层建筑不要太庞
大，且宜采用较轻的材料，有时可以在舱底加设压载物。
提高横稳性
在设计时要注意宽吃水比B/T和水面线系数Cw对稳心M点
距基线的高度的影响