课程名称：　船舶性能计算（030395）　　　　No.4

步骤一：课题引入

浮性是指船舶装载一定的载荷，仍能浮于一定水面位置而不沉没的能力，即表示船舶“不沉”的能力。

那么怎样表示船舶浮于静水中的平衡状态？怎样计算船舶的重量的重心位置？

步骤二：船舶平衡条件　（8分钟）

船舶装载一定的载荷漂浮于一定的水面位置，可以视为处于平衡状态的浮体。

1、主要受力

1）重力W，单位为吨（t），其作用点称为重心。

2）浮力，单位为吨（t），其作用点（即排水体积的形心）称为浮心。

　　　其中：为水密度，一般取，

　　　　　　为排水体积，单位为。

2、平衡条件

1）重力和浮力大小相等，方向相反，即，称为排水量（即排开水的质量，单位为吨）。

2）重心G与浮心B在同一铅垂线上。

讨论：

1）由平衡条件可知，在讨论船舶平衡问题时，要考虑重力和浮力的大小，同时还要考虑重力和浮力的作用点（重心G和浮心B）位置。

2）为了确切地表达重心和浮心位置，便于进行船舶性能的计算，取如下计算坐标系，符号规定：

（1）船长方向（纵向，0X轴方向）：向艏为正，向艉为负。

（2）船宽方向（横向，0Y轴方向）：向右舷为正，向左舷为负。

（3）船深方向（垂向，竖向，0Z轴方向）：基面以上为正，以下为负。

在某些特殊情况下，坐标原点取在尾垂线处。

步骤三：船舶浮态

船舶浮于静水的平衡状态称为浮态，浮态分为正浮、横倾、纵倾和任意状态（横、纵倾兼有）四种。

1、正浮

船舶中纵剖面和中横剖面均垂直于静止水面的浮态，即船舶端端正正浮于水面的浮态。

1）平衡方程式

2）表征参数：吃水T。

2、横倾

船舶中横剖面垂直于静止水面，但中纵剖面与铅垂平面成一角度的浮态。即船舶向左右舷倾斜的浮态。

1）平衡方程式

：横倾角，右倾为正，左倾为负。

2）表征参数：吃水T和横倾角。

3、纵倾

船舶中纵剖面垂直于静止水面，但中横剖面与铅垂平面成一角度的浮态。即船舶向艏艉倾斜的浮态。

1）平衡方程式

：纵倾角，艏倾为正，艉倾为负。

平均吃水。

2）表征参数：平均吃水T和纵倾角。

4、任意状态

船舶既有横倾，又有纵倾的浮态。

1）平衡方程式

2）表征参数：平均吃水T、横倾角和纵倾角。

讨论：

1、船舶的正浮、横倾、纵倾三种浮态是任意浮态的特例，例如正浮是任意浮态在横、纵倾角为零时的特例。

2、船舶的浮态均可用（平均）吃水、横倾角和纵倾角来表征。

3、某些船舶如拖船、游艇等，有时在设计时就令其首尾吃水不同（称为有龙骨设计斜度），这是一种设计纵倾，与上述的纵倾概念是不相同的。

4、一般情况下，重心G在浮心B之上，即。

5、一般船舶在设计时或正常使用情况下，通常都应处于正浮或稍有尾状态。至于横倾、大角度纵倾和任意状态往往都是由于外力作用或船上重量位置的改变或船舶破损进水等引起，不适当的浮态对船舶的使用及航海性能等都是很不利的。

6、在实际应用中，纵倾角很难直接测出，一般都是以首尾吃水差表示，因此更普遍的船舶浮态表征参数是：首吃水、尾吃水和横倾角。其它参数均可用这三个参数表示：

1）平均吃水：（即船中处的吃水）

2）纵倾值：　　　（表示纵倾的大小）

3）纵倾角：，即，L为垂线间线。

步骤四：船舶重心位置计算

从以上各种浮态的分析中可知：在讨论船舶的浮性问题和以后将要研究的稳性等问题时，最关键的是研究船舶的重量和排水量、重心和浮心之间的相互关系及它们的计算方法。

重量和重心可根据总布置图和其它有关图纸及技术资料进行分析计算，而排水量和浮心则需依据型线图和型值表进行分析计算。后述内容将以此思路学习。

一、船舶重心位置的计算

1、船舶的重量

船舶总重量是船上各项重量的总和。若已知各个项目的重量，则总重量可按式求得。

2、船舶重心位置

3、船舶重量和重心计算表

说明：为避免船舶处于横倾，在船舶建造与营运中，应设计使重心Y坐标为零，即船舶的重心位于中纵剖面内。

讨论：组成船舶重量的名目虽多，但概括起来可归纳为两大类。

1）固定重量（LW）：包括船体钢料重量（）、木作舾装重量（）、机电设备重量（）以及武器装备重量等，也称为空船重量，或称船舶自（身）重（量）。

2）变动重量（DW）：包括货物、船员、行李、旅客、淡水、粮食、燃料、润滑油以及弹药等重量，也称为载重量。

船舶排水量是空船重量与载重量之和。

载重量与载货量是两个不同的概念。

二、船舶典型排水量

对于民用船舶来说，在最基本的两典型装载情况下，其相应的排水量有：

1、空载排水量：指船舶在全部建成后交船时的排水量，即空船重量。此时，动力装置系统内有可供动车用的油和水，但不包括航行所需的燃油、润滑油和炉水储备以及其它的载重量。

2、满载排水量：指在船上装载设计规定载重量（即按设计任务书要求的货物、旅客和船员及其行李、粮食、淡水、燃料、润滑油、锅炉水的储备以及备品、供应品等均装载满额的重量）的排水量。

在空载排水量和满载排水量之中以可分为出港和到港两种。前者指燃料、润滑油、淡水、粮食及其它给养物品都按设计规定的数量带足，后者则假定这些消耗品还剩10%。通常所谓的设计排水量，如无特别说明，就是指满载出港排水量，简称满载排水量。

『总结和归纳』

提出问题，学生讨论，老师讲解，总结归纳如下问题：

1、各浮态的平衡条件和表达参数。

2、船舶重心的计算。

3、船舶重量和排水量的分类。

『作业评讲』

P20 T1－9：习图1－4所示为某站的横剖面，各水线的半宽值已标明在图中，单位为m，水线间距为1.2m，应用变上限积分求不同水线下的横剖面面积。

评讲重点：1、解题思路分析。2、能否有辛氏法或乞氏法等其它方法进行近似计算？为什么？3、计算表格对应的梯形法近似计算公式怎样？4、学生态度点评。

解：采用梯形法进行近似计算，由于曲线端部曲度变化不大，可不进行端点修正。列表计算如下：

知识拓展：

若只求T＝7.2 m水线下的横剖面面积，解法有何变化？能否有辛氏法或乞氏法等其它方法求解？

『预习』：

1、船舶排水体积及浮心位置的计算。

2、浮性曲线及其特征。

第二篇：各种船舶