1、海上货物运输,航海学院,货运教研室,第三章 浮 性,3.1 浮体的平衡条件和浮态 inf 3.2 船舶重量 inf 3.3 船舶重心 inf 3.4 船舶排水量 inf 3.5 船舶浮心 inf 3.6 平行沉浮条件 inf 3.7 漂心纵向坐标 inf 3.8 每厘米吃水吨数 inf 3.9 舷外水密度改变对吃水的影响 inf,3.10 浮性衡准 inf 3.11 邦金曲线inf 3.12 费尔索夫图谱 inf 综合： 静水力资料 inf,例题,3.1 船舶浮态,一、船舶平衡条件 inf重力=浮力，二力反向且共垂线。二、船舶浮态,1、受力分析：重力（W，xg , y g, z g)浮力(，
2、xb , yb, zb) 2、条件：W = , 反向且共垂线。,一、船舶平衡条件,2）正浮平衡条件,1. 正浮,1）正浮表达：吃水d特点：水线面/基平面,3）横倾平衡条件,2. 横倾,示意图,1）横倾原因：特点：水线面与基平面有交角,2）横倾表达：横倾角,Z,Y,G,B0,W,L,船舶横倾示意图,Z,Y,G,B0,W,L,Y,L,Z,G,B,W,W1,L1,B0,G0,M,L,Z,G,B,W,Y,W1,L1,M,B0,G0,C,C,3. 纵倾,3）纵倾平衡条件,1）纵倾原因：特点：水线面与基平面有交角,示意图,2）纵倾表达：纵倾角 或者吃水差,关系：,船舶纵倾示意图,C,2）平衡条件：,4.
3、任意倾斜,1）原因：,3.2 船舶重量,排水量（Displacement）：军舰、客船 inf 空船重量WL （排水量L ） 满载重量WF （排水量F ） 装载重量W（排水量 ） 2. 载重量（weight）：货船 inf 1. 总载重量 DW 2. 净载重量NDW,1) 空船排水量L（Light displacement）船舶装备齐全但无载重时的重量，包括结构设备、舾装、锅炉中的燃料和水、冷凝器中的淡水等重量。船舶资料为定值。 2) 满载排水量F（Full loaded displacement）船舶吃水达到夏季满载吃水时的船舶总重量。 3) 装载排水量（loaded displacemen
4、t）介于空船排水量和满载排水量之间的排水量。,1. 排水量 Displacement）,1） 总载重量 DW（Dead weight）载重量：总载重量 DW：用途： 2） 净载重量NDW（Net dead weight）定义：具体航次所能装载货物的最大重量。用途：,2、船舶载重量,1）DW总载重量的用途,表征船舶大小； 统计拥有量； 签订租船合同时，用以表征船舶的载重量性能； 在营运管理中用以作为航线配船、订舱配载、船舶配积载的重要依据； 计算航次净载重量的基础。,2）净载重量NDW （Net dead weight）,NDW的作用（1）表示船舶的载货能力；（2）计算航次货运量的基础；（3）船
5、舶配积载的重要依据。,3.3 船舶重心,1、合力矩定理：inf 2、船舶重量、重心基本计算式 ,xg, yg, zg, 3、装卸载荷对重量、重心的影响 inf 4、平行力移动原理 inf 5、船内移货对重量、重心的影响 inf,1、合力矩定理,合力对某轴/平面的力矩 =各个分力对该轴/平面的力矩之和,1）船舶重心xg计算,W,L,Z,X,pi,xpi,或者,载荷变化,2）船舶重心Yg计算,或者,载荷变化,3）船舶重心zg计算,载荷变化,或者,1）装卸载荷对重心位置的影响xg1,W,L,Z,X,G,xpi,xg,注意：装货 P +卸货 P -,推论,2）装卸载荷对重心位置的影响,装货 P +卸货
6、 P -,注意：,4、平行力移动原理,合力矩定理：,平行力移动原理：,li,Pi,P,Q,q,P,1） 水平横移载荷,分力： 合力： 分力移动： 合力移动平行力移动原理：,L,W,G,B,Y,Z,分力： 合力： 分力移动： 合力移动平行力移动原理：,2） 船内载荷垂向移动,L,M,W,G,G1,注意：,下移 为 上移 为 +,3）船内载荷任意移动,横移,垂移,斜移=垂移+水平横移+纵移,W,L,G,O,Y,Z,纵移,结论,3.4 船舶排水量,排水量定义：排开水的重量,X,1. 纵向积分求体积,A,2. 垂向积分求体积 inf,Aw,2. 垂向积分求体积,3.5 船舶浮心,X,1. 纵向积分法,
7、A,d,A,2. 垂向积分法 inf,合力矩定理应用合力(合体积）对某轴或平面所取的力矩（合体积矩） =各个分力（分体积）对该轴或平面所取的分力矩（分体积矩）之和,z,2. 垂向积分求浮心,Aw,xf,F,X,Y,例题,已知某船=8410t，重心垂向坐标zg=6.057m，重心纵向坐标xg=-1.967m,航行中消耗燃料重量500t，其重心坐标zg=5.08m, xg=-14m，消耗掉淡水重量80t，重心坐标zg=0.6096m， xg=-37.96m，求：此时船舶的重量，重心？,3.6 船舶平行沉浮条件,1、船舶平行沉浮条件1）力矩平衡法（反证法）inf2）力系平衡法 inf,结论：,货物装
8、卸在漂心的垂线上,1）力矩平衡法（反证法）,1）假设平行沉浮-力矩平衡，,结论：,X,B,G,WL,Z,B,G,P,F,货物装卸在漂心的垂线上,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。,2）力系平衡法,3.7 漂心纵向坐标,漂心：水线面的几何形心 计算原理：合力矩定理,1）船舶等容微倾，水线面必过漂心 inf2）船舶平行沉浮条件：货物在漂心的垂线上,水线面对通过漂心的轴的面积矩为0。,特点：,应用：,船舶等容微倾，水线面必过漂心,X,o,应用：,纵倾时求平均吃水,X,W,L,Z,O,F.P,A.P,dF,dA,F,t,x
9、f,3.8 每厘米吃水顿数TPC,船舶平均吃水变化1cm时对应的排水量改变量。,TPC应用,TPC定义:,（t/cm）,平行沉浮计算,公式适用范围：少量载荷变动，即P10%,3.9 舷外水密度改变对吃水的影响,1 、基本公式 inf2 、淡水水尺超额量F.W.A船舶由standard海水(11.025)水域进入standard淡水(21.000)水域时平均吃水的增加量。,3、半淡水水尺超额量 inf,船舶由标准海水水域进入半淡水水域(1.0001.025)时平均吃水的增加量。4 、近似计算公式：,条件Cb不变,3 、半淡水水尺超额量,基本公式,假设： 船舶平行沉浮,近似计算公式,对于柱形体，C
10、b=1,适用船型：,例题,1、某轮排水量=18000t,d=8.2m,TPC=25t/cm,计划由标准海水港驶往一半淡水港(=1.010)，抵达目的港时平均吃水限制为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(=1.010t/m3)时的平均吃水是多少?(TPC=25t/cm) (答案: d=8.71m),3.10 浮性衡准,储备浮力和干舷 inf 载重线标志 inf 载重线海图 inf 浮性衡准 inf
11、,一、储备浮力和干舷,1、储备浮力（Reserved buoyancy) 2、干舷F（Free board) 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。3、干舷和储备浮力的比较,1. 储备浮力图示,补偿增重：,Reserved buoyancy 设计水线以上船体水密空间所具有的浮力,甲板上浪、结冰破舱进水,2. 干舷图示,国际载重线公约,基本干舷，由船长及船舶类型决定,Cb、L/DS,上层建筑、舷弧,季节、航区、密度,3. 干舷和储备浮力的比较,国内航行船舶的储备浮力和干舷高度比同级别的国际航行船舶的干舷 ？ 一些。 木材船的干舷比同级别的普通干散货船的干舷 ？ 一些。 散装液体货
12、船的干舷较其他同级别的普通货船 ？ 一些。 客船的干舷比同级别的货船的干舷要 ？ 一些。,小,大,小,小,二、载重线标志（Load line marks),1、各类型国际航行船舶的载重线标志 （1）除木材船、客船以外的国际航行船舶 inf （2）木材船的载重线标志inf （3）远洋客货船的载重线标志inf 2、国内航行船舶载重线标志inf 3、载重线标志的勘绘和使用inf证书发放机关, 有效期,检验,甲板线 载重线圈 各载重线,（1）非特殊船舶载重线标志的组成：,位置 确定,甲板线,载重线的确定 图示,夏季载重线（S）FS由船舶主尺度、丰满度、船舶类型、上层建筑、舷弧大小等决定。 热带载重线（
13、T)冬季载重线（W）,载重线的确定,北大西洋冬季载重线（WNA)勘绘条件：夏季淡水载重线（F）热带淡水载重线（TF),（2）木材船的载重线标志,木材船：在干舷甲板或上层建筑的露天部分装载木材货物，但不包括木质纸浆或类似货物的船舶。对于船舶结构、设备、装载满足要求的木材船，才勘绘木材载重线。,标志确定,木材船的载重线标志确定 图,木材船的载重线标志确定,1. 热带木材载重线（LT)2. 冬季木材载重线（LW),3. 北大西洋冬季木材载重线（LWNA)4. 夏季淡水木材载重线（LF)5. 热带淡水木材载重线（LTF),（3）远洋客货船的载重线标志,客船：载运旅客超过12人的船舶；军舰、长度小于24
14、m的新船、小于150GT的现有船、非营业性的游艇和渔船除外。,旅客,客货船的载重线标志除勘绘普通货船的载重线外，还应勘绘若干条分舱载重线标志，以满足海船抗沉性规范的规定。 旅客是指不向船舶提供服务的乘务人员，除船员外，引航员及其随行人员，消防员、看舱员、编入船员中的随船考察人员、编入船员中的船员家属、偷渡人员等均不作为旅客对待。不满1周岁的两个婴幼儿可作为1名旅客对待。,2 、国内航行船舶载重线标志,3、载重线标志的勘绘和使用,（1）勘绘 由船级社或其委托指定机关负责勘绘，并签发“国际船舶载重线证书”，并由主管机关认可。 该证书有效期5年，证书签发每周年前后3个月内进行年检。 每5年至少进行一
15、次定期检验。 载重线标志的颜色应与船舷颜色区别明显。,（2）使用注意事项 2-1,一致性 清晰性 有效性：展期不超过5个月 保证船舶无论在出港、到港、航行中，由区带或区域、季节期所确定的载重线不被淹没。 由于气候恶劣和其它不可抗力绕航或延滞，可背离公约的有关要求 船舶从江河或内陆水域港口驶出时，允许超载量最大相当于从始发港至出海口之间航次储备量的消耗量。,根据所航行水域的水密度正确使用载重线。当舷外水密度大于1.000时，应以相应的海水载重线为基础加上一定的宽限量，该值以1.025和实际水密度的差值按比例决定。 整个航程上的水线可变，只要在各航区满足相应载重线的要求即可 船舶驶往处于分界线上的
16、港口，则该港口应认为处于驶来的区域内；如果自处于分界线上的港口驶出，则应认为其处于驶往的区域中 任何时间、任何地点以等容吃水判断是否超载,世界主要船级社的名称和代号,三 、载重线海图,1、世界海区的划分：风浪的频率和大小inf,区带,夏季区带：,热带区带：,季节区域,热带季节区域,冬季季节区域,2、 我国沿海海区的划分 inf,北大西洋冬季季节区域inf,终年使用S载重线,终年使用T载重线,海区划分标准,具体划分标准： A 夏季区域蒲氏风级8级（34节）或者8级以上的风力不 超过全年统计风力的10； B 热带区域蒲氏风级8级（34节）或者8级以上的风力不超过全年统计风力的1，且10年内任一单独
17、日历月份中在5平方区域上的热带风暴不多于1次； C 冬季区域：超过10%其他区域。,北大西洋冬季季节区域,船长LBP100m的船舶，航行于北大西洋冬季季节区域I的全部和II中位于15W和 50W两子午线之间的部分，冬季季节期WNA载重线；其余时间使用S载重线。 船长LBP100m的船舶冬季季节期内时W载重线；在其余时间使用S载重线。,（2）我国沿海海区的划分,适用：国际航行船舶 依据：1966年国际载重线公约 划分： 以香港至苏阿尔的恒向线为界。香港以北：夏季区带香港以南：热带季节区域热带 21/130/4 夏季 1/520/1,（2）我国沿海海区的划分,适用：国际航行的中国籍船 依据：法定规
18、则 划分以香港至苏阿尔的恒向线为界。香港以北：热带季节期 : 热带 16/430/9夏季 1/1015/4香港以南：热带季节期: 热带 21/130/9夏季 1/1020/1注意：使用热带载重线的时间比国际划分延长了5个月。,适用：国内航行船舶依据：法定规则划分：以汕头为界汕头以北： 热带 16/431/10 夏季 1/1115/4汕头以南： 热带 16/231/10 夏季 1/1115/2,（2）我国沿海海区的划分（国内航行船舶）,四、 浮性衡准,1.设计状态 形状吃水(geometrical draft) dF 结构吃水(scantling freeboard) dsc 分舱吃水(subd
19、ivision draft) dsu,2.营运船舶,满载吃水,满载排水量,3.11 邦金曲线,1、邦金曲线 P33各横剖面处，水线下面积随吃水变化曲线。 2、用途,3.12 费尔索夫图谱,1、图表：P35船舶在纵倾水线下排水体积、浮心纵向坐标随首尾吃水的变化关系。2、原理:,综合：静水力资料,一、静水力曲线图 p17 inf(Hydrostatic curves plan) 二、载重表尺（Deadweight scale）p18 inf 三、静水力特性参数表 p19 inf（Hydrostatic data table）,一、静水力曲线图 (Hydrostatic curves plan),1
20、、定义：船舶静止正浮状态时的浮性要素、初 稳性要素及船型系数吃水的关系曲线。2、曲线图内容 inf,浮性要素曲线：7条 inf 初稳性要素曲线：3条 inf 船型系数曲线：5条 inf,3、 静水力曲线的使用 P17 inf,浮性要素曲线,(1) 排水体积曲线（Vm曲线）,(2) 排水量曲线（m曲线）,(3) 浮心距基线高度曲线（KB曲线）（Longitudinal center of buoyancy from midship）浮心B：船舶排水体积的几何中心/船舶所受浮力的作用中心。 (4) 浮心距船中距离曲线（xb曲线）（Vertical center of buoyancy above
21、baseline）我国规定：中前为（+）；中后为（-）。,(5) 漂心距船中距离曲线（xf曲线）（Longitudinal center of floatation from midship）漂心F：船舶水线面的面积中心/水线面的形心。 中前为（+）；中后为（-）。 (6) 水线面面积曲线（Aw曲线） (7) 每厘米吃水顿数曲线（TPC曲线）（Metric tons per 1cm immersion）,初稳性要素,(1) 横稳心距基线高度曲线（KM曲线）（Transverse metacenter above baseline） (2) 纵稳心距基线高度曲线（KML曲线）（longitudi
22、nal metacenter above baseline） (3) 每厘米纵倾力矩曲线（MTC曲线）（Moment to change trim 1 cm）,船型系数曲线,水线面系数曲线Cw 中横剖面系数曲线Cm 方形系数曲线Cb 棱形系数曲线Cp 垂向棱形系数曲线Cvp,静水力曲线图 P17,使用方法,组成,静水力曲线图的查取方法,垂向坐标：平均型吃水d 横向坐标：表示各参数数值的计量长度计量长度读数的起点： xb、xf曲线自船中点处起量； 其它曲线自原点处起量； 船型系数曲线的数值直接在相关位置标出。,二、载重表尺 P18 （Deadweight scale）,三、静水力特性参数表 P19 （Hydrostatic data table）,
