任務(wù)13：船舶適航性基本知識

1、第三節(jié)第三節(jié)section 3 船舶適航性基本知識船舶適航性基本知識Basic knowledge of Basic knowledge of SeaworthinessSeaworthiness一、載重線和吃水標志（一）船舶尺度l1.主尺度 船長L、船寬B、型深D、吃水d、 總長 LOA船舶主尺度船舶主尺度吃水一詞，是指船舶在水面以下的深度。根據(jù)量度位置的不同，吃水主要分為：型吃水、實際吃水（或外形吃水）型吃水、實際吃水（或外形吃水）、設(shè)計吃水（或滿載吃水）、壓載吃水、空船吃水、首吃、設(shè)計吃水（或滿載吃水）、壓載吃水、空船吃水、首吃水、尾吃水、平均吃水水、尾吃水、平均吃水等。在船長中點處，由

2、平板龍骨上緣量至夏季載重線的垂直距離稱為吃水，也稱型吃水，單位為米（m）。在船舶設(shè)計中，各種船舶性能的計算均用型吃水。它對船舶穩(wěn)性、抗沉性、船體強度、船舶阻力和操縱性等都有較大的影響。2、登記尺度、登記尺度國際航行船舶登記尺度：船長、寬度、型深國內(nèi)航行船舶登記尺度：上甲板長度、船寬、船深3、最大尺度、最大尺度在停靠碼頭、進塢、過船閘、橋梁、在狹窄航道中航行一級船舶畢鵬等情況下需要船舶最大尺度(1)最大長度(2)最大寬度(3)最大高度（二）船舶排水量和載重量（二）船舶排水量和載重量船舶排水量是指船舶靜止漂浮水中保持平衡所排開水的質(zhì)量或重量。 空船排水量、裝載排水量和滿載排水量。船舶載重量是指船舶

3、裝載的重量。 總載重量和凈載重量（三）載重線和水尺標志（三）載重線和水尺標志1、干舷與儲備浮力（1)儲備浮力 為確保船舶的航行安全，船舶除在設(shè)計水線以下需有足夠的排水體積以提供足夠的浮力之外，在水線以上還必須有相當?shù)乃荏w積，這一部分水密體積可以保證船舶在特殊情況下（甲板上浪或結(jié)冰，發(fā)生海事而破艙進水等情況時）仍能保持一定的漂浮能力或不致立刻沉沒。因此，滿載水線（設(shè)計水線）以上滿載水線（設(shè)計水線）以上的船體水密體積所具有的浮力，稱為儲備浮力。儲備浮力通常以正常排水量的百分數(shù)來表示，海洋運輸船舶在20%20%50%50%間。（三）載重線和水尺標志（三）載重線和水尺標志1、干舷與儲備浮力（2)干舷

4、 所謂干舷通常是指船舶夏季最小干舷，它是在船中處，沿船舷側(cè)從夏季載重水線夏季載重水線量至干舷甲板干舷甲板上表面上表面的垂直距離。 干舷甲板是根據(jù)國際載重線公約或載重線法規(guī)國際載重線公約或載重線法規(guī)要求的用于量計最小干舷最小干舷的基準甲板，通常是指船體最高一船體最高一層露天全通甲板層露天全通甲板。該層甲板上所有的露天開口及其下面的所有舷側(cè)開口都必須設(shè)有永久性的水密封閉裝置永久性的水密封閉裝置。（三）載重線和水尺標志（三）載重線和水尺標志1、干舷與儲備浮力（2)干舷 儲備浮力的大小，通常以干舷的高度干舷的高度來衡量。干舷越大，載重水線以上載重水線以上的水密空間就越大，即儲備浮力越大，船舶也就越不易

5、沉沒。但干舷過大，在相同型深情況下，使允許裝載的重量減小，所以每艘船都規(guī)定了合理的最小干舷值。船舶在任何情況下，裝載的重量都不得使其干舷小于所規(guī)定的最小干舷。這樣，既能保障船舶安全航行，又能使船舶具有盡可能大的裝載能力。 最小干舷高度的大小是由船舶的長度、型深、方形是由船舶的長度、型深、方形系數(shù)、上層建筑、舷弧、船舶種類、開口封閉情況以及系數(shù)、上層建筑、舷弧、船舶種類、開口封閉情況以及船舶航行的區(qū)帶、區(qū)域、季節(jié)期和航區(qū)決定船舶航行的區(qū)帶、區(qū)域、季節(jié)期和航區(qū)決定的。（三）載重線和水尺標志（三）載重線和水尺標志2、載重線標志 為保證船舶的航行安全和最大的載重能力，根據(jù)海洋上風(fēng)浪的大小和變化規(guī)律，將

6、世界上具有相似風(fēng)浪條件的海域分成若干區(qū)域，稱為區(qū)帶或區(qū)域；又在同一區(qū)域或區(qū)帶內(nèi)，按風(fēng)浪變化的不同時期，劃分為季節(jié)區(qū)帶，此種季節(jié)區(qū)帶，稱為季節(jié)期。如分為熱帶、夏季、冬季、北大西洋冬季。船舶航行在不同的區(qū)帶、區(qū)域和季節(jié)區(qū)帶、季節(jié)區(qū)域、分別規(guī)定使用不同的最小干舷，即規(guī)不同的最小干舷，即規(guī)定了最高的吃水線定了最高的吃水線。（三）載重線和水尺標志（三）載重線和水尺標志載重線標志的形式勘繪和載重線證書的簽發(fā)是由各國政府所屬的驗船機構(gòu)驗船機構(gòu)執(zhí)行，或由政府委托船級社代表政府執(zhí)行。在我國是由我國政府委托中國船級社所屬各驗船機構(gòu)按船廠或設(shè)計單位提供的“載重線計算書”和1966年國際載重線公約的規(guī)定在船長中部的兩

7、舷船長中部的兩舷勘繪載重線標志，并簽發(fā)載重線證書。 （三）載重線和水尺標志（三）載重線和水尺標志思考？思考？（1）國際航行船舶的載重線標志 甲板線、載重線圈、載重線（2）國內(nèi)航行船舶的載重線（兩個特征 ）（三）載重線和水尺標志（三）載重線和水尺標志3、水尺標志 用于表示船舶吃水大小的標記，稱為水尺。它是用數(shù)字和線段刻畫在船首、船尾和船中的左右兩舷的船殼板上。水尺有公制和英制兩種。公制用阿拉伯數(shù)字表示，其數(shù)字的高度及兩數(shù)字之間的距離均為10 cm，英制用羅馬數(shù)字表示，其數(shù)字高度及兩數(shù)字之間的距離均為6 in。二、船舶浮性二、船舶浮性（一）浮性的基本概念 船舶在各種載重情況下，能保持一定浮態(tài)的性能

8、稱為船舶浮性。船舶浮性是船舶最基本的航海性能之一，也是任何船舶都必須具備的性能。二、船舶浮性二、船舶浮性根據(jù)力學(xué)中兩力平衡原理，物體在受到兩個力作用時，只有在該兩力大小相等、方向相反，并作用在同一直線上時才能保持平衡。所以，船舶船舶靜浮靜浮于水中的平衡條于水中的平衡條件件應(yīng)是：作用于船上的重力Wg和浮力Dg必須大小相等方向相反，且作用在垂直于靜水面的同一條垂線上（二）船舶的浮態(tài)（二）船舶的浮態(tài)船舶浮于靜水的平衡狀態(tài)稱為船舶浮態(tài)。有正浮、橫傾、縱傾和橫傾加縱傾4種，可以用船舶吃水D、橫傾角、縱傾角或吃水差t等參數(shù)表示。 1正浮 船舶既無橫傾、又無縱傾的漂浮狀態(tài)稱正浮，也就是船舶的左、右舷吃水和首

9、、尾吃水均相等。 2橫傾 船舶的左、右舷吃水不相等的浮態(tài)稱橫傾。左舷吃水大于右舷吃水時稱左傾左傾，右舷吃水大于左舷吃水時稱右傾右傾。船舶的橫傾用橫傾角船舶的橫傾用橫傾角度量度量。橫傾角是船舶正浮與橫傾時兩水線面在橫向的夾角。（二）船舶的浮態(tài)（二）船舶的浮態(tài) 3縱傾 船舶只有向船尾方向或向船首方向傾斜而無橫向傾斜的漂浮狀態(tài)稱為縱傾。 船舶縱傾時，由于船舶左右吃水相等，而首尾吃水不相等，因此產(chǎn)生一個首尾吃水差t以及一個縱傾角。 吃水差t是首吃水dF（即首垂線處的吃水）和尾吃水dA（即尾垂線處的吃水）之差。 縱傾角是船舶縱傾后的水線面與正浮時的水線面相交的角度。通常首縱傾為正，尾縱傾為負。船舶縱傾的

10、大小，通常用吃水差t或縱傾角來表示。 （二）船舶的浮態(tài)（二）船舶的浮態(tài)4橫傾加縱傾（任意傾斜狀態(tài)） 橫傾加縱傾是船舶既有橫傾又有縱傾的一種漂浮狀態(tài)。這種傾斜狀態(tài)是船舶的重心和浮心位置既不能保持左右方向一致，也不能保持前后方向一致。通常用橫傾角、縱傾角或吃水差t表示。船舶在實際航行中一般均處于縱橫傾狀態(tài)。 綜上所述，船舶的重量、重心位置、排水量和浮心位置四者之間的相互關(guān)系決定了船舶的漂浮狀態(tài)，即船舶在水中的吃水大小、正浮、橫傾、縱傾等浮態(tài)。（三）船舶排水量隨吃水變化的規(guī)律（三）船舶排水量隨吃水變化的規(guī)律由于船舶排水量DV，所以船舶排水量隨吃水而變化的規(guī)律，實際上就是船舶排水體積隨吃水而變化的規(guī)律

11、。 當船體幾何形狀一定時，船舶排水量是只隨吃水d在變化的，可表示為Df（d）。排水量的計算相當煩瑣且費時，為此，船舶設(shè)計部門或船廠把每一艘船的排水量隨吃水的變化預(yù)先計算出來，并按一定比例繪成曲線，稱Df（d）為排水量曲線。排水量曲線表示船舶靜水力性能，因此，將Df（d）曲線與其他表示船舶靜水力性能的曲線繪在同一張圖中，稱為船舶靜水力曲線圖。（四）漂心（四）漂心指 船舶水線面面積水線面面積的幾何中心， 用F表示。（五）舷外水密度改變時船舶浮態(tài)的變化（五）舷外水密度改變時船舶浮態(tài)的變化當船舶從一個密度的水域駛?cè)肓硪粋€密度的水域時，船舶重量W或排水量D沒有變化，但船舶吃水和浮心的位置都將發(fā)生變化。

12、船舶吃水的改變，使船舶浮心與重心不再處于同一垂線上，重力和浮力構(gòu)成一個力偶矩，使船舶傾斜。船舶由海水駛?cè)氲畷r，因吃水增加，大多數(shù)船由于尾部比首部肥大，浮心后移，故船舶產(chǎn)生首傾。而船舶由淡水駛?cè)牒Ｋ畷r，因吃水減少，使浮心前移，船舶產(chǎn)生尾傾。為此，在海水區(qū)裝貨時，為避免進入淡水區(qū)后產(chǎn)生首傾現(xiàn)象，有時事先讓船舶略帶有尾傾，這樣，當船舶進入淡水區(qū)后就可處于正浮狀態(tài)。三、船舶穩(wěn)性三、船舶穩(wěn)性（一）穩(wěn)性分類（一）穩(wěn)性分類船舶穩(wěn)性，是指船舶受外力外力作用離開平衡位置而傾斜，當外力消除后船舶仍能自行地回復(fù)到原來平衡位置的性能。這是一切船舶必須具備的性能。三、船舶穩(wěn)性三、船舶穩(wěn)性船舶穩(wěn)性可分為： 1按傾斜狀態(tài)

13、傾斜狀態(tài)不同劃分 （1）橫穩(wěn)性橫穩(wěn)性。船舶受橫向外力矩（橫傾力矩）作用產(chǎn)生橫向傾斜時的穩(wěn)性。 （2）縱穩(wěn)性縱穩(wěn)性。船舶受縱向外力矩（縱傾力矩）作用產(chǎn)生縱向傾斜時的穩(wěn)性。 2按傾斜角度傾斜角度大小不同劃分 （1）初穩(wěn)性初穩(wěn)性。指船舶傾斜角度很小時的穩(wěn)性。實用上指傾角不大于1015時的穩(wěn)性。通常初穩(wěn)性系指初橫穩(wěn)性。 （2）大傾角穩(wěn)性大傾角穩(wěn)性。指船舶傾斜角度較大時的穩(wěn)性。實用上指傾角大于1015時或主甲板邊緣入水或舭部開始露出水面的穩(wěn)性。三、船舶穩(wěn)性三、船舶穩(wěn)性3按作用力性質(zhì)作用力性質(zhì)的不同，可將船舶劃分為 （1）靜穩(wěn)性靜穩(wěn)性-船舶在靜態(tài)力矩作用下，不計及傾斜角加速度和慣性矩的穩(wěn)性。 （2）動穩(wěn)性

14、動穩(wěn)性-船舶在動態(tài)力矩作用下，計及傾斜角加速度和慣性矩的穩(wěn)性。4按船艙是否破損是否破損劃分 （1）完整穩(wěn)性完整穩(wěn)性-船舶完整無破損進水時的船舶穩(wěn)性。 （2）破艙穩(wěn)性破艙穩(wěn)性-船艙破損進水后的船舶穩(wěn)性。 船舶一般不會因縱穩(wěn)性不足而傾覆，因此船舶穩(wěn)性主要是研究橫穩(wěn)性問題。三、船舶穩(wěn)性三、船舶穩(wěn)性（二）船舶初穩(wěn)性（二）船舶初穩(wěn)性 1船舶穩(wěn)性的基本原理 當船舶受到一個橫傾力矩Mh作用后，船舶從正浮向一側(cè)傾斜一個角度（1015），水線面由WL移至W1L1，如圖1-1所示，傾斜后： （1）重力W大小不變，因為在傾斜過程中沒有重物的增減； （2）重心G位置不變，因為在傾斜過程中沒有重物移動； （3）浮力D大

15、小不變，因為重量不變，所以排水量也不變； 只有浮心B的位置因排水體積形狀變化而改變，由原來的B向傾斜一側(cè)移至B1。此時，重力W和浮力D的方向雖垂直于新的水線面W1L1，但兩個力不再作用于同一條垂線上，形成一個與橫傾力矩Mh方向相反的力偶矩MSDGZ。因為它是使船舶回復(fù)到初始平衡位置的力矩，所以稱該力偶矩為船舶復(fù)原力矩（或回復(fù)力矩），也稱為船舶穩(wěn)性力矩，如圖1-1所示。圖中GZ值是船舶重力與浮力之間的垂直距離，稱為復(fù)原力臂（或回復(fù)力臂），也稱為靜穩(wěn)性力臂，用符號“l(fā)”表示。三、船舶穩(wěn)性三、船舶穩(wěn)性 圖1-1 船舶穩(wěn)性的基本原理圖重力=浮力=排水量重心G穩(wěn)心M三、船舶穩(wěn)性三、船舶穩(wěn)性穩(wěn)心M與穩(wěn)心半

16、徑BM 船舶在傾斜過程中，浮心B的移動軌跡BB1稱為浮心曲線。由于船舶傾斜角度小，傾斜前后兩水線面積變化不大，浮心曲線BB1可近似看做為一段圓弧線。 浮心曲線的曲率中心（即圓弧線的圓心）稱為船舶穩(wěn)心，用符號“M”表示 三、船舶穩(wěn)性三、船舶穩(wěn)性初穩(wěn)性高度GM 船舶在初穩(wěn)性時，穩(wěn)心M在船舶重心G以上的高度，稱為船舶初穩(wěn)性高度，并以符號“GM”表示。它是判別初穩(wěn)性優(yōu)劣的參數(shù)。三、船舶穩(wěn)性三、船舶穩(wěn)性2.船舶初始平衡狀態(tài)及其特征a、穩(wěn)定平衡狀態(tài)-GM大于0，船舶具有穩(wěn)性b、不穩(wěn)定平衡狀態(tài)-GM小于0，船舶不具有穩(wěn)性c、中性平衡狀態(tài)-GM=0 船舶也不具有穩(wěn)性（利用初穩(wěn)性高度GM判斷船舶是否具有穩(wěn)性）三

17、、船舶穩(wěn)性三、船舶穩(wěn)性（三）船舶穩(wěn)性的基本衡準（三）船舶穩(wěn)性的基本衡準靜平衡靜平衡三、船舶穩(wěn)性三、船舶穩(wěn)性動平衡動平衡三、船舶穩(wěn)性三、船舶穩(wěn)性最小傾覆力矩最小傾覆力矩三、船舶穩(wěn)性三、船舶穩(wěn)性 （1 1）風(fēng)壓；）風(fēng)壓；（2 2）受風(fēng)面積；）受風(fēng)面積；（3 3）距水面高度）距水面高度影響船舶穩(wěn)性的因素和提高穩(wěn)性的措施影響船舶穩(wěn)性的因素和提高穩(wěn)性的措施 1幾何形狀對船舶穩(wěn)性的影響A.船舶寬度寬度增大，初穩(wěn)性好；寬度增大，大傾角不一定好。B.干舷高度干舷高度大，大傾角穩(wěn)性好。影響船舶穩(wěn)性的因素和提高穩(wěn)性的措施影響船舶穩(wěn)性的因素和提高穩(wěn)性的措施 2裝卸貨物對船舶穩(wěn)性的影響 裝卸貨物對船舶穩(wěn)性影響的大小與

18、船舶原有的重量、排水量、吃水、初穩(wěn)性高度等有關(guān)： （1）裝載重量占船舶總重量的比例越大，則對穩(wěn)性的影響也越大； （2）對同一艘船舶，裝卸少量貨物對穩(wěn)性影響較小，而裝卸大量貨物，則影響較大； （3）對于營運船舶，因船體幾何形狀一定，船舶穩(wěn)性主要由因船體幾何形狀一定，船舶穩(wěn)性主要由船舶吃水和重心高度，即初穩(wěn)性高度來決定船舶吃水和重心高度，即初穩(wěn)性高度來決定。在裝載重量相同的情況下，吃水相同，即穩(wěn)心M距基線高度也相同，則穩(wěn)性主要由所裝卸貨物的位置來決定。在船舶高處裝貨或低處卸貨，因船舶重心升高，會使穩(wěn)性下降；相反，在船舶低處裝貨或高處卸貨，因船舶重心降低，會使穩(wěn)性提高。影響船舶穩(wěn)性的因素和提高穩(wěn)性的措施影響船舶穩(wěn)性的因素和提高穩(wěn)性的措施3船內(nèi)重物移動，雖然船舶排水量仍保持不變，但船舶浮態(tài)和穩(wěn)性是變化的。船內(nèi)重物垂移后，船舶浮態(tài)和穩(wěn)性變化如下： （1）船舶浮態(tài)保持不變。 （2）重物的垂向移動可以使船的穩(wěn)性改變，若重物垂向上移，船的穩(wěn)性高度會減少，反之使穩(wěn)性高度增加。因此，可通過重物的垂向移動來調(diào)整船舶的穩(wěn)性。 （3）重物的垂向移動對縱穩(wěn)性高度的影響很小，可以忽略不計。影響