船舶原理课件

BB1 BB 1 BM
Ix BB1
Ix BB1
l r
Ix r BM
横稳性半径
3-9
关键：惯性矩 I x
Ix
水线面对x轴的惯性矩
2 2 3 I x L y dx 3 2
L
y
dy
dx
O
x
ddIx y dxdy
2
dI x

y
G1M GM W1i x
结论：自由液面的存在对船舶初稳性不利。
二、减小自由液面对稳性高的影响
G1M GM
ix

减小船的初稳性高 ,降低了船的初稳性
自由液面面积越大，ix亦很大，为了减小自由液面对初稳性的不
利影响，使自由液面的面积惯性矩ix尽量小，所以在船内设置纵 向舱壁。 1 如设置一道纵舱壁 ix lb 3分成两部分
§3-9 船舶倾斜试验
一、试验的目的
确定船舶的重量及重心位置 二、试验的原理以及方法
GM KB BM KG
由tg pl 初稳性高可写成 GM Pl GM tg 测量出横倾角可求出GM
已知移动重量P, 横向移动l ,
Z
B
, BM 由静水力曲线图中得出

3-13
四、稳性高公式
初稳性高公式 纵稳性高公式
GM KB BM KG
GM L KB BM L KG
3-14
关于初稳性高度的讨论
初稳性高度是衡量初稳性的重要指标
GM 的大小决定了复原力矩的大小
初稳性高度的三种情况
GM 0 GM 0 GM 0
在纵中剖面上的三个点的位置关系
个横倾角，从而减少了甲板进水角的 ，对船舶稳性是不利的。
三、纵向移动
tg
px 2 x 1 GM L
3-23
四、任意位置的移动
§3—6装卸载荷对船舶 浮态及初稳性的影响
一、装卸小量载荷（P<10%排水量）的影响
船舶任意位置装卸载荷，会使船的吃水发生变化，并产生横 倾和纵倾。 分两个步骤： ①假定载菏装载的位置在水线面漂 心的垂直线上，只改变船舶 的平均吃水和稳性高，而不产生横倾和纵倾； ②移动到指定位置，发生横倾或纵倾。
沿船长取dx一小段，其体积 dV1 整个入水楔形体积 V1
L/2
L/2 1 1 2 y1 tgdx tg y12 dx L / 2 2 L / 2 2 L/2 1 2 同理：出水楔形体积为 V2 tg y2 dx L / 2 2 因为等体积倾斜 L/2 1 L/2 1 2 2 y dx 1 L / 2 2 L / 2 2 y2 dx
y
y 2 dy dx
2 3 y dx 3
四、纵稳性
R BM L
2 I L I AWX F
I yf
IL
dI yo x ydx
2
y
x
dx
F
·o
x
I yo

L
2
L
x ydx
2
I yf I yo AW x
2 f
2
3-10
§3-3 初稳性公式
一、物体的平衡状态
3-11
二、船舶的平衡状态
M R G M Sin
1、 稳定平衡(a图) 2、不稳定平衡 (b图) 3、 随遇平衡 (c图)
重心G在稳心M之下 重心G在稳心M之上 重心G与稳心M重合
GM 0
GM 0
GM 0
3-12
三、初稳性公式
M R G M Sin
d ( P)G1M 1. sin GM . sin P[ Z (d )]. sin 2
三、装卸大量载荷
船上增加或卸除大量的载菏（超过排水量的 10%）上面公式对船舶稳性及浮态的影响就不 够准确了，这是因为船舶吃水变化较大，新水 线与原水线面面积漂心经置等差别较大。 要根据静水力曲线图 研究 排水量△曲线 浮心坐标xb及zb曲线 漂心纵向坐标xf曲线 横稳性半径BM曲线 3-27 每厘米的倾力矩MTC 曲线
三、试验步骤
测量横倾角度
P 1 P2 P 3 P4 为形成足够的倾斜力矩 20 40 摆捶来测量首、中央、尾设2 3个摆锤 移动总重量为（ 1 2） %，移动的距离L
3 B 4
四、注意事项
1、风力不大于2级，晴天，地点应选在静水的遮蔽处所，尽可能
则：
GM1 KB1 BM1 z g1 tg py ( p )GM1
M T ( p)(xg1 xb1 )则：t
d F d1 ( dA
MT 100MTC1
L t xf ) 2 L L t d1 ( xf )
§3-7自由液面对船舶初稳性的影响
二、装卸小量载荷新的初稳性计算

初稳性高 1、
P d AW
G1M 1 G M P d [d Z GM ] P 2
M R ( P)G1 M 1 sin
M R GM sin P CA sin
d d GM 2
中和面
3-25
2、复原力矩
使船首正对风向和水流方向，最好在坞内； 2、不妨碍船的横倾，系泊缆绳全部松开。 3 、自行移动的物体应设法固定，机器停止运转，试验无关的人 员均应离船，在船上的人员都应固定，不能随意走动。 4、船上的液体舱柜抽空或者注满，消除自由液面的影响。
L/2 1 1 2 2 y dx 以及 L / 2 2 1 L / 2 2 y2 dx分别表示水线面WL 在轴线O — O两侧的面积对轴线 O — O的静矩 L/2
结论：两等体积水线面的交线0—0必须通过原水线面WL的漂心。
该结论同样适合船舶发生纵倾的情况
二、浮心的移动
1、重心移动原理
2
1 b 1 lb 3 ix 2 l 12 2 4 12 等分后自由液面对稳性 的不利影响可减小至 1 4
3

结论：
设置n 1道舱壁（n等分）， 影响将减小到原来的 1 n2
§3-8悬挂重量对稳性高的影响
pl G1 M GM
M R1
pl GM sin pl sin (G M ) sin
稳心M 稳性系数
重心G
浮心B
GM
3-15
思考题：
正三角形截面的实心船舶，其密度为ω 1,
在密度为ω 2的液体中航行，问：ω 1与 ω 2满足什么条件，此船舶保持稳定平衡？
ω1
ω2
3-16
§3-4 船舶静水力曲线
一、曲线内容
1、静水力曲线图全面表达了船舶在静止正浮状态下浮性和稳性要 素随吃水变化的规律。 2、15条曲线内容
初稳性（或称小倾角稳性 ——指倾斜角度小于10度～15度和上甲板边缘
开始入水前的稳性； 大倾角稳性 ——一般指倾角大于10度～15度或上甲极边缘开始入水后的 稳性。 划分原因：小倾角稳性可引入某些假定，既使浮态计算被简化，又能较 明确地获得影响初稳性的各种因素之间的规律。
所有纵稳性问题都属于小倾角范畴，因为纵稳性力矩大于横稳 性力矩，所以不可能因纵稳性不足而导致倾覆 。
第三章 初稳性
本章要点：
1、初稳性概念，初稳性高度，初稳性公式、 船舶稳性指标及判断方法。 2、静水力曲线计算及绘图。 3、载荷的移动和装卸，自由液面等对船舶 浮态及初稳性跟影响。 4、船舶倾斜试验目的及原理。
§3-1
一、稳性概念
稳性概述
1、定义：船舶在外力作用下偏离其平衡位置而倾斜，当外力消失后， 能自行回复到原来平衡位置的能力。
3-3
三、倾斜力矩、复原力矩
1、倾斜力矩的来源
（1）风浪的作用； （2）船上货物的移动；
（3）旅客集中于某一船舷。 （4）拖船的急牵，火箭的发射
2、复原力矩
复原力矩大小取决于排水量、重心高度、浮心移动的距离等 因素。
3-4
§3-2，浮心的移动，稳心及稳心半径
讨论稳性问题
（1）需要确定倾斜水线的位置。 （在利用符拉索夫曲线进行计算在纵倾状态、横倾状
二、船舶静水力曲线图
§3-5重量移动对 船舶浮态及初稳性的影响

当船舶上的重量移动时，船舶的排水量虽然保持不变，但其浮态 和初稳性是变化的。

研究思路：先将船舶上的重量移动分为垂向、横向以及纵向移 动，最后研究任意位置的移动。
一、垂向移动
GM 1 GM PZ来自2 Z1 同理：
1、稳定平衡状态 不倒翁的重心很低、当它倾斜时，不倒翁的重力与桌面反作 用组成力偶。使不倒翁恢复到原来的站立位置，说明不倒翁具有 良好的稳性。
2、中性平衡 皮球是一个球体，重心经于其中心由于桌面反作用力总是通 过皮球重心周围。皮球在受外力滚动后，滚到哪里就停在哪里。 即皮球不能恢复到原来的位置。
3、不稳定平衡状态 铅笔的重心较高，其重力与桌面的反作用力组成力偶，使铅 笔继续倾斜，直到倾倒，说明铅笔的稳性不好。
G1M L GM L
结论： 重量垂直向上移动，提高船的重心，初稳性高减小，对稳性不利。 重量垂直向下移动，隆低船的垂心，初稳性高增加，对稳性有利。 所以，隆低船的重心是提高船舶稳性的有效措施之一。
二、横向移动
tg
GG 1 GM

Py 2 y 1 GM
结论：重量的横向移动，不改变横稳性高，但是使船舶产生了一

作业：P63 一、2、3、4、7、16 二、5、9
装载后的排水量 1 p
装载后的重心位置 x g1 z g1 x g p x p z g p z p