船舶概论之船舶航行性能

船舶航行性能为了确保船舶在各种条件下的安全和正常航行，要求船舶具有良好的航行性能，这些航行性能包括浮力、稳性、抗沉性、快速性、摇摆性和操作性。

船舶浮性船舶在一定装载情况下的漂浮能力叫做船舶浮性（buoyancy）船舶是浮体，决定船舶沉浮的力主要是重力和浮力。

其漂浮条是：重力和浮力大小相等方向相反，而且两力应作用在同一铅垂线上。

船舶重力即船舶的总重量。

船舶浮力是指水对船体的上托力根据阿基米德定理，船舶浮力大小等于船体所排开同体积水的重量。

船舶重力，通常用W表示，它经过船舶重量的中心，也叫重心（G），其方向垂直向下，船舶重心G的位置是随货物移动而改变；船舶浮力，通常用B表示，它经过船舶水下体积的几何中心，也叫浮心（G），其方向垂直向上，船舶浮心G的位置是随水线下船体体积的变化而变化，如图1-23所示。

船舶重力（W）和浮力（B）大小相等、方向相反且重力与浮力又是作用在同一铅垂线上，这时船舶就平衡漂浮在水面上。

如果增加载货，重力增大船舶就会下沉，使吃水增加，浮力也就增大，直到浮力和重力又相等，船舶就达到新的平衡位置；同样，若重力减少，船舶上浮，也会到达另一新的平衡点。

船舶的平衡漂浮状态，简称船舶浮态。

船舶浮态可分为四种。

1．正浮状态是指船舶首、尾、中的左右吃水都相等的情况。

2．纵倾状态是指左右吃水相等而首尾吃水不等的情况。

船首吃水大于船尾水叫首倾；船尾吃水大于船首吃水叫尾倾。

为保持螺旋桨一定的水深，提高螺旋桨效率，一航未满载的船舶都应有一定的尾倾。

3、横倾状态是指船首尾吃水相等而左右吃水不等的情况，航行中不允许出现横倾状态。

4、任意状态是指既有横倾又有纵横倾的状态。

船舶在海上航行，经常会遇到海浪打上甲板，冬季还会结成很厚的冰，这就等于给船舶增加了重量。

为了保障船舶安全，船舶必须留有一定的储备浮力（也叫保留浮力）。

储备浮力是指船舶主甲板以下至水线之间水密空间产生的浮力，如下图所示。

载货越少，船舶干舷越高，储备浮力越大，浮性越好，越有利于航行安全。

船舶的航海性能一、浮性1.船舶在一定的装载情况下能浮在水面的能力称浮性。

2.船舶在水中不会下沉是因为浮力克服了船的重力。

3.船舶的重量即船的重力。

包括船重、货重、消耗及备品重。

4.浮力决定于船的排水体积。

它等于船舶的排水量。

5.船舶主甲板以下的水密空间，保证了船舶的浮力（储备浮力）。

二、抗沉性1.船舶在一舱或几个舱进水时，能保持不致沉没或倾覆的能力称抗沉性。

2.一条船如任意一（n）舱破舱进水而不沉没叫一（n）舱制。

3.抗沉性是按照平均渗透率下的进水量来计算的，载钢材的船要特别当心。

4.抗沉性较好的是油船。

除横舱壁外，还有两道纵舱壁。

油比水轻抗沉性较差的是滚装船———整条船就是一个大流舱。

三、稳性1.船舶在外力作用下发生倾斜，当外力消除后能自行恢复到原来平復于位置的性能称稳性。

稳性与GM大小有关，重心G是整船的重量重心。

浮心C是浸在水中的船体的几何中心，稳性M则是船舶倾斜浮力作用浅的交点。

2.船舶重心高<低>则稳性差<好>。

3.货物绑扎不当会造成重心移动，这很危险。

四、摇摆性1.船舶在外力影响下，做周期性摇摆运动的性能称摇摆性。

一般的货船摇摆周期为9—15秒。

2.摇摆剧烈程度与风浪大小有关，还与稳性有关。

3.当船舶自由摇摆周期与波浪周期相似时，摆幅增大称共振。

4.改变航向及航速是避免共振的好措施舭龙骨减摇鳍五、快速性1.尽量提高航速的能力称船舶的快速性。

2.提高快速性提高主机的马力<行不通>减小航行是的阻力3.阻力水阻力摩擦阻力：定期进坞清底涡流阻力：改变计划航行兴波阻力：安装球鼻首空气阻力六、操纵性1.船舶能保持和改变航速、航向和位置的性能称船舶的操纵性。

2.船舶的操纵是通过车和舵来实现的。

1、船舶的航海性能包括哪些性能？各自的含义分别是什么？1、浮性：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。

2、稳性：船舶受外力作用离开平衡位置发生倾斜而不致于倾覆，当外力消除后仍能回复到原来平衡位置的能力。

3、抗沉性：船舶遭受海损事故舱室破损进水，仍能保持一定的浮性和稳性而不致于沉没或倾覆的能力。

4、快速性（或称速航性）：船舶在其动力装置产生一定功率的情况下能达到规定航速的能力。

快速性包括两方面：1）船舶阻力：研究船舶航行时所遭受的阻力。

目的在于掌握阻力的变化规律，从而改善船型，降低阻力。

即阻力的成因、分类、计算、影响因素和降阻措施。

2）船舶推进：研究船舶推进器，推进器克服阻力发生推力。

目的在于设计出符合要求的高效推进器。

即推进器的水动力性能、设计高效推进器。

5、操纵性：船舶在航行是按照驾驶员的意图保持既定航向的能力或改变航行方向的能力。

包括：1）航向稳定性：保持原有航向的能力。

2）转首性：应舵转首的能力。

3）回转性：应舵作圆弧运动的能力。

6、耐波性（或称适航性）：船舶在风浪海况下航行时的运动性能，即船舶在风浪中遭外力干扰而产生各种摇摆运动，以及砰击、上浪、失速和飞车等时，仍能维持一定航速在水面上安全航行的能力。

主要研究内容为船舶摇摆。

目的在于：掌握船舶摇摆规律，采取措施以减缓船舶摇摆。

船舶摇摆的含义：1）船舶转动：横摇、纵摇和首摇―――摇；2）船舶直线运动：横荡、纵荡和垂荡―――摆。

2、船型系数有哪些？各自的含义是什么？会进行船体系数的相关计算。

1）水线面系数的大小表示水线面的肥瘦程度。

2）中横剖面系数的大小表示水线以下的中横剖面的肥瘦程度。

3）方形系数的大小表示船体水下体积的肥瘦程度。

4）棱形系数的大小表示船体水下排水体积沿船长方向的分布情况。

5）纵向棱形系数的大小表示船体水下排水体积沿吃水方向的分布情况。

3、了解梯形法的基本原理，掌握用梯形法列表进行船体计算的方法，掌握“成对和”和“自上而下和”的含义。

1. 船是一个狭长和左右对称的几何体，它的上部、下部和两边分别为上甲板、船底和左右舷所包围。

2. 船体的几何要素包括船的大小和形状。

3. 中线面：通过船宽中点的纵向垂直平面，它把船体分为相互对称的左右舷，因此中线面是船体的对称面。

4. 舯站面：通过船长中点垂直于中线面的横向垂直平面，把船体分为首尾两部分。

5. 基平面：通过船长中点龙骨上缘的水平面，与中线面、舯站面相互垂直，三者组成主坐标平面。

6. 也有的用设计水线面代替基平面，它是通过设计水线处的水平面，把船体分为水上和水下两部分。

7. 船体型表面在三个基本投影面上的截面分别称为中纵剖面、舯剖面和水线面。

8. 甲板边线：甲板型表面在舷边的曲线。

9. 甲板中线：甲板型表面与中线面的交线。

10. 舷弧：甲板边线的纵向曲度。

11. 首舷弧：首垂线处的甲板边线比船舯处的甲板边线高处的距离。

12. 尾舷弧：尾垂线处的甲板边线比船舯处的甲板边线高处的距离。

13. 脊弧：甲板中线的纵向曲度。

14. 梁拱：为了排除积水，船的甲板是从中线向两舷逐渐下降，下降度FH 称为梁拱。

15. 船体可分为两部分,在最上层连续甲板以下的称为主船体,以上的称为上层建筑. 16. 船长(L)----通常选用的船长有三种,即总长、垂线间长和设计水线长。

17. 总长（L OA ）：自船首最前端至船尾最后端平行于设计水线的最大距离。

18. 垂线间长（Lpp ）:首垂线(F.P)与尾垂线(A.P)之间的水平距离。

19. 水线长（L WL ）：平行于设计水线的任一水线与船体型表面首尾端交点间的水平距离。

20. 型宽（B ）----指船舶型表面之间垂直于中线面方向度量的最大距离，一般指船长中点处的宽度。

21. 型深（D ）----在船舶型表面的甲板边线最低点处，自龙骨板上表面至上甲板边板的下表面的垂直高度。

22. 吃水（d ）----龙骨基线至设计水线的垂直高度。

23. 干舷（F ）----自设计水线至上甲板边板上表面的垂直距离。

不同船型船舶的航行性能比较分析船舶是海洋交通载体的重要组成部分，在各种船型中，不同的造型和功能将对航行性能产生显著影响。

在这篇文章中，我们将从各个方面比较分析一些常见的船型船舶的航行性能，以期更好地了解它们的优缺点和适用范围。

1.散货船散货船通常具有大的载重量和舱容，大多用于运输散装货物。

在航行性能方面，散货船更受到其船体尺寸和吨位的限制。

由于散货船常常需要在狂暴的海浪中航行，因此它们需要具有较强的结构强度和稳定性。

通常情况下，它们的船身设计比较宽而平坦，以适应重载和强波浪的情况。

由于散货船的速度相对较慢，故其主机功率相对较低，通常在6000马力左右。

2.集装箱船集装箱船是货物集装箱化的主要运输方式之一，在现代商业中它们占据着非常重要的位置。

与散货船不同，集装箱船通常被限制在其标准化的尺寸内。

在其航行性能方面，集装箱船通常具有较高的速度和良好的机动性能，并且其设计相对更加细长，以保证在海浪中更好的适应性。

集装箱船的主机功率通常在20000到30000马力之间。

3.油轮油轮是石油产品的主要运输方式，也是工业品的重要载体。

油轮通常比散货船和集装箱船更宽，并且其背部更加圆润。

这主要是由于燃油的安全和限制因素所决定，而在船身宽度方面则主要由于其不可压缩液体的运输所决定。

油轮的速度与散货船接近，但比集装箱船更慢，并且其主机功率在10000到20000马力之间。

4.海上作业船海上作业船的主要任务是在海上进行各种维修、加固和打捞工作。

它们通常具有较大的吊装能力和操作灵活性，因而其设计比较独特，如救助拖船、钻井船以及满载航行深度达到大约100米的潜艇救援船等，都是海上作业船的典型代表。

它们的速度和功率因任务而异，但通常比散货船、集装箱船和油轮要慢和低。

总体来说，以上介绍的船型船舶各具大小，设计和功能不同，对于其航行性能的要求也不尽相同。

在以选择适合的船型船舶时，需要根据实际需要，对其船型结构、特点和技术指标等方面进行综合比较，来实现最佳的传输效益。