船舶的重量性能与容积性能

第一章船舶与货物基础知识航海教研室徐瑜第一节船舶的重量性能与容积性能一、概述1.船舶货运的研究对象和内容。1)海上货运流程：受载、配载、装船、途中管理、卸载、交付2)海上货运要求：安全、优质、快速、经济2.本课程教学安排与要求。1)知识理念2)学习方法及要求二、船体基础知识1.船舶主尺度1)主尺度的内容、种类及用途内容：长、宽、深、吃水种类及用途：型尺度、登记尺度、最大尺度2)型尺度的定义2.船用坐标系、船舶基准(剖)面船舶基准面：中线面：过船宽中央的纵向垂直平面。中站面：过船长中点的横向垂直平面。基平面：过船长中点，龙骨板上缘且平行于设计水线面的平面。船体基准剖面：中纵剖面：中线面上船体剖面。中横剖面：中站面上船体剖面。设计水线面：过设计吃水且平行于基平面的平面上船体剖面。三、船舶浮性1.船舶平衡条件重力与浮力平衡：9.819.81WVg2．重心G：Gravity(Xg，Yg，Zg)iigiPXXLCGP……LongitudinalCenterofGravity第一章船舶与货物基础知识航海教研室徐瑜iigiPYYTCGP…………TransverseCenterofGravity()iigiPZZVCGKGP……VerticalCenterofGravity浮心B：Buoyancy（Xb，Yb，Zb），船舶排水体积形心，其位置可从资料中查取。常用：浮心纵向坐标BX、垂向坐标()BZKB3.船舶浮态：四种（取决于重心与浮心的位置关系）理论推导计算时常取正浮状态，实际航行时一般要求适度尾倾。四、船舶重量性能1.排水量：船舶所排开水的重量。VW（总重量）空船排水量L(Lightshipdisplacement)：即空船重量，由资料查得，定值。LDW2.总载重量DW(Deadweight)：船舶在某一水线下装载的所有重量。DWQGC式中：Q：船舶载货量。G：航次储备量。指船上船员、行李、备品重量1G和油水重量2G之和。C：船舶常数(Constant)。营运后的空船重量与新出厂时的空船重量的差值。变量，某一时间段内（如具体航次）取为定值。总载重量用途：统计船舶的重量拥有量。如：我国8000吨远洋货船，8000吨是指设计状态下的总载重量3.具体航次最大装货量：净载重量NDW(NetDeadweight)maxNDWDWGCmaxDW：最大总载重量（最大装载量），由多种因素决定。五、容积性能1.船舶总舱容Vch1)散装舱容(GrainCapacity)2)包装舱容(BaleCapacity)：一般为散装舱容的90%～95%3)液货舱舱容(LiquidCapacity)2.舱容系数(Coefficientofload)：每一净载重量所占有的货舱容积。第一章船舶与货物基础知识航海教研室徐瑜3(/)chVmtNDW理解为：船舶能为每吨货物提供的体积。较大，该船该航次适合装较轻货物；较小，该船该航次适合装较重货物。3.船舶登记吨位：registeredtonnage根据船舶吨位丈量公约或《法定规则》丈量确定的船舶容积。1)总吨位(Grosstonnage)：GT，总容积总吨位用途：统计船舶的容量拥有量；分级依据；收费标准等。如：甲类一等：无限航区、3000总吨及以上船舶。2)净吨位(Nettonnage)：NT，有效容积净吨位用途：港口费用或税金的基准。3)运河吨位(Canaltonnage)：CT4.总吨位和总载重量的关系第一章船舶与货物基础知识航海教研室徐瑜第二节船舶吃水一、概述1.水面与船底之间沿铅垂线的距离。正浮时：水线面与基平面之间的垂直距离，此时船舶吃水处处相等。实际吃水=型吃水+平板龙骨厚度2.吃水意义：船舶排水量大小的直观标志。1)航行安全性：如最大吃水限制，干舷要求等：2)航海性能：水下形状，阻力，浮心位置等：3)船舶浮态：各处吃水3.水尺标志（六处）1)公制：阿拉伯数字，字高和间距均为10cm2)英制：罗马数字，字高和间距均为6in例：水线位于水尺标志“VIII”字体高度一半处，则该处的吃水为8英尺3英寸。二、基本概念1.首吃水：首垂线上的吃水，水尺标志读出的吃水需进行修正。尾吃水：尾垂线上的吃水，水尺标志读出的吃水需进行修正。舯吃水：型长中点处的吃水，水尺标志直接读出。2.平均吃水：同等排水量条件下，对应于船舶正浮时的吃水。船舶小倾角范围内，是指漂心处的吃水。漂心F：Floatation（Xf，Yf，Zf）水线面的几何中心，常用漂心纵向坐标Xf。其位置可从船舶资料中查取。三、平均吃水的计算1.正浮2.仅有横倾：2PSmddd3.仅有纵倾：2fFAmBPxtdddL第一章船舶与货物基础知识航海教研室徐瑜4.既有横倾又有纵倾：6FpFsMpMsApAsfmBPddddddxtdL5.有横倾纵倾和纵向变形68FMAfmBPxtddddL式中:,,FMAddd：船舶首、舯和尾部左右平均吃水(m)。四、吃水修正计算1.少量载荷增减每厘米吃水吨数TPC：平均吃水变化1厘米时，船舶排水量的变化值(t/cm)。0.01wTPCATPC可从船舶资料中查取。当船舶有少量载荷P变化时，其平均吃水的变化量d为:100PdTPC式中：P：改变的载荷重量(t)，加载时取“+”，减载时取“-”。2.舷外水密度变化1)舷外水密度由1变化到2，设排水量不变：21()100SSdTPC式中：S：标准海水密度，31.025/SgcmTPC：31.025/Sgcm水域中的值。2)近似计算2211dd3.淡水水尺超额量FWA船舶由标准海水水域31.025/Sgcm驶入标准淡水水域31.000/gcm时，平均吃水的增加量。第一章船舶与货物基础知识航海教研室徐瑜1.0251.025()0.025()1001.0001.0251004000FWAdmTPCTPCTPC例：某轮装货后将相应载重线上缘没入水中28cm，泊位舷外水密度ρ=1.003t/m3FWA=0.34m，则该轮。A．已经超载B．船舶不适航C.没有超载D．不能确定解：将上述数据代入公式可得δd=22×0.34／25=30cm，即本船在该半淡水港可将载重线上缘没入水中30厘米，而实际上该船只将载重线上缘没入水中28cm，所以该船没有超载，选C。五、作业(一)1.船舶在甲港装载后，首吃水为8.30m，尾吃水为8.50m，排水量△=10200t，TPC=20．0t/cm，然后驶往乙港（ρ=1.000），航行途中消耗油水200t，问：船舶由海上进入乙港时的平均吃水为m。8.425m2.某轮某航次△=18000t,TPC=25.0t/cm,计划由标准海水港装货后,驶往一半淡水港(ρ=1.010),抵达目的港的平均吃水限制为8.0m，预计途中消耗油水200t，在不考虑其它因素的情况下，问出发时的平均吃水为m。7.97m3．为保持某轮在密度为1.008的水域中与在标准海水中的吃水不变，需卸下货物322t，则该轮在标准海水中的排水量为t。19414.7t第一章船舶与货物基础知识航海教研室徐瑜第三节船舶静水力资料一、概述实际工作中，由于船舶装载状态的变化等，需经常计算和校核船舶的浮性、稳性等各种航海性能。为减少计算量，方便实际应用，船舶设计部门根据船舶型线图预先加以计算（计算机）并汇集成资料，这就是船舶静水力资料。它包括静水力曲线图、静水力参数表和载重表尺。二、静水力曲线图第一章船舶与货物基础知识航海教研室徐瑜1.静止、正浮、标准海水2.船舶平均型吃水3.浮性和稳性要素1)浮性曲线：7～8条(1)船壳系数k：=MVkV实际排水体积型排水体积一般取1.003～1.007。大船较小，小船较大；吃水大较小，吃水小较大。例：某轮的船壳系数K=1.006，在某一吃水时其总排水体积V=12500m3，则其水下外板及附体的排水体积为75m3。(2)浮心距舯距离Xb和漂心距舯距离Xf：查取时以船舯为坐标原点，舯前取“+”，舯后取“-”。2)稳性曲线：3条3)船型系数曲线：4条三、静水力参数表将静水力曲线图转化为数值表格的形式，查取方便、准确，常需内插。四、载重表尺以平均实际吃水为引数。五、小结名称查图表引数特点静水力曲线图型吃水数据全，但查取不便静水力参数表型吃水精度高，但常需内插载重表尺实际吃水查取方便，精度较高第一章船舶与货物基础知识航海教研室徐瑜六、船舶在纵倾状态下排水体积和浮心位置的计算1.邦戎曲线1)某一站号处的横剖面自船底到最高一层连续甲板（即上甲板）在不同吃水下的横剖面面积，如图(a)；02idSAydz2)以吃水为纵坐标，横剖面面积SA为横坐标，作出曲线如图(b)；3)将各站处的横剖面都进行如上计算，得邦戎曲线图。4)作出具体状态下的水线W1L1,用积分法或近似计算求出排水体积和浮心坐标。2.费尔索夫图谱第一章船舶与货物基础知识航海教研室徐瑜第四节载重线标志一、干舷和储备浮力1.干舷：船中处从干舷甲板边缘上表面(甲板线上缘)向下量至有关水线的垂直距离。FDd式中：：干舷甲板边缘的厚度。2.储备浮力：满载水线以上水密部分的体积所能产生的浮力。1)储备浮力用来保证船舶在水面的漂浮能力，是确保船舶安全航行的重要指标，对稳性和抗沉性等有很大的影响。2)储备浮力通常以夏季满载排水量的百分数来表示，其大小根据船舶类型、航行区域以及载运货物的种类而定。内河船的储备浮力约为其夏季满载排水量的10%～15%，海船约为25%～40%(有资料为20%～50%)，军舰的储备浮力往往在100%以上。海面上风浪冬季比夏季大，要求冬季有较大的储备浮力。二、载重线标志1.以《国际载重线公约》和我国《法定规则》规定的最小干舷作为依据，堪绘在船中两舷，表明该船在不同航区、不同季节中航行时所允许的最大吃水线，以此规定船舶安全航行的最大吃水和所需的最小储备浮力。2.若《公约》和《法定规则》规定的最小干舷不一致，应取其中的最大值作为最小干舷。3.国际航行非木材船的载重线标志(右舷)甲板线1)组成：载重线圈及横线各载重线颜色：与船壳颜色明显区分。第一章船舶与货物基础知识航海教研室徐瑜2)各载重线方向、缩写、位置关系和间距海水载重线间距：148Sd，淡水载重线与海水载重线间距：()40ScmTPCWNA仅堪绘于船长不超过100m的船舶，而且比W载重线低50mm。◆淡水水尺超额量：()()400040FWAmcmTPCTPC4.国际航行木材船的载重线标志与国际航行非木材船载重线标志的区别：1)各载重线堪绘于载重线圈的船尾方向；2)各载重线方向相反；3)各载重线相比国际航行非木材船的各载重线要高(LWNA相同)；4)在国际航行非木材船的各载重线缩写前面加“L”；5)LW比LS低136LSd，LSd为夏季木材吃水。5.国内航行船舶的载重线标志与国际航行船舶载重线标志的区别：1)载重线圈下半部分与标志同色；2)载重线圈两侧标以“ZC”；3)各载重线共四条，无W与WNA；4)各载重线缩写不同；5)同一船舶国内航行的各条载重线比国际航行的相应载重线高。三、载重线海图1.载重线海图对世界海区，按全年风浪大小与频率变化划分为：1)区带(Zone)热带区带：全年使用T载重线；夏季区带：全年使用S载重线。2)季节区域(带)(Seasonalarea)热带季节区:按规定季节期交替使用S或T载重线；冬季季节区：按规定季节期交替使用S或W载重线；北大西洋冬季季节区:按规定季节期交替使用S或W(WNA)载重线。2.我国沿海海区的规定：两个热带季节区域香港—苏阿尔恒向线以北：S：10.1～4.15；T：4.16～9.30香港—苏阿尔恒向线以南：S：10.1～1.20；T：1.21～9.30四、载重线标志的使用1.载重线上缘为准；2.由内河港口出海，允许适当超载。第一章船舶与货物基础知识航海教研室徐瑜第五节货物的基本性质一、货物