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船舶重心、浮心、漂心、稳心-绿芒船员学苑

船舶重心、浮心、漂心、稳心

船舶有四个心,你知道是那几个心吗?重心,浮心,漂心,稳心。今天给大家简单介绍一下。            船舶在各种载重情况下,能保持一定浮态的性能称为船舶浮性。船舶静浮于水中时,船体 浸水...

  船舶有四个心,你知道是那几个心吗?重心,浮心,漂心,稳心。今天给大家简单介绍一下。    

  船舶在各种载重情况下,能保持一定浮态的性能称为船舶浮性。船舶静浮于水中时,船体 浸水表面上每一点都受到静水压力的作用,静水压力的方向垂直于船体的外表面。任意一点 的静水压力都可以分为水平方向的分力和垂直方向的分力。作用于船体外表面上的 静水压力的所有水平分力沿着船体表面的四周相互抵消,即水平分力的合力等于零。静水压 力的所有垂直方向的分力,支撑着船舶的重量,使船舶浮于水中。静水压力垂直方向分力的合,称为船舶浮力。

  船舶自由浮于静水中所排开水的质量,称为船舶排水量,通常以符号“D”  表示。

  船舶浮力的方向,总是垂直于静水面向上。浮力作用中心,称为船舶的浮心,通常以符号 “B” 表示。浮心若使用船舶常用的直角坐标表示时,则为B(X,,Y,,Z₆) 。  浮心就是水线下船体 体积的几何中心。也即是船舶的浮心。

  船舶的重量(严格地应称为船舶质量)是船舶所有重量之和,通常以符号“W” 表示。船舶 所受重力的大小,等于船舶重量(质量)W 乘以重力加速度g, 即 Wg 。W的单位为吨(t),  则Wg 的单位为千牛(kN)。

  船舶重力的方向,总是垂直于静水面向下的。重力的作用中心,称为船舶重心,通常以符号 “G” 表示。重心若使用船舶常用的直角坐标表示时,则为G(Xg,Yg,Zg)。即为船舶的重心

          

船舶重量 W

在船舶重量的计算中,通常船舶重量W 由两部分个组成即空船重量W。和总载重量Dw, 即

W=W。+Dw

空船所包括的重量是一个固定重量,其数值是由船厂提供的,可以从“倾斜试验报告书” 或“船舶稳性报告书”中查得,空船重量等于空船排水量D。,即

W。=D。

总载重量是船员、粮食、淡水、供应品、燃料、滑油、货物、旅客等各项可变重量P;  总和的最 大值,即

Dw=ZP;

  载重量数值的大小随着航次的装载情况、航区和航程等而改变,是一个可变重量。在每一 个航次中由驾驶员根据装载的每一项重量进行计算。船舶满载出港时的载重量达到最大值。因 此,船舶的重量为

W=Wo+ZP         

船舶水线面积的几何中心称为漂心,通常以符号“F” 表示,漂心坐标用X, 表示,由于正浮 水线面的形状左右舷对称,所以Yf=0 。求漂心坐标就是求漂心F 的纵向坐标Xf。

  漂心的主要作用有:当船舶在小角度倾斜时,由于水线面积变化不大,所以漂心必在倾斜 前后的两个水线面的交线上,即等容微倾时,水线面的倾斜轴过原水线面的漂心。利用这个条 件,可以计算船舶在小角度纵倾时的首尾吃水。另外,船舶在小量装卸货物时,只有当货物装卸 在水线面漂心的垂线上,船舶才会平行沉浮    

船舶稳性,是指船舶受外力作用离开平衡位置而倾斜,当外力消除之后船能够自行地回复 到原平衡位置的性能。这是一切船舶必须具备的性能。

  船舶是否具有稳性;船在海上能够承受多大的风浪作用而不至于倾覆;有哪些因素影响船 舶稳性的大小;提高船舶稳性应采取的措施等等。关于这一类的问题都是属于船舶稳性的内 容,这是船舶营运中,人们最关心的船舶安全问题之一。

船舶稳性可分为:

按倾斜方向的不同,分为横稳性和纵稳性。

横稳性:船舶横向倾斜时的稳性,纵稳性:船舶纵向倾斜时的稳性。按倾斜角度大小的不同,分为初稳性和大倾角稳性。

初稳性:船舶从正浮状态向左或右倾斜的角度不大于10°~15°时的稳性。

大倾角稳性:船舶从正浮状态向左或右倾斜的角度大于10°~15°时的稳性。

按倾斜时有无角加速度和惯性量或按外力矩的性质不同,分为静稳性和动稳性。静稳性:船舶在静态的外力矩作用下,倾斜过程中无角加速度和惯性量;

动稳性:船舶在动态的外力矩作用下,倾斜过程中带有角加速度和惯性量。按船舱破损与否,分为完整稳性和破舱稳性。

完整稳性:船舱完整无破损浸水时的船舶稳性。破舱稳性:船舱破损浸水后的船舶稳性。

  船舶一般不会因为纵稳性不足而倾覆,因此船舶稳性主要是研究横稳性问题。下面所介 绍的与船舶稳性有关的概念,当无特别指出时,均指的是船舶横稳性,而简称为船舶稳性。破 舱稳性是属于船舶抗沉性中的内容,我们不去讨论。我们主要介绍完整稳性(简称为船舶稳 性),即船舶在未破舱浸水的条件下,如何判断船舶是否具有稳性和衡量稳性是否够的基本衡 准等问题。它涉及到船在水上的初始平衡状态、初稳性、大倾角稳性和动稳性等基本概念。

  当船舶受一横向的风、浪或拖牵力等作用时,船舶会发生横倾,这种使船舶产生横向倾斜 的外力,统称为横倾力矩,并以符号“Mh” 表示。船舶在横倾力矩作用下倾斜的过程中,通常假 设横倾力矩的大小是不随着倾角θ和时间而变化的,认为是一个常量。

  当船舶从正浮位置微倾一个θ(<10°~15°)角时,由于倾斜前后两水线面积变化不大,浮 心曲线BB₁ 可以近似地看做是一段圆弧线,而它的曲率中心即稳心M,  是圆弧线BB₁ 的圆心, 故船舶从正浮位置倾斜一个小角度时,其稳心M 可以认为是一个固定点,并位于船舶中线上。该稳心称为船舶初稳心,通常简称为船舶稳心M。稳心M 点距基线的高度以坐标“Zm” 表示。船舶的第四个心。

初稳性高度GM

稳心M 在船舶重心G 之上的高度,称为船舶初稳性高度,并以符号“GM” 表示。

GM=Zm-Zg                                                                           

当稳心M 在重心G 之上,规定GM>0,     初稳性高度为正值;当稳心M 在重心G 之下,GM<0,     初稳性高度为负值;    

当稳心M 与重心G 重合,GM=0,     初稳性高度为零。

          

  船舶初始平衡状态的稳心M 与船舶重心G 相重合,当船舶受一横倾力矩M    作用产生一微倾角θ,此时因为GM=0,    所以稳性力矩Ms =0。故当外力矩消除之后,船舶就 平衡在新的水线L₁W₁  处,我们称船舶的原初始平衡状态为随遇平衡状态,船舶也是不具有稳 性。

利用初稳性高度GM 值可判断船舶是否具有稳性:

若船舶重心G 在稳心M 之下时,GM>0,    船舶是处于稳定平衡状态,船舶具有稳性。

若船舶重心G 在稳心M 之上时,GM<0,    船舶是处于不稳定平衡状态,船舶不具有稳性。

若船舶重心G 与稳心M 重合时,GM=0,    船舶是处于随遇平衡(或称中性平衡)状态,船舶也不具有稳性。

因此,船舶是否具有稳性,是与船舶所处的初始平衡状态的重心 G 与稳心M 的相对位置有关。

  对于船体几何形状一定的船,船舶稳心距基线的高度是与船舶的吃水有关,吃水一定,稳 心距基线高度就是一定的。

  船舶重心距基线的高度是与船舶装载状态有关,即与船舶装载货物的重心位置有关。在同 一吃水下,由于货物的装载位置高低不同,船舶重心高度就不同。在同一个航次中,由于航行中 燃料、淡水等消耗,在出港、航行中途和到港,船舶的重心高度都不会完全相同,因此初稳性高 GM  也不会完全相同,而船舶的稳性也不会相同。

  看完你是否明白船舶的四个心对船舶的安全是多么的重要。

  • 发表于 2024-08-27 21:32
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