第三节 section 3 船舶适航性基本知识 Basic knowledge of Seaworthiness 一、载重线和吃水标志 （一）船舶尺度 l1.主尺度 船长L、船宽B、型深D、吃水d、 总长 LOA 船舶主尺度 吃水一词，是指船舶在水面以下的深度。根据量度位置的 不同，吃水主要分为：型吃水、实际吃水（或外形吃水） 、设计吃水（或满载吃水）、压载吃水、空船吃水、首吃 水、尾吃水、平均吃水等。在船长中点处，由平板龙骨上 缘量至夏季载重线的垂直距离称为吃水，也称型吃水，单 位为米（m）。在船舶设计中，各种船舶性能的计算均用 型吃水。它对船舶稳性、抗沉性、船体强度、船舶阻力和 操纵性等都有较大的影响。 2、登记尺度 国际航行船舶登记尺度：船长、宽度、型深 国内航行船舶登记尺度：上甲板长度、船宽、 船深 3、最大尺度 在停靠码头、进坞、过船闸、桥梁、在狭窄航道中 航行一级船舶毕鹏等情况下需要船舶最大尺度 (1)最大长度 (2)最大宽度 (3)最大高度 （二）船舶排水量和载重量 船舶排水量是指船舶静止漂浮水中保持平衡所排开 水的质量或重量。 空船排水量、装载排水量和满载排水量。 船舶载重量是指船舶装载的重量。 总载重量和净载重量 （三）载重线和水尺标志 1、干舷与储备浮力 （1)储备浮力 为确保船舶的航行安全，船舶除在设 计水线以下需有足够的排水体积以提供足够的浮力之外 ，在水线以上还必须有相当的水密体积，这一部分水密 体积可以保证船舶在特殊情况下（甲板上浪或结冰，发 生海事而破舱进水等情况时）仍能保持一定的漂浮能力 或不致立刻沉没。因此，满载水线（设计水线）以上的 船体水密体积所具有的浮力，称为储备浮力。储备浮力 通常以正常排水量的百分数来表示，海洋运输船舶在 20%50%间。 （三）载重线和水尺标志 1、干舷与储备浮力 （2)干舷 所谓干舷通常是指船舶夏季最小干舷， 它是在船中处，沿船舷侧从夏季载重水线量至干舷甲板 上表面的垂直距离。 干舷甲板是根据国际载重线公约或载重线法规要求 的用于量计最小干舷的基准甲板，通常是指船体最高一 层露天全通甲板。该层甲板上所有的露天开口及其下面 的所有舷侧开口都必须设有永久性的水密封闭装置。 （三）载重线和水尺标志 1、干舷与储备浮力 （2)干舷 储备浮力的大小，通常以干舷的高度来衡量 。干舷越大，载重水线以上的水密空间就越大，即储备浮 力越大，船舶也就越不易沉没。但干舷过大，在相同型深 情况下，使允许装载的重量减小，所以每艘船都规定了合 理的最小干舷值。船舶在任何情况下，装载的重量都不得 使其干舷小于所规定的最小干舷。这样，既能保障船舶安 全航行，又能使船舶具有尽可能大的装载能力。 最小干舷高度的大小是由船舶的长度、型深、方形系 数、上层建筑、舷弧、船舶种类、开口封闭情况以及船舶 航行的区带、区域、季节期和航区决定的。 （三）载重线和水尺标志 2、载重线标志 为保证船舶的航行安全和最大的载重能力，根据海洋 上风浪的大小和变化规律，将世界上具有相似风浪条件 的海域分成若干区域，称为区带或区域；又在同一区域 或区带内，按风浪变化的不同时期，划分为季节区带， 此种季节区带，称为季节期。如分为热带、夏季、冬季 、北大西洋冬季。船舶航行在不同的区带、区域和季节 区带、季节区域、分别规定使用不同的最小干舷，即规 定了最高的吃水线。 （三）载重线和水尺标志 载重线标志的形式勘绘和载重线证书的签发是由各国政 府所属的验船机构执行，或由政府委托船级社代表政府 执行。在我国是由我国政府委托中国船级社所属各验船 机构按船厂或设计单位提供的“载重线计算书”和1966 年国际载重线公约的规定在船长中部的两舷勘绘载重 线标志，并签发载重线证书。 （三）载重线和水尺标志 思考？ （1）国际航行船舶的载重线标志 甲板线、载重线圈、载重线 （2）国内航行船舶的载重线（两个特征 ） （三）载重线和水尺标志 3、水尺标志 用于表示船舶吃水大小的标记，称为水 尺。它是用数字和线段刻画在船首、船尾和船中的左右 两舷的船壳板上。水尺有公制和英制两种。公制用阿拉 伯数字表示，其数字的高度及两数字之间的距离均为10 cm，英制用罗马数字表示，其数字高度及两数字之间的 距离均为6 in。 二、船舶浮性 （一）浮性的基本概念 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。船舶浮性是船舶最基本的航海性能之一，也 是任何船舶都必须具备的性能。 二、船舶浮性 根据力学中两力平衡原理，物体在受到两个力作用时 ，只有在该两力大小相等、方向相反，并作用在同一直 线上时才能保持平衡。所以，船舶静浮于水中的平衡条 件应是：作用于船上的重力Wg和浮力Dg必须大小相等 方向相反，且作用在垂直于静水面的同一条垂线上 （二）船舶的浮态 船舶浮于静水的平衡状态称为船舶浮态。有正浮、横倾 、纵倾和横倾加纵倾4种，可以用船舶吃水D、横倾角 、纵倾角或吃水差t等参数表示。 1正浮 船舶既无横倾、又无纵倾的漂浮状态称正浮，也就 是船舶的左、右舷吃水和首、尾吃水均相等。 2横倾 船舶的左、右舷吃水不相等的浮态称横倾。左舷吃 水大于右舷吃水时称左倾，右舷吃水大于左舷吃水时称 右倾。船舶的横倾用横倾角度量。横倾角是船舶正浮 与横倾时两水线面在横向的夹角。 （二）船舶的浮态 3纵倾 船舶只有向船尾方向或向船首方向倾斜而无横向 倾斜的漂浮状态称为纵倾。 船舶纵倾时，由于船舶左右吃水相等，而首尾吃 水不相等，因此产生一个首尾吃水差t以及一个纵倾角 。 吃水差t是首吃水dF（即首垂线处的吃水）和尾吃 水dA（即尾垂线处的吃水）之差。 纵倾角是船舶纵倾后的水线面与正浮时的水线 面相交的角度。通常首纵倾为正，尾纵倾为负。 船舶纵倾的大小，通常用吃水差t或纵倾角来表示。 （二）船舶的浮态 4横倾加纵倾（任意倾斜状态） 横倾加纵倾是船舶既有横倾又有纵倾的一种漂浮状 态。这种倾斜状态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。通常用横倾 角、纵倾角或吃水差t表示。船舶在实际航行中一 般均处于纵横倾状态。 综上所述，船舶的重量、重心位置、排水量和浮心 位置四者之间的相互关系决定了船舶的漂浮状态，即船 舶在水中的吃水大小、正浮、横倾、纵倾等浮态。 （三）船舶排水量随吃水变化的规律 由于船舶排水量DV，所以船舶排水量随吃水而变化 的规律，实际上就是船舶排水体积随吃水而变化的规律 。 当船体几何形状一定时，船舶排水量是只随吃水d 在变化的，可表示为Df（d）。排水量的计算相当烦 琐且费时，为此，船舶设计部门或船厂把每一艘船的排 水量随吃水的变化预先计算出来，并按一定比例绘成曲 线，称Df（d）为排水量曲线。排水量曲线表示船舶 静水力性能，因此，将Df（d）曲线与其他表示船舶 静水力性能的曲线绘在同一张图中，称为船舶静水力曲 线图。 （四）漂心 指 船舶水线面面积的几何中心， 用F表示。 （五）舷外水密度改变时船舶浮态的变化 当船舶从一个密度的水域驶入另一个密度的水域时，船 舶重量W或排水量D没有变化，但船舶吃水和浮心的位置 都将发生变化。 船舶吃水的改变，使船舶浮心与重心不再处于同一 垂线上，重力和浮力构成一个力偶矩，使船舶倾斜。船 舶由海水驶入淡水时，因吃水增加，大多数船由于尾部 比首部肥大，浮心后移，故船舶产生首倾。而船舶由淡 水驶入海水时，因吃水减少，使浮心前移，船舶产生尾 倾。为此，在海水区装货时，为避免进入淡水区后产生 首倾现象，有时事先让船舶略带有尾倾，这样，当船舶 进入淡水区后就可处于正浮状态。 三、船舶稳性 （一）稳性分类 船舶稳性，是指船舶受外力作用离开平衡位置而倾 斜，当外力消除后船舶仍能自行地回复到原来平衡 位置的性能。这是一切船舶必须具备的性能。 三、船舶稳性 船舶稳性可分为： 1按倾斜状态不同划分 （1）横稳性。船舶受横向外力矩（横倾力矩）作用产生 横向倾斜时的稳性。 （2）纵稳性。船舶受纵向外力矩（纵倾力矩）作用产生 纵向倾斜时的稳性。 2按倾斜角度大小不同划分 （1）初稳性。指船舶倾斜角度很小时的稳性。实用上指 倾角不大于1015时的稳性。通常初稳性系指初横稳性。 （2）大倾角稳性。指船舶倾斜角度较大时的稳性。实用 上指倾角大于1015时或主甲板边缘入水或舭部开始露出 水面的稳性。 三、船舶稳性 3按作用力性质的不同，可将船舶划分为 （1）静稳性-船舶在静态力矩作用下，不计及倾斜角 加速度和惯性矩的稳性。 （2）动稳性-船舶在动态力矩作用下，计及倾斜角加 速度和惯性矩的稳性。 4按船舱是否破损划分 （1）完整稳性-船舶完整无破损进水时的船舶稳性。 （2）破舱稳性-船舱破损进水后的船舶稳性。 船舶一般不会因纵稳性不足而倾覆，因此船舶稳性主 要是研究横稳性问题。 三、船舶稳性 （二）船舶初稳性 1船舶稳性的基本原理 当船舶受到一个横倾力矩Mh作用后，船舶从正浮向一侧倾斜一个角度（ 1015），水线面由WL移至W1L1，如图1-1所示，倾斜后： （1）重力W大小不变，因为在倾斜过程中没有重物的增减； （2）重心G位置不变，因为在倾斜过程中没有重物移动； （3）浮力D大小不变，因为重量不变，所以排水量也不变； 只有浮心B的位置因排水体积形状变化而改变，由原来的B向倾斜一侧移至B1 。此时，重力W和浮力D的方向虽垂直于新的水线面W1L1，但两个力不再作用于同 一条垂线上，形成一个与横倾力矩Mh方向相反的力偶矩MSDGZ。因为它是使船 舶回复到初始平衡位置的力矩，所以称该力偶矩为船舶复原力矩（或回复力矩） ，也称为船舶稳性力矩，如图1-1所示。图中GZ值是船舶重力与浮力之间的垂直 距离，称为复原力臂（或回复力臂），也称为静稳性力臂，用符号“l”表示。 三、船舶稳性 图1-1 船舶稳性的基本原理图 重力=浮力=排水量 重心G 稳心M 三、船舶稳性 稳心M与稳心半径BM 船舶在倾斜过程中，浮心B的移动轨迹BB1称为浮心 曲线。由于船舶倾斜角度小，倾斜前后两水线面积变化 不大，浮心曲线BB1可近似看做为一段圆弧线。 浮心曲线的曲率中心（即圆弧线的圆心）称为船舶 稳心，用符号“M”表示 三、船舶稳性 初稳性高度GM 船舶在初稳性时，稳心M在船舶重心G以上的高度， 称为船舶初稳性高度，并以符号“GM”表示。它是判别初 稳性优劣的参数。 三、船舶稳性 2.船舶初始平衡状态及其特征 a、稳定平衡状态-GM大于0，船舶具有稳性 b、不稳定平衡状态-GM小于0，船舶不具有稳性 c、中性平衡状态-GM=0 船舶也不具有稳性 （利用初稳性高度GM判断船舶是否具有稳性） 三、船舶稳性 （三）船舶稳性的基本衡准 静平衡 三、船舶稳性 动平衡 三、船舶稳性 最小倾覆力矩 三、船舶稳性 （1）风压； （2）受风面积； （3）距水面高度 影响船舶稳性的因素和提高稳性的措施 1几何形状对船舶稳性的影响 A.船舶宽度 宽度增大，初稳性好；宽度增大，大倾角不一定好。 B.干舷高度 干舷高度大，大倾角稳性好。 影响船舶稳性的因素和提高稳性的措施 2装卸货物对船舶稳性的影响 装卸货物对船舶稳性影响的大小与船舶原有的重量、排水量、 吃水、初稳性高度等有关： （1）装载重量占船舶总重量的比例越大，则对稳性的影响也 越大； （2）对同一艘船舶，装卸少量货物对稳性影响较小，而装卸 大量货物，则影响较大； （3）对于营运船舶，因船体几何形状一定，船舶