浅谈船舶得重心、浮心与稳心
船舶为什么能漂浮在水上？ 答:因为水有浮力。 那么,水为什么会产生浮力?
一般说来,流体(气体与液体)在重力作用下会给浸没在其中得物体一个浮力。就好比一个受到“外敌\入侵得群体一样,这个群体会有“抵抗情绪\不会轻易让出空间给“异类”。
虽然上面这个回答缺乏说服力,但就是很形象,也提到了非常关键得因素—-重力作用。这里,我们用一杯水来作研讨模型。杯子里得水就是水分子得集合体,水分子在重力作用下都有下降得“趋势\。如果可能得话,可以把这杯水分成若干层、由于重力作用,下层得水分子总就是受到上层水分子得压力,力就是可以传递得,所以,越到最低层水分子受到压力越大。我们可以把“水杯模型”放大到江河湖海中去。已经有前人研究过,水在深度ｈ处得压强P＝ρgh,等号两边同时乘以有效受力面积S,有PS＝ρgSh,PＳ(即压强×面积)为压力(即浮力Ｆ),Ｓh(即面积×高)为体积(即排水体积▽),则船在水中受到浮力Ｆ=ρg▽。
因此,我们可以准确地来回答水为什么会产生浮力了,就是因为重力作用形成得静水压力而产生浮力、
一、船舶重心、浮心与稳心得定义
船舶在任一装载情况下,漂浮于水面(或浸没于水中)一定位置时,就是一个处于平衡状态得浮体。这时,作用在船上得力,有船舶本身得重力(Gravitｙ),有前述提及得浮力(Ｂｕoyａｎcｙ)、
船体得重力包括船体构件、机电设备、货物、人员、行李、武备、弹药等重量形成得重力。船舶得重力W得作用点G成称为船舶得重心。
船体浸水表面得每一点都受到水得静压力,这些静压力都垂直于船体表面,其大小随浸水深度增加而增加,如图1所示。可见,静水压力得水平分量互相抵消,垂直方向形成一个垂直向上得合力,这个合力就就是浮力ω▽,它支撑船舶漂浮在一定位置、浮力得作用点B称为船舶得浮心。
图1 重心与浮心
船舶在横倾φ角后,水线由正浮时得ＷL变成倾斜后得W１L１,浮心从原来得B沿某一曲线移动至B1,这时浮力得作用线垂直于Ｗ1L1,并与原正浮时得浮力作用线相交于M点(如图２所示)。当φ为小角度
时,曲线BB1可瞧作就是圆弧得一段,M点为曲线BB1得圆心,BM=B1M为曲线BB1得半径。船舶在小角度倾斜过程中,可假定倾斜前后得浮力作用线均通过M点,因此,M点称为横稳心(或初稳心),BM称为横稳心半径(或初稳心半径)。
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图2 稳心与稳心半径
二、船舶重心、浮心与稳心得关系
根据阿基米德原理,船舶在水中受到得浮力在数值上等于它得排水量Δ。
Δ=ω▽
式中:Δ为船舶排水量(ｔ),▽为船舶排水体积(m３),ω为水得重量密度(ｔf/m3),ω▽为浮力(tf,习惯上用质量单位t代替)、
所以,浮心B也就是船舶排水体积▽得形心(几何中心)。 综上所述,船舶处于平衡状态(浮态)得条件就是:
船舶“三心”讲稿
