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第五章 重心 (G) 與浮心 (B)

第五章 重心 (G) 與浮心 (B). 投影片製作 : 蔡金城. 圖 5.1. 圖 5.2. 前言. 當船舶受外力而傾側，此外力通常為風。將會有以下現象 : 如圖 5.1 ， G 為船舶之重心以及 B 為船舶之浮心， G 是因船舶垂直向下之重力 (Wf) 所產生的， B 是因船舶垂直向上之浮力 (Bf) 而產生的。. 如圖 5.2 ，如果 Wf 及 Bf 的作用力存在的話，它們將可使船舶回覆至正片向上的狀態。這個章節將提及船舶重心的垂直位置或某重量移動、載入或卸出時 G 的位置改變後對船舶的影響。此因素影響浮心的位置，在此章節亦被討論。. 學習目標.

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第五章 重心 (G) 與浮心 (B)

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Presentation Transcript

  1. 第五章 重心(G)與浮心(B) 投影片製作:蔡金城

  2. 圖5.1 圖5.2 前言 當船舶受外力而傾側，此外力通常為風。將會有以下現象: 如圖5.1，G為船舶之重心以及B為船舶之浮心，G是因船舶垂直向下之重力(Wf)所產生的，B是因船舶垂直向上之浮力(Bf)而產生的。 如圖5.2，如果Wf及Bf的作用力存在的話，它們將可使船舶回覆至正片向上的狀態。這個章節將提及船舶重心的垂直位置或某重量移動、載入或卸出時G的位置改變後對船舶的影響。此因素影響浮心的位置，在此章節亦被討論。

  3. 學習目標 1．了解船舶之重心(G)。 2．了解單一重量垂直上\下移動對G的影響。 3．了解單一重量裝載於G的上方\下方對G的影響。 4．了解單一重量於G的上方\下方卸出對G的影響。 5．計算許多重量於船舶上移重、載入、卸出對G的影響。 6．了解船舶之浮心(B)以及確認影響其位置的因素。 7．完全解算重心(G)與浮心(B)。

  4. 圖5.3 5.1 重心(Centre Of Gravity; G) 船舶之重心(G):船舶之垂直向下之總重量(Wf)所作用之點，如圖5.3。

  5. 圖5.4 當重量於船舶上移動、載入、卸出，G將會移動。每當G移動後，必須計算G的移動量。 重心在船舶上的位置將決定船舶的穩定性，大副將全權負責船舶貨物的移動、載入及卸出。 G的垂直高度稱為:重心高度(KG) 重量(貨物)的重心垂直高度稱為:貨物的重心高度(Kg)

  6. 圖5.5 5.2 單一重量(貨物)效應(Single weight problems) 5.2.1 已裝載貨物之移動效應 每當已裝載貨物於船舶上移動，船舶重心將會隨著貨物移動的方向，平行移動相同方向。 重心移動量之公式: 其中: ‘w’為貨物的重量 ‘d’為貨物移動的距離 ‘W’為船舶排水量(包含已裝載之貨物重量) 在此例中，GGv為由G向上移動的量，因此KG增加。

  7. (EX1)某船舶排水量5000噸，KG4.5m，若有一貨重20噸之貨物由大艙中(Kg2.0m)垂直移動至上甲板(Upper Deck; Kg6.5m)試求新的KG為何。 Sol: 初始KG 4.500m GGv 0.018m 新KG 4.518m Ans:該船舶新KG為4.518m。

  8. 圖5.6 5.2.2 載入重量(貨物)之效應 每當載入貨物後，船舶重心(G)其移動的方向為「靠近」(Toward)被載入貨物之重心的位置。如圖5.6所示，貨物被裝載於甲板上的某一舷時，G的移動方向會往G1。

  9. 圖5.7 圖5.8 為使達到計算的目的，G到G1的移動量將由兩個部分組成:(如圖5.7) GGV:垂直向部分;以及GGH:水平向部分 目前僅討論G之垂直向移動部分對 KG的影響。(水平向部分將於第十一章討論) G之垂直向移動量之公式: 其中:’w’為已載之貨物重量 ‘d’為船舶重心與貨物重心之垂直距離 ‘W’為船舶之原排水量

  10. (EX2)某船舶排水量12500噸，原KG6.5m，若有一貨重1000噸之貨物載於大艙中(Kg3.0m)試求新的KG為何。(EX2)某船舶排水量12500噸，原KG6.5m，若有一貨重1000噸之貨物載於大艙中(Kg3.0m)試求新的KG為何。 Sol: 初始KG 6.500m GGv 0.259m 新KG 6.241m Ans:該船舶新KG為6.241m。

  11. (EX3)某船舶排水量17200噸，原KG8.4m，若有一貨重1400噸之貨物載於主甲板上(Kg10.5m)試求新的KG為何。(EX3)某船舶排水量17200噸，原KG8.4m，若有一貨重1400噸之貨物載於主甲板上(Kg10.5m)試求新的KG為何。 Sol: 初始KG 8.400m GGv 0.158m 新KG 8.558m Ans:該船舶新KG為8.558m。

  12. 圖5.9 5.2.3 卸載重量(貨物)之效應 每當卸載貨物後，船舶重心(G)其移動的方向為「遠離」(Away)被卸出貨物之重心的位置。如圖5.9所示，貨物於甲板上的某一舷被卸載時，G的移動方向會往G1。 G之移動量公式: 其中: ‘w’為已卸出之貨物重量 ‘d’為已卸出貨物重心(g)至船舶重心(G)之垂直距離 ‘W’為船舶原始排水量

  13. (EX4)某船舶排水量13400噸，原KG4.22m，若有一貨重320噸之貨物於主甲板上(Kg7.14m)卸出，試求新的KG為何。(EX4)某船舶排水量13400噸，原KG4.22m，若有一貨重320噸之貨物於主甲板上(Kg7.14m)卸出，試求新的KG為何。 Sol: 初始KG 4.220m GGv 0.071m 新KG 4.149m Ans:該船舶新KG為4.149m。

  14. (EX5)某船舶排水量18000噸，原KG5.30m，若有一貨重10000噸之貨物於大艙中(Kg3.0m)卸出，試求新的KG為何。(EX5)某船舶排水量18000噸，原KG5.30m，若有一貨重10000噸之貨物於大艙中(Kg3.0m)卸出，試求新的KG為何。 Sol: 初始KG 5.300m GGv 2.875m 新KG 8.175m Ans:該船舶新KG為8.175m。

  15. 5.3 多重量問題(Multiple weight problems) 若是每一個貨物(重量)於載入或卸出都分開計算的話，將是一個很煩人的課題。因此: 於船舶之應用:Moments(t-m)=Displacement(t)*KG(m) 因此: 當一些貨物移動、載入或卸出，每一個重量之力矩均可算出，這些力矩之總和「除以」船舶最後之排水量即可得到最後之KG。

  16. (EX6)某船舶排水量10000噸，原KG4.5m，此時貨物裝卸情形如下:(EX6)某船舶排水量10000噸，原KG4.5m，此時貨物裝卸情形如下: 裝:120t,Kg6.0m; 730t,Kg3.2m 卸:68t,Kg3.2m; 100t,Kg6.2m 移動:86t,Kg2.2m至6.0m Sol:

  17. 註:以上答案應求至小數點第三位，這個方法亦可用於單一貨物問題，而且不用考慮G的移動量的方向(上升或下降)，最後的KG可以被”自動的”計算出來。註:以上答案應求至小數點第三位，這個方法亦可用於單一貨物問題，而且不用考慮G的移動量的方向(上升或下降)，最後的KG可以被”自動的”計算出來。 試著証明先前的單一貨物問題。

  18. 圖5.10 5.4 浮心(Centre of Buoyancy; B) 船舶之浮心(Centre of Buoyancy; B)之定義為船舶水面下體積之幾何中心，並且是船舶全部垂直向上之浮力所作用的點，如圖5.10。

  19. 圖5.11 然而，當船船傾側時，重心(G)假設維持在相同地方(船舶上之貨物沒有移動)，浮心會隨著船舶縱搖(Pitching)、橫搖(Rolling)以及上下移動(Heaving)而不斷的移動。 另外，船舶之排水量以及吃水改變時，浮心會隨著船舶浮起而向上移動。 浮心的垂直高度稱為浮心高度(KB)，它是指浮心(B)至龍骨(K)之垂直距離。 如圖5.11，箱形船於縱平浮(Even Keel)之KB為吃水之一半。

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