第五章 船舶吃水差

第一節(jié)航行船舶對(duì)吃水差及吃水的要求吃水差的概念：1.吃水差的定義船舶吃水差是指首吃水與尾吃水的差值，用符號(hào)t表示。當(dāng)船舶首吃水大于尾吃水時(shí)，t為正值，稱為首吃水差，相應(yīng)縱向浮態(tài)稱作首傾；當(dāng)船舶首吃水小于尾吃水時(shí)，t為負(fù)值，稱為尾吃水差，該縱向浮態(tài)稱作尾傾；當(dāng)船舶首吃水和尾吃水相同時(shí)，t為零值，相應(yīng)縱向浮態(tài)稱作平吃水。吃水差產(chǎn)生的原因若裝載后重心縱向位置與正浮狀態(tài)的浮心縱向位置不在同一垂線上，則船舶將產(chǎn)生一縱傾力矩，迫使船舶縱傾。隨著船舶縱傾，水線下排水體積的形狀發(fā)生變化，浮心也隨之移動(dòng)。當(dāng)船傾斜至某一水線時(shí)，重心與縱傾后的浮心重新在與新水線垂直的垂線上，則船舶達(dá)到平衡，此時(shí)船舶首、尾吃水不相同，從而產(chǎn)生吃水差。吃水差對(duì)船舶性能的影響：船舶吃水差及吃水對(duì)操縱性、快速性、適航性與抗風(fēng)浪性能都會(huì)產(chǎn)生一定的影響。尾傾過(guò)大，船舶操縱性變差，航速降低，船首部底板易受波浪拍擊而導(dǎo)致?lián)p壞，駕駛臺(tái)瞭望盲區(qū)增大；首傾時(shí)使螺旋槳和舵葉的人水深度減小，航速降低，航向穩(wěn)定性變差，首部甲板容易上浪，而且船舶在風(fēng)浪中縱搖和垂蕩時(shí)，使螺旋槳和舵葉易露出水面，造成飛車(chē)。船舶在某些情況下空載航行，此時(shí)吃水過(guò)小，更影響螺旋槳和舵葉的入水深度，使船舶操縱性和快速性降低。另外，因受風(fēng)面積增大，也使船舶穩(wěn)性變差、航速減小。營(yíng)運(yùn)船舶對(duì)吃水差的要求：船舶在航行中為保證其航海性能，應(yīng)使船舶適度尾傾。船舶開(kāi)航前，尾吃水差適宜值與船舶大小、裝載狀況、航速等因素有關(guān)。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，萬(wàn)噸級(jí)貨船適度吃水差為：滿載時(shí)-0.3?-0.5m；半載時(shí)-0.6?-0.8m；輕載時(shí)-0.9?-1.9m。各船具體情況不同，駕駛?cè)藛T應(yīng)根據(jù)本船實(shí)際狀況確定適當(dāng)尾吃水差值。船舶不同裝載狀況下若航速一定，存在一縱傾狀態(tài)使船舶航行阻力最小，因而所耗主機(jī)功率也最小，從而節(jié)省了燃料，該縱傾狀態(tài)稱為最佳縱傾?？蛰d航行船舶對(duì)吃水差及吃水的要求：船舶在空載時(shí)，為了節(jié)約能源總力圖減少壓載重量，但考慮到船舶過(guò)小吃水及不適當(dāng)?shù)某运顣?huì)給船舶安全航行帶來(lái)不利影響，因此應(yīng)使壓載后的船舶縱向浮態(tài)滿足一定要求。船舶空船壓載后的吃水，至少應(yīng)達(dá)到夏季滿載吃水的50%，冬季航行時(shí)因風(fēng)浪較大，應(yīng)使其達(dá)到夏季滿載吃水的55%以上。為了保證營(yíng)運(yùn)船舶的安全，IMO提出了壓載航行最小吃水的要求，我國(guó)建議遠(yuǎn)洋船舶的縱向浮態(tài)應(yīng)滿足以下要求：對(duì)船長(zhǎng)LbpW150m的船舶[dF.>0.025匕'吃.>0.02L：+2對(duì)船長(zhǎng)匕>150山的船舶(dF.>0.012Lb+2>0.02l：+2對(duì)于尾吃水，應(yīng)使螺旋槳具有足夠的入水深度。船舶營(yíng)運(yùn)實(shí)踐表明，當(dāng)螺旋槳沉深（螺旋槳軸中心線至水面的垂距）hv0.5D（螺旋槳直徑）時(shí)，將顯著影響螺旋槳的推力和轉(zhuǎn)矩；當(dāng)h〉0.8—0.9D時(shí)，其快速性可達(dá)到滿意效果。在惡劣氣候條件下，由于嚴(yán)重縱搖，則螺旋槳應(yīng)具有較大的沉深。同時(shí)船舶吃水差與船長(zhǎng)之比t/LBp應(yīng)小于2.5%，即縱傾角小于1.5°。第二節(jié)船舶吃水差及吃水的基本核算吃水差及首尾吃水的計(jì)算：1.吃水差及船舶首尾吃水《和?算式：tXg%100MTC

dd"%tFM LbpddLbp/2xftAMLbp當(dāng)漂心在船中時(shí)，七二0,首尾吃水dF和dA算式可簡(jiǎn)化為dd—FM2tdd—AM2其中：xg――船舶重心縱坐標(biāo)，即船舶重心距船中距離（m）;xb――船舶浮心縱坐標(biāo)，即正浮時(shí)船舶浮心距船中距離（m）;MTC――每厘米縱傾力矩（9.81kN.m）;L 船長(zhǎng)（m）;d；――船舶平均吃水（m）。2.計(jì)算方法（1）計(jì)算船舶排水量和重心縱坐標(biāo)；pip,xg式中：p――構(gòu)成排水量的各項(xiàng)載荷重量（t），包括空船重量人、船舶常數(shù)C、1 各貨艙所裝貨物、各項(xiàng)航次儲(chǔ)備等，各貨艙貨物重量由配載圖確定;x.——。.的重心縱坐標(biāo)（m），規(guī)定：重心在船中前，x為+，重心在船中后，1 xi^-; 1￡px 全船縱向重量力矩（9.81kN?m）。%的求敢方法為：

空船重心的縱坐標(biāo)X?？沾匦牡目v坐標(biāo)x值，可查取船舶資料獲得。油水等重心縱坐標(biāo)X：。無(wú)論是否裝滿，均出艙容中心對(duì)待，艙容中心縱坐標(biāo)可查液艙柜容積表。各艙貨物重心縱坐標(biāo)X。一般地，各艙貨物重心可近似取為貨艙容積中心，相應(yīng)艙容中心縱坐標(biāo)可由貨艙容積表查取。由裝載排水量查靜水力資料，獲取有關(guān)計(jì)算參數(shù)；根據(jù)裝載后的△，從靜水力圖表中查得dM、七、Xf和MTC。應(yīng)該注意的是，在船中坐標(biāo)系中，浮心、漂心在船中前時(shí)七和Xf取+，在船中后則相應(yīng)取-。計(jì)算船舶吃水差t；求取船舶在裝載狀態(tài)下的吃水差。計(jì)算船舶首吃水dF和尾吃水七。第三節(jié)影響吃水差的因素及吃水差調(diào)整載荷縱移對(duì)吃水差的影響：載荷縱向移動(dòng)包括配載圖編制時(shí)不同貨艙貨物的調(diào)整及壓載水、淡水或燃油的調(diào)撥等情況。船上載荷縱移后產(chǎn)生了一縱傾力矩，引起吃水差改變，導(dǎo)致船舶縱向浮態(tài)發(fā)生變化。設(shè)船舶裝載排水量△，首、尾吃水d、d，吃水差t。船上載荷P沿縱向移動(dòng)距離為X，從而產(chǎn)生縱傾力矩PX，于是載荷移動(dòng)引起的吃水差改變量5t為c PX51= 100MTC若載荷p初始重心坐標(biāo)為X，縱移后重心坐標(biāo)X，則縱移距離為x=|x—X|。P1 p2 p2pl計(jì)算5r值時(shí)，應(yīng)注意其正負(fù)號(hào)。載荷前移，尾傾減小或首傾增大，5r值為+;載荷后移，尾傾增大或首傾減小，5r為一。載荷移動(dòng)后新的首、尾吃水吃,吃和吃水差L則為:?51TOC\o"1-5"\h\zL/2—xd=d+5d=d+ __f?51?5tbp勺 L/2?5tvd=d—8d=d_ fbpt=d—d=t+511F1 A1載荷縱移調(diào)整吃水差：1?適應(yīng)范圍船舶配載圖編制時(shí)縱移貨物。貨物縱移的同時(shí)對(duì)船舶縱強(qiáng)度及局部強(qiáng)度、貨物相容性、貨艙適貨性、卸貨港順序等多方面造成影響。裝卸后及航行中液艙內(nèi)載荷調(diào)撥。船舶在裝卸后或在航行中，可通過(guò)調(diào)撥液艙內(nèi)的壓載水、淡水及燃料來(lái)達(dá)到調(diào)整吃水差的目的。在調(diào)撥時(shí)，也需考慮船舶縱強(qiáng)度及自由液面的影響。調(diào)整原則當(dāng)尾傾偏大時(shí)，載荷應(yīng)縱向前移，使尾吃水差減??；反之，當(dāng)船舶首傾時(shí)，載荷應(yīng)縱向后移，使首吃水差減小。載荷縱移量及縱移距離計(jì)算設(shè)載荷縱移前船舶吃水差為t,現(xiàn)欲使吃水差調(diào)至匕，擬由氣處縱移至七處，求取載荷移量P時(shí)可采用如下兩種方法。已知吃水差調(diào)整量和載荷縱移距離x=七-七，則載荷縱移量為：10051-MTCP= X當(dāng)前后艙室單獨(dú)移貨因滿艙而無(wú)法實(shí)現(xiàn)時(shí)，可采用前后艙室輕重貨等體積互換的方法達(dá)到調(diào)整吃水差的目的。設(shè)輕貨重量為PL，積載因數(shù)為SFL，重貨重量為PH，積載因數(shù)為SFH，應(yīng)調(diào)整的吃水差改變量為51，而輕貨與重貨之間的縱移距離為x，則由以下關(guān)系式可求出所移輕貨和重貨數(shù)量：' 10051-MTCph-pl=p=—x—、ph-sfh=pl-sfl同理，已知吃水差調(diào)整量，載荷縱移量p，則載荷縱移距離x為：10051-MTCx= P載荷增減調(diào)整吃水差：1.適應(yīng)范圍加(排)壓載水船舶在裝卸中，為避免出現(xiàn)過(guò)大吃水差，除通過(guò)合理安排裝(卸)艙順序外，可用加(排)壓載水方法對(duì)當(dāng)前吃水差作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整；船舶在航行中，因油水消耗引起吃水差不恰當(dāng)改變，加(排)壓載水予以調(diào)整，也是常用方法之一。航行中油水消耗合理安排油水消耗的艙室順序，可在一定程度上改善船舶當(dāng)時(shí)的吃水差。裝載結(jié)束前利用貨物所預(yù)留機(jī)動(dòng)貨載調(diào)整吃水差貨物裝載結(jié)束前，通常在首、尾部貨艙留出部分機(jī)動(dòng)貨載，視當(dāng)時(shí)吃水差的具體情況確定裝艙位置，機(jī)動(dòng)貨量大小應(yīng)根據(jù)預(yù)計(jì)裝載最后階段可能出現(xiàn)的最大吃水差確定。錨地駁卸對(duì)于大噸位船舶，當(dāng)港口水深受限時(shí)，常常在錨地駁卸部分貨物使船舶吃水滿足要求后方可進(jìn)港。調(diào)整原則若為載荷增加，當(dāng)尾傾偏大時(shí)，載荷應(yīng)加于船舶漂心之前，使尾吃水差減小；反之，當(dāng)船舶首傾時(shí)，載荷應(yīng)加于船舶漂心之后，使首吃水差減小。若為載荷減小，當(dāng)尾傾偏大時(shí)，載荷應(yīng)減于船舶漂心之后，使尾吃水差減小；反之，當(dāng)船舶首傾時(shí)，載荷應(yīng)減于船舶漂心之前，使首吃水差減小。重量增減量及其位置的計(jì)算設(shè)載荷增減前船舶吃水差為，，現(xiàn)欲將吃水差調(diào)至〔，擬在七處增大載荷來(lái)實(shí)現(xiàn)。已知吃水差調(diào)整量5，。-，，載荷增減前漂心縱向坐標(biāo)xf和每厘米吃水差力矩肱7T，則載荷增減量P為100-51-MTCP—x一x同理，已知吃水差調(diào)整量51=11T，P噸載荷增減前漂心縱向坐標(biāo)七和每厘米吃水差力矩MTC，則載荷增減位置為10051-MTCx=x+ 第四節(jié)吃水差曲線圖表吃水差計(jì)算圖標(biāo)的制作原理：1.吃水差曲線圖吃水差曲線圖是根據(jù)船舶吃水差及首、尾吃水基本計(jì)算原理制成的。船舶裝載后的1及dF、dA均與裝載排水量△和構(gòu)成DW的各載荷縱向重量力矩y一…PiiLL有關(guān)，因此，可計(jì)算出各排水量時(shí)不同載何縱向重量力矩相對(duì)應(yīng)的1、dF和dA值，以排水量和載荷縱向重量力矩為坐標(biāo)，繪出1、dF和^等值線，從而構(gòu)成吃水差曲線圖。吃水差曲線圖形的橫坐標(biāo)為A，縱坐標(biāo)為載荷縱向重量力矩圖中包括1、dF和七3組等值線。2.少量加載吃水差圖表少量加載吃水差圖表是一種少量載荷變動(dòng)時(shí)核算船舶縱向浮態(tài)變化的簡(jiǎn)易圖表，它表示在船上任意縱向位置加載100t后，船舶首、尾吃水改變量的圖表。由少量加載首尾吃水改變量計(jì)算公式可知，船舶加載后首尾吃水改變量AdF和AdA與裝載前A（或dM）、加載重量P及加載縱向位置七有關(guān)，現(xiàn)取P為100t，則AdF、AdA僅與A（或dM）和xp有關(guān)，這樣可計(jì)算出各A（或dM）時(shí)沿船長(zhǎng)x Ad Ad d x Ad不同P處加載100t對(duì)應(yīng)的F、 A值。以M為縱標(biāo)，P為橫標(biāo)，可紜制出 F、AdA等值線，習(xí)慣稱為吃水差比尺。吃水差比尺的橫坐標(biāo)為加載縱向位置xp，縱坐標(biāo)為dM，圖中包括首尾吃水改變量AdF和AdA2組等值線。

將吃水差比尺轉(zhuǎn)換成數(shù)值表，使用時(shí)變得更方便，亦稱“裝載100t載荷引起首、尾吃水變化數(shù)值表”。吃水差曲線圖的應(yīng)用： 1.計(jì)算船舶吃水差及首、尾吃水計(jì)算實(shí)際裝載后的△和M;x在橫、縱坐標(biāo)上分別作垂直線和水平線；讀出兩線交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的t、dF和七。2.縱向移動(dòng)載荷調(diào)整船舶吃水差吃水差比尺的應(yīng)用：1.計(jì)算少量裝卸后的船舶吃水差及首、尾吃水改變量在圖中橫軸和縱軸上分別作垂直線和水平線；讀出兩直線交點(diǎn)所給定的和叫和值；若實(shí)際裝載量是p噸，則其首、尾吃水改變量5d:和8為：TOC\o"1-5"\h\zF A5d〃=P?5d'F100 F5d"=-P-5d'A100 A51〃=5d〃-5d〃FA當(dāng)船舶少量卸載時(shí)，將P取為負(fù)值即可，即利用吃水差比尺查得的數(shù)值不變，符號(hào)相反。2.載荷縱移調(diào)整船舶吃水差若載荷由X1處移至x2處，則可認(rèn)為載荷由X1處卸出，再在x2處裝入。首先，由吃水差比尺分別查出在x1處卸100t和在x2裝100t時(shí)首、尾吃水改變量5dFD和5dAD、5dFL和5dAL，則相應(yīng)的吃水差改變量為