船舶吃水差的概念与基本计算.doc

第四章 保证船舶具有适当的吃水差
第一节 船舶吃水差的概念与基本计算
一、吃水差概述
1. 吃水差(trim)概念
当t = 0时，称为平吃水(Even keel)；
t = dF－dA 当t > 0时，称为首倾(Trim by head)；
当t < 0时，称为尾倾(Trim by stern)。

2. 吃水差对船舶航海性能的影响

快速性
操纵性
耐波性等
首倾时
轻载时螺旋桨沉深比下降，影响推进效率。
轻载时舵叶可能露出水面，影响舵效。
满载时船首容易上浪。
过大尾倾 时
轻载时球鼻首露出水面过多，船舶阻力增大。
水下转船动力点后移，回转性变差。
轻载时船首盲区增大，船首易遭海浪拍击。

3. 适当吃水差的范围
1)载货状态下，对万吨级货轮：
满载时：t = -0.3～-0.5 m
半载时：t = -0.6～-0.8 m
轻载时：t = -0.9～-1.9 m
2)空载航行时：
◎一般要求
dm ≥ 50%ds （冬季航行dm ≥ 55%ds）
I/D ≥0.65～0.75
| t | ＜2.5%Lbp
其中：ds—— 船舶夏季满载吃水(m)；
I —— 螺旋桨轴心至水面高度(m);
D —— 螺旋桨直径(m)。
◎推荐值
当Lbp £ 150m时
dFmin ³ 0.025Lbp ( m )
dmmin ³ 0.02Lbp + 2 ( m )
当Lbp > 150m时
dFmin ³ 0.012Lbp + 2 ( m )
dmmin ³ 0.02Lbp + 2 ( m )
二、吃水差产生的原因
1. 纵向上，船舶装载后总重心与正浮时的浮心不共垂线，即
2. 的求法
合力矩定理
三、吃水差的基本计算
1. 纵向小倾角静稳性
理论证明，船舶在小角度纵倾时，其纵倾轴为过初始水线面漂心的横轴，在排水量一定时，纵倾前后相临两浮力作用线的交点为定点，称为纵稳心。

2. 每厘米纵倾力矩：吃水差改变所需要的纵倾力矩，可由资料查得。
或：船舶吃水差改变时，船舶本身所具有的纵向复原力矩。
令，则
3. 吃水差的计算

显然，时，船舶将存在一定的吃水差。
4. 首尾吃水的计算
由图可得：

当，即漂心在船中时：
，
5. 注意事项
1) 的成因是重心和浮心不共垂线形成的力矩，不是；
2) 及的正负。
四、例题
1. 某轮装载后排水量△=12000t，平均吃水dm=7.50m，船长LBP=150m，=－1.35m，MTC=9.81×200.0 KN.m/cm，=－0.85m，经计算得纵向重量力矩船中前为9.81×158200KN.m，船中后为9.81×174000KN.m，则该轮出港时的首吃水和尾吃水各为 m。
2. 某船原首吃水为11.94m，漂心距中距离为－0.20m，两柱间长为131.3m，吃水差改变量为3.0m，则该轮新的首吃水为 m。

第二节 吃水差和首尾吃水的计算与调整
一、载荷移动对吃水差和首尾吃水的的影响及计算
1. 设载荷重量为，由移动到位置：

2. 注意事项
1)载荷前移，为正值，首倾增加(或尾倾减小)，增加减小；
2)载荷后移，为负值，首倾减小(或尾倾增加)，减小增加。
二、载荷增减对吃水差和首尾吃水的的影响及计算
1. 少量载荷增减

1)

2)注意事项
(1)增加载荷取正值，减少载荷取正值；
(2)漂心前加载(或漂心后卸载)，为正值，首倾增加(或尾倾减小)，反之亦然；
(3)漂心前加载，为正值，增加，但不一定减小，
漂心后卸载，为正值，减小，但不一定增加；
(4)载荷增减于船中前后，不能判断吃水差的变化趋势。
2. 大量载荷增减
需重新查表计算。
3. 少量载荷增减对吃水差的影响，主要取决于加载位置和初始漂心的位置关系；
大量载荷增减对吃水差的影响，主要取决于加载位置和初始浮心的位置关系。
4.
三、吃水差的调整
1. 纵向移动载荷
通常货物移动的位置受限，而求需调整的货物吨数P。
1)
2)若舱容难以满足，可采用轻重货物等体积纵向互换的方法。

2. 少量增减载荷(打排压载水)

例：某船Δ=12500t，抵达某锚地时，＝7.3m, ＝7.8m，港口允许最大吃水只有7.5m，当时MTC=144×9.81KN.m/cm ,TPC＝18.4t/cm，=0。如欲在船中后54.9m处的货舱卸一部分货物到驳船，以使其尾吃水达到允许的最大吃水，问应卸货多少？卸后的首吃水为多少？
解：1)计算卸货后尾吃水变化值

2)求应卸货量

求得P=-125(t),负号表示卸货，即在船中后54.9m处卸货125t。
3)计算卸货后的首吃水

3. 兼顾纵向变形的调整原则

计 算 结 果
载荷调整原则
吃 水 差
纵 向 变 形
首 倾
中 拱
前部→中部
中 垂
中部→后部
无拱垂
前部→后部
尾 倾
中 拱
后部→中部
中 垂
中部→前部
无拱垂
后部→前部
平 吃 水
中 拱
前、后部→中部
中 垂
中部→前、后部

四、保证适当吃水差的经验方法
1. 按经验得出各舱配货重量的合适比例配货；
2. 按舱容比例配货，首尾舱留出一定机动货载，在装货结束前作调整吃水差之用。
五、作业(五)
1. 某轮尚有150t货物计划装船，此时已知TPC=25t/cm，MTC=9.81×200KN.m/cm，=-4.60m, 船长=150m，为使尾吃水保持不变，该货物应装于船中前 m。
2. 某轮从大连港出发时排水量为20881t，首吃水8.80m，尾吃水9.20m，抵某中途港时，消耗燃油300t(其重心位于船中后10.70m)，重柴油22t(其重心位于船中后46m)，淡水60t(其重心位于船中后66.40m)，求船舶抵港时的首尾吃水。(=-1.767m，MTC=230.9t.m／cm，TPC=25.75t／cm，=140m)
3. 某轮抵达目的港时的满载吃水=9.50m，=10.50m，该港允许进港的最大吃水为9.00m，己知该轮满载时的TPC=25t/cm，MTC=9.81×300KN.m/cm，=-5.5m，=150m，则在第二货舱(=+45m)和第四货舱(=-40m)各驳卸 t货物才能达到9.00m的平吃水进港。
4. 某轮排水量18000t，中前纵向重量力矩180000t.m，中后216000t.m，平均吃水=8.06m，MTC=210×9.81KN.m/cm，=1.80m，船舶最佳纵倾值为t=－0.66m。因各舱均装满，现确定将N0.3舱的重货(=10.0m，S.F=1.0)和N0.1舱的轻货(=50.0m，S.F=2.5)互移，使其满足最佳纵倾要求，则两货舱应各移动 t货物。

第三节 吃水差计算图表
一、吃水差曲线图
1. 制图原理

式中：为除空船以外船上载荷对舯力矩。

2. 以为横坐标，为纵坐标的、和三组等值曲线。
3. 曲线图的使用
1)查取方法
2)纵向移动载荷调整吃水差
二、吃水差比尺(加载100t首尾吃水改变量图表)
1. 制图原理

2. 为横坐标，为纵坐标的和两组等值曲线。
3. 曲线图的使用
，
1)适用于载荷少量增减，增加载荷取正值，减少载荷取正值
2)也可用于载荷少量移动(先减后加)

三、例题
1. 某船=7.63m，=8.81m，查得在第5舱装载100吨船首吃水变化－0.06m，尾吃水变化0.23m，则在第5舱驳卸 吨货物能调平吃水。
2. 某轮装载至=7.20m，=7.00。该轮满载吃水=7.40m，同时要求装载后吃水差=－0.4m。现使用吃水差比尺在No.1和No.4舱进行调整，试问各舱应装多少吨货物才能满足吃水差的要求？(TPC = 24 t/cm,Xf=0)
dm
No.1
No.4
7.4 m

20cm
-9cm

-8cm
16cm

航海教研室 徐瑜