船舶吃水差的概念与基本计算

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

首倾时 快速性 轻载时螺旋桨沉深比下降，影响推进效率。 轻载时球鼻首露出水面操纵性 轻载时舵叶可能露出水面，影响舵效。 耐波性等 满载时船首容易上浪。 过大尾水下转船动力点后轻载时船首盲区增大，倾 时 过多，船舶阻力增大。 移，回转性变差。 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 ? 0.025Lbp ( m ) dmmin ? 0.02Lbp + 2 ( m )

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当Lbp > 150m时

dFmin ? 0.012Lbp + 2 ( m ) dmmin ? 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xg?xb 2. xg的求法 合力矩定理 xg??(Pi?xi) ?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ML为定点，ML称为纵稳心。

MRL???GML?sin????GML?tan????GML?t LBP2. 每厘米纵倾力矩MTC：吃水差改变1cm所需要的纵倾力矩，可由资料查得。 或：船舶吃水差改变1cm时，船舶本身所具有的纵向复原力矩。 令t?1cm，则MRL???GML?3. 吃水差的计算

t0.01??BML???BML???MTC LBPLBP100LBPt??Px???xb?(xg?xb)MT?ii?

100?MTC100?MTC100?MTC 显然，xg?xb时，船舶将存在一定的吃水差。 4. 首尾吃水的计算 由图可得：

LBP?xf2dF?dm??t LBP航海教研室 徐瑜

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LBP?xf2dA?dm??t LBP当xf?0，即漂心在船中时：

ttd?d?dF?dm?， A m225. 注意事项

1) t的成因是重心和浮心不共垂线形成的力矩?(xg?xb)，不是xf； 2) xg、xb、xf及t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，xb=－1.35m，MTC=9.81×200.0 KN.m/cm，xf=－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。

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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x1移动到x2位置：

?t??(Pi?xi)?[Pi(xi2?xi1)]?

100?MTC100?MTCLBP?xfdF'?dF??dF?dF?2??tLBPLBP?xfdA'?dA??dA?dA?2??tLBP2. 注意事项

1)载荷前移，?t为正值，首倾增加(或尾倾减小)，dF增加dA减小； 2)载荷后移，?t为负值，首倾减小(或尾倾增加)，dF减小dA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)?t?

?[Pi?(xPi?xf)]100?MTC

LBP?xfP'2dF?dF??dF?dF???t?LBP100?TPC LBP?xfP'2dA?dA??dA?dA???t?LBP100?TPC航海教研室 徐瑜

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2)注意事项

(1)增加载荷P取正值，减少载荷P取正值；

(2)漂心xf前加载(或漂心xf后卸载)，?t为正值，首倾增加(或尾倾减小)，

反之亦然；

(3)漂心xf前加载，?t为正值，dF增加，但dA不一定减小，

漂心xf后卸载，?t为正值，dA减小，但dF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。

dF?dAxf?t?4. dm? 2LBP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)P?100??t?MTC

x2)若舱容难以满足，可采用轻重货物等体积纵向互换的方法。

?PH?PL?P? P?S.F?P?S.F?HHLL2. 少量增减载荷(打排压载水) 100??t?MTC????Pi(XPi?Xf)??

例：某船Δ=12500t，抵达某锚地时，dF＝7.3m, dA＝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，xf=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 ?dA?dA'?dA?7.5?7.8??0.3(m) 2)求应卸货量

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LBP?xfP?(x?x)PPf2?dA????

LBP100?MTC100?TPC1P?(?54.9)P?0.3????

2100?144100?18.4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

LBP?xfP?(x?x)PPf'2d?d??d?d???FFF FLBP100?MTC100?TPC

1?125?(?54.9)?125?7.3????7.47(m) 2100?144100?18.43. 兼顾纵向变形的调整原则

计 算 结 果 吃 水 差 纵 向 变 形 中 拱 首 倾 中 垂 无拱垂 中 拱 尾 倾 中 垂 无拱垂 中 拱 平 吃 水 中 垂

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，

载荷调整原则 前部→中部 中部→后部 前部→后部 后部→中部 中部→前部 后部→前部 前、后部→中部 中部→前、后部 xf=-4.60m, 船长LBP=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。

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(xf=-1.767m，MTC=230.9t.m／cm，TPC=25.75t／cm，LBP=140m)

3. 某轮抵达目的港时的满载吃水dF=9.50m，dA=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，xf=-5.5m，

LBP=150m，则在第二货舱(xP=+45m)和第四货舱(xP=-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

dm=8.06m，MTC=210×9.81KN.m/cm，xb=1.80m，船舶最佳纵倾值为t=－0.66m。

3因各舱均装满，现确定将N0.3舱的重货(xP=10.0m，S.F=1.0m/t)和N0.1舱的3轻货(xP=50.0m，S.F=2.5m/t)互移，使其满足最佳纵倾要求，则两货舱应各移

动 t货物。

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第三节 吃水差计算图表 一、吃水差曲线图

1. 制图原理

?PxMTii???xbt?? 100?MTC100?MTC ???Pxii??LxgL???xb100?MTC?f(?,??Pxii)

式中：??Pxii为除空船以外船上载荷对舯力矩。

LBP?xf2?t?f(?,??Px dF?dm?ii) LBPLBP?xf2?t?f(?,??Px dA?dm?ii) LBP2. 以?为横坐标，??Pxii为纵坐标的t、dF和dA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

LBP?xfP?(x?x)PPf2?dF????f(P,dm,xP)

LBP100?MTC100?TPCLBP?xfP?(x?x)PPf?dA??2???f(P,dm,xP)

LBP100?MTC100?TPC2. xP为横坐标，dm为纵坐标的?dF和?dA两组等值曲线。 3. 曲线图的使用

?dF?P??dF?100，?dA?P??dA?100

1)适用于载荷少量增减，增加载荷P取正值，减少载荷P取正值 2)也可用于载荷少量移动(先减后加)

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三、例题

1. 某船dF=7.63m，dA=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dF0=7.20m，dA0=7.00。该轮满载吃水dm1=7.40m，同时要求装载后吃水差t1=－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 ?dF 7.4 m 20cm -9cm -8cm 16cm ?dA 航海教研室 徐瑜

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