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第五章 船舶吃水差

第五章 船舶吃水差

第五章船舶吃水差

第一节运营船舶对吃水差及吃水的要求

(一)船舶吃水差及吃水对航行性能的影响

对船舶的操纵性、快速性、耐波性、稳性、强度及过浅滩能力都有影响。

(1)首倾过大

空载时,往往尾吃水过小,影响螺旋桨推进效率和舵效;

满载时,首部甲板容易上浪使船舶耐波性下降。

(2)尾倾过大

空载时,船首了望盲区增大,船首底板易遭受海浪猛烈拍击,使船舶耐波性下降,损害船体结构;

满载时,使转船作用点后移,影响舵效。

(二)航行船舶对吃水差的要求

根据经验,万吨轮适宜吃水差为:

满载时t=-0.3m~-0.5m

第五章 船舶吃水差

半载时t=-0.6m~-0.8m

第五章 船舶吃水差

轻载时t=-0.9m~-1.9m

第五章 船舶吃水差

(三)空载航行船对吃水及吃水差的要求

尾机型船在空载时因机舱较重而尾倾严重,平均吃水过小,会严重影响船舶航行安全。因此,IMO和各国都对空载吃水和吃水差有明确的要求。主要有:

1.空载吃水差:|t |<

2.5%L,使纵倾角φ< 1.5°;

2.尾吃水:要求达到螺旋桨沉深直径比h/D >0.8 ~0.9;

3.平均吃水:一般要求d

> 50% 夏季满载吃水;

m

> 55% 夏季满载吃水;

4.冬季航行要求d

m

5.最小平均吃水d

≥ 0.02L + 2 (m)

m

6.首吃水: L ≤150 m,d

≥ 0.025L (m)

F

L >150 m,d

≥ 0.012L + 2 (m)

F

第五章 船舶吃水差

第二节 船舶吃水差及首尾吃水的计算

(一)吃水差产生的原因

船舶装载后重心的纵向位置与正浮时浮心的纵向位置不共垂线。

(二) 吃水差计算原理

1.计算条件

一般来说,船舶纵倾角都在小倾角(10 ~15°)范围内,因此,仅仅从静纵倾力矩角度来考察船舶纵向浮态和计算吃水差就完全可以满足实际需要。作用在船体上的静纵倾力矩仅限于船舶装卸载荷或纵向移动载荷所产生的。 2.厘米纵倾力矩MTC

船舶吃水差t 与作用在船体上的纵倾力矩M T 成正比,如果纵倾力矩为零,就没有吃水差。为便于计算吃水差,船舶设计部门给出了船体在各排水量下吃水差每变化1厘米所对应的纵倾力矩值,称为厘米纵倾力矩,用MTC 表示,其单位为t.m /cm 。在船舶静水力参数图表上可根据排水量或平均吃水查取。 3.计算原理

利用厘米纵倾力矩,若已知纵倾力矩,就可以按比例推算出吃水差的大小。 注意:教材此处的吃水差t 与船舶原理中的吃水差有所不同。

(三) 吃水差及首、尾吃水的基本核算

1.吃水差计算式

船舶重力作用线与浮力作用线不共线时,重力与浮力构成一对力偶,即产生纵倾力矩M T ,其大小为作用力(重力或浮力,用排水量Δ表征)与力偶臂(重心纵向坐标X g 与浮心纵向坐标X b 的差值)的乘积,即:由此产生吃水差,其计算式为:

2. 首、尾吃水计算式

1

.5()m t ()

X X (M b g T ?-*?=)

2.5()m (MTC

100)X X (MTC 100M t b g T

-*?==)

3.5()

m ()

L X

21(t d L X t 2t d d )m ()L

X

21(t d L X t 2t d d X 2/L d d X 2/L d d L t

BF BC FD AD CE AE f m f m A f m f m F f

A m

f m F +*-=*--=-*+=*-+

=∴

+-=--===∴即:

第五章 船舶吃水差

3.TFF和TFA与首尾吃水的关系

首吃水差系数TFF,尾吃水差系数TFA 1)

2)

)

(

b

g

M

F

M

F

x

x

TFF

d

d

t

TFA

TFF

TFF

d

d

-

+

=

?

?

+

+

=

)

(

b

g

M

A

M

A

x

x

TFA

d

d

t

TFA

TFF

TFF

d

d

-

-

=

?

?

+

-

=

第五章 船舶吃水差

第三节载荷纵移、重量增减对纵向浮态的影响

(一)载荷纵移

与载荷横移、垂移类似,调整吃水差变化量δt,只和载荷P与纵向移动距离X的乘积有关,与起点、终点无关。

(二)重量增减

1.少量增减

●假定先将载荷P装在漂心F的垂线上,使船舶平行沉浮,吃水改变,吃水差不变,

则有:

●将载荷由漂心处水平移到实际装载位置x P 处,变为船内载荷纵向移动,移动距离

(x P-x f)。

●少量载荷变动后首、尾吃水的改变量

●少量载荷变动后首、尾吃水和吃水差

2.大量增减

第五章 船舶吃水差

条件:∑P>10%?1

第五章 船舶吃水差

计算载荷变动后的重心距船中距离x g2

第五章 船舶吃水差

利用排水量Δ2查取d M2、x b2、x f2、MTC2

第五章 船舶吃水差

利用基本计算公式计算t2、d F2、d A2

8.5(

)

m.t(

MTC

100

t

X

P*

*

δ

=

*

9.5(

)

m.t(

MTC

100

t

)

X

X

(

P

f

p

*

*

δ

=

-

*

TPC

P

d

100

=

δ

MTC

x

x

P

L

x

L

TPC

P

d f

P

BP

f

BP

F100

)

(

2

100

-

?

-

+

=

δ

MTC

x

x

P

L

x

L

TPC

P

d f

P

BP

f

BP

A100

)

(

2

100

-

?

+

-

=

δ

F

F

F

d

d

+

=

1A

A

A

d

d

+

=

1

t

t

+

=

1

第五章 船舶吃水差

(三)舷外水密度改变

水密度变化的影响可视为原排水量Δ内的δ?浮心由B 点纵移至k 点,使船舶产生纵倾力矩。

i

i

i g g P x P x x ∑±??∑±??=

1112d

TPC δδ?=?100MTC x x t f b 100)

(-?=

δδMTC

x x d TPC t f b )

(-?=

δδ)(

)(0

1ρρρρδ-?-?=

?MTC

x x t f b

第五章 船舶吃水差

第四节 吃水差计算图表

(一).吃水差曲线图 1.制图原理

上述计算原理可知,对于给定的船舶,吃水差t 及首尾吃水d F 、d A 只是排水量Δ、载荷对中力矩和ΣP i *X i (空船重量除外)的函数,其他参数要么是常数,要么也是排水量Δ的函数,即:

以排水量Δ为横坐标,载荷对中力矩和ΣP i *X i 为纵坐标,将以上函数关系画成曲线,即制成吃水差曲线图 2.使用

(1)计算实际装载后的△和Mx (2)作△的垂直线和Mx 的水平线 (3)读出直线交点对应的t 、dF 和dA (二).少量加载吃水差图表

注意:该图表不仅可用于加载,也可用于减载。还可用于船内载荷纵移,即当成一处加载,一处卸载。

1.制作原理

对于给定的船舶,少量加载时首、尾吃水的改变量δd F 、δd A 是加载载荷P 、平均吃水d m (也可以是排水量)和加载位置X P 的函数,其他参数要么是常数,要么也是平均吃水d m 的函数。即:

由于自变量有三个,作图不方便,因此船舶资料中通常提供加载特定吨数(如100 t 或50 t 等)的首尾吃水改变量曲线图 2. 吃水差比尺和数值表的使用

用途:求取δt 、δd F 、δd A

当装载量不是100t 时,可用下式求解:

第五章 船舶吃水差

第五章 船舶吃水差

卸载时,其数值与查表所得相同,但符号相反

)

X P ,(f d )

X P ,(f d )X P ,(f t i i 3A i i 2F i i 1*∑?=*∑?=*∑?=)

X ,d ,P (f d )X ,d ,P (f d p m 2A p m 1F =δ=δ)

m (100

P d d ,)m (100

P d d A A F F *

'δ=δ*

'δ=δ

第五章 船舶吃水差

第五章 船舶吃水差

第五节 吃水差调整

(一) 载荷纵移 1. 适用范围

1) 船舶配载图编制时纵移货物 2) 装卸后及航行中液舱载荷调拨 2. 载荷纵移量计算 1) 公式法

2) 吃水差图表法 (二) 重量增减 1. 适用范围

1) 加(排)压载水 2) 排出多余淡水 3) 航行中油水消耗

4) 装卸结束前利用货物机动量调整吃水差 5) 锚地驳卸 2. 重量增减量的求取 1)公式法

2)吃水差图表法

3. 吃水差调整原则

船舶状态 载荷调整原则

船舶吃水差 纵向变形

首倾 首倾 首倾 尾倾 尾倾 尾倾 平吃水 平吃水

中拱 中垂 0 中拱 中垂 0 中拱 中垂

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

8

.5()

m .t (MTC

100t X P **δ=*9

.5()m .t (MTC 100t )X X (P f p **δ=-*