第五章 保證船舶具有適當(dāng)?shù)某运頮第1頁
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文檔簡介

1、5.1 對船舶吃水差的要求一吃水差對船舶的影響 1吃水差 船舶首、尾吃水的差值稱為吃水差t,即:t = dF dA 。國外有的定義為:t = dA dF 。 2吃水差與縱向浮態(tài) (1) t = 0,表示首吃水等于尾吃水,稱為平吃水。 (2) t 0,表示首吃水大于尾吃水,稱為首傾。 (3) t 0,表示首吃水小于尾吃水,稱為尾傾。 3吃水差的重要性吃水差對船舶的操縱性、快速性、耐波性、穩(wěn)性、強度及過淺灘能力都有影響。(1)首傾過大 空載時,往往尾吃水過小,影響螺旋槳推進效率和舵效; 滿載時,首部甲板容易上浪使船舶耐波性下降。(2)尾傾過大 空載時,船首了望盲區(qū)增大,船首底板易遭受海浪猛烈拍擊,

2、使船舶耐波性下降,損害船體結(jié)構(gòu); 滿載時,使轉(zhuǎn)船作用點后移,影響舵效。 二對船舶吃水差及空載吃水的要求 目前,對船舶吃水差還沒有強制性要求,各船舶根據(jù)具體航次的具體情況確定適當(dāng)?shù)某运?,有一些?jīng)實踐證明是比較合適的吃水差經(jīng)驗值可供參考。但對空載吃水和吃水差有明確的要求。 1吃水差要求經(jīng)驗證明,萬噸級海船較佳的吃水差為適當(dāng)尾傾:滿載:t = 0.3 0.5 m半載:t = 0.6 0.8 m 輕載:t = 0.3 0.5 m 2空載吃水和吃水差要求 尾機型船在空載時因機艙較重而尾傾嚴(yán)重,平均吃水過小,會嚴(yán)重影響船舶航行安全。因此,IMO和各國都對空載吃水和吃水差有明確的要求。主要有: 空載吃水差

3、:|t | 2.5%L,使縱傾角 1.5;尾吃水:要求達(dá)到螺旋槳沉深直徑比h/D 0.8 0.9;(教材?。?平均吃水: 一般要求dm 50% 夏季滿載吃水; 冬季航行要求dm 55% 夏季滿載吃水; 最小平均吃水dm 0.02L + 2 (m)首吃水: L 150 m,dF 0.025L (m) L 150 m,dF 0.012L + 2 (m)5.2 吃水差與首尾吃水的計算和調(diào)整一吃水差的計算原理 1計算條件一般來說,船舶縱傾角都在小傾角(10 15)范圍內(nèi),因此,僅僅從靜縱傾力矩角度來考察船舶縱向浮態(tài)和計算吃水差就完全可以滿足實際需要。作用在船體上的靜縱傾力矩僅限于船舶裝卸載荷或縱向移動

4、載荷所產(chǎn)生的。 2厘米縱傾力矩MTC船舶吃水差t與作用在船體上的縱傾力矩MT成正比,如果縱傾力矩為零,就沒有吃水差。為便于計算吃水差,船舶設(shè)計部門給出了船體在各排水量下吃水差每變化1厘米所對應(yīng)的縱傾力矩值,稱為厘米縱傾力矩,用MTC表示,其單位為t.mcm。在船舶靜水力參數(shù)圖表上可根據(jù)排水量或平均吃水查取。 3計算原理利用厘米縱傾力矩,若已知縱傾力矩,就可以按比例推算出吃水差的大小。注意:教材此處的吃水差t與船舶原理中的吃水差有所不同。二基本計算方法基于上述計算原理推出的基本計算方法,要受到小傾角條件的限制,但對裝卸載荷或縱向移動載荷的大小沒有限制。 1吃水差計算式船舶重力作用線與浮力作用線不

5、共線時,重力與浮力構(gòu)成一對力偶,即產(chǎn)生縱傾力矩MT,其大小為作用力(重力或浮力,用排水量表征)與力偶臂(重心縱向坐標(biāo)Xg與浮心縱向坐標(biāo)Xb的差值)的乘積,即:由此產(chǎn)生吃水差,其計算式為: 2首、尾吃水計算式船舶縱傾變化好比蹺蹺板,一頭沉下去,另一頭就蹺起來。在小傾角條件下,船體這個特殊的“蹺蹺板”的轉(zhuǎn)軸在漂心F處。如圖51所示,直角ACE分別與直角FAD、直角BCF相似, 注意:由(5.1)、(5.2)式計算出的吃水差t為實際值,與變動前吃水差沒有關(guān)系,故由(5.3)式計算的首、尾吃水為實際值。 3首吃水差系數(shù)TFF和尾吃水差系數(shù)TFA將(5.1)、(5.2)式帶入(5.3)式 ,得:式中,T

6、FF、TFA稱為首吃水差系數(shù)和尾吃水差系數(shù),僅為排水量的函數(shù)。不少船舶的資料中提供由TFF = f()、TFA = f()曲線或數(shù)據(jù)表可供查用,則首尾吃水dF、dA的計算式可簡化為(5.5)式。其中,平均吃水dm也可依排水量查靜水力曲線得出。三裝卸少量載荷時吃水差與首尾吃水計算方法 1計算條件(1)少量載荷:小于10%船舶當(dāng)時排水量;(2)假定裝卸少量載荷前后船舶水線面面積、MTC等保持不變。(3)平行沉浮條件:在漂心處裝卸載荷可近似保持平行沉浮。 2計算式(與船舶原理式相同)設(shè)裝卸少量載荷P,符號裝取正、卸取負(fù),其縱向坐標(biāo)為XP ;裝卸前排水量為,重心縱向坐標(biāo)為Xg ,浮心縱向坐標(biāo)為Xb,吃

7、水差為t;裝卸后排水量為+P,重心縱向坐標(biāo)為Xg1 ,浮心縱向坐標(biāo)為Xb1,吃水差為t1 ;裝卸前后吃水差變化量為t ; 厘米吃水噸數(shù)TPC,厘米縱傾力矩MTC,漂心坐標(biāo)Xf保持不變。例題(教材P73例52)已知Q輪,L =148 m,某航次裝貨后,首吃水dF = 5.78 m,尾吃水dA = 6.50 m,TPC=22.88 t/cm,MTC = 175.23 t.m/cm,Xf = 0.68 m,現(xiàn)要加裝240 t。為安全駛過淺灘,問應(yīng)將此貨裝于何處才能保持船舶尾吃水不變?裝貨后船舶首吃水是多少?解:P = 240 t,設(shè)裝貨縱向位置為XP,則: 答:應(yīng)將貨物裝在船中前14.78 m處,裝

8、貨后首吃水為6.00 m。四吃水差調(diào)整 由于載荷重心縱向坐標(biāo)不易算準(zhǔn),以及計算式近似性帶來的誤差,按配載計劃裝載貨物后首尾吃水及吃水差實際值與計算值往往難以吻合。如果不合適就需要調(diào)整。吃水差調(diào)整也是通過船內(nèi)縱向移動少量載荷或加減少量載荷(如打排壓載水)這兩種方法實現(xiàn)。 1船內(nèi)縱移載荷由吃水差變化量計算式可得:與載荷橫移、垂移類似,調(diào)整吃水差變化量t,只和載荷P與縱向移動距離X的乘積有關(guān),與起點、終點無關(guān)。 2加減少量載荷假想先在漂心處加減少量載荷,使船舶近似保持平行沉??;然后再將載荷縱移,調(diào)整吃水差。因此,其計算式為:與單純船內(nèi)縱移載荷不同,對于給定的吃水差調(diào)整量t,一旦確定加減載荷P,則加減

9、位置XP也就唯一確定。 3注意事項(1)制定配載計劃時應(yīng)留有余地(12%DF),以便調(diào)整;(2)調(diào)整吃水差時應(yīng)兼顧船體強度和拱垂變形程度。5.3 吃水差與首尾吃水計算圖表 為簡化吃水差與首尾吃水計算,船舶資料中提供有吃水差曲線圖、少量加載首尾吃水改變量等圖表,使用方便,但曲線圖判讀誤差較大。 一吃水差曲線圖 1制圖原理上述計算原理可知,對于給定的船舶,吃水差t及首尾吃水dF、dA只是排水量、載荷對中力矩和Pi*Xi(空船重量除外)的函數(shù),其他參數(shù)要么是常數(shù),要么也是排水量的函數(shù),即: 以排水量為橫坐標(biāo),載荷對中力矩和Pi*Xi為縱坐標(biāo),將以上函數(shù)關(guān)系畫成曲線,即制成吃水差曲線圖,如教材P76圖

10、53所示。 2應(yīng)用(1)已知和Pi*Xi查取吃水差和首尾吃水(如圖55a所示)i)按排水量在橫軸上標(biāo)出A點,過A點做垂線;ii)按Pi*Xi在縱軸上標(biāo)出B點,過B點做水平線;iii)垂線與水平線交點C所對應(yīng)的吃水差及首尾吃水即為所求。如果不恰好交在線上,應(yīng)插值求取。(2)縱移載荷或距離求取(如圖52b所示) 已知排水量,計劃將吃水差從t0調(diào)整為t1,求縱移載荷或距離。i)按排水量在橫軸上標(biāo)出A點,過A點做垂線交吃水差t0和t1線得B、D點,如果不恰好交在線上,應(yīng)插值求??;ii)分別過B、D點做水平線交縱軸得C、E點;iii)則CE即為縱移載荷P與縱移距離X的乘積,因此,可按下式計算縱移載荷P或

11、縱移距離X:二少量加載首尾吃水改變量計算圖表 注意:該圖表不僅可用于加載,也可用于減載。還可用于船內(nèi)載荷縱移,即當(dāng)成一處加載,一處卸載。 1制作原理對于給定的船舶,少量加載時首、尾吃水的改變量dF、dA是加載載荷P、平均吃水dm(也可以是排水量)和加載位置XP的函數(shù),其他參數(shù)要么是常數(shù),要么也是平均吃水dm的函數(shù)。即:由于自變量有三個,作圖不方便,因此船舶資料中通常提供加載特定噸數(shù)(如100 t或50 t等)的首尾吃水改變量曲線圖(如教材P77圖54)或表格(P226表F29)。 2應(yīng)用(1)曲線圖使用(以Q輪加載100 t首尾吃水改變量曲線圖為例)i)在橫軸上找出裝載位置X并做垂線;ii)在縱軸上找出平均吃水d并做水平線;iii)在垂線與水平線的交點上直接或內(nèi)插讀取加載100 t后首尾吃水改變量dF、dA。

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