不同密度水域時吃水差的計算方法

1、不同密度水域時吃水差的計算方法 1 方法一： 不同比重水區(qū)對吃水差影響及計算方法。 在船舶排水量計算中我們知道，同一船舶在總重量相同的情況下，它在不同密度的水域中，排開水的體積是不同的，吃水差亦也不相同。海水密度的變化引起的吃水差變化是一個不容忽視的問題，大型船舶在出入不同密度的水域，當所經航道有水深限制時，更應引起注意。 計算吃水差公式 T = D (LCG LCB) / 100 X MTC 式中T 吃水差； D 排水量； LCG 重心距舯距離； LCB 浮心距中距離； MTC 每厘米縱傾力矩。 由于船舶建造過程中船型結構的原因，每艘船舶浮心距舯距離（LCB）都隨著吃水的增加而逐漸后移。因比

2、，船舶從密度大的水域駛入密度小的水域，排水量體積增加，平均吃水增加，因船舶重量未變動故船舶重心距舯距離（LCG）不改變。隨著LCB后移會使船舶的前傾增大，尾傾減?。环粗?，船舶從密度小的水域駛入密度大的小域，排水體積減小，吃水減小，由于LCB前移，使船舶尾傾增加，首傾減小。就是說，船舶在密度大的水域中留有適度的尾傾，才能保持駛入密度小的水域后船舶能平吃水。要留有多大的吃水差才能保持在不同密度水中獲得平吃水，要經計算求得。下面舉例說明：某輪在密度有1.025的標準海水中，平均吃水11.66米，查得當時的排水量D = 68768，LCB = 5.89 （舯前），MTC = 984.5，經計算得重心距

3、舯距離LCG = 5.71（舯前）。（也可從配載儀上求得）。（1）首先計算在標準海水中的吃水差： 根據吃水差公式 T = D（LCG - LCB）/100 MTC = 68768 X (5.71 5.89) / 100 X 984.5 = -12.6 cm（2）計算駛入巴拿馬湖水（0.995）后新的排水量 68786 X 1.025 / 0.995 = 70841（3）以排水量有引數，反查表得出在運河中： 吃水 = 11.89 LCB = 5.71 （舯前）MTC = 996.8LCG = 5.71 （舯前），（貨物未動，重心不變） （4）計算駛入運河的吃水差 T = 70841 X （5.7

4、1 5.71）/ 100 X 996.8 = 0 即船在運河中前后平吃水，吃水差為0。 （5）進入運河前后吃水差比較 進入運河前尾傾12.6厘米，進入運河后平吃水（11.89米）即首傾增加的12.6厘米，尾傾減少12.6厘米。 巴拿馬運河極限船（排水量6800 M/T 72000M/T，最大吃水12.04米，長290米，寬32.63米）在密度為1.025的海水滿載駛入密度為0.995的巴拿馬湖水時,大體會產生12 13厘米的首傾。這類船如要平吃水過河，應保留進入運河前有12 13厘米尾傾。每條船在過河前或裝貨時嚴格計算，以免造成吃水差過大不能過河。密度大的水域的船舶應有適度的尾傾，才能保證進入

5、密度小的水域后船舶平吃水；反之亦然。這是船舶的一個普遍性規(guī)律。2 方法二：船舶進出不同密度水域時吃水差的計算方法 （1） 引言 船舶進出港通常是航行在受限制的水域。為了多裝貨，總是要求船舶吃水不能超過限定值，而且應是平吃水進出港；同時，船舶從海上航行到進港，或者從港內到海上航行，往往又是進出于不同密度的水域。因此，在配載時需要解以下兩個問題： 1） 船舶進出不同密度水域時的吃水變化量計算： 2） 船舶進出不同密度水域時的吃水差計算。 文獻 1 給出的船舶進出不同密度水域時的吃水差變化量的計算公式為： 吃水變化量d = ×（P/P1 P/P0） / 100 TPC （1） 式中d為不同

6、密度水域中吃水變化量（m）；為進入新水域前的排水量（t），TPC為該排水量下的標準海水密度時的厘米吃水噸數（t/）；P為標準海水密度（P = 1.025t/m3）；P0 為原水域密度； P1為新水域的水密度。 但是，關于船舶進出不同密度水域時吃水差的計算，文獻 1 卻沒有提供計算公式。筆者在實踐中發(fā)現海水密度變化所引起的吃水差變化有時是個不能忽略的因素。筆者在某散裝船（GT26,449, DW 47,639）工作期間，測得海水密度變化所引起的吃不差變化量可達0.08 0.12 。顯然，這是必須考慮的因素。因此，解決船舶進出不同密度水域時的吃水差計算問題是必要的；特別對大型船舶，其經濟效益也是可

7、觀的。筆者提出一種新的計算方法。 （2） 海水密度變化所引起的吃水差變化的基本特點 計算吃水差t基本公式為： t = (Xp - XB) / 100MTC （ m ） （2） 式中：為排水量（t）：Xp為船舶重心距舯距離（m）；XB為船舶浮心距舯距離（m）；MTC為該排水量下的厘米縱傾力矩(t·m/cm)。而 MTC = ·GML / 100 L BP （t·m/cm） （3） 式中：GML為船舶縱穩(wěn)性高度（m），由船舶的平均吃水決定；L BP 為船舶垂線間長（m）。把（3）式代入（2）式得： t = L BP·(Xp - XB) / GML （ m ）

8、 （4） 這就是吃水差t基本公式的另一種表示方法，并且，這種方法更本質地反映了吃水差的計算原理。從（4）式可見，吃水差t， L BP， Xp， XB及 GML有關。進一步分析，可以得出以下結論：1） 船舶的浮心XB，隨著吃水的增加，是一定向后移動的。因此，船舶從密度大的水域進入密度小的水域，平均吃水增大，吃水差減??；反之，從密度小的水域進入密度大的水域，平均吃水減小，吃水差增大。換言之，船舶從密度大的水域進入密度小的水域，將產生首傾；反之將產生尾傾；也就是說，密度大的水域的船舶應有適度的尾傾，才能保證進入密度小的水域后船舶平吃水；反之亦然。這是船舶的一個普遍性規(guī)律。 2） GML 隨著平均吃水

9、的變化而產生的變化僅影響吃水差t的大小，并不影響上面的結論。因水密度變化而產生的GML 的變化對吃水差t的影響較之XB 為小。 （3） 船舶進出不同密度水域時吃水差的計算方法 以上通過對海水密度變化所引起的吃水差變化的定性分析，得出其基本的特點。但是，在實際應用中需要一種定量計算方法，筆者在實踐中摸索出一種新的計算方法，介紹如下： 1） 根據原水域的，XB，MTC及t計算Xp Xp = t·100 MTC/ + XB ( m ) (5) 2） 由公式（1）計算吃水變化量d 3） 計算船舶在新水域的平均吃水dm1 dm1 = dm + d (6) 4） 由dm1查靜水力參數表或靜水力曲

10、線圖，得出相應的1，MTC1， XB1及XF1（漂心） 5） 船舶在新水域的吃水差t1為 t1 = L BP （Xp 1- XB1）/ GML1 =1·（Xp 1- XB1）/ 100 MTC1 (7) 艏吃水dF1 = dm1 + ( LBP /2 - XF1 ) / LBP (8) 艉吃水dA1 = dm1 - ( LBP /2 -XF1 ) / LBP (9) 需要強調的一點是使用公式（7）時，1是由dm1查表而得的標準海水密度水域中的排水量，并非本船實際的排水量。 （4） 要求船舶進入新水域為平吃水的預配吃水差的計算方法。 要求船舶進入新水域為平吃水是船舶貨運中經常遇到的問題

11、，下面給出一種簡便的預配吃水差的計算方法。 1） 計算船舶進入新水域的平均吃水 dm1 = dm + d ； 2） 由dm1查出相應的XB1； 3） 令Xp =XB1，并代入公式（2）得 t 0 = ·（XB1- XB）/ 100 MTC ( m ) （10） 公式（10）計算出的就是所要求的預配吃水差。船舶在原水域的吃水差為t 0時，船舶進入新水域后就能平吃水。 特別要注意在美國裝貨，回中國或日本過巴拿馬運河時，大副要事先預配好水尺，絕對保證在過運河時為平吃水。即在裝貨港口留有一定的尾傾，再考慮油水的消耗。同時也要注意在美國一些港口的水密度也很小，接近淡比重，如密西西比河內的密度差

12、不多就是1左右。 吃水差控制引起吃水差變化的因素有油水的消耗以及海水密度的變化。裝貨前應根據實際情況計算出離港時所需的吃水差：查表計算為主；計算機的計算結果為驗算。例：船舶在巴拿馬運河的計算平均吃水為12.03，河水比重0.9954，要求吃水差為3cm，計算海水比重為1.020時所需的吃水差。解： 以計算平均吃水12.03為引數，在靜水力參數表中查得LCB（X B，MID.B）浮心距中距離： -7.37 m。 現所需的僅是吃水差改變量，所以可假設當時為平吃水，則重心距舯LCG（XG，MID.G）距離 -7.37 m。 根據海水比重修正量算出海水比重為1.020的計算平均吃水為11.77。 以1

13、1.77查表得： 新的LCB = -7.52 m ; MTC = 945 （浮心隨著吃水減小而前移） 所以比重1.020時的吃水差變化量為： t = ·（LCG - LCB）/ 100 MTC = 70000 ×-7.37 (-7.52) ÷ 100 ×945 = 11.1 cm 所以海水為1.020時吃水差為11.1 + 3 = 14.1 cm 再考慮油水消耗對吃水差的影響即可知道裝貨結束時應保持的吃水差。重復記憶：在比重大的水域中必須保持適當的尾傾，這樣進入比重小的水域才能平吃水。大型散裝船的裝載 中遠（香港）集團大型散裝船裝貨的主要特點是吃水限制和

14、裝貨速度快。很多港口十幾個小時就可裝完貨。在和此短的時間內要完成與裝貨有關的各種繁雜的工作，確實不易。不少大型散裝船因裝載失誤而導致過巴拿馬運河受阻而損失上百萬元；或裝貨后因吃水超過規(guī)定，開航受延誤而損失船期，受罰款，或到卸貨港增加不必要的駁載，受罰款等等。因此，找出一種快捷、簡易、避免失誤的方法來指導裝貨，對保證裝到最大值，又確保安全有著重大的意義。一、 制訂航次計劃收到公司或租家的航次指示后，根據提供的各種資料以及本船的各種狀況計算出最大裝貨值，把計算過程和結果電告公司或租家。計算方法如下：最大吃水限制12.04m，中垂（中拱）修正量-0.02m，安全余量-0.01m，可裝最大平均吃水12

15、.01m；相應的排水量70000t，海水比重修正量-430t；燃油存量-1250t；淡水存量-150t；壓載水殘余-100t；船舶常數-250t；空船重量-9600t；計算最大可裝貨量58220t。其中：中垂修正量 = 1/4 × 中垂量； 中拱修正量 = 3/4 × 中拱量； 海水比重修正量 = (當時海水比重 1.025) / 1.025二、 制訂裝貨計劃 做裝貨計劃時，一般按艙容比例向各艙分配貨物，但必須詳細參閱以前各個航次的裝貨狀態(tài)，特別是中垂中拱情況。應選擇中垂量小、避免中拱的狀態(tài)，以便多裝貨。中拱是裝貨的大忌，它不但嚴重裝貨量，而且給最后的吃差調整和到港的吃水控

16、制帶來很大的麻煩。因此，必須避免中拱現象。記錄中的中垂量不一定十分準確，隨著時間的推移也可能會有所變化，所以應選擇有輕微中垂（2-4cm）的狀態(tài)作為制作配載圖的參考。 配載圖確定下來之后，要制訂裝貨順序。裝貨順序應考慮的因素有：港口的裝貨速度、多少個艙同時裝，有利于壓載水的排放、船舶強度，吃水差及吃水值，有利于加快裝貨速度等。在需要移船的情況下，應盡量減少移船次數。其中船舶強度是特別值得注意的因素。裝貨順序應同壓載水的排放計劃一同考慮。計算出各個狀態(tài)下船舶強度和它的允許值，同吃水狀況制成表，作為裝貨的指導材料之一。 三、 裝貨過程控制 1. 壓載水。壓載水的排放以及最后的殘余，直接影響裝貨操作

17、和裝貨量，往往因壓載水沒有能按計劃排放而打破裝貨計劃，影響船舶強度。因此有必要掌握一些排放程序和應變方法。到港前應制定好排放計劃，一旦船舶靠碼頭，在不影響裝貨操作的情況下應立刻排放壓載水，即使不能立刻排放，出應通知有關人員做好準備。如條件允許應做一下試驗，以保證排放能順利進行。在排放過程中應經始終保持較大的吃水差，經常核算排放量和監(jiān)測排放效果。對老舊船，可能會出現管道破裂、閥門開關困難或漏氣等現象。所以對于老舊船更應保持監(jiān)測，發(fā)現問題及時解決。如果是某一單獨的壓載水艙的閥門漏氣，則該艙的壓載水排放到閥門上部水平時應停下來，等到其它壓載艙全部排放結束后再排放該艙。如果該艙排干之后才發(fā)現閥門漏氣，

18、則應往該艙壓水直到該閥門全部被水覆蓋，然后按上述程序排放。 2. 船舶強度。船舶強度是大型散裝船在裝貨過程中必須時刻掌握的一個主要內容。在裝卸過程中如出現船體受力超過允許值，將使船舶內部受損而產生潛在危險。因此在裝貨前必須制訂好裝貨計劃，計算出各種狀態(tài)下船舶強度，掌握階段的船體受力安全余量，在操作過程中盡可能按計劃進行，遇到可能與原計劃不同時應及時按新情況計算，以保證船體受力始終低于允許值，且有一定的安全余量。 3. 海水比重。海水比重隨潮水、海水溫度等變化而變化，而這種變化容易被忽略。對于巴拿馬極限的船舶，海水比重每變化0.001,在接近滿載時的裝貨量變化近70噸，同時也引起吃水差變化。很多

19、港口一天中的不同時刻海水比重的變化往往超過0.001，所以每次核算裝貨量和吃水差時都必須測量海水比重。在吃水差調整和決定最后階段還有多少噸貨可裝時更應認真測量，最好船舶左右都測，以保證準確。 4. 裝貨量。計劃的裝貨量是個近似值，它不是裝貨操作所力求達到的目標，它隨著最后的燃油、淡水存量、壓載水殘余、船舶中垂/中拱的變化而變化。這些變化雖然到最后階段都將明朗，但為不致于出現差錯，每個變量確定后都應對最大可裝的貨物量進行計算，并利用各種機會進行驗算。 5. 最大吃水的控制。最大裝貨量是裝貨的目的，衡量是否達到最大裝貨量的標準是最大吃水。因此，裝貨的最后階段必須注意船舶吃水，并用裝貨量的大小來驗算

20、，以確保最終吃水符合原計劃的數值。要充分理解兩者之間的關系，如在異常應立刻重新看吃水，特別是船舯吃水的大小，重新計算，找出差異的原因。最大吃水允許值的計算：設船舶在新奧爾良裝貨，河水比重0.9985從新奧爾良至巴拿馬船閘的油水消耗為150t，在計算海水比重變化使吃水差變化可按沒有改變計算。因此，新奧良的最大吃水允許值為：12.04 + 150 7000 × （0.9985 0.9954）÷1.025 ÷ (64 × 100) = 12.03 m （注：這種計算我不理解。我的方法見最后注釋）。這個最大吃水允許值的含義是：中拱時前后吃水的平均值；中垂時船舯的

21、吃水。知道了最大吃水允許值，就很容易算出還有多少噸貨待裝。比如，調整吃水時，船舶是中垂船舯平均吃水為11.95m，最大允許吃水12.03 m，TPC 64，則可以再裝的貨物量為（12.03 11.95）×100 × 64 = 512 t。 6. 吃水差的調整。裝貨的最后階段，必須進行吃水差調整，而且不允許有計算錯誤。這里介紹一種簡易的吃水差調整計算方法。 以二、六艙為吃水差調整艙，二艙每100t首吃水變化為a2（a2= 4.8 cm），尾吃水變化為-b2（-b2= -1.7）；六艙首吃水變化為-a6（-a6 = -0.6 cm），尾吃水變化為b6（b6= 3.8 cm ）。

22、現剩下 M噸貨物，吃水差需改變T公分。設待裝入二艙的貨物為X噸，待裝入六艙的貨物為（M-X）噸，則吃水差改變量 = 首吃水增加量 尾吃水增加量，即： T = X/100 ×a2 + (M - X)/100 ×(-a6 ) X/100 ×(-b2 ) + (M - X)/100 ×b6, 經換算得：X = 100 T + (a6 + b6) M / (a2 + b2 + a6 + b6) = 100 T + (0.6 + 3.8) M / (4.8 + 1.7 + 0.6 + 3.8) = 100 T + 4.4 M / 10.9 這個公式簡單易記。例如，

23、調整吃水時首尾吃水分別為11.8 m，11.95 m，12.00m。希望最后首舯尾吃水分別為11.94 m，12.03m，12.02m，TPC 64，求二、六艙各有多少噸待裝。 計算： M = (12.03 11.95) ×100 ×64 = 512 t； T = (12.00 11.80) - (12.02 11.94) = 0.12 m = 12 cm X = (100T + 4.4 M) / 10.9 = (100×12 + 4.4 ×512 ) / 10.9 = 317 t M X = 512 317 = 195 t 即：二、六艙分別尚有317t

24、 和195t 待裝。 7 吃水差的控制。引起吃水差變化的因素有油水的消耗以及海水比重的變化。裝貨前應根據實際情況計算出船舶離港時所需的吃水差。海水比重變化引起的吃水差變化雖可以有裝貨計算機中計算，但往往有一些誤差，因此，應以查表為主，計算機的計算結果為驗算。例如，船舶在巴拿馬運河的計算平均吃水為12.03 m，河水比重為0.9954，要求吃水差為3cm，計算海水比重為1.020時所需的吃水差。 先以計算平均吃水12.03 m在表中查得浮心為-7.37 m?，F所需的僅是吃水差改變量，所以可假設當時為平吃水，則重心距舯LCG等于LC B，等于-7.37 m。然后根據海水比重修正量算出海水比重為1.020時的平均吃水為11.77。以11.77查表得：LCB = MTC T = （LCG - LCB）/ 100 MTC = 70000·（-7.37 + 7.52）/ 94500 = 11.1 cm。所以海水比重為1.020時的吃水差應為11.1 + 3 = 14.1 cm （尾吃水比首吃水大