不同密度水域時(shí)吃水差的計(jì)算方法

1、不同密度水域時(shí)吃水差的計(jì)算方法 1 方法一： 不同比重水區(qū)對(duì)吃水差影響及計(jì)算方法。 在船舶排水量計(jì)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(kāi)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(gè)不容忽視的問(wèn)題，大型船舶在出入不同密度的水域，當(dāng)所經(jīng)航道有水深限制時(shí)，更應(yīng)引起注意。 計(jì)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(guò)程中船型結(jié)構(gòu)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?cè)朊芏刃〉乃颍潘矿w積增加，平均吃水增加，因船舶重量未變動(dòng)故船舶重心距舯距離（LCG）不改變。隨著LCB后移會(huì)使船舶的前傾增大，尾傾減??；反之，船舶從密度小的水域駛?cè)朊芏却蟮男∮?，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(shuō)，船舶在密度大的水域中留有適度的尾傾，才能保持駛?cè)朊芏刃〉乃蚝蟠澳芷匠运?。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(jīng)計(jì)算求得。下面舉例說(shuō)明：某輪在密度有1.025的標(biāo)準(zhǔn)海水中，平均吃水11.66米，查得當(dāng)時(shí)的排水量D = 68768，LCB = 5.89 （舯前），MTC = 984.5，經(jīng)計(jì)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(jì)算在標(biāo)準(zhǔn)海水中的吃水差： 根據(jù)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(jì)算駛?cè)氚湍民R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(shù)，反查表得出在運(yùn)河中： 吃水 = 11.89 LCB = 5.71 （舯前）MTC = 996.8LCG = 5.71 （舯前），（貨物未動(dòng)，重心不變） （4）計(jì)算駛?cè)脒\(yùn)河的吃水差 T = 70841 X （5.7

4、1 5.71）/ 100 X 996.8 = 0 即船在運(yùn)河中前后平吃水，吃水差為0。 （5）進(jìn)入運(yùn)河前后吃水差比較 進(jìn)入運(yùn)河前尾傾12.6厘米，進(jìn)入運(yùn)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(yùn)河極限船（排水量6800 M/T 72000M/T，最大吃水12.04米，長(zhǎng)290米，寬32.63米）在密度為1.025的海水滿載駛?cè)朊芏葹?.995的巴拿馬湖水時(shí),大體會(huì)產(chǎn)生12 13厘米的首傾。這類船如要平吃水過(guò)河，應(yīng)保留進(jìn)入運(yùn)河前有12 13厘米尾傾。每條船在過(guò)河前或裝貨時(shí)嚴(yán)格計(jì)算，以免造成吃水差過(guò)大不能過(guò)河。密度大的水域的船舶應(yīng)有適度的尾傾，才能保證進(jìn)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(gè)普遍性規(guī)律。2 方法二：船舶進(jìn)出不同密度水域時(shí)吃水差的計(jì)算方法 （1） 引言 船舶進(jìn)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(guò)限定值，而且應(yīng)是平吃水進(jìn)出港；同時(shí)，船舶從海上航行到進(jìn)港，或者從港內(nèi)到海上航行，往往又是進(jìn)出于不同密度的水域。因此，在配載時(shí)需要解以下兩個(gè)問(wèn)題： 1） 船舶進(jìn)出不同密度水域時(shí)的吃水變化量計(jì)算： 2） 船舶進(jìn)出不同密度水域時(shí)的吃水差計(jì)算。 文獻(xiàn) 1 給出的船舶進(jìn)出不同密度水域時(shí)的吃水差變化量的計(jì)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(jìn)入新水域前的排水量（t），TPC為該排水量下的標(biāo)準(zhǔn)海水密度時(shí)的厘米吃水噸數(shù)（t/）；P為標(biāo)準(zhǔn)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(guān)于船舶進(jìn)出不同密度水域時(shí)吃水差的計(jì)算，文獻(xiàn) 1 卻沒(méi)有提供計(jì)算公式。筆者在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)海水密度變化所引起的吃水差變化有時(shí)是個(gè)不能忽略的因素。筆者在某散裝船（GT26,449, DW 47,639）工作期間，測(cè)得海水密度變化所引起的吃不差變化量可達(dá)0.08 0.12 。顯然，這是必須考慮的因素。因此，解決船舶進(jìn)出不同密度水域時(shí)的吃水差計(jì)算問(wèn)題是必要的；特別對(duì)大型船舶，其經(jīng)濟(jì)效益也是可

7、觀的。筆者提出一種新的計(jì)算方法。 （2） 海水密度變化所引起的吃水差變化的基本特點(diǎn) 計(jì)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(zhǎng)（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(zhì)地反映了吃水差的計(jì)算原理。從（4）式可見(jiàn)，吃水差t， L BP， Xp， XB及 GML有關(guān)。進(jìn)一步分析，可以得出以下結(jié)論：1） 船舶的浮心XB，隨著吃水的增加，是一定向后移動(dòng)的。因此，船舶從密度大的水域進(jìn)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(jìn)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(jìn)入密度小的水域，將產(chǎn)生首傾；反之將產(chǎn)生尾傾；也就是說(shuō)，密度大的水域的船舶應(yīng)有適度的尾傾，才能保證進(jìn)入密度小的水域后船舶平吃水；反之亦然。這是船舶的一個(gè)普遍性規(guī)律。 2） GML 隨著平均吃水

9、的變化而產(chǎn)生的變化僅影響吃水差t的大小，并不影響上面的結(jié)論。因水密度變化而產(chǎn)生的GML 的變化對(duì)吃水差t的影響較之XB 為小。 （3） 船舶進(jìn)出不同密度水域時(shí)吃水差的計(jì)算方法 以上通過(guò)對(duì)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(diǎn)。但是，在實(shí)際應(yīng)用中需要一種定量計(jì)算方法，筆者在實(shí)踐中摸索出一種新的計(jì)算方法，介紹如下： 1） 根據(jù)原水域的，XB，MTC及t計(jì)算Xp Xp = t·100 MTC/ + XB ( m ) (5) 2） 由公式（1）計(jì)算吃水變化量d 3） 計(jì)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(shù)表或靜水力曲

10、線圖，得出相應(yīng)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(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是使用公式（7）時(shí)，1是由dm1查表而得的標(biāo)準(zhǔn)海水密度水域中的排水量，并非本船實(shí)際的排水量。 （4） 要求船舶進(jìn)入新水域?yàn)槠匠运念A(yù)配吃水差的計(jì)算方法。 要求船舶進(jìn)入新水域?yàn)槠匠运谴柏涍\(yùn)中經(jīng)常遇到的問(wèn)題

11、，下面給出一種簡(jiǎn)便的預(yù)配吃水差的計(jì)算方法。 1） 計(jì)算船舶進(jìn)入新水域的平均吃水 dm1 = dm + d ； 2） 由dm1查出相應(yīng)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(jì)算出的就是所要求的預(yù)配吃水差。船舶在原水域的吃水差為t 0時(shí)，船舶進(jìn)入新水域后就能平吃水。 特別要注意在美國(guó)裝貨，回中國(guó)或日本過(guò)巴拿馬運(yùn)河時(shí)，大副要事先預(yù)配好水尺，絕對(duì)保證在過(guò)運(yùn)河時(shí)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(shí)也要注意在美國(guó)一些港口的水密度也很小，接近淡比重，如密西西比河內(nèi)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(yīng)根據(jù)實(shí)際情況計(jì)算出離港時(shí)所需的吃水差：查表計(jì)算為主；計(jì)算機(jī)的計(jì)算結(jié)果為驗(yàn)算。例：船舶在巴拿馬運(yùn)河的計(jì)算平均吃水為12.03，河水比重0.9954，要求吃水差為3cm，計(jì)算海水比重為1.020時(shí)所需的吃水差。解： 以計(jì)算平均吃水12.03為引數(shù)，在靜水力參數(shù)表中查得LCB（X B，MID.B）浮心距中距離： -7.37 m。 現(xiàn)所需的僅是吃水差改變量，所以可假設(shè)當(dāng)時(shí)為平吃水，則重心距舯LCG（XG，MID.G）距離 -7.37 m。 根據(jù)海水比重修正量算出海水比重為1.020的計(jì)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(shí)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(shí)吃水差為11.1 + 3 = 14.1 cm 再考慮油水消耗對(duì)吃水差的影響即可知道裝貨結(jié)束時(shí)應(yīng)保持的吃水差。重復(fù)記憶：在比重大的水域中必須保持適當(dāng)?shù)奈矁A，這樣進(jìn)入比重小的水域才能平吃水。大型散裝船的裝載 中遠(yuǎn)（香港）集團(tuán)大型散裝船裝貨的主要特點(diǎn)是吃水限制和

14、裝貨速度快。很多港口十幾個(gè)小時(shí)就可裝完貨。在和此短的時(shí)間內(nèi)要完成與裝貨有關(guān)的各種繁雜的工作，確實(shí)不易。不少大型散裝船因裝載失誤而導(dǎo)致過(guò)巴拿馬運(yùn)河受阻而損失上百萬(wàn)元；或裝貨后因吃水超過(guò)規(guī)定，開(kāi)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(jiǎn)易、避免失誤的方法來(lái)指導(dǎo)裝貨，對(duì)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(jì)劃收到公司或租家的航次指示后，根據(jù)提供的各種資料以及本船的各種狀況計(jì)算出最大裝貨值，把計(jì)算過(guò)程和結(jié)果電告公司或租家。計(jì)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(yīng)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(shù)-250t；空船重量-9600t；計(jì)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(dāng)時(shí)海水比重 1.025) / 1.025二、 制訂裝貨計(jì)劃 做裝貨計(jì)劃時(shí)，一般按艙容比例向各艙分配貨物，但必須詳細(xì)參閱以前各個(gè)航次的裝貨狀態(tài)，特別是中垂中拱情況。應(yīng)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(yán)重裝貨量，而且給最后的吃差調(diào)整和到港的吃水控

16、制帶來(lái)很大的麻煩。因此，必須避免中拱現(xiàn)象。記錄中的中垂量不一定十分準(zhǔn)確，隨著時(shí)間的推移也可能會(huì)有所變化，所以應(yīng)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(lái)之后，要制訂裝貨順序。裝貨順序應(yīng)考慮的因素有：港口的裝貨速度、多少個(gè)艙同時(shí)裝，有利于壓載水的排放、船舶強(qiáng)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(yīng)盡量減少移船次數(shù)。其中船舶強(qiáng)度是特別值得注意的因素。裝貨順序應(yīng)同壓載水的排放計(jì)劃一同考慮。計(jì)算出各個(gè)狀態(tài)下船舶強(qiáng)度和它的允許值，同吃水狀況制成表，作為裝貨的指導(dǎo)材料之一。 三、 裝貨過(guò)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(méi)有能按計(jì)劃排放而打破裝貨計(jì)劃，影響船舶強(qiáng)度。因此有必要掌握一些排放程序和應(yīng)變方法。到港前應(yīng)制定好排放計(jì)劃，一旦船舶靠碼頭，在不影響裝貨操作的情況下應(yīng)立刻排放壓載水，即使不能立刻排放，出應(yīng)通知有關(guān)人員做好準(zhǔn)備。如條件允許應(yīng)做一下試驗(yàn)，以保證排放能順利進(jìn)行。在排放過(guò)程中應(yīng)經(jīng)始終保持較大的吃水差，經(jīng)常核算排放量和監(jiān)測(cè)排放效果。對(duì)老舊船，可能會(huì)出現(xiàn)管道破裂、閥門(mén)開(kāi)關(guān)困難或漏氣等現(xiàn)象。所以對(duì)于老舊船更應(yīng)保持監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決。如果是某一單獨(dú)的壓載水艙的閥門(mén)漏氣，則該艙的壓載水排放到閥門(mén)上部水平時(shí)應(yīng)停下來(lái)，等到其它壓載艙全部排放結(jié)束后再排放該艙。如果該艙排干之后才發(fā)現(xiàn)閥門(mén)漏氣，

18、則應(yīng)往該艙壓水直到該閥門(mén)全部被水覆蓋，然后按上述程序排放。 2. 船舶強(qiáng)度。船舶強(qiáng)度是大型散裝船在裝貨過(guò)程中必須時(shí)刻掌握的一個(gè)主要內(nèi)容。在裝卸過(guò)程中如出現(xiàn)船體受力超過(guò)允許值，將使船舶內(nèi)部受損而產(chǎn)生潛在危險(xiǎn)。因此在裝貨前必須制訂好裝貨計(jì)劃，計(jì)算出各種狀態(tài)下船舶強(qiáng)度，掌握階段的船體受力安全余量，在操作過(guò)程中盡可能按計(jì)劃進(jìn)行，遇到可能與原計(jì)劃不同時(shí)應(yīng)及時(shí)按新情況計(jì)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(duì)于巴拿馬極限的船舶，海水比重每變化0.001,在接近滿載時(shí)的裝貨量變化近70噸，同時(shí)也引起吃水差變化。很多

19、港口一天中的不同時(shí)刻海水比重的變化往往超過(guò)0.001，所以每次核算裝貨量和吃水差時(shí)都必須測(cè)量海水比重。在吃水差調(diào)整和決定最后階段還有多少噸貨可裝時(shí)更應(yīng)認(rèn)真測(cè)量，最好船舶左右都測(cè)，以保證準(zhǔn)確。 4. 裝貨量。計(jì)劃的裝貨量是個(gè)近似值，它不是裝貨操作所力求達(dá)到的目標(biāo)，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(xiàn)差錯(cuò)，每個(gè)變量確定后都應(yīng)對(duì)最大可裝的貨物量進(jìn)行計(jì)算，并利用各種機(jī)會(huì)進(jìn)行驗(yàn)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(dá)到最大裝貨量的標(biāo)準(zhǔn)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(lái)驗(yàn)算

20、，以確保最終吃水符合原計(jì)劃的數(shù)值。要充分理解兩者之間的關(guān)系，如在異常應(yīng)立刻重新看吃水，特別是船舯吃水的大小，重新計(jì)算，找出差異的原因。最大吃水允許值的計(jì)算：設(shè)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(jì)算海水比重變化使吃水差變化可按沒(méi)有改變計(jì)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(jì)算我不理解。我的方法見(jiàn)最后注釋）。這個(gè)最大吃水允許值的含義是：中拱時(shí)前后吃水的平均值；中垂時(shí)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(diào)整吃水時(shí)，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(diào)整。裝貨的最后階段，必須進(jìn)行吃水差調(diào)整，而且不允許有計(jì)算錯(cuò)誤。這里介紹一種簡(jiǎn)易的吃水差調(diào)整計(jì)算方法。 以二、六艙為吃水差調(diào)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(xiàn)剩下 M噸貨物，吃水差需改變T公分。設(shè)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(jīng)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(gè)公式簡(jiǎn)單易記。例如，

23、調(diào)整吃水時(shí)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(jì)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(yīng)根據(jù)實(shí)際情況計(jì)算出船舶離港時(shí)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(jì)算機(jī)中計(jì)算，但往往有一些誤差，因此，應(yīng)以查表為主，計(jì)算機(jī)的計(jì)算結(jié)果為驗(yàn)算。例如，船舶在巴拿馬運(yùn)河的計(jì)算平均吃水為12.03 m，河水比重為0.9954，要求吃水差為3cm，計(jì)算海水比重為1.020時(shí)所需的吃水差。 先以計(jì)算平均吃水12.03 m在表中查得浮心為-7.37 m。現(xiàn)所需的僅是吃水差改變量，所以可假設(shè)當(dāng)時(shí)為平吃水，則重心距舯LCG等于LC B，等于-7.37 m。然后根據(jù)海水比重修正量算出海水比重為1.020時(shí)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(shí)的吃水差應(yīng)為11.1 + 3 = 14.1 cm （尾吃水比首吃水大