貨運備課4 (1)

1、海上貨物運輸備課筆記第二篇 船舶貨運項目一 航次貨運量的核定 允許的船舶載重線航次最大貨運量 或 港口水深限制航次貨運總體積 船舶貨艙艙容知識點1 與積載有關(guān)的船舶知識一、船舶的重量性能：排水量和載重量（一）排水量（Displacement）：指船舶在某一水線下排開同體積水的重量（t）。1空船排水量L（Light displacement）：指船舶裝備齊全但無裝載時的排水量，即船舶的空船重量（t）。2滿載排水量S（Summer displacement）：指船舶吃水達(dá)到某一載重線（一般指夏季載重線）時的排水量（t）。3裝載排水量：指船長沒有達(dá)到滿載的任一情況下的排水量（t）。（二）載重量：指船

2、舶裝載載荷的重量（t）。1總載重量DW（Dead weight）：指船舶在某一水線下所能裝載載荷的最大重量（t）。 DW = L2凈載重量NDW（Net dead weight）：在具體航次中，船舶所能裝載貨物的最大重量（t）。 L 航次儲備量（t） 船舶常數(shù)（t）二、船舶的容量性能1貨艙容積Vch（Capacity of holds）：船舶能夠接納貨物的封閉空間（水密空間）（m3）。（1）散裝艙容Vch.1（Grain capacity）：指船舶裝載散裝貨物的艙容（m3）。（2）包裝艙容Vch.2（Bale capacity）：指船舶裝載包裝貨物的艙容（m3）。（3）液艙艙容Vch.3（Li

3、quid capacity）：指船舶裝載液體貨物的艙容（m3）。一般指深艙（Deep tank）。 一般地，Vch.1 Vch.22艙容系數(shù)（Coefficient of loading）：指船舶每一噸凈載重量所能提供的艙容。 = Vch ./ NDW ( m3/t)船舶艙容系數(shù)的大小，表明船舶適宜裝載重貨還是適宜裝載輕泡貨。3登記噸位RT（Register tonnage）：為船舶注冊登記所規(guī)定的一種丈量單位。（1）總（登記）噸位GT（Gross tonnage）：表示根據(jù)登記噸位規(guī)范的各項規(guī)定，丈量確定的船舶的總?cè)莘e。 GT = K1V K1 = 0.2 + 0.02log10V V 船舶

4、所有圍蔽處所的總?cè)莘e（m3）。 （1994年7月18日前船舶，根據(jù)1977年頒布的海船噸位丈量規(guī)范規(guī)定，一登記噸位為2.83m3，即100ft3。）總噸位的用途： 表示船舶的規(guī)模，作為船舶數(shù)量的統(tǒng)計單位； 作為計算凈噸位的基礎(chǔ)； 作為計算客船、客貨船的定期租金的依據(jù)； 作為計算海事賠償?shù)幕鶞?zhǔn)。（2）凈（登記）噸位NT（Net tonnage）：表示根據(jù)船舶噸位丈量規(guī)范的各項規(guī)定，丈量確定的船舶有效容積（營運容積）。 （計算公式參見教材）凈噸位的用途：作為計算船舶和各種港口使費及稅金的依據(jù)。（3）運河（登記）噸位CT（Cannel tonnage）：根據(jù)運河當(dāng)局所制定的噸位丈量規(guī)范所確定的登記噸

5、位。運河噸位的用途：用以計算船舶的通過運河費。知識點2 靜水力曲線圖及載重標(biāo)尺一、靜水力曲線圖（Hydrostatic curves plan ） 定義：船舶在靜止正浮狀態(tài)下，其主要特性與平均吃水的一組關(guān)系曲線。（參見教材中曲線）（1）排水體積V曲線：（2）排水量曲線： = V（3）浮心距中距離Xb：（4）水線面面積Aw：（5）漂心距中距離Xf：（6）厘米吃水噸數(shù)TPC：（7）浮心距基線高度KB：（8）橫穩(wěn)心距基線高度KM：（9）縱穩(wěn)心距基線高度KML： （10）厘米縱傾力矩MTC：二、載重標(biāo)尺（Dead weight scale）表示船舶實際吃水與排水量、總載重量的關(guān)系表尺 見表P.6主要用

6、途 （1）已知實際吃水查取排水量、總載重量或反之； （2）已知實際吃水的改變量求取排水量、總載重量的改變量或反之。三、船舶吃水及水的比重對平均吃水的影響（一）各種情況下平均吃水的求法（已知標(biāo)志、吃水值）（1）船舶有縱傾，但漂心 （2）船舶有橫、縱傾，但 即六面吃水平均值（3）船舶有拱垂變形時 （拱垂較小時） （拱垂較大時） （4）船舶有縱傾且時縱傾修正 漂心距舶中的距離t （修正后的）吃水差Lbp 型長（二）水的比重對吃水的影響（1）當(dāng)船舶由1進(jìn)入2時，平均吃水的增量為： （CM） 當(dāng)1=1.025 2=1.000時 淡水超額量（Fresh water allowance）F·W&#

7、183;A：由標(biāo)準(zhǔn)海水進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)淡水平均吃水的改變量。四、載重體標(biāo)志及載重線海圖（一）載重線標(biāo)志的定義：為保證船舶的航行安全，規(guī)定在各種情況下船舶的最大吃水限制線的一種專門標(biāo)志。1干舷（F·B，F(xiàn)ree Board）舯處干舷甲板邊線上邊緣至載重水線的垂直距離。 2儲備浮力(Reserved buoyancy)水線以上水密空間所具有的浮力。實體船舶具有足夠的浮力性、穩(wěn)性和抗沉性。海船的儲備浮力約為排水量的25%40% 一般來說，干舷越大，儲備浮力越大，但最大吃水就變得越小。 3載重線標(biāo)志的內(nèi)容 遠(yuǎn)洋船的載重線有5條或6條（Lbp100米） 沿海船的載重線有4條，線之間的關(guān)系。（二）載重線

8、海圖 根據(jù)風(fēng)浪所發(fā)生的頻率所確定的區(qū)域。1區(qū)帶（Zones）：航行在該區(qū)帶可以全年使用熱帶區(qū)帶。 （1）熱帶區(qū)帶（Tropical Zones）：航行在該區(qū)帶可以全年使用熱帶區(qū)帶。 （2）夏季區(qū)帶（Summer Zones）：航行在該區(qū)帶可以全年使用夏季區(qū)帶。2季節(jié)區(qū)域（Seasonal Areas）：航行于季節(jié)區(qū)域，應(yīng)根據(jù)其規(guī)定的季節(jié)期交替在使用兩條不同的載重線。（1） 熱帶季節(jié)區(qū)域：應(yīng)根據(jù)其規(guī)定的季節(jié)期，交替使用熱帶或夏季載重線。（2） 冬季季節(jié)區(qū)域：應(yīng)根據(jù)其規(guī)定的季節(jié)期，交替使用夏季或冬季載重線。（3） 北大西洋冬季季節(jié)區(qū)域：應(yīng)根據(jù)其規(guī)定的季節(jié)期，交替使用夏季或北大西洋冬季載重線。（三）

9、我國沿海海區(qū)季節(jié)期的劃分（熱帶季節(jié)區(qū)）（1）對于我國遠(yuǎn)洋船：以香港蘇阿爾恒向線為界東北部沿海：4月16日 9月30日 熱帶季節(jié)期10月1日 4月15日 夏季季節(jié)期西南部沿海：1月21日 9月30日 熱帶季節(jié)期10月1日 1月20日 夏季季節(jié)期 （2）對于我國沿海船舶：以汕頭港為界 東北部沿海：4月16日 10月31日 熱帶季節(jié)期11月1日 4月15日 夏季季節(jié)期西南部沿海：2月16日 10月31日 熱帶季節(jié)期11月1日 2月15日 夏季季節(jié)期知識點3 與積載有關(guān)的貨物知識一、 虧艙艙容（Broken Space）由于貨物包裝與貨艙形狀不相一致及貨物堆裝等原因所造成貨艙容積的損失。1虧艙率（或虧

10、艙系數(shù)）（Ratio of broken space）：虧艙艙容與貨物所占艙容的百分比。 2積載因素（Stowage Factor）：每噸貨物所占的艙容或量尺體積。包括虧艙： （m3/t）不包括虧艙： （m3/t） 二、貨物計量及自然損耗（一）貨物積載S.F與船舶艙容系數(shù)之間的區(qū)別與聯(lián)系區(qū)別：（定義、表達(dá)式、對什么而言、大小表明什么）聯(lián)系：1單位相同：m3/ t2當(dāng)貨物的平均積載因素S.F時，滿艙不滿載 “V” （平均積載因素：加權(quán)平均）3當(dāng)貨物的平均積載因素S.F時，滿載不滿艙 “M”4當(dāng)貨物的平均積載因素S.F時，滿艙不滿載 取“V”&“M”大者（二）貨物自然減量(Normal l

11、oss of quantity)（自然損耗）在運輸過程中，由于貨物的性質(zhì)、自然條件和運輸技術(shù)條件等因素造成的不可避免的重量減少。主要原因有：1. 干耗和揮發(fā)：如水果、煤炭、石油等2. 滲漏和沾染：如桶包裝貨、深艙等3. 飛揚和散失：如人物、礦粉等任務(wù)1 充分利用船舶的裝載能力一、船舶的裝載能力1定義：在具體航次中，船舶所能承受貨物的最大限額和可能條件。2裝載能力的內(nèi)容：1） 載重能力：NDW = DW - G C2） 容量能力：Vch3） 其他裝載能力：船舶能承受力特殊貨物的可能條件。二、航次凈載重量的計算NDW = DW - G C1總載重量的確定： DW = L1） 航線水深受限：dmax

12、 = Dd + Hw + dg ±d - Dd dt （公式中分別為：港口或淺灘處基準(zhǔn)水深、可利用的潮高、至淺灘油、水消耗引起的變化量、不同水的密度引起的變化量、富余水深、最大吃水與平均吃水的差值）2） 航線上跨域水區(qū)：船舶航行在使用同一載重線海區(qū)：使用規(guī)定的載重線（確定DW）。船舶從使用較低載重線海區(qū)到使用較高載重線海區(qū)：使用較低載重線（確定DW）。船舶從使用較高載重線海區(qū)到使用較低載重線海區(qū)：A高線區(qū)B低線區(qū)C 設(shè)：H 使用高載重線時的排水量(t)Lo 使用低載重線時的排水量(t) = H - Lo L空船排水量GAB 船舶使用高線航段的油、水消耗量（t）則：當(dāng)GAB 時， DW

13、 = H L當(dāng)GAB 時， DW = Lo L + GAB2航次儲備量G的確定 G = G1 + G21） 固定儲備量G1：船員和行李、糧食和供應(yīng)品、船用備品。2） 可變儲備量G2：燃潤料和淡水。 （公式中分別為：航行中每天油水消耗量、航程、平均航速、航行儲備時間即荒天天數(shù)：沿海及近洋航線取3d，遠(yuǎn)洋航線取57d、停泊每天油水消耗量、停泊總時間）3船舶常數(shù)C的測定C = L - L 定義：船舶營運中空船重量與出廠時的空船重量的差值。常數(shù)測定步驟：1） 觀測六面吃水、水的密度及船上油水存量G；2） 求出平均吃水dM1（時）；3） 將dM1換算成1.025水域中的值dM2；4） 根據(jù)dM2查得；5

14、） 求測定時的空船排水量：L= - G；6） 求出常數(shù)：C = L - L 三、充分利用利用船舶的裝載能力1主要途徑1） 根據(jù)航次條件，提高裝載能力。 NDW = DW - G C 正確確定載重線或裝載吃水； 合理確定航次儲備量（油、水）； 減少船舶常數(shù)。2） 充分利用船舶的凈載重量和貨艙容積。S.F = 滿艙滿載2應(yīng)用公式 設(shè)：PH為重貨裝載重量，其積載因素為S.FH，PL為輕貨裝載重量，其積載因素為S.FL。 則： PH + PL = NDW （滿載） PH×S.FH + PL×S.FL = Vch （滿艙） 例題：某船夏季總載重量為5，000t，貨艙總?cè)莘e為8，000

15、m3；某航次裝燃油、淡水等400t，船舶常數(shù)100t有礦石1，000t（S.F=0.6 m3/t）必須裝船，剩下兩種任選貨，其積載因素各為1.5 m3/t 和2.5 m3/t，問再各裝多少才能達(dá)滿艙滿載？解：NDW = 5000 400 100 = 4500 t NDW = 4500 1000 = 3500 t Vch = 8000 (1000×0.6) = 74000 m3 PH = (3500 ×2.5) 74000 ÷(2.5 1.5) = 1350 (t) PL = 3500 1350 = 2150 (t)答：（略）項目二 船舶穩(wěn)性、吃水差和強度校核第一部

16、分 保證船舶具有適度的穩(wěn)性案例一：1980年瑞典有一艘滾裝船“曾諾比亞”號因穩(wěn)性高度太小，加上綁扎重型車輛鋼索斷裂使車輛發(fā)生移動、引航員上下使用的舷門沒有關(guān)緊而導(dǎo)致海水涌進(jìn)等，其后果是使該船在地中海沉沒。案例二：廣州海運局的“德堡”輪剛從羅馬尼亞接回途中（該船是作為羅政府還債剛建新船，技術(shù)水平很差），由于裝運的木材在甲板上堆裝很高，貨物重心偏高，所以其穩(wěn)性偏小，加上在印度洋航行風(fēng)浪很大，甲板上木材浸沒海水，使船舶穩(wěn)性進(jìn)一步減小，大風(fēng)浪中主機發(fā)生故障停車，最終翻沉于印度洋上。案例三：再比如“西江”輪裝運滑失粉，由于散裝滑失粉沒有滿艙，貨物表面以沒有采取壓包等措施，船舶受風(fēng)浪傾斜時，表面貨物移動，

17、產(chǎn)生自由液面，我們知道，自由液面使船舶原來的穩(wěn)性降低，加之貨物偏移一舷，最后該輪沉沒于日本沿海。諸如穩(wěn)性高度太小，會引起船舶翻船的事故在航海史上幾乎每年均有發(fā)生，應(yīng)該引起我們足夠的重視。那么，是不是說，在船舶積載過程中，使船舶的穩(wěn)性越大就越好呢？問題顯然不這么簡單。若船舶穩(wěn)性過大，必然造成船舶的橫搖頻率增加。橫搖頻率增加。船員暈船厲害，船體容易受損，機器工況變差，船舶同樣不安全?？傊胺€(wěn)性過大不好，穩(wěn)性過小又不安全，基于這種矛盾，航海人員應(yīng)根據(jù)各船每航次裝載貨物的具體情況，進(jìn)行嚴(yán)格科學(xué)地積載，保證船舶具有適當(dāng)?shù)姆€(wěn)性。知識點1 穩(wěn)性概念與初穩(wěn)性高度計算一、 穩(wěn)性（Stability）的概念1

18、定義：船舶受外力作用（如風(fēng)、浪等）離開平衡位置而傾斜，當(dāng)外力消失后，船舶能夠自行回復(fù)到原來平衡位置的能力，叫做船舶穩(wěn)性。2分類： 橫穩(wěn)性A、 按傾斜方向分： 縱穩(wěn)性 小傾角穩(wěn)性（初穩(wěn)性）（10°或15°以內(nèi)）B、 按傾斜角度大小分： 大傾角穩(wěn)性 靜穩(wěn)性 C、 按作用力性質(zhì)分： 動穩(wěn)性 完整穩(wěn)性D、 按船艙破損與否分： 破艙穩(wěn)性二、平衡狀態(tài)a) 船舶受外力傾斜時，重力W與浮力不在同一直線上，形成力偶矩MR與外力矩方向相反，促使船舶回復(fù)到原來狀態(tài)位置，此力矩稱為復(fù)原力矩（又叫扶正力矩、穩(wěn)性力矩等）。定義此MR0（為正），該平衡狀態(tài)為穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。b) 船舶受外力傾斜時，重力W

19、與浮力在同一直線上，不形成力偶矩。定義此MR = 0（為零），該平衡狀態(tài)為中性平衡狀態(tài)（隨遇平衡）。c) 船舶受外力傾斜時，重力W與浮力不在同一直線上，形成力偶矩MR與外力矩方向相同，加劇船舶繼續(xù)傾斜，此力矩稱為復(fù)原力矩MR0（為負(fù)），該平衡狀態(tài)為不穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。三、初穩(wěn)性特征船舶作小角度（10°或15°以內(nèi)）傾斜時的穩(wěn)性稱為初穩(wěn)性。其特點（在船舶原理中作三點假設(shè)）是：1等體積（等容）傾斜。傾斜前后排水量不變，即出入水的楔形體積相等。2橫傾軸通過正浮（或初始）時水線面的漂心F（水線面面積中心）點。3一定排水量下的橫穩(wěn)心M（傾斜前后浮力作用線的交點）點的位置固定不變。浮心B

20、的軌跡為以橫穩(wěn)心M點為圓心，以穩(wěn)心半徑BM為半徑的圓弧。因為船舶穩(wěn)性的大小取決于復(fù)原力矩的大小。所以復(fù)原力矩的表達(dá)式：MR = ·GZ (t·m) = 9.81·GZ ( kN·m)GZ = GM·sin （m）MR = 9.81· GM·sin ( kN·m ) 因此，船舶穩(wěn)性的大小可以由穩(wěn)性力矩MR、復(fù)原力臂GZ和初穩(wěn)性高度GM來表示。歸根結(jié)底：初穩(wěn)性高度GM是衡量船舶穩(wěn)性大小的標(biāo)志。四、初穩(wěn)性高度GM的計算 初穩(wěn)性高度GM在積載作業(yè)中，大副需要經(jīng)常計算，根據(jù)計算值的大小可判斷船舶穩(wěn)性的好壞。 GM = KM

21、KG = Zm Zg或 GM = ZB + Zg = BM = 求取KG的原理：理論力學(xué)中合力矩等于各分力矩之和。 KG = （m）式中：L 空船重量（t）；KG0 空船重心距基線高度（m）； Pi 第i艙載荷重量（t）；Zi Pi載荷重心距基線高度（m）。Zi值的確定方法：1） 估算法：船中部艙室：貨堆重心可取1/2貨堆高度；首、尾部艙室：貨堆重心可取0.540.58倍堆高。（注意：所求得的貨堆重心高度還需加上貨底距基線高度）2） 利用艙容曲線圖法：（見書上P。29）3） 經(jīng)驗算法：上述兩種方法都較繁瑣，船員很少采用。一般不論艙內(nèi)裝載貨物品種有多少，貨物積載因數(shù)是否相差懸殊，堆碼的位置及形狀

22、如何，均以該艙的體積中心（基本滿艙時，取該艙容中心）視為該貨艙的貨物合重心。它雖然與實際重心高度有出入，但方法簡便，并且算出的GM值比實際的GM值略小，偏于安全，還是可行的。五、初穩(wěn)性高度與橫搖周期1經(jīng)驗公式：T = (s)2規(guī)范公式：T = 0.58f (s)（T與成反比，實踐中經(jīng)常測出T估算GM值，注意：連測幾次較準(zhǔn)）知識點2 自由液面對船舶初穩(wěn)性高度的影響一、 自由液面（Free surface）由于燃油、淡水不斷地消耗，會出現(xiàn)不滿艙現(xiàn)象，當(dāng)船舶橫傾時，艙內(nèi)液體便會向傾側(cè)一方移動，這個液面就稱為自由液面。它會使船舶穩(wěn)性高度降低，影響船舶的安全。 若已知液體內(nèi)自由液面的面積對其傾斜軸的慣性

23、矩ix，液體體積為， 則艙內(nèi)液體重心移動的曲率半徑l為： l = 從理論力學(xué)中知：任意一個力的移動可以看作為在原來位置上的這個力附加以這對力組成的一個力偶。該力偶矩與復(fù)原力矩MR方向相反。由圖中可以看出：液體重心橫向移動距離g0g1 = l*sin 則：液體移動而產(chǎn)生的橫傾力矩MFS為：MFS = 9.81g0g1 = 9.81 sin =9.81ix sin （為液體的密度）因此，當(dāng)艙內(nèi)存在自由液面時，若船舶發(fā)生傾斜，則船舶的實際復(fù)原力矩MR1將比原來的復(fù)原力矩MR要小，表達(dá)式如下：MR1 = MR - MFS = 9.81·GM·sin - 9.81·ix s

24、in =9.81(GM - ) sin (kN·m)由于自由液面影響而使船舶穩(wěn)性高度降低的數(shù)值GM為： GM = 即：修正值當(dāng)多個自由液面存在時，則：GM = 可見：自由液面對初穩(wěn)性高度的影響與和ix成正比，與成反比。ix值的大小與液艙的形狀有關(guān)：（1） 矩形：ix = ab3（2） 梯形：ix = a(b1 + b2)(b12 + b22)（3） 等腰三角形：ix = ab3（4） 橢圓形：（5） 直角梯形：ix = a(b1 + b2)(b12 + b22)（6） 直角三角形：ix = ab3二、 減少自由液面對GM值影響的措施：1內(nèi)設(shè)若干道縱向隔壁，對散糧貨表面也適用；2對散糧

25、等貨物表面壓包（23）；3油水艙柜裝載或使用時，應(yīng)盡可能減少自由液面的艙柜數(shù)（5% 空船，或95%滿載。)知識點3 穩(wěn)性高度的調(diào)整為保證船舶航行安全和合適的搖擺性，需要對每個航次穩(wěn)性高度及搖擺周期進(jìn)行核算。經(jīng)自由液面修正后的初穩(wěn)性高度小于該排水量下所要求的臨界穩(wěn)性高度值，或者認(rèn)為計算所得的橫搖周期T不合適，都應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。方法如下：一、上、下層艙貨物移動法經(jīng)自由液面修正后的GM過大，貨物要上移；經(jīng)自由液面修正后的GM過小，貨物要下移。 GM = KM KG貨物上下艙移動時，船舶不變，KM值不變，GM的調(diào)整量 = 船舶合重心高度的改變量G0G1即GM = 貨物互換量 P = 若上、下層艙均已滿艙時

26、，則需要將輕、重貨物進(jìn)行等體積互換： PH + PL = P PH·S.FH = PL·S.FL二、打、排壓載水法 當(dāng)船舶的凈載重量沒有充分利用時，若經(jīng)自由液面修正后的GM過小，可以采用往雙層底壓載艙打入壓載水的辦法，以提高船舶GM。若GM過大，則可排出壓載水艙已有的壓載水以降低GM值。利用合力矩等于分力矩之和原理（或近似計算公式：假定少量載荷變動而KM值不變。）P·( KG0 KP ) = ( + P )·GM注：打進(jìn)壓載水P?。?+ ）；排出壓載水P取（ - ）。注意壓載水改變后，不滿艙時要考慮自由液面對GM值的影響。知識點4 中途港裝卸對船舶穩(wěn)性高

27、度的影響船舶在中途港有卸有裝，有時還考慮在中途港補給油水等，影響GM的變化。GM變化大小，取決于中途港的裝卸量。大量裝卸，即裝卸量Pi10%；少量裝卸，即裝卸量Pi10%。一、大量裝卸 大量裝卸，由于排水量有較大的變化，因此KM值也相應(yīng)地變化；但對于KG變化不必從頭算起，只需增減部分補充計算進(jìn)去即可。GM1 = KM1 KG1KG1 = 二、小量裝卸精確（誤差較?。┯嬎愎饺缦拢篏M2 = GM1 + （d + - Z GM1 ）P改變的載荷重量，加載時?。?），減載時?。?）；d改變載荷前船舶的平均吃水（m）；改變載荷P后船舶平均吃水的增量，即= （m）; ZP載荷重心距基線高度（m）。近似

28、計算公式： GM2 = GM1 + 知識點5 大傾角穩(wěn)性一、概念 在小傾角穩(wěn)性計算時，運用的穩(wěn)性力矩公式為： MR = 9.81·GM·sin 當(dāng)傾角增大到一定程度時，不能應(yīng)用上式，因為：（1）傾斜軸不再通過初始水線的漂心F點；（2）橫穩(wěn)心M點不再是定點，而是隨傾角變化而變化（是一支雙曲線，是浮心B的漸近線）。MR = 9.81·GZ = 9.81（KN KH） 式中：KN形狀穩(wěn)性力臂（可從穩(wěn)性橫交或交叉曲線圖上求得）； KH重量穩(wěn)性力臂（KH = KG·sin）。此外，還可利用剩余穩(wěn)性力臂MS、假定重心高度GAZA來求取穩(wěn)性力矩： MR = 9.81&

29、#183;（MS + GM·sin） = 9.81·GAZA - （Zg ZgA）·sin二、穩(wěn)性橫交（交叉）曲線圖 對船舶來說，幾何形狀是已定的，因此，當(dāng)一定時，對于一定的，KN也一定。當(dāng)變化時，KN隨而變化。船舶設(shè)計者繪制了在一定下KN隨排水體積變化的關(guān)系曲線，在不同角時，就可得到一組KN隨排水體積變化的曲線穩(wěn)性交叉曲線。三、靜穩(wěn)性圖 當(dāng)= 0時，ls = 0；以后增大，ls增大； 當(dāng)甲板浸水時(浸)，復(fù)原力臂的增長速度減緩，出現(xiàn)反曲點； 當(dāng)傾斜角到某一最大角度smax時，復(fù)原力臂ls開始下降，直到消失； 其中曲線上升部分所對應(yīng)的傾斜角為穩(wěn)定平衡位置，而下降部

30、分所對應(yīng)的傾斜角為不穩(wěn)定平衡位置； M為不隨變化的橫傾力臂（矩），即外力傾側(cè)力臂（矩）； 1為穩(wěn)定的靜平衡角（靜傾角），2為不穩(wěn)定的靜平衡角（靜傾角）。 四、穩(wěn)性參數(shù)1初穩(wěn)性高度GM： 小傾角時，GZ = GM,起始部分接近正弦曲線。若對求導(dǎo)，則有 , 在曲線原點處，cos=GM，根據(jù)1弧度=57.3°的關(guān)系，用角度表示時有： ， 靜穩(wěn)性曲線圖在原點處切線的斜率為GM。2最大靜穩(wěn)性力矩MRmax，最大靜穩(wěn)性力臂lsmax和最大靜傾角（極限靜傾角）smax。3穩(wěn)性消失角v及穩(wěn)性范圍（OD穩(wěn)距）。4船舶進(jìn)水角j：水便進(jìn)入主體，處于危險，認(rèn)為喪失穩(wěn)性，因此，規(guī)范規(guī)定穩(wěn)性曲線的有效部分算到進(jìn)

31、水角j為止，它反映船舶抵抗外力能力的大小。其大小隨船舶排水量而變化。5靜穩(wěn)性曲線圖下的面積代表復(fù)原力矩（臂）所做的功（亦即動穩(wěn)性）。A = (m )或（m）五、影響靜穩(wěn)性曲線的主要因素： 1船寬B： 2干舷F：3排水量： 4船舶重心高度KG： 5自由液面： 6初始橫傾： 六、靜傾角s和動傾角d 外力矩所做的功：W = M× 開始時，橫傾力矩MQ復(fù)原力矩MR，船舶具有角加速度，加速傾斜，隨著傾角增大，角速度也逐漸增大，至s處時，MQ = MR，此時角加速度為0，但角速度最大，由于慣性，船舶繼續(xù)傾斜，直至d處，外力矩所做的功與復(fù)原力矩所的功相等，此時橫傾力矩MQ復(fù)原力矩MR，船舶又開始向

32、另一側(cè)傾斜。如此反復(fù)進(jìn)行。 實際上，由于不的阻尼作用，使船舶最終于處靜止下來。知識點6 船舶穩(wěn)性的要求一、IMO對普通貨船的穩(wěn)性要求 經(jīng)自由液面修正后1初穩(wěn)性高度GM00.15 m；2船舶橫傾角在0° 30°之間的靜穩(wěn)性曲線下的面積（即動穩(wěn)性）： 0.055 m·rad.(=3.15m·deg.) 3船舶橫傾角0° x°之間的靜穩(wěn)性曲線下的面積： 0.090 m·rad.(=5.16m·deg.) （x = 40°或小于40°的船舶進(jìn)水角j）4船舶橫傾角30° x°之間的靜穩(wěn)

33、性曲線下的面積： 0.030 m·rad.(=1.72m·deg.)5船舶橫傾角在等于或大于30°時的靜穩(wěn)性力臂： 0.20 m6最大靜穩(wěn)性力臂對應(yīng)角： 25°7對L24m時，滿足天氣衡準(zhǔn)要求： IMO的天氣衡準(zhǔn)規(guī)定了在正常裝載狀況下，船舶抵抗橫風(fēng)和橫搖聯(lián)合作用應(yīng)具有的能力。 1）船舶受風(fēng)壓傾側(cè)力臂lw1，此時船舶的靜傾角為（該角不應(yīng)超過16°或甲板浸水角的80%，取小者）； 2）假定在橫浪的作用下，船舶由靜傾角向上風(fēng)舷橫搖至處； 3）然后船舶受到一個突風(fēng)風(fēng)壓，產(chǎn)生突風(fēng)風(fēng)壓傾側(cè)力臂； 4）在此情況下，靜穩(wěn)性曲線下的面積應(yīng)滿足： 面積b面積a二、

34、中國海事局法定規(guī)則對船舶穩(wěn)性的基本要求 （一）國際航行船舶 應(yīng)滿足IMO2008年國際完整穩(wěn)性規(guī)則規(guī)定的穩(wěn)性衡準(zhǔn)。 （二）國內(nèi)航行船舶經(jīng)自由液面修正后，船舶穩(wěn)性在所核算的裝載狀況下必須同時滿足： 1初穩(wěn)性高度 GM00.15 m； 20.20 m；若進(jìn)水角小于30°時，則進(jìn)水角處的靜穩(wěn)性力臂值應(yīng)不小于該值；3最大靜穩(wěn)性力臂對應(yīng)的橫傾角：25°；且；4穩(wěn)性衡準(zhǔn)數(shù)： 當(dāng)船舶寬深比B/D2時，則對的要求可適當(dāng)減小，其減小值為： =20(-2)(K-1) (°)式中：當(dāng)B/D2.5時，取B/D=2.5；當(dāng)K1.5時，取K=1.5。 三、臨界穩(wěn)性高度GMc 為便于船員校核船

35、舶實際營運中的穩(wěn)性，法定規(guī)則中規(guī)定，在船舶資料中必須提供最小許用初穩(wěn)性高度GMc或許用重心高度KGc曲線。船舶最小許用初穩(wěn)性高度GMc是指同時滿足船舶穩(wěn)性基本衡準(zhǔn)最低要求時，對初穩(wěn)性高度GM的最低限制值，亦稱臨界初穩(wěn)性高度；而許用重心高度則為滿足穩(wěn)性基本衡準(zhǔn)最低要求時，對船舶重心高度KG的最高限制值，亦稱極限重心高度。 船舶的穩(wěn)性范圍： = (m) (m) 一般地，橫搖周期在15秒左右為宜，GM?。?%5%）B較適宜。上二層艙占20%下二層艙占25%底艙占55%二層艙占35%底艙占65%四、經(jīng)驗介紹 甲板貨10%且堆高(1/51/6)B二層艙占25%底艙占65% 五、穩(wěn)性報告書內(nèi)容（主要內(nèi)容）

36、 1船舶主要參數(shù) 2艙室布置圖 3各艙、柜容積和中心位置 4各液艙、柜的自由液面慣性矩 5靜水力曲線圖及靜水力性能數(shù)據(jù)表 6穩(wěn)性交叉曲線圖 7臨界穩(wěn)性高度 8各載重狀態(tài)及其穩(wěn)性計算表 9各載重狀態(tài)總結(jié)表 10百噸吃水差比尺等。六、船舶穩(wěn)性的檢驗與調(diào)整 （一）穩(wěn)性的檢驗與判斷1航行中，實測T： IMO穩(wěn)性規(guī)則給出的T與GM關(guān)系式為： 式中：C橫搖周期系數(shù)，按下式計算如船中部舷側(cè)為傾斜式或外漂式，則對于船長不足70m的船舶，IMO建議使用如下簡便公式式中：C橫搖周期系數(shù)，其值與船舶的大小、形狀裝載情況、液體數(shù)量等因素有關(guān)。對空船或壓載時，C取0.88；對滿載船舶，液體占總載重量的20%、10%和5

37、%時，其C分別取0.78、0.75和0.73。2停泊時，用橫傾角檢驗GM： 3觀察船舶的征狀 穩(wěn)性不足的預(yù)兆： 受很小外力時明顯傾斜，產(chǎn)生永傾角； 使用一舷油、水時，船舶向另一舷傾斜； 用舵或使用拖輪時，船舶明顯傾斜，并恢復(fù)緩慢； 裝卸時發(fā)生異常橫傾； 遇到意外情況（甲板上浪等）時產(chǎn)生永傾角。 （二）GM調(diào)整方法 1垂向移動載荷法（不變） 若滿艙 PH - PL = P PH·S.FH = PL·S.FL 2加減載荷法打排壓載水或加載甲板貨 3經(jīng)驗方法： 二層艙貨重約占，底艙約占。（三）產(chǎn)生橫傾角原因及其調(diào)整 1產(chǎn)生橫傾角原因： 裝、卸中貨重分布不均勻； 油、水的配置與使用

38、左右不均； 航行中貨物移位； 用船上重吊裝卸重件貨物。2調(diào)整： 反向排灌法： 或 第二部分 保證船舶具有適當(dāng)?shù)某运?船舶的首、尾吃水、平均吃水以及吃水差稱為船舶的浮態(tài)。本章的重點是如何保證船舶具有適當(dāng)?shù)某运罴俺运畹挠嬎闩c調(diào)整。吃水差對船舶的快速性、適航性和操縱性具有重大的影響。知識點1 吃水差及其計算原理一、定義 吃水差 當(dāng) 時，t為（+） 首傾、拱頭 當(dāng) 時，t為（-） 尾傾、尾沉 當(dāng) =時，t為（0） 平吃水二、產(chǎn)生吃水差的原因 由于船舶在某一吃水狀態(tài)，重力作用線與浮力作用線在正浮時不在同一直線上，產(chǎn)生了一個縱傾力矩，使船舶發(fā)生傾斜，直到重力作用線與浮力作用線相重合，船舶在新的位置上

39、達(dá)到平衡。因而就產(chǎn)生了吃水差。三、厘米縱傾力矩MTC（Moment to change trim 1 cm） 使船舶縱傾1厘米所需的力矩，即為船舶在該狀態(tài)下的MTC。它可由船舶設(shè)計部門通過計算而求得，我們將直接拿來使用（三處資料可得）。 （令） 四、吃水差表達(dá)式有了MTC，如果計算出船舶縱傾力矩ML后，就可方便地求出船舶的吃水差t。 （cm） 或 （m）五、適當(dāng)?shù)某运?航行中，有一定的尾傾，使螺旋槳有一定的水深，有利于發(fā)揮航速、舵有很好的舵力（舵效好），前甲板上浪輕。當(dāng)然要適當(dāng)，過大反而使船舶操縱性能變壞、航速降低。過小易打空車；過大易拍底。因此，有適當(dāng)?shù)奈矁A即可。 1）一般地，萬噸級船舶：

40、 滿載時：t= -0.3 0.5 (m) 半載時：t= -0.6 -0.8 (m) 輕載時：t= -0.9 -1.9 (m) 空載時：t> -2.5%Lbp (m) 以浸沒水面為好。 2）空船壓載后的吃水：至少應(yīng)達(dá)到夏季滿載吃水的50%，冬季應(yīng)達(dá)到夏季滿載吃水的55%以上。 3）IMO提出了壓載航行最小吃水的要求。我國船研所分析了IMO浮態(tài)后，建議遠(yuǎn)洋船舶的縱向浮態(tài)應(yīng)滿足以下要求： 對LBP150 m的船舶 （m） （m） 對LBP150 m的船舶 （m） （m） 4）設(shè)螺旋槳軸線距水面距離為I，螺旋槳直徑為D，則： 靜水中，I / D 40% 風(fēng)浪中，I / D (5060)%知識點2

41、 大量裝卸時船舶吃水的計算一、大量裝卸裝卸量Pi 夏季滿載排水量的10%（或1/10s）計算公式： （1）原理： （m） (kN·m) 式中：縱傾力臂。它等于重力作用線至正浮時浮力作用線之間的水平距離。即= () （2）基本公式： （m）二、大量裝卸時，船舶重心的計算 大量裝載時 （m） 大量卸載時 （m） 注意：縱向坐標(biāo)船中前取（+），船中后取（-）三、大量裝卸后船舶首、尾吃水的計算 （m） （m）當(dāng)漂心在船中處時，即時，簡化為： （m） （m）知識點3 少量裝卸時船舶吃水的計算一、小量裝卸裝卸量Pi 夏季滿載排水量的10%（或1/10s）小量裝卸貨物時，可以看

42、成先將載荷P裝在漂心F的位置上，使船舶平行下沉，如卸貨則使船舶平行上浮。然后再將貨物由漂心位置沿船舶縱向位移至實際裝載的位置，在縱移后會產(chǎn)生一個新的吃水差。1在漂心F處裝貨，產(chǎn)生平行下沉量： （m） P 小量裝貨?。?），小量卸貨?。?）。2不在漂心處裝貨還會產(chǎn)生一個新的吃水差： (m)二、少量裝卸后船舶首、尾吃水的計算公式小量裝卸首、尾吃水變化量為：首吃水變化量：尾吃水變化量：其中和分別表示裝卸貨不在漂心處產(chǎn)生新的吃水差所造成的首、尾吃水的變化量。 因此，少量裝卸后船舶首、尾吃水的計算公式為：（） 有時，在中途港有裝有卸時，而且分布在各艙，則應(yīng)注意符號：裝貨P?。?），卸貨P取（-）。公式表

43、達(dá)為： (m) (m)知識點4 舷外水密度改變及特殊情況下吃水的計算一、舷外水密度改變船舶由水密度水域進(jìn)入水密度水域前，其初始水線為WL，此時重力通過重心G與浮力通過浮心B構(gòu)成平衡力系。（為標(biāo)準(zhǔn)海水密度1.025g/cm3）船舶平行下沉后，吃水改變量為：平行下沉后相應(yīng)水線為W1L1，則WL和W1L1之間的排水量改變量為： 使船舶產(chǎn)生縱傾力矩為： 由此而產(chǎn)生的吃水差改變量為： 所以船舶進(jìn)入水密度水域時吃水差改變量表達(dá)式為： 或 二、小量裝貨，保持尾吃水不變原理：吃水的平均下沉值等于尾吃水改變量其中： (m) (m) (m) 結(jié)論：船舶在某一裝載狀態(tài)下，總能找到一個位置：少量裝貨但保持尾吃水不變。

44、三、小量裝貨，達(dá)到平吃水 原理：小量裝貨后所形成的新的吃水差與原吃水差絕對值相等，而符號相反。 設(shè)：原吃水差為t（m），小量待裝貨物的重量為P（t）； 裝載于船中前米處的貨物重量為P1（t）， 裝載于船中后y米處的貨物重量為（P-P1）（t）。 則有： 求得P1知識點5 吃水差的調(diào)整一、縱向移動載荷法（不變） 1吃水差的調(diào)整量Nt = 因貨物移動而產(chǎn)生的吃水差t 或 貨物縱向移動水平距離（m） 2滿載時，輕重貨物等體積互換時： 二、改變載荷（多數(shù)采用打排壓載水）法 (m) 或 （t）三、吃水差調(diào)整與縱向強度 四、保證船舶具有適當(dāng)吃水差的經(jīng)驗方法 1按一定的比例分配各艙貨重； 2按艙容比例分配各艙貨重，首尾貨艙留有一定的機動艙容供調(diào)整吃水差。 一般萬噸貨輪，留有200噸普通貨物作機動。知識點6 吃水差計算圖表一、吃水差曲線圖 吃水差曲線圖是根據(jù)船舶吃水差及首、尾吃水基本計算原理制定的。（參見教材P。）二、吃水差比尺 吃水差比尺，也叫百噸吃水差比尺。其制作原理同“少量裝卸”。 若實際裝載重量是P噸，則其首、尾吃水改變量值為： 第三部分 保證船舶強度船舶強度船體及其構(gòu)件抵御破壞