第五章船舶吃水差的计算与调整课件

海上货物运输上海海事大学商船学院第五章船舶吃水差的计算与调整6/8/2023青院船艺教研室齐绍江1、吃水差的概念及产生原因；2、吃水差对船舶性能的影响；3、对万吨级装载状态下船舶吃水差以及空载航行时船舶吃水及吃水差要求。考试大纲要求第一节船舶吃水差概述6/8/2023青院船艺教研室齐绍江第一节船舶吃水差概念一、吃水差的概念1、吃水差的定义

吃水差（Trim）t—船舶在首垂线处的吃水与尾垂线处的吃水的差值。

6/8/2023青院船艺教研室齐绍江尾倾(Trimbystern)：t<0首倾(Trimbyhead)：t>0平吃水(Evenkeel)：t=0FL1LBGFW1WL1LBGFWLBG•••W1W第一节船舶吃水差概念6/8/2023青院船艺教研室齐绍江2、产生吃水差的原因船舶的重力作用线与正浮时的浮力作用线在中线面上的投影不在同一条垂直线上，即：纵倾力矩BG第一节船舶吃水差概念6/8/2023青院船艺教研室齐绍江快速性操纵性其它首倾过大减少螺旋桨沉深，降低船速，船舶纵摇时，船打空车严重，主机受力不均，降低主机寿命。轻载时，舵效变差，航行稳定性变差，操纵困难，航速降低船首甲板上浪对首部结构造成损害；尾倾过大轻载时船首底板易遭拍底，造成损害操纵性能变差，回转性差易偏离航向；不利于了望第一节船舶吃水差概念3、吃水差对船舶的影响6/8/2023青院船艺教研室齐绍江甲板上浪6/8/2023青院船艺教研室齐绍江螺旋桨出水6/8/2023青院船艺教研室齐绍江二对船舶吃水及吃水差的要求船舶航行时要求有适宜的尾倾提高推进效率，航速增加；舵效变好，操纵性能变好；减少甲板上浪，利于安全。1、装载状态下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半载时t=-0.6m~-0.8m轻载时t=-0.9m~-1.9m第一节船舶吃水差概念6/8/2023青院船艺教研室齐绍江2、空载航行时对吃水及吃水差的要求1）对吃水的要求通常情况下，d≥50%dS冬季航行时，d≥55%dS上海船舶研究所建议值：第一节船舶吃水差概念6/8/2023青院船艺教研室齐绍江2）对空船压载航行时吃水差的要求螺旋桨沉深比（静水中不小于0.5，风浪中应不小于0.65-0.75）吃水差与船长之比纵倾角第一节船舶吃水差概念6/8/2023青院船艺教研室齐绍江1、船舶吃水差和首、尾吃水的计算；2、少量载荷变动时船舶吃水差和首、尾吃水改变量的计算；3、吃水差的调整方法（包括纵向移动载荷以及增加或减少载荷）及计算：考试大纲要求第二节吃水差的核算与调整6/8/2023青院船艺教研室齐绍江一、吃水差的计算原理1、纵稳性的假设条件（1）纵倾前后的水线面的交线过正浮时的漂心。（2）浮心移动的轨迹是圆弧的一段，圆心为定点—纵稳心ML，圆弧的半径即为纵稳心半径BML。第二节吃水差的核算与调整6/8/2023青院船艺教研室齐绍江2、吃水差的基本计算公式

其中，GML—纵稳性高度。

令第二节吃水差的核算与调整6/8/2023青院船艺教研室齐绍江2、吃水差的基本计算公式当 t=1cm=1/100m时，M.T.C—厘米纵倾力矩（9.81kN.m/cm）设则

（2）吃水差的基本计算公式

式中ML—纵倾力矩（9.81kN.m）xg—重心纵向坐标 （m）xb—浮心纵向坐标 （m）

第二节吃水差的核算与调整6/8/2023青院船艺教研室齐绍江2、吃水差的基本计算公式又式中—纵向重量力矩（9.81KN.m）;Pi—第i分项重量 （t）Xi—Pi相应的重心纵坐标 （m）第二节吃水差的核算与调整6/8/2023青院船艺教研室齐绍江

xg－船舶重心距船中距离(m)。中前为正，中后为负。xi－组成的载荷重心距船中距离(m)。中前为正，中后为负。包括：L、航次储备量、压载水、货物等。空船、航次储备量不变部分、船舶常数重心距船中距离：查取船舶资料；油水等重心距船中距离：无论是否装满，均视液舱舱容中心为其重心纵向坐标；货物重心距船中距离：均可近似取货舱容积中心为其重心纵向坐标；详算法：第二节吃水差的核算与调整6/8/2023青院船艺教研室齐绍江第二节吃水差的核算与调整6/8/2023青院船艺教研室齐绍江二、影响吃水差的因素（一）纵向移动载荷对吃水差的影响移动特点移动过程中船舶排水量不变，属于船内问题。FWLBG•••

dF1dA1dF1

dA1

Px••MB1G16/8/2023青院船艺教研室齐绍江x值的符号确定：

载荷由后向前移，取“+”；载荷由前向后移，取“－”。计算公式一）纵向移动载荷对吃水差的影响6/8/2023青院船艺教研室齐绍江

例题：某船△=20325t，dF=8.29m,dA=9.29m,xf=-1.54m,MTC=9.81×227.1kN·m/cm,为减小船舶中垂，拟将NO.3压载舱（xp3=12.1m）压载水250t调驳到NO.1压载舱（xp1=45.14m）,已知船长LBP=140m，试求压载水调驳后的dF、dA和t1。

解：求吃水差改变量δt

δt=250×（45.14-12.10）/100×227.1=0.36m

压载水调驳后的dF、dA和t1

dF=8.29+(70+1.54)/140×0.36=8.47m

dA=9.29-(70-1.54)/140×0.36=9.11m

t1=8.47-9.11=(8.29-9.29)+0.36=-0.64m

6/8/2023青院船艺教研室齐绍江1、大量载荷变动条件：1计算载荷变动后的重心距船中距离xg2利用排水量Δ2查取dM2、xb2、xf2、MTC2利用基本计算公式计算t2、dF2、dA2（二）载荷变动对吃水差的影响6/8/2023青院船艺教研室齐绍江2、少量载荷(Pi<10%)变动的计算一）纵向移动载荷对吃水差的影响假定先将载荷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（二）载荷变动对吃水差的影响6/8/2023青院船艺教研室齐绍江2、少量载荷(Pi<10%)变动的计算将载荷由漂心处水平移到实际装载位置XP处：变为船内载荷纵向移动，移动距离（xp-xf）一）纵向移动载荷对吃水差的影响6/8/2023青院船艺教研室齐绍江一）纵向移动载荷对吃水差的影响6/8/2023青院船艺教研室齐绍江例题：“安新江”轮从大连港开航时排水量Δ＝20,522t，首吃水dF＝8.56m，尾吃水dA＝9.04m。在往科伦坡港航行途中，消耗燃油170t（其重心在船中后7.62m处），重柴油30t（其重心在船中前5.12m处），淡水100t（其重心在船中后66.85m处），求抵科伦坡港时的船舶首尾吃水。

解：1)根据船舶排水量20,522t，查得船舶平均吃水dM＝8.8m，每厘米纵倾力矩MTC＝9.81×226kN·m／cm，每厘米吃水吨数TPC＝26.09t／cm，漂心距船中距离Xf＝－2.53m。

6/8/2023青院船艺教研室齐绍江

2)计算油水消耗后平均吃水改变量

∑Pi（－170）＋（－30）＋（－100）

δd＝—————＝————————————————＝－0.115m

100TPC100×26.09

3)计算油水消耗后的吃水差改变量

∑Pi（Xpi－Xf）[(－170)(－7.62＋2.53)]

δt＝—————————＝————————————————＋

100×MTC100×226

[(－30)(5.12＋2.53)][(－100)(－66.85＋2.53)]

—————————————＋——————————————＝0.31m

100×226100×226

4)计算油水消耗后的首尾吃水改变量

Xf2.53

δdF＝δd＋(0.5－———)·δt＝－0.115＋(0.5＋———)×0.31＝0.0456m

LBP140

Xf2.53

δdA＝δd－(0.5＋———)·δt＝－0.115－(0.5－———)×0.31＝－0.2644m

LBP140

5)油水消耗后，船舶抵港时的首尾吃水

dF1＝dF＋δdF＝8.56＋0.0456≈8.61m

dA1＝dA＋δdA＝9.03－0.2644≈8.77m6/8/2023青院船艺教研室齐绍江大多数船舶xb＞xf

δt＞0,所以海水进入淡水首倾通过图示可知，水密度变化的影响可视为原排水量Δ内的浮心由B点纵移至k点，使船舶产生纵倾力矩。以海水到淡水为例FWLBG••••kW2W1L2L1xbxf（三）舷外水密度变化对吃水差的影响6/8/2023青院船艺教研室齐绍江1、吃水差计算图表的制表原理2、吃水差计算图表的应用。考试大纲要求第三节吃水差图表6/8/2023青院船艺教研室齐绍江1、吃水差曲线图（Trimdiagram）适用范围：大量载荷变动?用途：计算大量载荷变动后t、dF、dA，及调整t曲线图组成：

纵坐标：载荷(不含ΔL)对船中力矩的代数和Mx

横坐标：排水量；

曲线：吃水差曲线、首吃水曲线、尾吃水曲线。第三节吃水差图表6/8/2023青院船艺教研室齐绍江一、吃水差曲线图1、制作原理

第三节吃水差图表6/8/2023青院船艺教研室齐绍江2、吃水差曲线图的使用

吃水差曲线图6/8/2023青院船艺教研室齐绍江2、吃水差比尺（Trimmingtable）适用范围：少量载荷变动定义：在船上任意位置装载100t载荷时，船舶首、尾吃水改变量的图表。用途：求取t、dF、dA制作原理第三节吃水差图表6/8/2023青院船艺教研室齐绍江吃水差比尺的使用方法6/8/2023青院船艺教研室齐绍江吃水差比尺图2第三节吃水差图表6/8/2023青院船艺教研室齐绍江第三节吃水差图表肋位距中距离(m)dM＝7.5mdM＝8.0mdM＝8.5mdM＝9.0mδdF(cm)δdA(cm)δdF(cm)δdA(cm)δdF(cm)δdA(cm)δdF(cm)δdA(cm)04151607079859197103109119128138147155165173182196－70.0－42.5－35.4－28.3－21.1－14.0－9.5－5.0－0.54.08.515.622.830.037.043.149.355.461.570.0－13.31－6.41－4.63－2.84－1.050.721.852.984.115.246.368.159.9411.7213.5115.0516.5818.1219.6521.7820.7814.0812.3510.618.887.146.054.953.852.761.66－0.06－1.80－3.54－5.27－6.75－8.25－9.75－11.24－13.31－12.71－6.02－4.28－2.55－0.820.912.003.104.195.296.388.119.8511.5813.3114.8016.2917.7819.2721.3419.8213.4311.7710.128.466.815.764.713.672.621.58－0.07－1.73－3.38－5.04－6.46－7.88－9.31－10.73－12.71－12.04－5.58－3.91－2.24－0.571.102.153.214.625.326.388.059.7211.3913.0614.5015.9417.3818.8120.8118.1912.7311.179.608.036.465.474.473.482.491.50－0.06－1.63－3.20－4.77－6.12－7.47－8.82－10.16－12.04－11.14－5.18－3.57－1.95－0.341.262.283.304.325.346.367.919.5811.2012.8114.2015.5816.9718.3620.2817.8412.0910.619.127.636.145.204.263.322.381.44－0.04－1.53－3.02－4.51－5.79－7.07－8.35－9.63－11.40加载100吨首尾吃水变化数值表6/8/2023青院船艺教研室齐绍江当装载量不是100t时，可用下式求解：

卸载时，其数值与查表所得相同，但符号相反。第三节吃水差图表6/8/2023青院船艺教研室齐绍江一、纵向移动载荷1、公式法单向移动载荷（适用于舱位有空余）纵向轻重载荷等体积互换（适用于无空余舱位）第四节吃水差的调整6/8/2023青院船艺教研室齐绍江一、纵向移动载荷2、吃水差图表法（吃水差比尺）载荷由x1处移至x2处，可认为载荷由x1出卸出，再在x2处装入⑴δtD=δdFD-δdAD

δtL=δdFL-δdAL⑵δt100=δtD+δtL⑶P=100×δt/δt100第四节吃水