第一章船舶与货物基本知识

1.1船舶的重量性能与容积性能一．船舶的重量性能1．船舶在静水中的平衡如图1－1所示，在静水中静静地漂浮着的船舶，只受船舶重力和浮力的作用，这两个力大小相等、方向相反、作用在同一铅垂线上而平衡。船舶重力用船舶总重量来度量，船舶浮力用排水量来度量。2．船舶重量性能船舶重量性能是指与浮力和载重有关的船舶性能。它与船舶装载状态有关。船舶装载状态可分为满载、空载及介于二者之间的任意装载状态三种。任意装载状态时船舶重量性能如图1－2所示。（1）船舶排水量Δ与船舶总重量W无航速的船舶在静水中处于自由漂浮状态时，船体所排开水的重量称为排水量，用Δ表示；船舶的全部重量称为船舶总重量，用W表示。（2）空船重量与空船排水量ΔL船舶装备齐全但无载重时的船舶重量称为空船重量，其对应的排水量称为空船排水量，用ΔL表示。新船的空船重量及其重心位置可从船厂提供的船舶资料中查得，在船舶营运过程中都作为定值使用。（3）船舶满载重量和满载排水量ΔS船舶的吃水达到规定的满载水线（通常指夏季载重线）时的排水量称为满载排水量，用ΔS表示；其对应的船舶总重量称为船舶满载重量。（4）航次储备量ΣG船舶在具体航次中为维持生产和生活的需要而必须储备的所有重量的总和称为航次储备量，用ΣG表示。（5）船舶常数C船舶营运后的空船重量与新船时的空船重量的差值称为船舶常数，用C表示。船舶常数及其重心位置通常在定期厂修后通过倾斜试验测定。（6）总载重量DW船舶排水量与空船排水量的差值称为总载重量，用DW表示。船舶满载时有最大的总载重量，用DWS表示。在具体航次中由于吃水限制等具体航次条件所确定的最大船舶排水量求得的总载重量称为航次最大总载重量，用DWmax表示。（7）净载重量航次最大总载重量与航次储备量、船舶常数的差值称为净载重量，用NDW表示。如图1－3所示，在满载情况下船舶有最大的净载重量。（8）压载水为了保证船舶有足够的稳性、强度和适当的吃水差，在具体航次中通常都有一定的压载水。压载水的存在使船舶净载重量减少，如图1－4所示。二．船舶的容积性能船舶所具有的容纳各类载荷（甲板货除外）体积的性能称为船舶的容积性能。1．舱柜容积舱柜容积是指船体内部用来装载货物或燃料、淡水等液体载荷的围蔽处所的容积。表示舱柜容积的参数有下列四个，在随船资料中可以查到：（1）货舱散装容积货舱内能容纳无包装的固体散货的最大体积。计算：货舱内两舷侧板内缘、前后横舱壁内缘、内底板或舱底板上缘、甲板下表面及舱盖板下表面和舱口围板内表面所围成的体积减舱内骨架、支柱、通风筒等体积。可以想象成装满液体时的体积。（2）货舱包装容积货舱内能容纳具有一定尺度的成件包装或裸装货物的最大体积。一般货舱的包装容积约为散装容积的90%~95%。计算：货舱内两舷侧肋骨或纵桁内缘、前后横舱壁骨架（扶强材）的自由翼内缘、内底板或舱底板上缘、甲板横梁或纵桁（骨）下缘所围成的体积加舱盖板下表面和舱口围板内表面所围成的体积减舱内骨架、支柱、通风筒等体积。（3）液货舱容积液货舱内所能容纳特定的液体货物的最大容积。计算方法与货舱散装容积类似。（4）液舱容积船舶的燃油柜、润滑油柜、淡水柜、压载水柜等所能容纳相应液体载荷的最大容积。计算方法与货舱散装容积类似。2．舱容系数ω舱容系数是指货舱总容积和船舶净载重量的比值，即：式中，ΣVch为船舶的货舱总容积，m3。舱容系数表示平均每一吨净载重量所拥有的货舱容积。可用来表征船舶适宜装载重货或轻货。在随船资料中可以查到该值。3．登记吨位登记吨位是指船舶因登记注册需要而依据有关规范丈量的船舶容积。有关规范为：《国际船舶吨位丈量公约》和我国《海船法定检验技术规则》。登记吨位有三种：（1）总吨位GT（2）净吨位NT（3）运河吨位：包括巴拿马运河吨位和苏伊士运河吨位两种。)t/m(NDWV3ch1.2船舶静水力参数图表及其使用一．船舶静水力参数图表1．概念船舶浮性参数、稳性参数和船型系数合称为船舶静水力参数。通常都是指船舶在静止的标准海水中保持正浮时的计算值。静水力参数随船舶平均吃水变化关系以曲线、表格等形式表示出来就称为船舶静水力参数图表。2．种类有船舶静水力曲线图、静水力参数表和载重量表尺三种。3．用途计算船舶浮态、稳性和强度等。二．船舶静水力曲线图静水力曲线包括浮性曲线、稳性曲线和船型系数曲线三部分。其中，船型系数曲线较少使用。1．浮性曲线（1）型排水体积曲线VM（2）标准海水排水量曲线Δ和标准淡水排水量曲线Δf（3）浮心距船中距离曲线Xb一般规定：船中前为正，中后为负。有些国家取浮心距尾垂线距离。（4）浮心距基线高度曲线KB（5）水线面面积曲线AW（6）漂心距船中距离曲线Xf一般规定：船中前为正，中后为负。有些国家取漂心距尾垂线距离。（7）厘米吃水吨数曲线TPC2．稳性曲线（1）（横）稳心距基线高度曲线KM（2）纵稳心距基线高度曲线KML（3）厘米纵倾力矩曲线MTC三．载重表尺和静水力参数表1．载重表尺载重表尺是将静水力曲线图中的排水量、总载重量（由排水量计算出）、厘)cm/t(100A025.1TPCW米吃水吨数、厘米纵倾力矩这四个重要参数与吃水的对应值，按英制、公制、海水、淡水情形，编列成表尺。2．静水力参数表静水力参数表是完全将静水力曲线数字化，便于查用。四．静水力曲线图的使用1．已知吃水d,求其他要素。1.1在纵轴上量吃水d，过吃水点作横轴平行线，交各曲线；1.2过各曲线交点引垂线交横轴,量出在横轴上相应的厘米数,乘以相应的比例,即得各值；1.3注意:Xf、Xb应从船中线量起,左负右正。2．已知其他任一要素,求吃水及其他要素。以已知船舶重量(海水排水量)为例。2.1将排水量除以图中海水排水量的比例得厘米数；2.2在横轴上量出相应厘米数，过该点向上作垂线交海水排水量曲线；2.3过海水排水量曲线交点作水平线交各曲线及纵轴,其余步骤同1.1和1.2。1.3船舶吃水一．吃水与水尺标志1．吃水水线面至船底龙骨板下缘的垂直距离称为实际吃水。正浮时，水线面至船底龙骨板上缘的垂直距离称为型吃水。通常，实际吃水与型吃水之间相差一个龙骨板厚度。2．水尺标志为了反映船舶处于纵倾或横倾时各处吃水的大小，在船舶两舷的首、中、尾共六处勘划了水尺标志，分别表明这六处的实际吃水：尾左吃水dAP中左吃水dZP首左吃水dFP尾右吃水dAS中右吃水dZS首右吃水dFS其中，首吃水标志勘划在首柱上，尾吃水标志勘划在尾柱或舵杆上，近似代表首、尾垂线处的吃水。则首、中、尾吃水由下式计算：二．平均吃水dM1．概念2ddd,2ddd,2dddASAPAZSZPZFSFPF平均吃水是查取静水力曲线的依据，十分重要。船舶横倾角或纵倾角不大于10~15°时称为小倾角倾斜。船体左右对称而首尾不对称，所以小倾角横倾时倾斜轴过左右对称线，而小倾角纵倾时倾斜轴不是过船中而是过漂心，如图1－5所示。2．实际平均吃水计算（1）正浮时，船舶各处的吃水通常相等，故可取船中实际吃水为实际平均吃水：（2）小倾角横倾（无纵倾）时，取任一处左、右吃水的平均值为实际平均吃水：（3）小倾角纵倾（无横倾）时，实际平均吃水计算式推导如下：（4）船舶既有纵倾又有横倾时，实际平均吃水由下式计算：注意：以上计算是在假定船体为刚体的条件下导出的，实际上船体是弹性体，可能存在一定的纵向弯曲变形，影响吃水计算。所以，必要时应对船体拱垂变形影响进行修正。三．舷外水密度变化对吃水的影响舷外水密度变化对船舶吃水有明显的影响，特别是当船舶由海水域进入淡水域时，船舶吃水显著增加，可能导致搁浅事故。舷外水密度变化引起船舶平均吃水的变化量也可从静水力参数图表中查取。1．平均吃水变化量计算2dd2dd2dddASAPFSFPZSZPMfAFAFMffMFAMXLdd2dddX2/LX2/LddddFDAFCDABFCDABF整理得：即：相似与LX2dddd6dddddddfASAPFSFPASAPZSZPFSFPM设航行水域的水密度由ρ1变化为ρ2，由于船舶总重量不变，故排水量Δ不变，但排水体积由V1变化为V2，平均吃水由d1变化为d2，则平均吃水变化量δd由下式计算：式中，ρS——标准海水密度，1.025t/m3TPC——标准海水中的厘米吃水吨数，t/cm（教材不严格）注意：该式是在直壁船舷假定下导出，船舶接近满载时误差很小，但轻载时误差很大。2．淡水超额量FWA船舶由标准海水域进入标准淡水域时平均吃水变化量称为淡水超额量，用FWA表示。取ρS=1.025t/m3，ρ1=1.025t/m3，ρ2=1.0t/m3，代入平均吃水变化量δd计算式，则淡水超额量FWA如下式计算：3．半淡水超额量水密度在标准海水与标准淡水之间（1.000ρ1.025）的水域称为半淡水域。船舶由标准海水域进入半淡水域时平均吃水变化量称为半淡水超额量。计算式如下：1.4载重线标志与载重线海图一．储备浮力和干舷1．储备浮力储备浮力是指满载水线以上船体水密空间所具有的浮力，它是表征船舶适航性的指标之一。海船的储备浮力约为满载排水量的25~40%。2．干舷F干舷是指船中处从干舷甲板边缘上表面至满载水线之间的垂距，用F表示。储备浮力与干舷的大小成正比，干舷越大，储备浮力就越大。干舷与型深D、满载吃水d之间的关系是：F=D+δ－d式中，δ为干舷甲板边缘的厚度。3．最小干舷的确定为了保证船舶有足够的储备浮力，国际社会制定了《国际载重线公约》，我国也制定了相应的规则。综合船体强度、稳性、抗沉性等方面的要求，确定出船舶应有的最小干舷，进而确定出船舶的满载载重线。)m(TPC100d1S2S)m(TPC4000FWAFWA1025.1402）（半淡水超额量二．载重线标志载重线标志是指勘绘于船中两舷，标明满载载重线位置以限制船舶最大吃水，确保船舶最小干舷的标志。它包括甲板线、载重线圈及横线、各载重线三部分组成。1．种类载重线种类主要有以下几种：（1）国际航行非运木船舶的载重线标志；（2）国际航行运木船舶的载重线标志；（3）国际航行船舶的全季节载重线标志；（4）国内航行船舶的载重线标志。2．国际航行非运木船舶的载重线标志该标志有5~6条载重线组成，垂直线船尾一侧为淡水载重线，船首一侧为海水载重线。（1）夏季载重线S该线上缘与载重线圈中心（横线上缘）平齐，标有字母“S”。夏季载重线标明船舶在夏季海水中的满载水线（设计水线）或满载吃水（其他载重线意义雷同），是基准载重线，其干舷为最小干舷。其他载重线均由夏季载重线推定。（2）热带载重线T该线比夏季载重线高1/48夏季满载吃水，标有字母“T”。（3）冬季载重线W该线比夏季载重线低1/48夏季满载吃水，标有字母“W”。（4）北大西洋冬季载重线WNA该线比冬季载重线低50cm，标有字母“WNA”。注意：勘划该线是确保小型船舶安全，船长超过100m的船舶不勘划北大西洋冬季载重线。（5）夏季淡水载重线F夏季淡水载重线标有字母“F”。该线比夏季载重线高ΔS/40TPCcm，其中ΔS和TPC分别为夏季标准海水的满载排水量和厘米吃水吨数。如果该满载排水量ΔS不能确定，则夏季淡水载重线应比夏季载重线高1/48夏季满载吃水。（6）热带淡水载重线TF热带淡水载重线标有字母“TF”。该线比热带载重线高ΔS/40TPCcm，如果ΔS不能确定，则热带淡水载重线应比热带载重线高1/48夏季满载吃水。下表为某船在不同载重线时对应的吃水、排水量和总载重量。从表中可以看出，夏季海水、淡水排水量相同；热带海水、淡水排水量相同；夏季、冬季、热带排水量不同，热带最大，冬季最小，夏季居中。载重线实际吃水（m）排水量（t）总载重量（t）淡水海水淡水海水夏季9．0222088115510冬季8．8352040515034热带9．2102136715996夏季淡水9．2242088115510热带淡水9．4122136715996三．载重线海图1．概念按《国际船舶载重线公约》要求，船舶的水线在任何时刻、任何地点均不得超过相