船舶拱垂对载重量影响的应用分析

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1、船舶拱垂对载重量影响的应用分析李国定集美大学（硕士，远洋船长）[摘要]在限定的船舶吃水并需有一定吃水差情况下，一定的船舶中垂对载重量有所增加，通过分析船舶总平均吃水的计算公式，论述船舶中垂量在允许值范围内对船舶载重量增加值的影响，以提高船舶载重量，旨在提高单船航次经济效益。[关键词]中拱中垂船舶吃水货物积载船舶载重量0．引言船舶航行，当航线上的水深足够时，船舶的最大载重量是必须保证船舶在航次的任一航段、任何时间，船舶两舷相应于船舶所在的区带、区域和季节期的载重线上缘不被水淹没，此时的船舶载重量即满载载重量。

2、但在某些情况下，由于受港口或航道水深的影响，船舶吃水有一定的限制，不能达到满载，这就产生如何积载以达到最大载重量问题。一般认为，船舶装载应当保持船舶不变形，即无中拱垂状态，但是船舶建造是允许有一定的变形的，合理利用船舶中垂是否可以提高船舶载重量？这个问题航海人员鲜有注意,但是答案是肯定的。船舶在深水区航行时，与之相对运动的水流量从船的两舷和底部由船首流向船尾的三向度水流。当船舶进入浅水区时，由于流入船底下面的流因受到限制而被推向船的左右两侧，这时船底过水面积减小，流速增加，使船底压力下降，致船体下沉[1]。

3、一般商船速度范围内的船舶在浅水中航行时，通常表现为首下沉量大于尾下沉量，即原为平吃水的船舶将变为首倾[2]。为使船舶具有良好的操纵性能以保证船舶离港后在航道内航行安全，要求船舶应有一定吃水差。本文便是要分析和讨论在限定的船舶吃水并需有一定吃水差情况下利用船舶中垂来提高船舶载重量的问题。1船舶总载重量的计算载重能力是指船舶在具体航次中所能承运货物重量的最大限额，用净载重量表示。而净载重量是总载重量与船舶压载水、存油水、船舶常数之差。船舶总载重量，是根据经纵倾修正后船舶的总平均吃水查载重量表得出相应的排水量减去

4、空船重量得出的。船舶总载重量W=船舶排水量Δ-空船重量W（1—1）1.1船舶排水量的测定51.1.1船舶吃水的测定准确观测船舶水尺非常重要，观测船舶吃水时船体不要有任何作业，要认真对待，排除粗差，不要看错水尺。在风的作用下海浪会产生不规则波影响观测精度，因此应选择海面平静或规则波时观测船舶的六面吃水。1.1.2排水量换算经过拱垂修正后的总平均吃水计算公式为:式中DM为船舶总平均吃水（m）；df为船艏平均吃水（m）；da为船艉平均吃水（m）dm为船舯平均吃水（m）。在计算查表求船舶排水量时须先对船舶的首尾平均

5、吃水df、da应进行首尾垂线C、Ca修正，然后根据船舶总平均吃水查载重表得出相应的排水量，再根据排水量纵倾修正的公式进行相应修正，最后经过港水密度的修正，就可求出船舶的实际排水量。2船舶拱垂对船舶的影响2.1船舶拱垂的产生船舶装载后,如果作用在船体各横剖面上的弯矩代数和不等于零，将使船体发生总纵弯曲变形，也称拱垂变形。当船舶首尾部重力大于浮力而中部浮力大于重力时，即当船体出现船中部上拱、首尾下垂时，所出现的弯曲变形称中拱变形。如图2-1所示：拉伸压缩图2-1船舶的中拱变形当船舶中部重力大于浮力而首尾部浮力大

6、于重力时，即当船体出现船中部下垂、首尾上拱时，所出现的弯曲变形称中垂变形。如图2-2所示：拉伸压缩图2-2船舶的中垂变形5船舶在静水中产生中拱或中垂主要决定于船舶的布置与装载状况。当船舶首尾载荷过多是会出现中拱；相反，会出现中垂状态。2.2船舶拱垂值的计算实际上观测并比较船首、船中、船尾三处的左右平均吃水，可以判断船体拱垂变形的大小和方向。船中处的平均吃水大于首尾平均吃水，说明船舶处于中垂变形状态；船中处的平均吃水小于首尾平均吃水，则船舶处于中拱变形状态。同时，中部平均吃水与首尾平均吃水的差值的绝对值，可以

7、反映出拱垂变形程度的大小。这一绝对值称为拱垂值，计算公式是：正常的拱垂变形范围应不超过Lbp/1200(m)；极限的拱垂变形值为Lbp/800(m)；危险的拱垂值为Lbp/600(m)；Lbp为船舶垂线间长（m）。船舶装载后的拱垂值在正常范围内，则可以开航；接近极限值，只允许在天气好时开航；接近危险值，则不允许开航。[3]因此，只要船舶在装载后，拱垂值在正常范围内，就可以利用合理的拱垂变形实现提高船舶的载重量。3船舶拱垂对船舶载重量的影响3.1港口吃水限制船舶不满载情况船舶在某些港口受载，由于受港口吃水限制

8、不能达到满载而产生亏载，这就需要合理积载以达到最大载货量。3.1.1船舶有一定吃水差出港情况如前所述，为使船舶具有良好的操纵性能，船舶离港应有一定的吃水差。假定港口限定最大吃水为H（m），船舶吃水差要求为t(m),则。无中拱垂情况下平均吃水公式为：（3—2）有中拱垂情况平均吃水公式为：（3—3）排水量变化值（3—4）将式（2—1）、（3—2）、（3—3）代入式（3—4）则：（3—5）式中TPC为船舶吃水处每厘米吃