設計吃水

設計吃水（designed draft）是指船舶裝載設計載重量貨物情況下達到的吃水深度。而吃水是船舶浸在水裡的深度。該深度根據船舶設計的不同而不同。吃水的大小不僅取決於船舶和船載所有物品，如貨物、壓載物、燃料和備件的重量，而且還取決於船舶所處水的密度。通過讀取標在船艏和船艉的水尺，即Draught marks，可以確定船舶的吃水。

基本介紹

• 中文名：設計吃水
• 外文名：designed draft
• 定義：裝載設計載重下的最大吃水深度
• 吃水：船舶浸在水裡的深度
• 一級學科：船舶工程
• 二級學科：船舶總體

船舶經濟分析

船舶的設計吃水，特別是大型貨船的設計吃水，一般都受航道和港口的限制。對整個營運期間都在固定航線和固定港口間營運的船舶的吃水，只要根據所營運的航道與港口水深確定設計吃水即可。對於不定航線的貨船則須用機率統計方法確定設計吃水。

對於不定航線的貨船，如多用途船，為了廣泛地攬貨承運，應儘量能進出各有關港口，這時，可以對該船可能進入的各港口的允許水深作一統計，如圖1(a)所示。吃水大的船僅能進入較少的港口，或減載進入某些港口。

圖1

由於船的營運期達15~25年，因此對各港口的水深也應預估10~20年後的改進情況。圖中實線指2000年的情況，而對2010年的估計則用虛線表示。

圖1(b)為圖1(a)的累積機率曲線，表示航線上超過該水深的港口數占可能進入的港口總數的百分比。

船舶的吃水與船的裝載有著密切的關係。吃水較深的船舶往往要減載才能進入某些港口，因而船的裝載因數就降低了。圖1(c)是不同設計吃水的典型散貨船在上述各港口間營運的裝載因數。

圖1(d)所示是經濟計算的結果。營運收入是根據裝載因數算出的。營運成本包括資本費用。從該圖中可得到2000年的最大利潤的設計吃水為了。但到2010年由於港口的改進，最大利潤的設計吃水將增大到T₁。

圖1(d)中的幾條曲線是假定一系列的設計吃水，設計出一系列的船型方案，選定典型航線，對每個方案根據圖1(c)所示的裝載因數計算營運收入與營運成本而得到的。

概括地說，增大船的設計吃水時，須考慮利用這吃水增額的機率。從多載運貨物而得到的營運收入增額必須足以支付因船的設計吃水增大而增加的資本費用與營運費。

考慮主要因素

航道及水深對吃水的限制

在內河船舶設計中，吃水的確定常常會受到航道及港口水深的限制。為避免擱淺或觸及水底砂石，船底與水底應保證有一定的間隙，並因航道及碼頭底部地質情況而有所不同。船舶尺度大、水底為石質時，應取大的間隙值。

圖2

航道最小水深與船舶吃水之間關係：

式中： ——設計船最大吃水，m；

——航道最小水深，m；

——河底與船底最小間隙，按圖2選取，m。

圖3提供的河底與船底最小間隙可供參考。過閘的船，其建議值如圖4。

吃水對螺旋槳工作性能的影響

根據船舶原理知識，我們已知螺旋槳的工作性能與船舶快速性有很大關係。吃水增加時，螺旋槳最大直徑可增加，使推進效率上升。同時，增加吃水使螺旋槳的沉深增加，延遲螺旋槳空泡的發生，有利於螺旋槳工作，而且當船舶發生縱搖時螺旋槳出水的可能性減少。因此，對不受吃水限制的船舶，儘可能選擇大的吃水，對螺旋槳性能是有利的。

圖3

吃水對其它性能的影響

吃水對初穩性有一定影響，當排水量一定時，吃水增加則B/T減小，穩心半徑下降的幅度較大於浮心提高的幅度。

圖4

在淺水航道中，由於吃水增加，河底與船底間的間隙減少，淺水阻力增加，船舶易發生吸底現象。

吃水較深的船舶在航行時不易產生拍擊和漂移現象；吃水淺的船舶在海上航行時適航性較差。

吃水的確定

如前所述，吃水的確定主要與限制條件和螺旋槳工作狀況有關，因此，設計時可根據以下方法來確定：

(1)按限制條件確定。通常對受航道、港口水深限制的船舶，取限定吃水為設計船的吃水。

(2)從提高螺旋槳效率出發，按最佳螺旋槳直徑來選取吃水。下列數據是一些船舶螺旋槳直徑與吃水比的範圍，可供設計者參考：

長江船：0.7~0.75

內河船：0.8~0.85

內河淺隧道船：0.9~1.10

內河深隧道船：1.2~1.40

港作拖輪：0.6~0.75或

式中：——尾吃水，m；

n——主機轉速，r/min；

c——係數，約為27~31，平均值取29。

(3)按型船或統計資料確定。統計資料通常以吃水與船長的關係式或相對吃水(即吃水與排水量三次根的比值)的形式給出。

港作拖輪

上式算得的結果與辛普生推薦的L/T取10十分接近。

沿海小油船

按相對吃水給出的統計公式如下：

式中：t——相對吃水，港作拖輪取0.33~0.43，內河拖輪取0.30~0.40。