基本介紹
- 中文名：輕載吃水
- 拼音：qingzaichishui
- 領域：船舶工程
- 相關概念：吃水
- 影響因素：船舶和船載所有物品
- 概念：船舶輕載時浸在水裡的深度
基本介紹,分類,船舶吃水的影響,吃水改變數計算,吃水的限制,
基本介紹
船舶吃水一般是指船舶的吃水深度，是指船舶的底部至船體與水面相連處的垂直距離，它間接反應了船舶在行駛過程中所受的浮力（或者說是船體及其貨物等的重量，因為這與船體受到的浮力相等）。因此，船體的吃水深度越大，表明船船舶體載貨的能力越大。類似的概念，在軍事上對艦艇等有“排水量”。
吃水的具體定義如下。
1、吃水d（m）：系指船舶靜浮於水面時，在船長L中點處，由基線量至設計水線的垂直距離。
圖1
圖12、吃水d：在船中橫剖面內自基線量到設計水線的垂直距離。如果船有縱傾，則船首和船尾的吃水不同，分別稱為首吃水和尾吃水。首吃水與尾吃水的平均值稱為平均吃水。平均吃水與船中橫剖面內吃水近似相等。
3、泛指船體在水面以下的深度。
4、吃水d（m）：泛指船舶龍骨線浸沒的深度。如無特殊說明，一般指平均吃水。
分類
根據船舶運營安全的不同，吃水分為設計吃水和結構吃水。設計吃水是指船體中部由平板龍骨下緣量至設計水線的上緣的垂直距離。結構吃水是指船體中部由平板龍骨下緣量至船舶夏季載重線的垂直距離。結構吃水比設計吃水大。船舶之所以設立設計吃水和結構吃水，是因為船舶設計的時候需要進行兩大塊的計算，分別是穩性計算和結構計算，前者保障船舶運營過程中的穩性安全，後者保障船舶運營過程中的結構安全。
穩性計算的時候需要有一個標準，這個時候的滿載吃水定為設計吃水，在該吃水狀態下考核航速，作為核算穩性的一個工況等。但是有時候船舶裝載密度大的貨物，比如鋼板，貨物重心很低，即使多裝載，超過了設計吃水從穩性方面來講也是安全的，於是就有了一個新的說法，重載，但是接下來的問題是，重載時雖然穩性沒問題可是按照設計吃水核算的結構在重載時是不安全的，於是在船舶最開始設計的時候就定義了一個結構吃水（大於設計吃水），按照結構吃水進行結構計算，這樣以後運營過程中即使重載超過設計吃水，只要沒超過結構吃水船舶也是安全的。設立結構吃水還有一個目的，為以後船舶改裝留有餘地，畢竟船用設備可以隨時更換，船體結構是要伴隨整個船舶生命期的。
根據量取方法的不同，吃水可分為實際吃水和型吃水兩種。實際吃水是指水線面至船底龍骨板下緣的垂直距離，它是船舶進出港、過淺灘、系靠碼頭和裝卸貨物時應考慮的吃水。型吃水是指水線面至船底龍骨板上緣的垂直距離，它是船舶設計和進行性能計算時所考慮的吃水。船舶吃水隨著船舶的載重量和舷外水的密度的變化而不同，量得吃水後經過查閱有關船舶曲線圖和計算，可以求得該船當時的排水量和載重量。兩者相差了龍骨板的厚度。
船舶吃水的影響
船舶吃水對快速性的影響
從提高螺旋槳性能來說，選擇儘量大些的吃水是有好處的。這是因為增加設計吃水可加大螺旋槳直徑，提高其效率；吃水增加可加大螺旋槳的埋水深度，降低空泡，有利於螺槳工作。在△一定時，保持L，B不變，增加吃水d以減小Cb及B/d，將使剩餘阻力有所降低。因此吃水不受限制的船舶，選用大一些的吃水對螺旋槳工作性能有利。同時加大吃水，可加大螺旋槳的埋水深度，還能在縱搖時減少螺旋槳出水的可能性，對耐波性也有好處。
一般海洋船舶，螺旋槳軸的埋水深度至少等於螺旋槳直徑，一些小型船舶，如拖船和漁船，由於功率相對較大，螺旋槳直徑也相對較大，為增大槳軸埋水深度，設計成尾傾斜龍骨，以加大尾吃水。
吃水是構成浮力的因素之一，選擇吃水應滿足浮性方程式。從滿足浮力角度來說，增加吃水d時可降低Cb或L及B，有利於減少船體重量和造價，也有利於提高快速性。
船舶吃水對其他性能的影響
1、吃水對初穩性影響：在△一定時，增加吃水d，浮心豎向坐標也將提高。但由於B/d減少，穩心半徑r減小較大，總的說來初穩性高度將減小。
2、吃水對大角穩性及抗沉性影響：在型深D不變情況下，增加吃水降低了乾舷，使儲備浮力減少，大角橫傾時，甲板邊緣提前入水，對抗沉性及大角穩性都是不利的。
吃水深的船航行時不易產生砰擊和漂移，吃水淺的船在海上航行時耐波性較差。
吃水改變數計算
船舶吃水的改變數，有比較精確的計算和近似估算兩種。
1、較精確的計算法
船舶由海水駛入淡水，因為ρ淡<ρ海，所以V淡>V海，其排水體積差△V：
△V = V淡－V海=D/ ρ淡－D/ ρ海= D/ ρ海（ ρ海/ρ淡－1）（式1）
由於ρ海和ρ淡相差不多，因此產生的吃水改變數△d也很小，可認為因ρ改變，船舶是平行沉浮的(實際上會產生微傾)，ρ改變引起的排水量的變化相當於在海水中平行沉浮，所以：
△V×ρ海 = TPC海 × △d ×100
△V = TPC海 × △d ×100/ρ海（式2）
式1與2相等，則：
△d =D/ 100×TPC海 （ρ海/ρ淡－1）（m）
因為ρ海>ρ淡，所以△d為正值，表示吃水增加。
同樣方法，可求出船由淡水駛入海水時：
△d =D/ 100×TPC淡 （ρ淡/ρ海－1）（m）
因為ρ淡<ρ海，所以△d為負值，表示吃水減小。
2、近似估算
為了簡化計算，常採用近似估算公式。
D海=V海×ρ海=L海B海d海 Cb海 ρ海
D淡=V淡×ρ淡=L淡B淡d淡 Cb淡 ρ淡
因為D海= D淡
所以 d淡=（d海×ρ海）/ρ淡（m）
及 d海=（d淡×ρ淡）/ρ海（m）
吃水的限制
大型船舶和內河船舶吃水常受航道及港口水深的限制。如蘇伊士運河航道水深限制通航船舶最大吃水16.15m；巴拿馬運河船閘水深限制船舶最大吃水為12.04m；聖勞倫斯水道水深限制船舶吃水9.20m；上海長江口航道水深9m，可利用潮位3m，考慮富裕水深後，限制通過船舶最大吃水為9.5m；大連魷魚灣油港，10萬噸級泊位前沿水深17m，15m吃水的船舶可自由進出。
確定船舶受限制的吃水時，應考慮船底與水底間留有一定間隙，以防擱淺及水底砂石觸及船體。水底為泥沙質者間隙可小些，石質者間隙須大些；該處風浪小間隙可小，風浪大則間隙須大些；船小間隙可小，船大間隙須大些；船舶載況穩定，吃水及縱傾變化小的船間隙可小些，載況經常變化，吃水及縱傾變化大的船間隙也應大些。航道水深與船舶吃水之間關係：
d=H－δH(4一l)
式中d―設計船吃水(m)；
H－目航道水深(m)；
δH－富裕水深(m)。
我國《全國內河通航標準》(1985年)對內河船舶航行於流沙質河床航道的富裕水深做出規定。從規定可知，富裕水深與航道設計水深有關，最大富裕水深為0.5m，石質河床另加0.lm~0.2m。
由上所述，確定吃水主要從限制條件、浮力及螺旋槳的適宜直徑幾個方面考慮。
