淺析吃水差對(duì)船舶的影響及應(yīng)對(duì)策略

苑靖國 周章海

（天津海運(yùn)職業(yè)學(xué)院，天津 300350）

吃水差（trim）是指船舶首吃水與尾吃水的差值。當(dāng)首尾吃水相等時(shí)，稱作平吃水；當(dāng)首吃水大于尾吃水時(shí)，稱作首傾；當(dāng)尾吃水大于首吃水時(shí)，稱作尾傾。

吃水差主要影響船舶的操縱性、快速性和耐波性，進(jìn)而影響船舶的安全。此外，吃水差對(duì)船舶穩(wěn)性、船體縱向受力情況、通過淺水區(qū)時(shí)允許的船舶最大排水量以及部分港口使費(fèi)也有影響，下面就不同的載貨狀態(tài)下，吃水差對(duì)船舶上述性能的影響及應(yīng)對(duì)策略作出闡述。

1 空載狀態(tài)下，吃水差對(duì)船舶性能影響及應(yīng)對(duì)策略

船舶操縱性包括船舶保持或改變航向以及改變船速三方面的性能。在本文中所提到的操縱性僅僅指船舶的保向和改向性能，而將改變船速放在快速性里討論。舶保持航向、改變航向主要是依靠船舶的舵效。舵效是指航向角對(duì)操舵的反應(yīng)能力，即舵效是保持航向和改變航向的效率。船舶快速性是研究船舶盡可能消耗較小的機(jī)器功率以維持一定航行速度的能力，或者說，船舶是在給定主機(jī)功率時(shí)，表征船舶航行速度快慢的一種性能。船舶耐波性是指船舶在風(fēng)浪等外力作用下產(chǎn)生搖蕩運(yùn)動(dòng)以及抨擊、上浪、失速等現(xiàn)象時(shí)仍能保持一定航速安全航向的性能。

1.1.船舶空載時(shí)吃水差對(duì)船舶性能的影響

當(dāng)船舶空載且首傾時(shí)，船尾的推進(jìn)器（螺旋槳）和舵葉入水深度過淺，致使船舶的舵效明顯降低；且此時(shí)船頭吃水較大，致使船舶在轉(zhuǎn)向時(shí)船頭所受海水的阻力也會(huì)增加，以上兩個(gè)原因疊加就使得船舶空載且首傾時(shí)船舶的保向和改向能力大大降低，操縱性不佳；并且船頭扎入水中增加了船舶航行阻力，快速性也較差。在船舶空載平吃水時(shí)，雖然上述兩個(gè)原因不存在，但是，空載時(shí)船舶整體吃水太小，船舶舵葉和螺旋槳入水深度太淺，船身受風(fēng)面積增大，增加了航行阻力，船舶的操縱性和快速性都比較差。當(dāng)船舶空載尾傾時(shí)，雖然船舶的尾吃水較大，但是此時(shí)船首上翹，會(huì)增加船首的受風(fēng)面積，尤其是在船舶受橫風(fēng)時(shí)，船首受風(fēng)力影響較大，會(huì)抵消船尾的舵力，船舶"尾找風(fēng)"現(xiàn)象很明顯，即船舶操縱性不佳；并且一般貨船在空載且尾傾過大時(shí)，首吃水較小，則船舶瞭望盲區(qū)增大，橫浪中，船首底板極易遭受海浪猛烈的拍擊使船舶的耐波性下降?？傊霸诳蛰d時(shí)，船舶的操縱差，航行阻力大，快速性也不佳，甚至在空載尾傾時(shí)耐波性也下降。

1.2.船舶空載時(shí)針對(duì)吃水差的調(diào)整策略

一般貨輪主機(jī)都在船尾，空載航行時(shí)因機(jī)艙較重，船舶尾傾嚴(yán)重，平均吃水過小，會(huì)嚴(yán)重影響船舶的舵效、快速性、耐波性，從而對(duì)船舶的航行安全構(gòu)成威脅，因此，對(duì)空載航行船舶要求：當(dāng)船長小于等于150米時(shí)，船首吃水≥0.025L（船長），平均吃水≥0.02L（船長）+2米；當(dāng)船長大于150米時(shí)，船首吃水≥0.012L（船長）+2米，平均吃水≥0.02L（船長）+2米。但是上述要求在船舶實(shí)際營運(yùn)時(shí)不易精確界定，所以在實(shí)際操作中都采用對(duì)船舶適度壓載的方法，讓船舶擁有適當(dāng)?shù)某运?，保證船舶螺旋槳和舵有足夠的入水深度，從而保證船舶的舵效和推進(jìn)器的推進(jìn)效率，提高船舶操縱性、快速性和耐波性。

2 輕載或半載狀態(tài)下，吃水差對(duì)船舶性能影響及應(yīng)對(duì)策略

2.1.船舶輕載或半載時(shí)吃水差對(duì)船舶性能的影響

當(dāng)船舶輕載或半載時(shí)，由于船舶的吃水比空載時(shí)大的多，此時(shí)船舶的各項(xiàng)性能都有了顯著提高，但是吃水差對(duì)船舶的某些性能仍然會(huì)有比較顯著的影響，本文僅對(duì)受吃水差影響顯著的船舶性能作出討論。當(dāng)船舶輕載或半載時(shí)，在首傾和平吃水狀態(tài)下，船首（球鼻艏）入水深度較大，船舶的航行阻力增大，船舶快速性下降；當(dāng)輕載或半載且船舶尾傾過大時(shí)，船首受風(fēng)面積增大，轉(zhuǎn)向阻力和航行阻力都會(huì)增大，導(dǎo)致船舶的操作性和快速性下降，同時(shí)海浪劇烈拍擊船首底板致使船舶耐波性下降。

2.2.船舶輕載或半載時(shí)針對(duì)吃水差的調(diào)整策略

船舶處于輕載或半載時(shí)，同樣要求船舶保持適度的尾傾以提高船舶操縱性、快速性和耐波性，一般萬噸級(jí)貨輪要求船舶適度的吃水差值是：輕載時(shí) 0.9～1.9 m，半載時(shí) 0.6～0.8 m。

3 滿載狀態(tài)下，吃水差對(duì)船舶性能影響及應(yīng)對(duì)策略

3.1 船舶滿載載時(shí)吃水差對(duì)船舶性能的影響

當(dāng)船舶滿載且首傾較大時(shí)，船舶首吃水較大，船首沒入水中的體積較大，這樣船舶在前進(jìn)時(shí)會(huì)增加船舶的航行阻力，降低快速性；海水對(duì)船首的轉(zhuǎn)向阻力也會(huì)增大降低船舶的操縱性，如果船舶有球鼻艏，對(duì)船舶的操縱性影響更明顯；首傾時(shí)船舶在前進(jìn)過程中首部甲板很容易上浪，根據(jù)前面耐波性的定義，當(dāng)船首甲板上浪嚴(yán)重時(shí)，首先對(duì)船首鋼板的強(qiáng)度是一個(gè)巨大的考驗(yàn)，如果船首鋼板不能承受海浪巨大的拍擊力，那么船舶就會(huì)面臨鋼板破損，船舶進(jìn)水的危險(xiǎn)，同時(shí)船首甲板上浪嚴(yán)重時(shí)，船舶也會(huì)伴隨著巨大的搖擺、失速和搖蕩等運(yùn)動(dòng)態(tài)勢，從而使得船舶的耐波性下降。船舶在滿載平吃水時(shí)，操縱性和耐波性都沒問題，但是平吃水時(shí)，海水對(duì)船首的航行阻力仍然較大，船舶快速性不佳。當(dāng)船舶尾傾過大時(shí)，對(duì)船舶的快速性和耐波性影響不大，但因船舶水下轉(zhuǎn)船作用點(diǎn)（轉(zhuǎn)心）后移過多從而引起轉(zhuǎn)船力臂減小，降低舵效，使得船舶操縱性下降。對(duì)于同一艘船舶，吃水差變化，其水線下流線型船體形狀會(huì)有明顯變化，船舶的重心、浮心位置也會(huì)發(fā)生改變，這將直接影響船舶的穩(wěn)性。此外，吃水差改變，對(duì)船舶所受的阻力以及整個(gè)船體的縱向受力情況都會(huì)產(chǎn)生影響，這對(duì)船體的縱向強(qiáng)度、局部強(qiáng)度都是較大的考驗(yàn)，這個(gè)問題在船舶空載、輕載、半載和滿載各種狀態(tài)時(shí)都存在，在這里一并提出，應(yīng)引起航海員注意。

3.2.船舶滿載時(shí)針對(duì)吃水差的調(diào)整策略

為了能夠使船舶的操縱性和耐波性、快速性等方面在滿載時(shí)達(dá)到一個(gè)最佳的狀態(tài)，要求一般船舶在滿載時(shí)保持適度的尾傾。對(duì)于萬噸級(jí)貨輪，要求船舶尾傾時(shí)的吃水差為 0.3～0.5 m。需要注意的是，有些高速船舶在起航時(shí)要求一定的首傾，當(dāng)起航后進(jìn)入正常的高速航行狀態(tài)時(shí)，因船尾下沉效應(yīng)使得船舶任然呈尾傾狀態(tài)。此外，在船舶通過某些淺水航道時(shí)，為了讓船舶能裝載最大量的貨物通過航道，船舶必須要處于平吃水狀態(tài)，這就要求在進(jìn)出淺水航道前要對(duì)船舶吃水差進(jìn)行調(diào)整，即將船舶調(diào)成平吃水，以避免船舶擱淺。同理，在進(jìn)出某些港口或者運(yùn)河時(shí)，也需要預(yù)先將船舶調(diào)成平吃水，以減少港口使費(fèi)或運(yùn)河使費(fèi)，保證船東的利益，等通過淺水航道、運(yùn)河之后，再將船舶吃水差調(diào)整為適度尾傾，繼續(xù)航行。在上述情況下，船舶吃水差呈平吃水的這一短時(shí)間段里，雖然船舶的快速性、耐波性、操縱性等方面有所下降，但是保證了船舶不會(huì)擱淺，節(jié)省了船舶的港口使費(fèi)和運(yùn)河使費(fèi)，保證了船東利益，這也是船舶營運(yùn)者的最佳選擇。

綜上，吃水差對(duì)船舶的操縱性、耐波性、快速性、穩(wěn)性、船體縱向受力情況以及港口、運(yùn)河使費(fèi)有如此大的影響，那么如何讓船舶保持一個(gè)合理的吃水差就成了一個(gè)關(guān)乎船舶安全、船舶操縱性能、船東利益的大問題。對(duì)于同一艘船舶，吃水差不同，其水線下流線型船體形狀會(huì)有明顯差別，從而直接影響船舶的阻力、穩(wěn)性和船體受力情況，因此，船舶在船速和排水量一定時(shí)，通過不斷調(diào)整吃水差必然會(huì)找到一個(gè)適合于船舶的最佳吃水差。在最佳吃水差狀態(tài)下，既能滿足船舶穩(wěn)性和縱強(qiáng)度要求，又可以使船舶操縱性、快速性和耐波性同時(shí)得到滿足，從而實(shí)現(xiàn)船舶的安全、經(jīng)濟(jì)、快速、高效地營運(yùn)。

[1]洪碧光.船舶操縱[M].大連：大連海事大學(xué)出版社.

[2]沈玉如.船舶貨運(yùn)[M].大連：大連海事大學(xué)出版社.

[3]李積德.船舶耐波性[M]哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2007年10月修訂.