“货舱倾斜表”的设计与应用

(江苏东方重工有限公司 技术部，江苏 靖江 214521)

船舶在营运过程中，其装载情况是经常变化的，由此引起的船舶浮态和稳性变化都可以依据“典型装载手册”(以下简称“手册”)进行详细计算，但手册一般仅提供几个典型装载状态，其余的装载状态均由“手册”中提供的公式推算。在装货过程中，合理安排装货程序，有利于保证船体自身安全，防止局部过载导致危险发生。“货舱倾斜表”一般作为“手册”的补充内容，方便管理装货程序,预估装载后船的浮态。

参考某型散货船的“货舱倾斜表”(“Cargotrimming table”)，并加以适当取舍、精简，其重点放在吃水高度1 m范围内，为使用者提供了直观、友好的表格界面。为使其更好地适用于其它同类型的船舶，可录入EXCEL表里，各个数据格内都用函数关联，只要填入已知数据，即可得出结果。

1 表格内容

为方便装货管理人员识读，表格形式应该简洁明了，设计表格形式见表1。

表1 货舱倾斜表界面

该表主要用于装载一定吨位后，计算艏艉吃水的变化。为得到比较准确的结果，一般吃水高度变化以1 m调整，任一舱室增加100 t艏艉吃水变化的量值。这样做的好处是：即使装载不一定是整数吨位，但用线性比例方法可以推算出准确的艏艉倾斜量。选择1 m范围，是依据静水力表的计算决定的，精度完全足够。静水力曲线计算参考的水线一般都是按1 m递加的，编制此表的数据来源是“手册”中的静水力表。

散货船能装载的舱室不仅仅是货舱，也包括压载舱，这些舱室在列表中都有反映。反映舱室情况最全面的是“舱容图”，但此表仅需要2个重要参数，舱容体积与距船舯长度，将2个参数作为表头，平均吃水变化值是表格的内容。

图1是某散货船的载重线与水尺标记图，船上装载100 t只要不是船舯就会形成纵倾力矩，所以平均吃水变化需要分成艏、艉两部分。

图1 载重线与水尺标记

2 计算过程

在船上任意位置装载或卸除小量载荷后，将会引起船舶的重心位置和吃水改变；又由于吃水的改变而引起稳心和浮心坐标的变化，从而使船的初稳性高度改变，并产生横倾和纵倾。为了使问题简化，仅在水线面漂心的垂直线上进行讨论，把对纵倾的计算简单地概括为：用船的自重产生纵倾力臂除以每厘米纵倾力矩，即可以求出纵倾的高度差△T。

式中：LCG——任一舱室或货舱的重心到舯横剖面的距离;

LCF——浮心距舯距离；

W——增加重量，可以取整值，例如：100、200 t等，前提条件是设定船舶处在正浮状态;

MCT——每厘米纵倾力矩。

另外：LBP——两柱间长度，可以由船的基本数据表查出;

D——每一处的基本高度，指2、3m…;

TPC——每厘米吃水吨位。

如果LCG与LCF在船舯的向艏为“﹢”，否则为“-”。

上述数据可以从“完工典型装载手册”中的静水力表查出。依据力矩平衡原理，通过纵倾力矩的变化计算各项如下。

新的吃水，DNEW=D+W/TPC/100；

LCG与LCF的距离，L=LCG-LCF；

纵倾变化，△T=W×L/MCT/100；

艉吃水变化量，ΔDAFT=D-DAFT；

艏吃水变化量，ΔDFWD=D-DFWD。

将得到的数据分别填入对应的表格中即可。

3 转入EXCEL表的方法

该表格中需要计算的数据，具备都使用同一公式的特性，可以利用EXCEL强大的表格功能来简化计算过程，提高计算精度。首先应该理顺表格的关系网络(见图2)，然后写入函数表达式，最后查静水力表得出结果。

4 其它方面的应用

在新船完工后，需要通过倾斜试验测量船舶实际重量及重心，并用作完工装载计算的重要参数。整个试验过程消耗的工时及辅助材料费用很多，每家船厂都要求一次成功，但影响试验结果的因数很多，如何控制试验进程，在船级社与行业标准中都有试验程序和方法，但是没有详细论述计算过程，试验人员可能理解不够，无法控制试验要点，导致试验时间延长，甚至二次试验。依据笔者多次试验的经验，对试验结果影响最大的还是船舶状态计算。本文论述的计算过程可以用于船舶倾斜试验或空船试验大纲，对试验时的浮态进行计算。

图2 EXCEL 中的数据关系网络图

船舶在水中一般处于艉倾状态，若艏艉吃水高度差超出1%船长即不符合试验要求，因此需要计算液舱压载状态。力矩平衡是通用的方法，将试验时的船舶的重量力矩统计清楚，液舱依据舱容表计算，空船的理论重心可以查阅装载手册。其中纵倾力矩计算是预测艏艉吃水的关键。

5 改进措施

为了将货舱倾斜表更好地应用于船厂的出坞计算，仅仅知道艏、艉柱处的吃水增量是不够的，此表格就需要再精确一点，可以调整一下内容形式。以间隔一定肋位，来求取倾斜高度变化，见表2。表中第1列为肋位号，间隔为5个肋位；其余列为每隔0.5 m，且分为艏、艉两列，这样可以大大提高数据的准确性。

上述修改过的数据表，经过接船方的技术代表的比较，最终确定加入“手册”中，并得到船级社认可。在出坞状态计算时，由船上任意位置的重量变化，都可以精确得出对吃水高度的变化。

表2 改进后Cargo trimming table的界面

6 结论

船舶在正常状态下，已知船舶即将装载的情况，可以通过上述数据表，准确查出该船的浮态；在研究整个计算原理后，可以推广至船厂的出坞船舶浮态、倾斜试验的船舶状态计算；还可以用于试航过程，配置符合测速要求的船舶压载方案。在船舶的完工稳性资料中，“手册”综合了船舶静水力表、邦金曲线表、完整装载稳性计算、静水力弯矩、剪力校核等，对船厂有应用价值。