船舶排水量不同计算方法的对比与分析

　　摘要：船舶载重量是船舶装载货物重量的能力，是判断船舶运载能力的主要指标之一，船舶载重量等于总排水量减去空船重量，空船重量由试验可以精确得出，所以计算出总排水量就可以得出实船载重量。船舶排水量的快速精确计算是非常重要的，文章通过对船舶排水量常用的两种计算方法从原理到实例应用，进行对比与分析，详细阐述了这两种不同计算方法之间的内在联系与区别。其中详细讲明了船舶排水量计算中的一些修正公式。
　　关键词：首吃水；尾吃水；舯吃水；计算平均型吃水；中拱；中垂；纵倾；排水量
　　在船舶建造完成后以及在营运过程中，经常需要对船舶的排水量进行计算，以确定船舶实际的载重量。由于船舶的重量分布不均以及船体自身的型线因素，导致船舶实际装载状态下有中拱、中垂及纵倾的现象，在计算排水量时，应把这些因素考虑进去，这给船舶排水量的计算增加了很大的难度。部分船员在船舶的实际航运中，对上述因素在不同排水量修正公式的理解和运用存在误区甚至误解，针对这一情况，结合相关规范以及日常工作的经验，我们给出了两种快速准确计算船舶排水量的方法，并将这两种方法得出的结果进行对比，并且在计算船舶排水量时，对中拱、中垂及纵倾修正公式在不同计算方法中的运用进行分析、探讨如下：
　　计算方法一：目前，在国际船舶行业标准中，进行倾斜（或称重）试验中，计算排水量所使用的方法如下（概括为计算平均型吃水+纵倾修正法）：
　　dP=1/8（dF+6dM+dA）①
　　dT=dF-dA②
　　式中，dP为计算平均型吃水；dT为首尾垂线处吃水差；dF为首垂线型吃水；dM为船舯型吃水；dA为尾垂线型吃水；SG为试验时的海水密度。其中，dF、dM及dA三个数据都可以通过对船舶吃水标志处的吃水进行读数，然后通过换算得到。SG则可以通过现场，对海水进行实测得到。在有了上述参数值后，通过公式①计算得出dP，通过公式②计算得出dT。在得到dP和dT两个数据后，再查找带有纵倾值的静水力表。但由于dP和dT往往与静水力表中的数值有一定的差别，需要用插值法来得到船舶实际标准海水密度下的排水量D1，再经过密度修正，最终得到实船排水量D=D1*SG/1.025。
　　计算方法二：在船舶的实际营运过程中，船长或大副在计算船舶的排水量时，往往采用另一种计算方法。该计算方法只需要正浮的静水力表即可完成全部的计算过程。下面将这种计算方法介绍如下（概括为：平均型吃水+纵倾修正+中拱、中垂修正）：
　　dM’=1/2（dF+dA）③
　　dT=dF-dA④
　　式中，dF、dA及dT与方法一相同，dM’为船舯平均型吃水。在得到上述数据后，进行如下步骤的计算：
　　每厘米吃水吨（TCP），漂心位置（LCA）可以通过查静水力表得出。
　　1.排水量D1。（正浮状态下的dM’所对应的排水量，查静水力表得出）
　　2.纵倾修正
　　（1）纵倾修正D2=–100×TCP×（dA-dF）×（LCA–Lpp/2）/Lpp
　　（2）中拱中垂修正D3=100×TCP×（3/4）×δd（δd=dM-dM’）
　　3.海水密度修正：试验时的海水密度为SG
　　D4=（D1+D2+D3）×（SG–1.025）/1.025
　　4.实际最终排水量为D=D1+D2+D3+D4
　　通过以上两种排水量计算方法的对比，我们发现这两种方法其实道理上是一样的，两种方法都进行了纵倾修正，中拱中垂修正及密度修正。
　　（1）中拱中垂修正：dP=1/8（dF+6dM+dA）=1/8（2dM’+6（dM’+δd））=dM’+（3/4）×δd
　　（2）纵倾修正：国标规范采用的是直接读取静水力纵倾表表的方法，完工装载手册中的纵倾修正公式（dA-dF）×（LCA–Lpp/2）/Lpp=（LCA–Lpp/2）*tgα=▽d，即纵倾修正D2为▽d所产生的排水量（见图1）。
　　上述纵倾修正公式是在假定漂心位置不变的情况得出的，如需要更精确的计算，需对漂心进行二次修正，使用公式：
　　D2=–100×TCP×（dA-dF）×（LCA–Lpp/2）/Lpp+50（dA-dF）2/Lpp×dM/dZ⑤
　　公式⑤的第一项为一次修正，第二项为二次修正（二次修正为漂心引起的修正）。dM/dZ是平均吃水dM处厘米纵倾力矩（MTC）变化率，可取吃水为（dM’+0.5）和（dM’-0.5）时MTC的变化值。应当注意的是，对于散货船，当船舶纵倾小于0.3m时，不需要进行纵倾修正，当船舶纵倾大于0.3m且小于1m时，仅需进行一次修正，当船舶纵倾大于1m时，需同时进行一次修正和二次修正。
　　举例8万吨N243船舶进行分析计算，dF=2.502，dM=3.011，dA=3.780试验时海水密度为1.025t/m3。
　　运用第一种方法dP=1/8（dF+6dM+dA）=3.0435m dT=dF-dA=-1.278m，通过查静水力表利用插值法可得出试验时船舶排水量为16574.7t。
　　运用第二种方法dM’=1/2（dF+dA）=3.141 D1=17462.8t
　　D2=-100×60.1×1.278×（120.32-222/2）/222+50×1.2782/222×（808-750）/1
　　=-322.5+21.3=-301.2t
　　D3=100×TCP×（3/4）×δd=100×60.1×0.75×（-0.13）=-586t
　　D4=0
　　D=D1+D2+D3+D4=17462.8-301.2-586+0=16575.6t
　　从计算结果可以看出，上述两种方法的排水量仅相差0.9吨，相对于16570t的量级来说，基本可以忽略不计，而与专业软件NAPA计算得出的结果误差也在2吨之内，也在可以接受的范围之内。运用以上两种方法进行手算，可以快速得出精准的排水量，并且在静水力表中有纵倾的排水量表格的情况下，使用给出的第一种方法能够非常简单快速的计算出结果。
　　综上所述，对这两种计算方法，从理论到实际应用结果的对比、分析，证明这两种不同的计算公式，对于船舶排水量的计算是可行的。
　　参考文献：
　　中华人民共和国船舶行业标准(CB/T3035-1996)[S].
　　（作者单位：大连中远船务工程有限公