船舶吃水差的概念与基本计算
船舶吃水差的概念与基本计算
第一节船舶吃水差的概念与基本计算
一、吃水差概述
1. 吃水差(trim)概念
当t = 0时，称为平吃水(Even keel)；
t = d F－d A当t > 0时，称为首倾(Trim by head)；当t < 0时，称为尾倾(Trim by stern)。
2. 吃水差对船舶航海性能的影响
快速性操纵性耐波性等
首倾时轻载时螺旋桨沉深比下
降，影响推进效率。
轻载时舵叶可能露
出水面，影响舵效。
满载时船首容易上浪。
过大尾倾时轻载时球鼻首露出水面
过多，船舶阻力增大。
水下转船动力点后
移，回转性变差。
轻载时船首盲区增大，
船首易遭海浪拍击。
3. 适当吃水差的范围
1)载货状态下，对万吨级货轮：
满载时：t = -0.3～-0.5 m
半载时：t = -0.6～-0.8 m
轻载时：t = -0.9～-1.9 m
2)空载航行时：
◎一般要求
dm ≥ 50%d s（冬季航行dm ≥ 55%d s）
I/D ≥0.65～0.75
| t | ＜2.5%L bp
其中：d s——船舶夏季满载吃水(m)；
I ——螺旋桨轴心至水面高度(m);
D ——螺旋桨直径(m)。
◎推荐值
当L bp≤ 150m时
d Fmin≥ 0.025L bp( m )
d mmin ≥ 0.02L bp + 2 ( m )
当L bp > 150m 时
d Fmin ≥ 0.012L bp + 2 ( m )
d mmin ≥ 0.02L bp + 2 ( m )
二、吃水差产生的原因
1. 纵向上，船舶装载后总重心与正浮时的浮心不共垂线，即g b x x ≠
2. g x 的求法
合力矩定理()i i g P x x ∑?=?
三、吃水差的基本计算
1. 纵向小倾角静稳性
理论证明，船舶在小角度纵倾时，其纵倾轴为过初始水线面漂心的横轴，在排水量一定时，纵倾前后相临两浮力作用线的交点L M 为定点，L M 称为纵稳心。
sin tan RL L L L BP
t M GM GM GM L ??=≈= 2. 每厘米纵倾力矩MTC ：吃水差改变1cm 所需要的纵倾力矩，可由资料查得。
或：船舶吃水差改变1cm 时，船舶本身所具有的纵向复原力矩。
令1t cm =，则0.01100L RL L L BP BP BP
BM t M GM BM MTC L L L ??≈
≈== 3. 吃水差的计算 ()100100100g b i i b T x x Px x M t MTC MTC MTC
-∑-??=== 显然，g b x x ≠时，船舶将存在一定的吃水差。
4. 首尾吃水的计算
由图可得：
2BP f F m BP
L x d d t L -=+?
2BP f A m BP
L x d d t L +=-? 当0f x =，即漂心在船中时：
2
F m t d d =+， 2A m t d d =- 5. 注意事项
1) t 的成因是重心和浮心不共垂线形成的力矩()g b x x ?-，不是f x ；
2) g b f x x x 、、及t 的正负。
四、例题
1. 某轮装载后排水量△=12000t ，平均吃水d m =7.50m ，船长L BP =150m ，b x =－1.35m ，
MTC=9.81×200.0 KN.m/cm ，f x =－0.85m ，经计算得纵向重量力矩船中前为9.81×158200KN.m ，船中后为9.81×174000KN.m ，则该轮出港时的首吃水和尾吃水各为 m 。
2. 某船原首吃水为11.94m ，漂心距中距离为－0.20m ，两柱间长为131.3m ，吃水差
改变量为3.0m ，则该轮新的首吃水为 m 。
第五章船舶吃水差的计算与调整
dF1 ?
dF
?
LBP 2
?
xf
LBP
×?t
dA1? dA ?
LBP 2
?
xf
×?t
LBP
x值的符号确定 ：
载荷由后向前移，取“ +”； 载荷由前向后移，取“－”。
2020/4/5
三、 少量载荷变动对吃水和吃水差的计算
条件：? Pi < 10%?
① 假定先将载荷P装在漂心F的垂线上：使船舶平行沉浮， 吃水改变，吃水差不变
通过图示可知，水密度变化的影响可视为原排水量Δ 内的?? 浮心由B点纵移至k点（近似漂心处），使船舶产 生纵倾力矩。
?d A
?
P? 100TPC
LBP 2
?
xf
LBP
?
P(xP ? xf ) 100MTC
?少量载荷变动后首、尾吃水和吃水差
2020/4/5
dF1 ? dF ? ?dF
dA1 ? dA ? ?dA
t1 ? t ? ?t
例题
某船由某港开航时 Δ=20122t ，首吃水dF=8.50m， dA=8.90m，航行途中油水消耗为：燃油 300t(xp= -10.50m) ，柴油20t(xp= -40.00m) ，淡水90t(xp= 68.00m) 。求船舶抵港时的首尾吃水 dF1、dA1。 （已知Δ=20122t 时的xf= -1.42m，TPC=25.5t/cm ， MTC=9.81x225.1kN·m/cm ，LBP=140m ）
根据经验，万吨轮适宜吃水差为：
满载时 t=-0.3m~-0.5m 半载时 t=-0.6m~-0.8m 轻载时 t=-0.9m~-1.9m
实际吃水差还受水深、港口使费等因素影响
第五章 船舶吃水差
（1）经验法
通常情况下: 冬季航行时:
（2）IMO的要求
LBP 150m,
d≥50%dS d≥55%dS
dF (min) 0.025LBP (m) dM (min) 0.02LBP 2(m)
LBP 150m，
２、其它要求
dF (min) 0.012LBP
d M (min)
一、吃水差的基本概念
1、吃水差的定义
t dF dA
2、吃水差产生的原因 船舶装载后重心的纵向 位置与正浮时浮心的纵 向位置不共垂线。
3、船舶的纵倾类型
L
F •
平吃水(Even keel)：
W
••
G B
t dF dA 0
G
W1 首倾(Trim by head)：
L
F
W
L1 B
t dF dA 0
影响
特点：重心不变，浮心改变
例1：舷外水密度减小
假设平行沉浮：1) d ( )
排水量分解
100TPC 1 0
0
d 100TPC1
纵倾
MZ (xg xf )
2) t d TPC 1 (xg xf ) MTC
W1 W
例2：舷外水密度增加 W2
Z
L2
F
G
•G
L1 L
B
海上货物运输
航海学院 货运教研室
第一篇 第五章 船舶吃水差（Trim）
吃水差的基本概念 船舶营运对吃水差的要求 吃水差及首、尾吃水计算 吃水差调整 吃水差计算图表
第一节 航行船舶对吃水差及吃水的 要求
一、吃水差的基本概念 二、船舶吃水差及吃水对航行性能的影响 三、航行船舶对吃水差的要求 四、空载航行船舶对吃水及吃水差的要求
船舶吃水差保证及调整—吃水差基础知识
B.减少首部甲板上浪，保证主机均衡工作，便于驾驶台瞭望。
2.万吨级货船的吃水差值 满载时要求 t = -0.3～-0.5 m； 半载时要求 t = -0.6～-0.8 m ； 轻载时要求 t = -0.9～-1.9 m。
3.大吨位船舶要求平吃水，以免搁浅,也有利于在吃水受限的情况下多 装货。
船舶吃吃水与尾吃水的差值
t = dF - dA
当t = 0时，称为平吃水(Even keel)； 当t > 0时，称为首倾(Trim by head)； 当t < 0时，称为尾倾(Trim by stern)。
二、吃水差对船舶的影响
1.影响船舶操纵性、快速性和耐波性。 2.船舶稳性。 3.船体纵向受力状况。 4.影响装载量。 5.部分港口使费的支出。 6.影响码头装卸。
快速性
操纵性
耐波性等
首倾时
轻载时螺旋桨沉深比 下降，影响推进 效率。
轻载时舵叶可 能露出水面， 影响舵效。
满载时船首容易上 浪。
过大尾 倾时
轻载时球鼻首露出水 面过多，船舶阻
水下转船动力 点后移，回
轻载时船首盲区增 大，船首易遭海
力增大。
转性变差。
浪拍击。
三、对船舶吃水及吃水差的要求
1.船舶航行时要求有一定的尾倾
5第五章_船舶吃水差的计算与调整
2018/10/2
d F (min) 0.012 LBP 2( m ) 150m， d M (min) 0.02 LBP 2( m )
第一节 船舶吃水差概念
2）对空船压载航行时吃水差的要求
螺旋桨沉深比 t （静水中不小于0.5，风浪中应不 L I I 小于 ） 0 .65 ~ 00.65-0.75 .75，当 0.5 时，推进效率将急剧下 降。
D
2.5%
BP
D
吃水差与船长之比
t Lbp 纵倾角
2018/10/2
2.5% 1.5
第二节 吃水差的核算与调整
考 试 大 纲 要 求
1、船舶吃水差和首、尾吃水的计 算； 2、少量载荷变动时船舶吃水差和 首、尾吃水改变量的计算； 3、吃水差的调整方法（包括纵向 移动载荷以及增加或减少载荷） 及计算：
的吃水与尾垂线处的吃水的差值。
t dF d A
2018/10/2
第一节 船舶吃水差概念
尾倾(Trim by stern)：t<0 首倾(Trim by head)：t>0 平吃水(Even keel)： t=0
W1 L1 L G B W1 F W
L L1
F G B
W
L
F • G • •B
2018/10/2
第二节 吃水差的核算与调整
一、吃水差的计算原理
1、纵稳性的假设条件 （1）纵倾前后的水线面的交线过正浮时的漂心。 （2）浮心移动的轨迹是圆弧的一段，圆心为定 点—纵稳心ML，圆弧的半径即为纵稳心半径BML。
2018/10/2
第二节 吃水差的核算与调整
2、吃水差的基本计算公式
M RL GZL GM L sin
船舶吃水差解析PPT课件
2．对船舶吃水差的要求
船舶航行中适当的尾倾值应根据具体船舶 的不同装载状态确定。实践经验表明，万吨级
货船适度吃水差为：满载时尾倾—；半载时尾 倾—0. 8m；空载时尾倾—1.9m;对于速度较高 的船舶，出港前静态时允许稍有首倾，航行时 由于舷外水的压强相对降低，可使船舶处于一 定尾倾。大吨位船舶满载进出港口或通过浅水 区时因水深限制而要求平吃水，以免搁浅，并 有利于多装货物。
近年来，国际上已研究出在营运条件下允许 的最小首吃水及最小平均吃水的要求。上海船 舶运输研究所在分析了IMO浮态衡准后，建议 我国远洋航行船舶的最小首吃水d F min及最小 平均吃水dMmin应满足以下要求： （1）当LBP≤150m时，
d F min≥0.025 LBP
dMmin ≥0.02 LBP&#保证适当吃水差的经验方法
为了在确定全船各舱配货重量时就能兼顾 到满足适当吃水差的要求，减少装货完毕后需
要大幅度调整吃水差的情况出现，广大船员在 实践中总结出了不少经验，归纳如下：
1.按经验得出的各舱配货重量的合适比例 配货。各舱配货重量占全船装货总重量的合适
比例，随船舶的机舱位置、货舱和液体舱的大 小及布置等的不同而变化。对于同一船舶，其 合适比例也随船舶排水量的不同而变化。即使 对于同一船舶在相同排水量下，兼顾纵强度要 求的保证适当吃水差的各舱配货重量合适比例 也有多种方案可以通过计算或由长期积累的船 舶积载数据获得。
船舶空载时的吃水差要求，一般都以螺旋 桨具有足够的浸水深度为前提。因此，空船时 船舶须具有较大的尾倾值，以保证螺旋桨的推 进效率和舵的反应效率。
由于船舶纵倾（或吃水差）状态不 同，其水线下流线型船体形状会有明显 的差别，从而直接影响船舶的阻力、稳 性和船体受力等，因此，船舶在一定船 速和排水量状态下．通过不断调整船
第五章船舶吃水差的计算与调整
B
F •
G
W dF
xb
xg
2.船舶重心距船中距离xg的确定
xg Px
i i
xi－组成的载荷重心距船中距离(m)。中前为正，中后为负。
构成船舶排水量的各项重量距船中距离的确定方法：
空船、航次储备量不变部分、船舶常数重心距船中距离：查取船舶资 料； 油水等重心距船中距离：无论是否装满，均视液舱舱容中心为其重心 纵向坐标； 货物重心距船中距离：均可近似取货舱容积中心为其重心纵向坐标；
2019/2/17
当装载量不正好是100t时，可用下式求解：
d F1 d A1
P d F 100 P d A 100
卸载时，其数值与查表所得相同，但符号相反。
2019/2/17
习题
1.某船Δ=20325t ，dF=8.29m，dA=9.29m, xf= -1.54m, MTC=9.81x227.1kN· m/cm，为减小船舶吃水差，拟将 No.3压载舱（xp3=12.1m）压载水250t调拨至No.1压载 舱（xp1=45.14m），已知船长Lbp=140m，试求压载水 调拨后的dF1、dA1和t1。 2.某船到港前Δ=19000t，dF=8.21m，dA=8.71m,查得 MTC=9.81x217kN· m/cm，xf= -0.97m，进港时要求船 舶平吃水，问首尖舱（xp=66.35m)加多少吨压载水才能 满足要求。
dA
d船中
dA
F xf • dM
dF
当漂心在船中处，即xf=0时：dF=dM+0.5t
2019/2/17
dA=dM-0.5t
二、纵向移动载荷对吃水和吃水差的计算 移动特点：
船舶吃水差的调节
船舶吃水差的调节船舶吃水差是指船舶在一定载态下首尾吃水的差值，通常是首吃水减去尾吃水，如大连海事大学出版的《船舶货运》就是这么定义的。
吃水差为正值时，首吃水大于尾吃水，船舶首倾；吃水差为负值时，尾吃水大于首吃水，船舶尾倾；吃水差为零时，首尾吃水相等，称为平吃水。
但美国船级社（ABS）认证的有些船舶装载手册是用尾吃水减去首吃水。
吃水差的大小不但影响船舶港口使费和进出吃水受限水域，如运河的港内，而且还会直接影响到船舶性能，如操纵性、快速性、耐波性等。
若船舶尾倾过大：1.操纵性能将会降低，易偏离航向，旋回性降低。
因为船首湿水面积减小，旋回时船首受到的水压力反作用力减小，因此旋回初经增大。
根据实践证明，尾吃水每增加1%船长，旋回初径将增加10%。
2. 大风浪天气中，由于尾部干舷减小，易造成船尾上浪，船首出现严重的拍底现象，损伤船体构造。
3.大型船舶，满载时驾驶台盲区200米以上，空栽达700米左右，集装箱船还要大。
若再严重尾倾，不利于驾驶台了望，影响船舶安全航行换而言之，若船舶首倾过大：1.水阻力增大，降低船速。
2.首吃水过大，舵页漏出水面，舵效降低，不易于船舶转向还会发生空摆现象。
3.首部干舷减小，易造成甲板上浪。
4.螺旋桨易漏出水面，飞车现象出现，空泡加大，影响主机和桨叶寿命。
所以根据船舶经验和实践，对船舶吃水差有适当的要求。
一般吨位船舶应保持适度尾倾。
有利于船舶运动流线型，发动机效率和舵效；大吨位船舶应平吃水进出港；少数高速船不要求尾倾。
因此当船舶吃水不符合要求时，吃水差的调整在装卸货及航行过程中十分必要。
大连海事大学出版的《船舶货运》大专院校统编教材中讲述了两种方法：纵向移动载荷、少量加载或减载。
此两种方法较为常见，在船舶实践中十分实用。
但在实践中，也有一些问题无法解决。
（一）纵向移动载荷方案，根据预定的吃水差和当前吃水差的差值求出吃水差的改变量。
然后根据下面的公式可求出已知重量货物的移动距离或者已知移动距离的货重：P=100δt * MTC / Lδt ：吃水差的改变量，要求的吃水差与实际吃水差的差值。
吃水差和吃水的计算
吃水差和吃水的计算一、吃水差与吃水的计算：1、吃水差：1）大量装卸货物时吃水差t的计算：t＝D(Xg－Xb)/(100CTM);(米)Xg －重心到船中的距离Xb －浮心到船中的距离D－排水量；CTM－厘米纵倾力矩2）小量装卸货物时吃水差∆t的计算：∆t＝P(Xg－Xf)/(100CTM); (米)∆t－为装卸货物P时的吃水差的变化量；Xf－为漂心距离船中的距离，其值的正负号与Xg和Xb的取法相同。
2、吃水：1）粗略计算：设漂心在船中，即Xf＝0TF＝TM+t/2 ; TA＝TM+t/2装卸货物产生的平均吃水T的增减值∆T＝P/(100TPC) (米)；装货时P取“+”，卸货时P取“－”；TPC－厘米吃水吨数。
2）精确计算：漂心不在船中，即Xf≠0，Xf的值需要从稳性报告书中查得。
a、大量装卸货物：TF＝TM+(Lbp/2－Xf)•t/ Lbp;TA＝TM－(Lbp/2+Xf)•t/ Lbp;b、少量装卸货物：TF＝TM+∆T+(Lbp/2－Xf)•∆t/ Lbp;TA＝TM+∆T－(Lbp/2+Xf)•∆t/ Lbp;∆T－装卸货物的吃水变化量，∆T＝P/(100TPC) (米)∆t－装卸货物的吃水差改变量，∆t＝P(Xg－Xf)/(100CTM); (米)漂心船中Xf水线∆t •TA Lbp /2 TMLbp二、吃水差比尺：船舶各个货舱少量装卸货物的100吨吃水变化量是由以下两式计算出来的，在船舶水尺调整中普遍使用：∆TF＝100/TPC+[( Lbp/2－Xf)/ Lbp×100(Xg－Xf)/CTM]∆TA＝100/TPC+[( Lbp/2+Xf)/ Lbp×100(Xg－Xf)/CTM]对船舶吃水和吃水差的要求一、装载情况下除有其他特殊要求外一般应：1、满载：尾倾0.3~0.5m2、半载：尾倾0.6~0.8m3、轻载：尾倾0.9~1.9m但已经证实有的船舶在重载情况下航速最快是在首倾0.3~0.5m左右二、空载航行时的吃水要求1、LBP≤150m：dFmin≥0.025 LBP (我国为dFmin≥0.027 LBP)dMmin≥0.02 LBP+22、LBP＞150m：dFmin≥0.012 LBP +2dMmin≥0.02 LBP+2三、空载航行时的吃水差要求吃水差t与船长LBP的比值t/LBP＜2.5%, 倾角小于1°.5，但沉深比h/D＞50%~60%，因为h/D＜40%~50%时，螺旋浆效率明显下降；h-浆轴到水面的距离，D-螺旋浆直径。
船舶吃水差解析
装载状况
装载状况对船舶吃水差的影响显著。当货物、燃料和人员等载荷增中，合理的配载和安排能够减小吃水差的影响。例如，通过合理安排 货物和燃料的位置，可以降低船体中心部位的载荷，减小吃水差。
风浪
风浪对船舶吃水差的影响取决于风浪的大小、方向和持续 时间。强风或巨浪可能导致船体振动和摇摆，增加船舶的 吃水差。
船速对吃水差的影响还与船型和水域 环境有关。例如，在浅水区域，高速 航行可能导致船底与海底的摩擦增加 ，进而影响船舶的吃水差。
船型
01
不同船型对吃水差的影响不同。 例如，球鼻艏船型的船舶在航行 时会产生额外的兴波阻力，导致 船体下沉和吃水增加。
02
船型的吃水差特性还与其设计、 结构和材料有关。例如，采用双 层底设计的船舶能够提供更好的 浮力支撑，减少吃水差。
06
结论
研究成果总结
船舶吃水差的形成与船舶装载状态、 航道水深、船舶操纵等因素密切相关， 通过合理的装载和操纵可以减小吃水 差。
船舶吃水差的变化规律具有一定的复 杂性，受到多种因素的影响，需要综 合考虑各种因素进行预测和控制。
船舶吃水差对船舶航行安全和经济效 益具有重要影响，过大的吃水差可能 导致搁浅、触礁等事故，同时增加船 舶阻力、降低航速。
开展船舶吃水差对船舶操纵性 能和经济性能的影响研究，为 船舶设计、航道规划、港口建 设等领域提供更加全面的技术 支持。
加强国际合作与交流，共同推 进船舶吃水差的研究进展和应 用推广，提高全球航运的安全 和效率。
THANKS
感谢观看
本研究的目的是深入解析船舶吃水差的形成机理、影响因素 和变化规律，为船舶设计、建造和运营提供理论支持和实践 指导。
船舶吃水差的概念
船舶吃水差是指船舶在正浮状态下， 船体在不同位置所浸入水中的深度不 一致的现象。通常情况下，船的前部 浸入水中较深，后部浸入水中较浅， 形成所谓的“抬头”或“埋头”状态 。
第五章 船舶吃水差
海上货物运输航海学院货运教研室第一篇第五章船舶吃水差（Trim）吃水差的基本概念船舶营运对吃水差的要求吃水差及首、尾吃水计算吃水差调整吃水差计算图表一、吃水差的基本概念1、吃水差的定义2、吃水差产生的原因船舶装载后重心的纵向位置与正浮时浮心的纵向位置不共垂线。
AF d d t -=3、船舶的纵向浮态类型首倾(Trim by head)：t>0 尾倾(Trim by stern)：t<0 平吃水(Even keel)： t=0FL1LBGFW1WL1LBGF WLBG•••W1W二、船舶营运对吃水差的要求（一）吃水差对船舶的影响1、过大尾倾对船舶营运的影响船首底板易遭拍底，造成损害；操纵性能变差，易偏离航向；影响了望。
2、适宜尾倾对船舶营运的影响提高推进效率，航速增加；舵效变好，操纵性能变好；减少甲板上浪，利于安全。
3、首倾对船舶营运的影响舵效变差，操纵困难，航速降低；首部甲板易上浪，对首部结构造成损害；船舶纵摇时，船打空车严重，主机受力不均，降低主机寿命。
（二）船舶营运对吃水差的要求根据经验，万吨轮适宜吃水差为：满载时 t=-0.3m~-0.5m半载时 t=-0.6m~-0.8m轻载时 t=-0.9m~-1.9m1、对吃水的要求（1）经验法通常情况下， d≥50%d S冬季航行时， d≥55%d S（三）船舶空载航行时对 船舶吃水及吃水差的要求（2）IMO 的要求⎩⎨⎧+≥≥≤)(.)(.(min)(min)m L d m L d m L BP M BP F BP 20200250150，⎩⎨⎧+≥+≥>)(.)(.(min)(min)m L d m L d m L BP M BP F BP202020120150，2、对吃水差的要求 螺旋桨沉深降。
时，推进效率将急剧下，当50750650..~.<>DI D I %.52<BPL t ︒<51.ϕ吃水差与船长之比纵倾角三、吃水差及首尾吃水的计算（一）纵稳性等容纵倾纵稳心点ML船舶纵倾前后两条浮力作用线的交点。