船舶吃水差优化的研究
第19卷 第4期 中 国 水 运 Vol.19 No.4 2019年 4月 China Water Transport April 2019
收稿日期：2018-11-03
作者简介：戚可成（1972-），男，上海海华轮船有限公司高级轮机长。
船舶吃水差优化的研究
戚可成1
，方剑益1
，曾向明2
，王 琦2
（1.上海海华轮船有限公司，上海 200080，2.上海海事大学，上海 200080）
摘 要：随着全球经济的快速发展，航运业也更加繁荣，与此同时，也带来了环境污染和能源逐渐枯竭的局面，为此，要提高船舶营运能效、节能减排。本文以”育明”轮为研究对象，通过仿真与试验结合，找出最佳吃水差。利用FLUENT 计算出计算船舶在不同吃水差下的阻力，通过船舶能效监控系统实时测出主机每海里油耗，并比较不同吃水差下船舶阻力的变化趋势和油耗的变化趋势，从中找出最佳吃水差，以供“育明”轮应用于实际航行，同时，也为其他营运船舶提供一个节能减排的新方法。 关键词：吃水差优化；船舶阻力；油耗
中图分类号：U674 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2019）04-0010-04
一、引言
根据国际海事组织（IMO）的统计，全球90%以上的贸易量都是由船舶运输来完成的，但是船舶在运输过程中也给环境带来了污染，如氮氧化物、硫氧化物、温室气体等，已经引起了国际社会的关注。其中，海上运输每年排放的温室气体超过1,000万t，占全球CO 2总排放量的2.7%左右[1]。
在此背景下，提高船舶能效、节能减排已势在必行。目前，航运界提出了多种节能减排的方法，如降速航行、航线优化、气泡减阻等。但是，这些方法都要增加船舶的投资资本或者是降低营运效率，并且这些方法对不同的船舶有不同的适应性，因此不能进行普遍推广。而调整船舶首尾吃水、改变吃水差，从而改变船舶在水中的航行姿态，降低船舶航行的阻力是一种相对简单而且具有普适性的船舶节能方法。
从国内外研究文献来看，1991年，王兴权等人[2]对“松林”号货轮做了纵倾的试验，并证实了通过调整船舶的纵倾状态可以节能；王伟等人[3]通过使用CFD 对KCS 船做了不同纵倾下的阻力预报，并从中得到船舶的最佳纵倾角和其节能效果；张剑在论文[4]中以46,000t 的油轮为研究对象，利用FLUENT 不同浮态下的船舶阻力进行计算，得出船舶处在艉倾3~4m 状态时的阻力最小，与平浮状态下相比可使航行阻力减少了2%；Subramani 和Paterson 等[5]对FF1052 和S60采用CFD 来计算船舶的阻力，然后将计算结果和实验结果对比，发现它们变化的趋势几乎一致，并且计算出的阻力最大值和实验中的最大值也很接近。
本文以“育明”轮为研究对象，使用通用流体计算软件FLUENT 计算船舶在不同吃水差下的阻力，并结合项目组研发的能效监控系统实测的主机油耗相对比，从中找出船舶在不同营运环境下的最佳吃水差，并提出吃水差优化的研究方法。
二、船舶吃水差
由于船舶装载的压载水、货物以及燃料使船舶的重心偏离船舶在正浮时的浮心位置，产生纵倾力矩，从而使船舶艏吃水与艉吃水不同[6]。
船舶的吃水差是指船舶的艏吃水d f 与艉吃水d a 的差，用t 表示，即：
f a t =d d - （1）
当艏吃水大于艉吃水时，船舶的浮态为艏倾（Trim by bow）；当艏吃水小于艉吃水时，船舶的浮态为艉倾（Trim by stern）；当艏吃水等于艉吃水时，船舶的浮态为平浮（Even keel）。
船舶不同的吃水和不同的吃水差都会对船舶的航行性能产生重要的影响。如果船舶的艏倾过大，其首部甲板易上浪，舵叶和螺旋桨入水深度相对减小，如果遇到风浪，舵叶和螺旋桨易露出水面，形成飞车，导致船舶的航行稳定性变差，推进效率也降低。如果船舶的艉倾过大，不仅使首部底板容易受波浪拍打，船舶的操纵性会变差，驾驶台瞭望的盲区增加，还会使航速降低。
因此，船舶要保证在合适的吃水差下航行，如果调整的吃水差使船舶的阻力最小，主机每海里消耗的燃油量最小，能效营运水平最高，此时的吃水差被称为船舶最佳吃水差。
在通常情况下，计算船舶的首尾吃水时可以用下式近似求取：
0.5f m d =d +t （2）
0.5a m d =d t - （3） 除了可以用吃水差t 表示船舶的纵倾状态，还可以用纵倾角φ来表示船舶的纵倾状态，其中纵倾角φ要满足：
tan t
φ=
L
（4） 三、建模与计算 1．建立船舶模型
(完整word版)船舶营运管理
船舶运输系统的构成 思考题： 1、船舶运营软环境系统包括哪些？ 2、航运基本市场与相关市场的关系是什么？ 3、我国港口常设的主要政府机构和公司有哪些？ 4、船舶管理公司主要业务是什么？ 船舶营运必备的基础条件 思考题 1、船舶营运受那些基础条件的影响？ 2、船舶吨位的大小与航道、港口有什么关系？ 3、简述船舶适航条件与船舶营运的关系。 4、船舶速度性能包含哪些？ 5、简述船舶登记吨位与载重量的区别及其在船舶营运中的作用。 6、船舶要从事营运，必须要入级，否则不能从事营运，为什么？ 7、简述船舶登记的作用。 7、简述舱容系数的作用。 8、航运公司开业的程序有哪些？ 船舶营运与经济指标 一、是非题 1、船舶吨位越大，单位航行成本越低，单位停泊成本越高。（） 2、缩短船舶在港停泊时间是提高航行率的主要途径之一。（） 3、发航装载率以及运距装载率的数值都是一定小于1.0的。（） 4、为避免在受水流影响的航段上航行的船舶上下水平均速度不致低于静水速度，必需选用静水速度较高的船舶在此航段上航行。（） 5、某船在某一航线上完成了多个航次，在分析船舶营运效果时可用吨里成本指标进行比较分析。（） 6、当一个航运企业有很多船舶在修理时，应当首先缩短大吨位，高航速船舶的修理期，这对提高营运率有很大意义。（） 7、提高装卸效率，对短航线上的大吨位船舶有利，对长航线上的高速船舶不利。（） 8、发航装载率反映船舶在一定的航行距离内货船的定额吨位，客船的定额客位及拖（推）轮的定额功率的平均利用程度。（） 9、生命和财产是评判船舶安全事故的重要因素。（） 10、客货运送距离与船舶航行距离的计量单位，海上和内河是不同的，海上以海里为单位，内河以公里为单位。（） 11、船舶的熏舱、洗舱时间应属生产性停泊时间。（） 12、港口装卸效率的高低对船舶载重量利用率会有影响。（） 13、在航线条件一定情况下，航速越高，航行率越高，营运率越低。（） 14、随着航距的延长，每吨航行成本改变，每吨里航行成本不变。（） 二、选择题 1、下列哪些指标属船舶运输能力？（）
第四章保证船舶具有适当的吃水差模拟题答案
第四章保证船舶具有适当的吃水差模拟题 2011-3-13 第一节航行船舶对吃水差和吃水的要求 1.船舶纵倾后浮心向（）移动。 A．船中 B．中前 C．中后 D．倾斜方向 2.根据经验，万吨级货船在满载时适宜的吃水差为尾倾（）m。 A．～ B．～ C．～ D．～ 3.从最佳纵倾的角度确定吃水差，目的是使船舶的（）。 A．所受阻力最小 B．装货量最大 C．燃油消耗率最小 D．吃水最合适 4.某万吨货轮某航次轻载出港时吃水差t=-0.5m，则根据经验将会对船舶产生（）影响。 A．航速减低 B．舵效变差 C．操纵性变差 D．A、B、C均有可能 5.某万吨货船某航次满载出港时吃水差t=-2.3m，则根据经验将会对船舶产生（）影响。 A．船首部底板易受波浪拍击 B．甲板上浪 C．操纵性变差 D．A和C均有可能 6.某万吨货轮某航次半载出港时吃水差t=-0.7m，则根据经验将会对船舶产生（）影响。 A．提高航速 B．提高船舶舵效 C．减少甲板上浪
D．A、B、C均有可能 7.普通船舶首倾航行时，可能会产生下述（）影响。 A．首部甲板易上浪，强度易受损 B．出现飞车现象 C．船舶操纵困难，航速降低 D．A、B、C均有可能 8.按我国定义，船舶吃水差是指船舶（）。 A．首尾吃水之差 B．装货前后吃水差 C．满载与空载吃水之差 D．左右舷吃水之差 9.船舶在空载航行时必须进行压载的原因是（）。 A．稳性较差 B．受风面积大，影响航速 C．螺旋桨的推进效率低 D．A、B、C均是 10.当泊位水深受限时,船舶出港时的吃水差应为（）。 A．正值 B．负值 C．0 D．以上均可 11.当船舶装载后其重心纵坐标与正浮时浮心纵坐标不同时,船舶将会（）。A．横倾 B．正浮 C．纵倾 D．任意倾斜 12.船舶纵倾后（）。 A．重心与浮心共垂线 B．漂心与重心共垂线 C．重心不与正浮时漂心共垂线 D．重心不与浮心共垂线 13.吃水差产生的原因是（）。 A．船舶装载后重心不与浮心共垂线 B．船舶装载后漂心不与重心共垂线 C．船舶装载后重心不与正浮时漂心共垂线 D．船舶装载后重心不与正浮时浮心共垂线
船舶安全航速探讨
船舶安全航速探讨 张诗永（福建交通职业技术学院，福州350007） 摘要根据《国际海上避碰规则》有关“安全航速”的规定，认为影响安全航速的一些因素包括：船舶的操纵性能、能见度、船舶密度、风、浪、流等。通过驾驶员海上对安全航速运用的实例，表明安全航速是个变量，在实践中应依据具体条件灵活应用。 关键词船舶安全航速避碰规则影响因素 1 对安全航速的理解 1972年《国际海上避规则》（以下简称《规则》）第六条规定，每一船舶在任何时候均应以安全航速行驶，以便能采取适当而又有效的避让行动，并能在适合当时环境和情况的距离内把船停住。《中华人民共和国内河避碰规则》第七条第一款也明确规定，船舶任何时候均应以安全航速行驶，以便能够采取有效的避让行动，防止碰撞。 从《规则》可以看出，船舶在航行中所采用的速度是否安全是以能否采取有效的避让行动、防止发生碰撞为前提的，而在某种特定的环境和条件下采取何种安全航速，则没有定量的要求。这就需要船舶驾驶员在航行中正确地分析所处环境，准确地判断周围船舶的动态，及时调整航速，确保航行安全。 在船舶事故中，安全航速是个非常重要的因素，很多事故都与船舶未遵守安全航速的规定有关，有时它还是主导因素。举例来说，印度尼西亚的河道急弯处常有碰撞事故发生，原因是河道的大曲度使得船舶在很近的距离上才能处互见中，等到发现来船时由于未使用安全航速而无法在适合当时环境和情况的距离内把船停住。再如日本内海一些窄航道，弯处水
流急，如果船舶航速过慢，就有可能失去舵效或出现舵效迟缓，以致于无法控制船舶采取及时有效的避让行动，此时这个慢速度也不属安全航速。因此，作为驾驶员应根据船舶自身的性能，综合考虑船舶所处的周围环境，及时调整航速使之始终处于安全航速状态。总之，“当快则快，当慢则慢”，这便是对安全航速正确的辨证理解。 2 影响安全航速的因素 船舶安全行驶的航速，受到一些因素的制约，这些因素包括船舶操纵性、能见度、船舶密度、风浪流等等。 2.1 船舶的操纵性能 船舶的操纵性能主要指船舶保持或改变原来运动状态的性能，它包括船舶惯性性能、旋回性能、航向稳定性能等。当船舶的航速不同时，其操纵性能的有关要素也会发生变化。例如，船舶速度快，其航向稳定性好，但船舶的惯性滑行距离大，这在要求船舶尽快降低航速进行避让操纵时，显然是不利的；而船速过慢，其航向性稳定性差，舵效缓慢，在进行转向避让时使船舶旋回所用的时间变长，不利于船舶采取及时有效的避让措施。因此，作为驾驶员应充分掌握船舶在各种航速下的操纵性能，正确选择与所处环境相适应的航速，以达到能够及时有效采取避让行动的目的。 2.2 能见度因素的影响 能见度是指船舶能够看到周围环境中船舶或物标的最大水平距离。它是决定安全航速若干因素中重要的因素。当能见度不良时，由于了望受到限制，驾驶员只能依赖雷达、VHF
船舶分类术语汇总
船舶分类术语
目录 项目页码Ⅰ船舶分类1-8 1.一般 2.战斗舰船 3.辅助舰船 4.运输船 5.工程船 6.渔业船 7.海洋调查船、深潜器 8.港务船 9.农用船 10.其它船舶合小艇 11.按航区分类 12.按航行状态分类 13.按推进动力分类 14.按推进器分类 15.按上层建筑形式分类 16.按机舱位置分类 17.按船体结构合线型分类 18.按船体材料分类 Ⅱ船舶总布置图9-11 1.一般 2.甲板、平台、通道 3.工作和设备舱室 4.生活舱室 5.货舱 6.液舱 7.贮藏室 8.其它 Ⅲ船体几何形状和尺寸12-13 1.一般 2.基准面和基准线 3.船体尺寸 4.型线图与几何形状 Ⅳ船体重量和容积度量14-16 1.排水量与重量 2.吨位与吨位丈量 3.干舷与载重线 4.容积与积载 5.船型系数与尺度比 6.船体各部位 7.船的首、尾及剖面形式 Ⅴ船舶静力性能17-20 1.近似积分计算法 2.浮性 3.稳性 4.抗沉性 5.下水计算 6.船体强度
Ⅵ船体结构21-25 1.一般 2.船底结构 3.舷侧结构 4.船首、船尾结构 5.甲板、支柱 6.舱壁、轴隧、围井 7.上层建筑、舷墙 8.基座 9.其它 Ⅶ舵设备26-28 1.一般 2.舵类型 3.舵要素 4.舵结构 5.舵和船体连接件 6.特种舵 7.主动转向装置 8.人力操舵装置 9.操舵附件 Ⅷ系泊设备29-31 1.一般 2.锚的分类、结构和要素 3.锚链 4.止链器和弃链器 5.收锚设备 6.系缆 7.缆绳及其它 Ⅸ关闭设备32-34 1.一般 2.大舱盖的要素和类型 3.大舱盖部件 4.小舱盖和人孔盖的类型 5.船用门的类型和部件 6.船用窗的类型和部件 7.船用门、窗、盖附件 Ⅹ桅和信号设备35-37 1.桅设备一般 2.桅和杆的分类 3.桅结构及其附件 4.桅索具和帆具 5.信号设备一般 6.号灯 7.通信灯 8.灯的索具 9.号型 10.号旗 11.信号烟火及其用具 12.音响信号器具 Ⅺ起货设备38-40 1.一般
轮船与船速优化问题
轮船与船速优化问题 一、实验目的 1.熟悉MATLAB 的运行环境. 2.学会使用MATLAB 作图. 3.学会使用MATLAB 编程. 二、实验内容 实验一：油价与船速优化问题 油价上涨，将影响大型海船确定合理的航行速度，以优化航行收入。直观地，油耗的把多少直接影响船速的快慢，因而直接影响航行时间的长短，进而影响支付船员人工费用数量：过去一些经验表明：（1）油耗正比于船速的立方（2）在最省油航速的基础上改变20%的速度，则引起50%的油耗的变化。作为一个例子：某中型海船，每天油耗40吨，减少20%的航速，省油50%即20吨。每吨油价250美元，因此每天减少耗油费用5000美元，而航行时间的增加将增加对船员支付的费用，如何最优化？ 算例：航程L=1536海里，标准最省油航速20节，油耗每天50吨，航行时间8天。最低航速10节，本次航行总收入84600美元。油价250美元/吨，日固定开支1000美元。试确定最佳航速。 三、实验环境 Windows 操作系统; MATLAB 7.0. 四、实验过程 1)由资料知，最低航速为相对于静水的速度为10节，即可理解为船速。因航速与船速不同，通过分析得知不可忽略水速并假设水速为v1,最佳船速为v ，航速v2=v-v1,每日油耗为s ，航行天数为t ，航行的收益为y 。 2）根据已知可计算出水速，计算过程如下： 已知时间t=8d,航程L=1536海里，以标准省油船速20节行驶，假设航行时船匀速行驶，则实际航速v*=1536/（8*24）=8节，则水速v1=20-v*=12节。 3）又由条件（1）得出油耗与船速的比值k=1603/节吨。 4）期中总收入为该航程的总收益与航行天数无关。但员工工资与航行天数有关。航行天数t=L/v2,每日油耗s=3v /k 。 5 ）在假设航船匀速航行的条件下建立 方程为()()315361536846001000*250**1212160 v y v v --=--。 6）求解当12v ≥节是时的船速。 v=linspace(0,20,100); y=84600-1000.*1536./(v-12)-250.*(1536./(v-12)).*(v.^3./160); plot(v,y)，title(‘利润曲线’)
船舶吃水差优化的研究
第19卷 第4期 中 国 水 运 Vol.19 No.4 2019年 4月 China Water Transport April 2019 收稿日期：2018-11-03 作者简介：戚可成（1972-），男，上海海华轮船有限公司高级轮机长。 船舶吃水差优化的研究 戚可成1 ，方剑益1 ，曾向明2 ，王 琦2 （1.上海海华轮船有限公司，上海 200080，2.上海海事大学，上海 200080） 摘 要：随着全球经济的快速发展，航运业也更加繁荣，与此同时，也带来了环境污染和能源逐渐枯竭的局面，为此，要提高船舶营运能效、节能减排。本文以”育明”轮为研究对象，通过仿真与试验结合，找出最佳吃水差。利用FLUENT 计算出计算船舶在不同吃水差下的阻力，通过船舶能效监控系统实时测出主机每海里油耗，并比较不同吃水差下船舶阻力的变化趋势和油耗的变化趋势，从中找出最佳吃水差，以供“育明”轮应用于实际航行，同时，也为其他营运船舶提供一个节能减排的新方法。 关键词：吃水差优化；船舶阻力；油耗 中图分类号：U674 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2019）04-0010-04 一、引言 根据国际海事组织（IMO）的统计，全球90%以上的贸易量都是由船舶运输来完成的，但是船舶在运输过程中也给环境带来了污染，如氮氧化物、硫氧化物、温室气体等，已经引起了国际社会的关注。其中，海上运输每年排放的温室气体超过1,000万t，占全球CO 2总排放量的2.7%左右[1]。 在此背景下，提高船舶能效、节能减排已势在必行。目前，航运界提出了多种节能减排的方法，如降速航行、航线优化、气泡减阻等。但是，这些方法都要增加船舶的投资资本或者是降低营运效率，并且这些方法对不同的船舶有不同的适应性，因此不能进行普遍推广。而调整船舶首尾吃水、改变吃水差，从而改变船舶在水中的航行姿态，降低船舶航行的阻力是一种相对简单而且具有普适性的船舶节能方法。 从国内外研究文献来看，1991年，王兴权等人[2]对“松林”号货轮做了纵倾的试验，并证实了通过调整船舶的纵倾状态可以节能；王伟等人[3]通过使用CFD 对KCS 船做了不同纵倾下的阻力预报，并从中得到船舶的最佳纵倾角和其节能效果；张剑在论文[4]中以46,000t 的油轮为研究对象，利用FLUENT 不同浮态下的船舶阻力进行计算，得出船舶处在艉倾3~4m 状态时的阻力最小，与平浮状态下相比可使航行阻力减少了2%；Subramani 和Paterson 等[5]对FF1052 和S60采用CFD 来计算船舶的阻力，然后将计算结果和实验结果对比，发现它们变化的趋势几乎一致，并且计算出的阻力最大值和实验中的最大值也很接近。 本文以“育明”轮为研究对象，使用通用流体计算软件FLUENT 计算船舶在不同吃水差下的阻力，并结合项目组研发的能效监控系统实测的主机油耗相对比，从中找出船舶在不同营运环境下的最佳吃水差，并提出吃水差优化的研究方法。 二、船舶吃水差 由于船舶装载的压载水、货物以及燃料使船舶的重心偏离船舶在正浮时的浮心位置，产生纵倾力矩，从而使船舶艏吃水与艉吃水不同[6]。 船舶的吃水差是指船舶的艏吃水d f 与艉吃水d a 的差，用t 表示，即： f a t =d d - （1） 当艏吃水大于艉吃水时，船舶的浮态为艏倾（Trim by bow）；当艏吃水小于艉吃水时，船舶的浮态为艉倾（Trim by stern）；当艏吃水等于艉吃水时，船舶的浮态为平浮（Even keel）。 船舶不同的吃水和不同的吃水差都会对船舶的航行性能产生重要的影响。如果船舶的艏倾过大，其首部甲板易上浪，舵叶和螺旋桨入水深度相对减小，如果遇到风浪，舵叶和螺旋桨易露出水面，形成飞车，导致船舶的航行稳定性变差，推进效率也降低。如果船舶的艉倾过大，不仅使首部底板容易受波浪拍打，船舶的操纵性会变差，驾驶台瞭望的盲区增加，还会使航速降低。 因此，船舶要保证在合适的吃水差下航行，如果调整的吃水差使船舶的阻力最小，主机每海里消耗的燃油量最小，能效营运水平最高，此时的吃水差被称为船舶最佳吃水差。 在通常情况下，计算船舶的首尾吃水时可以用下式近似求取： 0.5f m d =d +t （2） 0.5a m d =d t - （3） 除了可以用吃水差t 表示船舶的纵倾状态，还可以用纵倾角φ来表示船舶的纵倾状态，其中纵倾角φ要满足： tan t φ= L （4） 三、建模与计算 1．建立船舶模型
船舶航速及油耗
在期租合同中，关于船舶航速及油耗的描述是一条非常重要的条款，特别是在当前，干散货市场期租水平大幅上涨，船期的得失对租家的利益尤为重要，因此，期租租家和船舶经营公司都非常重视对船舶营运航速的监控。他们通常委托气导公司（如WNI，OCEANROUT，AWT等）对船舶进行导航及航速监控，有些有实力的租家甚至利用象“Fleet View Online”这样的系统对船舶进行全航程在线监控，以确保因船舶非正常失速导致的损失能得到船东的赔偿。 通过气导公司的航速监控在一定程度上能够保证了租家的利益，但作为船东，有时会遇到一些看起来合理，但实际上不合理的索赔。因此，我们不得不分析一下气导公司相关航速及耗油的分析报告是否都是靠得住的。首先，我们先了解一下气象导航/监控的功能。 1．根据气象形势及航区的天气、水流、潮汐等情况向船长推荐一个最佳航线。 2．根据航程风、流统计，推算由于水流、潮汐、风／浪等对船速的影响，并制作航速及耗油分析报告。 航次结束后，租家会收到气导公司的一份分析报告（SPEEDANDBUNKERANALYSISREPORT），报告会显示该航次有无时间损失和燃油超耗索赔，而它也就成为租家向船东索赔的依据。 气导报告能不能作为索赔的依据？船东是否得无条件接受呢？这要看期租合同是如何规定的，也是以下探讨的重点。 1．船舶航速及油耗条款通常规定为：船东保证船舶在好天气条件下（如：SPEED 13.5 B /13 L KTS ON ABT 26T/28MT IFO 380CST, NDAS BSS GOOD WEATHERCONDITION, WINDS MAX BEAUFORT FORCE 4 AND/OR DOUGLAS SEA STATE 3）能够达到合同规定的航速；如本船航速减低及/或耗油增多则由此造成的时间损失和多耗用燃料费用，应从租金中扣除。 2．通常会在附加条款里定明解决航速问题争议的办法，有些是以气导分析报告为准，有些是以船上LOGBOOK的数据为准，不一而同。
第五章 船舶吃水差备课讲稿
第五章船舶吃水差
第一节航行船舶对吃水差及吃水的要求 吃水差的概念：1．吃水差的定义 船舶吃水差是指首吃水与尾吃水的差值，用符号t表示。当船舶首吃水大于尾吃水时，t为正值，称为首吃水差，相应纵向浮态称作首倾；当船舶首吃水小于尾吃水时，t为负值，称为尾吃水差，该纵向浮态称作尾倾；当船舶首吃水和尾吃水相同时，t为零值，相应纵向浮态称作平吃水。 2．吃水差产生的原因 若装载后重心纵向位置与正浮状态的浮心纵向位置不在同一垂线上，则船舶将产生一纵倾力矩，迫使船舶纵倾。随着船舶纵倾，水线下排水体积的形状发生变化，浮心也随之移动。当船倾斜至某一水线时，重心与纵倾后的浮心重新在与新水线垂直的垂线上，则船舶达到平衡，此时船舶首、尾吃水不相同，从而产生吃水差。 吃水差对船舶性能的影响：船舶吃水差及吃水对操纵性、快速性、适航性与抗风浪性能都会产生一定的影响。尾倾过大，船舶操纵性变差，航速降低，船首部底板易受波浪拍击而导致损坏，驾驶台瞭望盲区增大；首倾时使螺旋桨和舵叶的人水深度减小，航速降低，航向稳定性变差，首部甲板容易上浪，而且船舶在风浪中纵摇和垂荡时，使螺旋桨和舵叶易露出水面，造成飞车。 船舶在某些情况下空载航行，此时吃水过小，更影响螺旋桨和舵叶的入水深度，使船舶操纵性和快速性降低。另外，因受风面积增大，也使船舶稳性变差、航速减小。
营运船舶对吃水差的要求：船舶在航行中为保证其航海性能，应使船舶适度尾倾。船舶开航前，尾吃水差适宜值与船舶大小、装载状况、航速等因素有关。实践经验表明，万吨级货船适度吃水差为：满载时-0.3～-0.5m ；半载时-0.6～-0.8m ；轻载时-0.9～-1.9m 。各船具体情况不同，驾驶人员应根据本船实际状况确定适当尾吃水差值。船舶不同装载状况下若航速一定，存在一纵倾状态使船舶航行阻力最小，因而所耗主机功率也最小，从而节省了燃料，该纵倾状态称为最佳纵倾。 空载航行船舶对吃水差及吃水的要求：船舶在空载时，为了节约能源总力图减少压载重量，但考虑到船舶过小吃水及不适当的吃水差会给船舶安全航行带来不利影响，因此应使压载后的船舶纵向浮态满足一定要求。 船舶空船压载后的吃水，至少应达到夏季满载吃水的50%，冬季航行时因风浪较大，应使其达到夏季满载吃水的55%以上。为了保证营运船舶的安全，IMO 提出了压载航行最小吃水的要求，我国建议远洋船舶的纵向浮态应满足以下要求： 对船长L bp ≤150m 的船舶 ?????+≥≥202.0025.0min min bp M bp F L d L d 对船长L bp ＞150m 的船舶 ?????+≥+≥202.02012.0min min bp M bp F L d L d 对于尾吃水，应使螺旋桨具有足够的入水深度。船舶营运实践表明，当螺旋桨沉深（螺旋桨轴中心线至水面的垂距）h ＜0.5D （螺旋桨直径）时，将显著影响螺旋桨的推力和转矩；当h ≥0.8～0.9D 时，其快速性可达到满意效果。在
不定期运输船舶调度及航速优化研究
不定期运输船舶调度及航速优化研究 船舶调度是不定期运输运力资源优化配置最重要的一个方面,直接决定船舶的经济效益和航运企业的总体利润收入。在船舶调度涉及的各项决策中,航速优化是关键环节,它直接决定航次变动成本和船舶运用效率。 面对航运市场持续低迷、能源价格居高不下的现实环境,开展船舶调度与航速优化研究有利于航运企业控制燃油成本、合理调配与运用运力资源、改善经营绩效。同时,这项研究对于海上运输系统实现节能减排的目标具有重要意义。 在系统归纳和分析航速优化、船舶调度以及其他相关领域的研究成果后,发现目前针对航速进行的优化研究缺乏对航次租船合同下装卸货时间要求的考虑；多货物、多港口、多航线和多船舶的船舶调度与航速优化问题还没有很好的解决；缺少对需求变动的船舶调度与航速优化问题的研究。围绕这些问题,本文主要进行了以下几个方面的研究：1考虑航次租船合同中有关货物装卸的服务时间要求,提出带有时间窗约束的非线性规划模型,解决多港口挂靠、允许同时载运多票货物的复杂航线上的船速优化问题,同步实现连续航次经济效益估算与最佳船速选择。 基于模型的结构特征,应用外点法与模矢搜索算法进行求解。2综合分析航速对船舶航行时间和燃油成本的影响,实际载货量对运费收入、运输成本和装卸货时间的影响,建立货量可变的船舶调度与航速优化模型,实现对货载选择与分配、航线配船、船舶定线与最佳航速选择的联合优化。 开发基于集合分割的两阶段求解算法,对大规模非线性混合整数规划问题实施有效的分解、降维、简化计算流程。第一阶段由枚举法、航线0-1矩阵图和求解具有相同结构的小规模非线性规划模型构造单船可行调度方案；第二阶段分割
船舶安全航速分析
船舶安全航速分析 摘要：《1972年国际海上避碰规则》首次引入“安全航速”这一名词，对船舶速度作了一次定性解释，给人们以新的理解。本文从安全航速的概念和对其理解入手：安全航速既无高限又无低限，任何船舶在任何情况下的航速都可能是安全航速也可能是不安全航速；接下来本文对安全航速的影响因素作了综合分析：影响安全航速的因素有很多，不仅要考虑人为操纵船舶的能力和船舶性能，还应考虑能见度情况、通航密度、背景灯光、海浪及航道等情况，应根据当时环境情况，合理调整航速，以最有利于避碰行动的航速航行，备有雷达的船舶应正确利用雷达使用安全航速；在众多因素中，能见度情况一直是最重要且是最容易引起争议的方面，本文将对此作重点分析；针对目前仍有将安全航速错误理解为缓速这一现象，本文将对由此现象而引发的负面影响作出分析，相反的，对于高速和安全航速的关系本文将一并分析；此外，还论述了安全航速在事故防范中的作用以及海船在内河航行为保证安全而采用安全航速应考虑的因素；总之，船舶如何保证安全航速涉及到很多方面的因素，应根据实际情况采取适当措施，保证船舶安全。 关键词：安全航速；雾航；负面影响 绪论 近20年来世界经济的发展促使海运量猛增，船舶艘数、吨位和航速快速增长，船舶逐步向大型化、快速化发展，使运输更加方便、快捷，但给船舶避让带来困难。航速高，惯性冲程大，加快了船舶接近的速度、缩短了接近的时间，若避让不及，极易导致船舶发生碰撞事故。从碰撞事故的统计来看，船速高是导致碰撞的重要原因之一，尤其是在能见度不良时。船舶使用安全航速是避免碰撞的主要措施之一，因此，对安全航速的界定显得尤为重要。安全航速的制订是由于船舶大型化所带来操纵问题日益增多，停车冲程加大和浅水效应影响的情况而制订。但对日益增加的高速船舶还考虑不周。如何把握安全速度与高速的尺度上，“安全航速”对高速船舶仍然还是适用，应予遵守和执行而不能有任何折扣和理由。船舶安全避让对高速船舶提出了更高要求，要求有更广阔视野和知识，不仅有操纵知识，还要有安全学知识和系统论知识。相反的，船舶雾航中慢速航行有时也会产生危害。所以，为避免这些事故发生，船舶航行就必须控制安全航速。由于各类船舶(队)操纵性能各异，所处的航区水域情况也不同，而且其水域航行条件随水位变化而变化；所处的天气或能见度情况、通航密度情况以及雷达性能和技术水平等因素也不一样，客观水域情况十分复杂，所以，安全航速是个随条件改变而改变的量，应学会如何在系统中去定量把握，树立安全航速观念，以保证船舶安全是现代操船的需要。 一、安全航速的概念和理解 （一）安全航速概念 《1972年国际海上避碰规则》（以下简称《规则》）第六条规定：“每一船在任何时候都应以安全航速行驶，以便能采取适当而有效的避让行动，并能在适合当时环境和情况的距离以内把船舶停住[1]。”这里安全航速是国际避碰规则史上首次引入的一个新名词，而且把它作为船舶在任何能见度情况下的行为规则放在“了望”条款之后居第二位，可见人们对其重视程度。 （二）对安全航速的理解 《规则》实施以来，该条款在航海实践中发挥了重要作用，对广大船员也产
船舶的概念
船舶是指能航行或停泊于水域进行运输或作业工具，按不同的使用要求而具有不同的技术性能、装备和结构型式。船舶在国防、国民经济和海洋开发等方面都占有十分 重要的地位。 船舶从史前刳木为舟起，经历了独木舟和木板船时代，1879年世界上第一艘钢 船问世后，又开始了以钢船为主的时代。船舶的推进也由19世纪的依靠人力、畜力 和风力(即撑篙、划桨、摇橹、拉纤和风帆)发展到使用机器驱动。 1807年，美国的富尔顿建成第一艘采用明轮推进的蒸汽机船“克莱蒙脱”号，时速 约为8公里/小时；1839年，第一艘装有螺旋桨推进器的蒸汽机船“阿基米德”号问世， 主机功率为58.8千瓦。这种推进器充分显示出它的优越性，因而被迅速推广。 1868年，中国第一艘载重600吨、功率为288千瓦的蒸汽机兵船“惠吉”号建造 成功。1894年，英国的帕森斯用他发明的反动式汽轮机作为主机，安装在快艇“透平 尼亚”号上，在泰晤士河上试航成功，航速超过了60公里。 早期汽轮机船的汽轮机与螺旋桨是同转速的。后约在1910年，出现了齿轮减速、 电力传动减速和液力传动减速装置。在这以后，船舶汽轮机都开始采用了减速传动方式。 1902～1903年在法国建造了一艘柴油机海峡小船；1903年，俄国建造的柴油机 船“万达尔”号下水。20世纪中叶，柴油机动力装置遂成为运输船舶的主要动力装置。 英国在1947年，首先将航空用的燃气轮机改型，然后安装在海岸快艇“加特利克”号上，以代替原来的汽油机，其主机功率为1837千瓦，转速为3600转/分，经齿轮 减速箱和轴系驱动螺旋桨。这种装置的单位重量仅为2.08千克/千瓦，远比其他装置 轻巧。60年代先后，又出现了用燃气轮机和蒸汽轮机联合动力装置的大、中型水面 军舰。 当代海军力量较强的国家，在大、中型船舰中，除功率很大的采用汽轮机动力装置外，几乎都采用燃气轮机动力装置。在民用船舶中，燃气轮机因效率比柴油机低，用得很少。 原子能的发现和利用又为船舶动力开辟了一个新的途径。1954年，美国建造的 核潜艇“鹦鹉螺”号下水，功率为11025千瓦，航速33公里；1959年，前苏联建成了 核动力破冰船“列宁”号，功率为32340千瓦；同年，美国核动力商船“萨瓦纳”号下水， 功率为14700千瓦。 现有的核动力装置都是采用压水型核反应堆汽轮机，主要用在潜艇和航空母舰上，而在民用船舶中，由于经济上的原因没有得到发展。70～80年代，为了节约能源， 有些国家吸收机帆船的优点，研制一种以机为主、以帆助航的船舶。用电子计算机进 行联合控制，日本建造的“新爱德丸”号便是这种节能船的代表。 古代中国是当时造船和航海的先驱。春秋战国时期就有了造船工场，能够制造战船；汉代已能制造带舵的楼船；唐、宋时期，河船和海船都有突出的发展，发明了水 密隔壁；明朝的郑和七次下西洋的宝船，在尺度、性能和远航范围方面，都居世界领 先地位。
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 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 -=+?
浅谈对避碰规则“安全航速”的理解(新编版)
( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 浅谈对避碰规则“安全航速”的 理解(新编版) Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process
浅谈对避碰规则“安全航速”的理解(新编 版) 船舶在航行途中，没有使用“安全航速”是造成碰撞事故的主要原因之一。根据统计，绝大多数没有使用“安全航速”的主要原因是船员没有深刻理解避碰规则中有关“安全航速”的涵义。“规则”第六条：每一船舶在任何时候均应用安全航速行驶，以便能采取适当而有效的避碰行动，并能在适合当时环境和情况的距离以内把船停住。 1在决定安全航速时，考虑的因素中应包括下列各点 1.1对所有船舶(1)能见度情况；(2)通航密度，包括渔船或者任何其他船舶的密集程度；(3)船舶的操纵性能，特别是在当时情况下的冲程和旋回性能；(4)夜间出现的背景亮光，诸如来自岸上的灯光或本船灯光的反向散射；(5)风、浪和流的状况以及靠近航海危险物
的情况；(6)吃水与可用水深的关系。 1.2对备有雷达的船舶，还须考虑(1)雷达设备的特性、效率和局限性；(2)所选用的雷达距离标尺带来的任何限制；(3)海况、天气和其他干扰源对雷达探测的影响；(4)在适当距离内，雷达对小船、浮冰和其他漂浮物有探测不到的可能性；(5)雷达探测到的船舶数目、位置和动态；(6)当用雷达测定附近船舶或其他物体的距离时，可能对能见度作出的更确切的估计。本条规定的用词以及它与其他条文的相对关系都清楚表明，船舶在任何能见度情况下都要以保持安全航速为先决条件。当然，在能见度不良的情况下，通常需要用缓速行驶，同时能见度情况在决定安全航速时被列为在所有考虑的诸因素中第一位。然而，在能见度不受限制时，也不应当就认为在任何环境中用全速行驶都是正当的，对本条规定中的一些特别的“词”或“句”，我们必须予以正确的理解。 2关于对本条规定中“每一船舶”的理解:在任何时候，使用安全航速行驶的要求适用于每一船舶。这点对于在能见度良好情况中享有高度权利的吃水受限的船舶和某些操纵能力受到限制的船舶也
船舶稳性和吃水差计算
船舶稳性和吃水差计算 Ship stability and trim calculations 1.总则General rules 保证船舶稳性和强度在任何时候都保持在船级社认可的稳性计算书规定范围内，防止因受载不当，产生应力集中造成船体结构永久性变形或损伤。Ensure stability and strength of the ship at all times to maintain stability within stability calculations approved by the classification societies in order to prevent due to load improperly resulting in stress concentration which will cause the ship structure permanent deformation or subversion. 2.适用范围Sphere of application 公司所属和代管船舶的稳性、强度要求 To satisfy the requirement of company owned and managed ships stability and strength 3.责任Responsibility 3.1.大副根据本船《装载手册》或《稳性计算手册》等法定装载资料，负责合理配载或对 相关部门提供的预配方案进行核算，确保船舶稳性及强度处于安全允许值范围。Based on the ship "loading manual" or "stability calculations manual" and other legal loading information, the chief officer is responsible for making reasonable stowage plan or adjust accounts of the pre plan from relevant departments to ensure stability and strength of the ship in a safe range of allowed values. 3.2.船长负责审批大副确认的配载方案和稳性计算。 The captain is responsible for checking and approving the stowage plan and stability calculation that has been confirmed by chief officer. 4.实施步骤Implementation steps 4.1.每次装货前，大副必须对相关部门提供的预配方案仔细核算，报船长审核签字后才可 实施。 Every time before loading, the chief officer should carefully adjust accounts of the pre stowage plan from the relevant department and transfer it to captain, the stowage plan should be implemented after captain reviewing and signing. 4.2.船舶装货前后大副应认真进行船舶稳性及强度计算校核，包括装货前的预算和装货后 的船舶局部强度和应力状况的核算，货品发生变化后，要重新进行计算。计算时充分考虑自由液面，油水消耗，污水变化及甲板结冰等对船舶稳性产生的影响，确保船舶在离港、航行、抵港的过程中均满足要求。 Every time before loading, the chief officer should carefully calculate and check the ship’s stability and strength, including calculation before loading and the partial strength and stress condition of the ship after loading, if cargos changes, the stability and strength should be re-calculated. When calculating, should fully consider the free surface, water and oil consumption, sewage and water ice on deck and other changes on the impact of ship stability, to ensure that the ship departure, navigating and arriving at port in the process can meet the requirements. 4.3.开航前，大副应完成初稳性高度和强度的计算。稳性计算结果应满足： Before departure, the chief officer should complete the calculations of height of initial stability and strength. Stability calculation results should be satisfied as below: hc - ⊿h > hL 式中：hc：计算的初稳性高度The calculating height of initial stability ⊿h：自由液面修正值Free surface correction value hL：临界初稳性高度The critical height of initial stability 船舶静水力弯矩和剪力以及局部强度不得超过允许值。 Hydrostatic moment of force, shear force and partial strength of the ship can not to exceed the allowable values. 4.4.大副要将每航次的稳性计算资料包括积载图留存，并将稳性计算中的重要内容摘录记 在航海日志中，报船长审核确认签字。 The chief officer should preserve such documents including stability calculation information and stowage plan, and records the important contents of the stability calculation into the log, which shall be reported to captain to verify and sign.
船舶经济航速分析
船舶经济航速和降速航行的经济性分析 姓名：徐田杰学号：096090063 关键字：船舶经济航速降速航行 背景：船用燃油是航运公司变动成本的重要组成部分。随着燃油价格的不断攀升,目前,集装箱船队燃油成本占总成本的比例已超过20%,散货船队燃油成本占总成本的比例接近10%(与公司船队经营方式有关,出租多则比例低,出租少则比例高),一般杂货船队高者已接近40%。燃油成本高涨,侵蚀了航运公司相当部分经营效益;燃油成本的不确定性,也为经营部门选择合理的经营模式,制造了困难,如以长期包运合同为基础而进行的长期租入船舶的操作,就因难以锁定燃油成本,而使经营效益面临很大的不确定性。指导船舶运用精益管理理念,合理使用经济航速,是航运公司控制燃油成本,确保航次经营效益最大化的重要经验之一。 正文：由于螺旋桨所消耗的功率约与转速的立方成正比，故航速的少量降低便可节省大量的燃油消耗。但是并非航速越小越经济，因为船舶运输费用除了燃料费外还有其他费用，而且对于一定航线的船舶由于航速降低，航行时间增加，运输效率下降，也可能使经济效益降低。营运船舶常用的经济航速概念有三种： 1）最低耗油率航速 柴油机在推进特性下工作，当功率与转速变化时，其燃油消耗率由于受到喷油量、换气质量、转速等的影响，不是一个定值，一般在85%负荷时消耗率最小。 2）最低燃油费用航速 每海里航程燃油消耗量随航速的变化而变化。当船舶降速航行时，消耗量会增加，而消耗率却明显地逐渐下降，并出现一个最小值，这个最小值所对应的航速即为节油的经济航速。对一定的航程其燃油费用最少。在船舶经常停航待命和降速航行时，才可以使用最低燃油费用航行。 3）最高盈利航速 最高盈利航速，即在运营期内盈利最大的航速。上述两种经济航速，因为只考虑了单一因素的经济性，所以不一定就是船舶最高的盈利航速，欲获得船舶最大的盈利航速，尚需考虑船舶的折旧费、客货的周转量、运输成本及利润等因素。不同的航区和船舶种类将有其相应的最大盈利航速，需要通过调研、统计及分析加以确定。 在市场不景气的情况下，降速航行能够提高船舶的经济性，但是，主机长期低负荷运行，特别是当主机长期在额定功率的50%以下运行时，将会造成柴油机的气缸润滑不良、滑油消耗率增加、使燃烧室部件、排气系统和增压系统产生严重的燃气污染，直接导致主机扫气压力下降、排烟温度升高、扫气箱着火、运转性能下降、甚至不能恢复其正常负荷的运行，为此在降速航行后，日常管理应注意以下问题： 1、气缸油量的调整：气缸油的注油率通常是按柴油机最大持续功率来确定的，但在降速航行时，注油率应随主机负荷的降低而减少。这里需要特别指出的是因为气缸注油器一般是柱塞泵，其实际供油量随主机转速成比例下降，而功率随转速下降的更快，因此在低负荷下，气缸实际耗油率反而会增大。合适的注油率不仅需要按主机说明书和理论计算来确定，更需要的是按照主机的实际工况检查来确定。合适的注油率下，活塞裙部的工作表面呈现油光湿润的外观，活塞环在环槽中能够自由活动，扫气箱中堆积的污物不多而且湿润。所以，在长期降速航行时，应特别注意气缸注油量的调整。 2、短时间加负荷运行：柴油机长时间低负荷运行，不仅使废气锅炉不能发挥正常效能， 柴油机的扫气系统也不能在良好的状态下工作，定期进行短时间加负荷运行，可使柴油机保持正常工作状态。