第6章 船舶货物的配积载

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图6-5
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由于
l L = x g − xb
式中：xg—船舶重心距船中距离（m），船中前取正， 船中后取负； xb—船舶浮心距船中距离（m），船中前取正， 船中后取负。
因此，吃水差的基本计算公式为：
∆ ⋅ ( x g − xb ) ∆ ⋅ lL t= = 100MTC 100MTC （m）
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2
1.船舶配载 1.船舶配载 船舶配载是根据货物的品种、数量、体积、重量 以及到达港口先后次序等因素，在保证船舶和安全、 充分发挥船舶载运能力的前提下将货物正确合理地 分配到船舶各个部位，并绘制船舶配载图。 配载图是装货港指导装船的文件。
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件杂货配载图一般由船舶大副编制，也可由 船公司代理人编制并经船舶大副或船长认可。 集装箱配载图由船公司或其代理人编制预配 船图，码头配载员根据预配船图编制正式船图， 并经船长或大副确认。
式中：△—排水量（t）; MRL—纵向初稳性高度（m）;
ϕ —船舶横倾角度数。
在小倾角条件下， tg ϕ = L 。同时注意到纵倾力矩与 bp 纵向复原力矩达到静态平衡时，纵倾力矩Mt与纵向复原力矩 MRL相等，由此可得：
t
t M t ≈ ∆ ⋅ G1M L ⋅ （9.81kN ⋅ m） Lbp
（6 − 5）
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3.船舶配积载的基本要求 3.船舶配积载的基本要求
（1）充分利用船舶的装载能力； （2）确保船舶强度不受破坏； （3）保证船舶具有适度的稳定性和吃水差； （5）保证货物运输质量； （6）满足中途港卸货顺序的要求； （7）便于装卸，缩短船舶在港停泊时间； （8）正确合理的实现舱面积载。
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二、船舶稳性与积载 1.船舶稳性及稳性力矩 船舶稳性及稳性力矩 （1）船舶稳性 船舶的稳性是指船舶在外力作用下偏离其平 衡位置而倾斜但是不倾覆，当外力消失后能自 行回复到原来平衡位置的能力。 稳性的大小与船体几何形状有关，也与载荷 分布状况有关，后者是船舶在积载过程中所要 解决的问题。
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②载荷增减调整初稳性高度GM。船舶积载后 或航行中在某些情况下可利用载荷增减方法调 整稳性。载荷增减调整GM包括未满载时加压载 水、吃水较大或满载时排压载水、加装货物及 抛货等方法。一般这种调整方法增减的载荷属 于少量载荷，可应用相应计算方法予以计算。
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（2）船舶初始横倾角的调整 当船舶重心偏离中纵剖面时，会出现初始横 倾角，它将使船舶稳性力矩减小，从而降低船 舶稳性。船舶航行中，应保持横向正浮，按船 舶安全航行的技术要求，船舶初始漂浮状态的 左（右）横倾角一般应不超过1度,当超过该值 时，应予以调整。调整可通过横向移动载荷或 在船舶一舷增减少量载荷来实现。
第六章 船舶货物的配积载
主要内容： 主要内容： 配积载概念及理论基础 件杂货物积载 集装箱配积载
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第一节 基本概念及原理
一、船舶配积载及基本要求 配积载是指配载和积载两个概念。航运中将编制 船舶装货计划的工作叫做配载，而将实际装船的工 作称为积载。“配载” 是“积载”的前提和依据， “积载”是 “配载”的继续和具体实施。 因此，“配载”与“积载”是既紧密联系又有区 别的两个工作阶段。
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三、船舶吃水差与配积载 1.船舶吃水与水尺标志 1.船舶吃水与水Βιβλιοθήκη Baidu标志 船舶吃水（Draft）表示船体浸在水面以下的深 度，即水线面与船底基平面之间的垂直距离。船舶 吃水的大小随排水量改变而变化。 船舶吃水大小可根据水尺标志读出，如图6-4。
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船舶水尺标志是勘 绘在船体首、中、尾 部的左右两舷的船壳 外板上，以数字表示 船舶实际吃水的一种 标记。水线达到水尺 标志上某数字的字底 边缘时，即表示该处 的实际吃水值。
（t）
式中：δt― 要求调整的吃水差值(m)，等于要求调 整到的吃水差值减去调整前的吃水差值； MTC ― 每厘米纵倾力矩，根据船舶实际排水 量或平均型吃水查取； x ― 货物载荷纵向移动的距离(m)，当货物前 移时取正值，后移时取负值。
成正比。
（9.81kN ⋅ m）
（6 − 6）
由此式可知，排水量一定时，纵倾力矩与吃水差
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在上式中，令吃水差
1 t = （m） 100
，则计算所得
的纵倾力矩称为厘米纵倾力矩，用MTC 表示，即：
∆ ⋅ B0 M L MTC = （9.81kN ⋅ m / cm） 100L 100Lbp （6 − 7）
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7.吃水差的调整 吃水差的调整 （1）纵向移动载荷 在装货前和装货过程中如发现吃水差或首尾吃 水不符合要求，调整配积载方案是一种较为理想 的方法。首先确定可移动调整的货载，再确定纵 向移动的距离x ，然后根据要求调整的吃水差值 δt，按下式求取需移动的货载重量P：
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P=
100δt ⋅ MTC x
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纵向初稳性高度G0ML是纵稳心距基线高度KML与船 G KM 舶重心高度KG0的差值。对于一般船舶，KML与船长 KG KM 处于同一数量级，数值较大。因此 KG0可以用浮心 距基线高度KB0代替。由此，使正浮状态下的船舶产 KB 生吃水差t 所需要的纵倾力矩Mt为： M
t M t = ∆ ⋅ B0 M L ⋅ Lbp
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3.船舶荷载状态下对吃水差的要求 3.船舶荷载状态下对吃水差的要求 船舶航行时要求有一定的尾倾，以提高推进效率 和改善舵效，减少首部甲板上浪，保证主机均衡工 作，便于驾驶台瞭望。 根据经验，万吨级货轮的吃水差，一般情况下满 载时应为－0.3m～－0.5m，半载时为－0.6m～0.8m，空载时为－0.9 m～-1.9m。大吨位船舶满载 时通过浅水区时要求平吃水，以防搁浅。
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2.船舶积载 船舶积载 船舶积载是在保证船舶安全、货物完整无损、 充分发挥船舶运输能力、有利加速船舶周转和 港口装卸作业的前提下，将货物正确、合理地 装到船上各个部位，并绘制船舶积载图。 积载图是卸货港卸货的依据。是由理货长在 装船理货完成后绘制并经船长或大副签字认可 的，是货物在船上的实际位置图。
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M R = 9.81 ⋅ ∆ ⋅ GZ （kN ⋅ m） = 9.81 ⋅ ∆ ⋅ GM ⋅ sin θ 当横倾角较小时， θ ≈ θ , sin 故式（5 − 2）可写成： M R = 9.81 ⋅ ∆ ⋅ GM ⋅ θ （6 − 2）
式中：MR—复原力矩（kN·m）; △—排水量（t）;
θ—船舶横倾角的大小；
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（2）初稳性高度的计算 初稳性高度的计算公式： GM=KM-KG KM为船舶横稳心距基线高度，可根据平均吃水或 排水量在静水力曲线图或静水力参数表上查得；KG 为船舶重心距基线高度（重心高度），其值与空船 重心高度及载荷配置有关，根据力矩合成原理，按 下式计算。
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KG =
∆ L ⋅ KGL + ∑ Pi ⋅ Kg i ∆ L + ∑ Pi
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2.船舶的初稳性 2.船舶的初稳性 （1）初稳性及其 特征 初稳性是指倾斜角 小于10 -15 时的稳性， 又称为小倾角稳性, 如图6-3所示。
图6 - 3 船舶的小角度倾斜
G
0
o
o
△ F
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船舶小角度倾斜的特征: 船舶小角度倾斜的特征: ①倾斜前后排水量不变，即V1=V2。 ②倾斜轴通过初始水线面面积中心，即漂心F。 ③某一排水量时船舶的稳心M点的位置可视作固 定不变，浮心B沿着以M为圆心，以稳心半径BM为半 径的圆弧轨迹移动。 根据上述船舶小角度倾斜所具有的特点，初稳性 力矩公式可作如下变换：
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Lbp d F = d m + δd F = d m + 2
−Xf Lbp
t X f ⋅t ⋅ t = dm + − 2 Lbp
( m)
Lbp d A = d m − δd A = d m − 2
+Xf Lbp
t X f ⋅t ⋅ t = dm − − 2 Lbp
( m)
式中：dm―船舶平均吃水（m); Lbp―船舶垂线间长（m); xf―漂心距船中的距离（m)，船中前为正，船 中后为负。
根据力矩合成原理，重心距船中的距离Xg可按 下式计算：
∆ 式中：∑PiXi―纵向重量对舯力矩，即包括空船 xg
∑P ⋅x =
i
i
（m）
在内的全船所有载荷对船中所取力矩的代数和 （9.81kN·m）。 因此，吃水差为：
∑P ⋅x −∆⋅x t=
i i
b
100MTC
（m）
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6.首尾吃水的计算 6.首尾吃水的计算 由图6-5可见，由于吃水差的存在，船舶首、 尾吃水与船舶平均吃水（漂心处的吃水）出现 了差值，在图中分别以δdF与δdA表示。根据图 6-5下部所示的几何关系，纵倾状态下船舶的首、 尾吃水可按以下公式计算：
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显然，对于特定船舶，厘米纵倾力矩MTC随排水 量或平均吃水的变化而变化。具体装载状态下的厘 米纵倾力矩可根据排水量或平均吃水在船舶静水力 资料中查取。因此，如果能求得纵倾力矩Mt，则实 M 际装载状态下的吃水差t 可按下式计算： t
Mt t= （m） 100MTC （6 − 8）
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·
5.吃水差的计算 5.吃水差的计算 由图6-5知，船舶纵倾力矩Mt是由于船舶 M 的重力作用线和浮力作用线沿纵向不在一条 垂线上而产生的，纵倾力臂lL 等于重心至浮 l 力作用线的距离。
G0 L1
W1
L1 L0
W1
G0 △ B0
L1 L0
B0
L0
a
图6 - 2
b
船舶的三种平衡状态
c
稳定平衡状态( 2a）。 ）。重心在稳心之下， ①稳定平衡状态(图6-2a）。 稳性力矩方向与船舶倾斜方向相反，起着抵抗倾斜 力矩的作用，当外力消失后，它能使船舶回复至原 来的平衡状态。此时MR定为正值。
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（2）船舶稳性力矩 如图6-1，船舶在外力（倾斜力矩）作用下倾 斜一小角度时，重心G0保持在原来位置，浮心由 G B0点移到了B1，浮心和重心不再位于同一铅垂线 上。重力和浮力形成的力偶矩称为稳性力矩（或 复原力矩）。
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稳性力矩MR的计算公式：
M R = 9.81 ⋅ ∆ ⋅ GZ （kN ⋅ m） （6 − 1 ）
图6-4 水尺标志
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2.吃水差 2.吃水差 指船舶首吃水dF与尾吃水dA的差值，用符号t表示， d d t= dF–dA。当船舶首尾吃水相等，即吃水差等于零 d 时，称为平吃水；尾吃水大于首吃水时，称为尾倾， 俗称尾沉 尾沉，一般用负值表示；首吃水大于尾吃水时， 尾沉 称为首倾 首倾，俗称拱头 拱头，一般用正值表示。 首倾 拱头
GZ—静稳性力臂，也称复原力臂（m）； GM—初稳性高度（m）。
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由此可知，当船舶在一定排水量下发生小角 度横倾时，复原力矩的大小与初稳性高度GM成 正比。初稳性高度GM是衡量初稳性大小的基本 标志。要使船舶产生正的复原力矩，必须使GM 为正值，即重心点在稳心M点之下。 正值，即重心点在稳心M点之下。 正值
式中：△—船舶的排水量（t）； GZ—复原力臂（m）。
W0
△
G
0
L
0
B
0
图6 - 1
船舶的稳性力矩
9
浮力的作用线与中线相交于M点，称为船 的稳心。 从下图6-2重心与稳心的相对位置关系， 可以判断稳性力矩的性质，而稳性力矩的性 质决定了船舶原平衡状态的稳定性能。
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W0 W1
W0
△
W0
△ G0 B0
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不稳定平衡状态( 2b）。 ）。重心在稳心之上， ②不稳定平衡状态(图6-2b）。 稳性力矩的方向与船舶倾斜方向相同，不仅不起抵 抗倾斜的作用，反而促使船舶继续倾斜。此时MR为 负值。 2c）。 ）。重心与稳心重合， ③随遇平衡状态 (图6-2c）。 稳性力矩MR等于零，当外力消失后，船不会回复到 原来的位置也不会继续倾斜。
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4.吃水差的计 4.吃水差的计 算原理 一般情况下， 吃水差所对应的 纵倾角都在小角 度范围内，纵向 初稳性的假设条 件可以得到满足。 如图6-5。
图6-5 船舶纵向倾斜
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船舶纵向复原力矩MRL 可按下式计算： M
M RL = ∆ ⋅ lL = ∆ ⋅ G1M L ⋅ tgϕ （9.81kN ⋅ m） （6 − 4）
（6 − 3）
式中：△L—空船排水量（t），可由船舶静水力资料 查得； KGL—空船重心距基线高度（m），可由船舶静 水力资料查得； Pi—载荷重量（t）； Kgi—载荷重心距基线高度（m）。
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3.船舶初稳性的调整 3.船舶初稳性的调整 （1）船舶初稳性高度调整 ①载荷垂向移动调整初稳性高度GM。由于载荷垂 向移动前后排水量不变，故初稳心距基线高度KM不 变，但可使船舶重心高度改变量，即等同于初稳性 高度改变。 载荷垂向移动调整初稳性的手段适合于配载图编 制阶段，经校核若稳性过大，可将载荷上移，反之 将载荷下移。