淺析吃水差對船舶的影響及應對策略

苑靖國 周章海

（天津海運職業學院，天津 300350）

吃水差（trim）是指船舶首吃水與尾吃水的差值。當首尾吃水相等時，稱作平吃水；當首吃水大于尾吃水時，稱作首傾；當尾吃水大于首吃水時，稱作尾傾。

吃水差主要影響船舶的操縱性、快速性和耐波性，進而影響船舶的安全。此外，吃水差對船舶穩性、船體縱向受力情況、通過淺水區時允許的船舶最大排水量以及部分港口使費也有影響，下面就不同的載貨狀態下，吃水差對船舶上述性能的影響及應對策略作出闡述。

1 空載狀態下，吃水差對船舶性能影響及應對策略

船舶操縱性包括船舶保持或改變航向以及改變船速三方面的性能。在本文中所提到的操縱性僅僅指船舶的保向和改向性能，而將改變船速放在快速性里討論。舶保持航向、改變航向主要是依靠船舶的舵效。舵效是指航向角對操舵的反應能力，即舵效是保持航向和改變航向的效率。船舶快速性是研究船舶盡可能消耗較小的機器功率以維持一定航行速度的能力，或者說，船舶是在給定主機功率時，表征船舶航行速度快慢的一種性能。船舶耐波性是指船舶在風浪等外力作用下產生搖蕩運動以及抨擊、上浪、失速等現象時仍能保持一定航速安全航向的性能。

1.1.船舶空載時吃水差對船舶性能的影響

當船舶空載且首傾時，船尾的推進器（螺旋槳）和舵葉入水深度過淺，致使船舶的舵效明顯降低；且此時船頭吃水較大，致使船舶在轉向時船頭所受海水的阻力也會增加，以上兩個原因疊加就使得船舶空載且首傾時船舶的保向和改向能力大大降低，操縱性不佳；并且船頭扎入水中增加了船舶航行阻力，快速性也較差。在船舶空載平吃水時，雖然上述兩個原因不存在，但是，空載時船舶整體吃水太小，船舶舵葉和螺旋槳入水深度太淺，船身受風面積增大，增加了航行阻力，船舶的操縱性和快速性都比較差。當船舶空載尾傾時，雖然船舶的尾吃水較大，但是此時船首上翹，會增加船首的受風面積，尤其是在船舶受橫風時，船首受風力影響較大，會抵消船尾的舵力，船舶"尾找風"現象很明顯，即船舶操縱性不佳；并且一般貨船在空載且尾傾過大時，首吃水較小，則船舶瞭望盲區增大，橫浪中，船首底板極易遭受海浪猛烈的拍擊使船舶的耐波性下降。總之，船舶在空載時，船舶的操縱差，航行阻力大，快速性也不佳，甚至在空載尾傾時耐波性也下降。

1.2.船舶空載時針對吃水差的調整策略

一般貨輪主機都在船尾，空載航行時因機艙較重，船舶尾傾嚴重，平均吃水過小，會嚴重影響船舶的舵效、快速性、耐波性，從而對船舶的航行安全構成威脅，因此，對空載航行船舶要求：當船長小于等于150米時，船首吃水≥0.025L（船長），平均吃水≥0.02L（船長）+2米；當船長大于150米時，船首吃水≥0.012L（船長）+2米，平均吃水≥0.02L（船長）+2米。但是上述要求在船舶實際營運時不易精確界定，所以在實際操作中都采用對船舶適度壓載的方法，讓船舶擁有適當的吃水，保證船舶螺旋槳和舵有足夠的入水深度，從而保證船舶的舵效和推進器的推進效率，提高船舶操縱性、快速性和耐波性。

2 輕載或半載狀態下，吃水差對船舶性能影響及應對策略

2.1.船舶輕載或半載時吃水差對船舶性能的影響

當船舶輕載或半載時，由于船舶的吃水比空載時大的多，此時船舶的各項性能都有了顯著提高，但是吃水差對船舶的某些性能仍然會有比較顯著的影響，本文僅對受吃水差影響顯著的船舶性能作出討論。當船舶輕載或半載時，在首傾和平吃水狀態下，船首（球鼻艏）入水深度較大，船舶的航行阻力增大，船舶快速性下降；當輕載或半載且船舶尾傾過大時，船首受風面積增大，轉向阻力和航行阻力都會增大，導致船舶的操作性和快速性下降，同時海浪劇烈拍擊船首底板致使船舶耐波性下降。

2.2.船舶輕載或半載時針對吃水差的調整策略

船舶處于輕載或半載時，同樣要求船舶保持適度的尾傾以提高船舶操縱性、快速性和耐波性，一般萬噸級貨輪要求船舶適度的吃水差值是：輕載時 0.9～1.9 m，半載時 0.6～0.8 m。

3 滿載狀態下，吃水差對船舶性能影響及應對策略

3.1 船舶滿載載時吃水差對船舶性能的影響

當船舶滿載且首傾較大時，船舶首吃水較大，船首沒入水中的體積較大，這樣船舶在前進時會增加船舶的航行阻力，降低快速性；海水對船首的轉向阻力也會增大降低船舶的操縱性，如果船舶有球鼻艏，對船舶的操縱性影響更明顯；首傾時船舶在前進過程中首部甲板很容易上浪，根據前面耐波性的定義，當船首甲板上浪嚴重時，首先對船首鋼板的強度是一個巨大的考驗，如果船首鋼板不能承受海浪巨大的拍擊力，那么船舶就會面臨鋼板破損，船舶進水的危險，同時船首甲板上浪嚴重時，船舶也會伴隨著巨大的搖擺、失速和搖蕩等運動態勢，從而使得船舶的耐波性下降。船舶在滿載平吃水時，操縱性和耐波性都沒問題，但是平吃水時，海水對船首的航行阻力仍然較大，船舶快速性不佳。當船舶尾傾過大時，對船舶的快速性和耐波性影響不大，但因船舶水下轉船作用點（轉心）后移過多從而引起轉船力臂減小，降低舵效，使得船舶操縱性下降。對于同一艘船舶，吃水差變化，其水線下流線型船體形狀會有明顯變化，船舶的重心、浮心位置也會發生改變，這將直接影響船舶的穩性。此外，吃水差改變，對船舶所受的阻力以及整個船體的縱向受力情況都會產生影響，這對船體的縱向強度、局部強度都是較大的考驗，這個問題在船舶空載、輕載、半載和滿載各種狀態時都存在，在這里一并提出，應引起航海員注意。

3.2.船舶滿載時針對吃水差的調整策略

為了能夠使船舶的操縱性和耐波性、快速性等方面在滿載時達到一個最佳的狀態，要求一般船舶在滿載時保持適度的尾傾。對于萬噸級貨輪，要求船舶尾傾時的吃水差為 0.3～0.5 m。需要注意的是，有些高速船舶在起航時要求一定的首傾，當起航后進入正常的高速航行狀態時，因船尾下沉效應使得船舶任然呈尾傾狀態。此外，在船舶通過某些淺水航道時，為了讓船舶能裝載最大量的貨物通過航道，船舶必須要處于平吃水狀態，這就要求在進出淺水航道前要對船舶吃水差進行調整，即將船舶調成平吃水，以避免船舶擱淺。同理，在進出某些港口或者運河時，也需要預先將船舶調成平吃水，以減少港口使費或運河使費，保證船東的利益，等通過淺水航道、運河之后，再將船舶吃水差調整為適度尾傾，繼續航行。在上述情況下，船舶吃水差呈平吃水的這一短時間段里，雖然船舶的快速性、耐波性、操縱性等方面有所下降，但是保證了船舶不會擱淺，節省了船舶的港口使費和運河使費，保證了船東利益，這也是船舶營運者的最佳選擇。

綜上，吃水差對船舶的操縱性、耐波性、快速性、穩性、船體縱向受力情況以及港口、運河使費有如此大的影響，那么如何讓船舶保持一個合理的吃水差就成了一個關乎船舶安全、船舶操縱性能、船東利益的大問題。對于同一艘船舶，吃水差不同，其水線下流線型船體形狀會有明顯差別，從而直接影響船舶的阻力、穩性和船體受力情況，因此，船舶在船速和排水量一定時，通過不斷調整吃水差必然會找到一個適合于船舶的最佳吃水差。在最佳吃水差狀態下，既能滿足船舶穩性和縱強度要求，又可以使船舶操縱性、快速性和耐波性同時得到滿足，從而實現船舶的安全、經濟、快速、高效地營運。

[1]洪碧光.船舶操縱[M].大連：大連海事大學出版社.

[2]沈玉如.船舶貨運[M].大連：大連海事大學出版社.

[3]李積德.船舶耐波性[M]哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社，2007年10月修訂.