船舶排水量不同計算方法的對比與分析

　　摘要：船舶載重量是船舶裝載貨物重量的能力，是判斷船舶運載能力的主要指標之一，船舶載重量等于總排水量減去空船重量，空船重量由試驗可以精確得出，所以計算出總排水量就可以得出實船載重量。船舶排水量的快速精確計算是非常重要的，文章通過對船舶排水量常用的兩種計算方法從原理到實例應用，進行對比與分析，詳細闡述了這兩種不同計算方法之間的內在聯系與區別。其中詳細講明了船舶排水量計算中的一些修正公式。
　　關鍵詞：首吃水；尾吃水；舯吃水；計算平均型吃水；中拱；中垂；縱傾；排水量
　　在船舶建造完成后以及在營運過程中，經常需要對船舶的排水量進行計算，以確定船舶實際的載重量。由于船舶的重量分布不均以及船體自身的型線因素，導致船舶實際裝載狀態下有中拱、中垂及縱傾的現象，在計算排水量時，應把這些因素考慮進去，這給船舶排水量的計算增加了很大的難度。部分船員在船舶的實際航運中，對上述因素在不同排水量修正公式的理解和運用存在誤區甚至誤解，針對這一情況，結合相關規范以及日常工作的經驗，我們給出了兩種快速準確計算船舶排水量的方法，并將這兩種方法得出的結果進行對比，并且在計算船舶排水量時，對中拱、中垂及縱傾修正公式在不同計算方法中的運用進行分析、探討如下：
　　計算方法一：目前，在國際船舶行業標準中，進行傾斜（或稱重）試驗中，計算排水量所使用的方法如下（概括為計算平均型吃水+縱傾修正法）：
　　dP=1/8（dF+6dM+dA）①
　　dT=dF-dA②
　　式中，dP為計算平均型吃水；dT為首尾垂線處吃水差；dF為首垂線型吃水；dM為船舯型吃水；dA為尾垂線型吃水；SG為試驗時的海水密度。其中，dF、dM及dA三個數據都可以通過對船舶吃水標志處的吃水進行讀數，然后通過換算得到。SG則可以通過現場，對海水進行實測得到。在有了上述參數值后，通過公式①計算得出dP，通過公式②計算得出dT。在得到dP和dT兩個數據后，再查找帶有縱傾值的靜水力表。但由于dP和dT往往與靜水力表中的數值有一定的差別，需要用插值法來得到船舶實際標準海水密度下的排水量D1，再經過密度修正，最終得到實船排水量D=D1*SG/1.025。
　　計算方法二：在船舶的實際營運過程中，船長或大副在計算船舶的排水量時，往往采用另一種計算方法。該計算方法只需要正浮的靜水力表即可完成全部的計算過程。下面將這種計算方法介紹如下（概括為：平均型吃水+縱傾修正+中拱、中垂修正）：
　　dM’=1/2（dF+dA）③
　　dT=dF-dA④
　　式中，dF、dA及dT與方法一相同，dM’為船舯平均型吃水。在得到上述數據后，進行如下步驟的計算：
　　每厘米吃水噸（TCP），漂心位置（LCA）可以通過查靜水力表得出。
　　1.排水量D1。（正浮狀態下的dM’所對應的排水量，查靜水力表得出）
　　2.縱傾修正
　　（1）縱傾修正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：試驗時的海水密度為SG
　　D4=（D1+D2+D3）×（SG–1.025）/1.025
　　4.實際最終排水量為D=D1+D2+D3+D4
　　通過以上兩種排水量計算方法的對比，我們發現這兩種方法其實道理上是一樣的，兩種方法都進行了縱傾修正，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）縱傾修正：國標規范采用的是直接讀取靜水力縱傾表表的方法，完工裝載手冊中的縱傾修正公式（dA-dF）×（LCA–Lpp/2）/Lpp=（LCA–Lpp/2）*tgα=▽d，即縱傾修正D2為▽d所產生的排水量（見圖1）。
　　上述縱傾修正公式是在假定漂心位置不變的情況得出的，如需要更精確的計算，需對漂心進行二次修正，使用公式：
　　D2=–100×TCP×（dA-dF）×（LCA–Lpp/2）/Lpp+50（dA-dF）2/Lpp×dM/dZ⑤
　　公式⑤的第一項為一次修正，第二項為二次修正（二次修正為漂心引起的修正）。dM/dZ是平均吃水dM處厘米縱傾力矩（MTC）變化率，可取吃水為（dM’+0.5）和（dM’-0.5）時MTC的變化值。應當注意的是，對于散貨船，當船舶縱傾小于0.3m時，不需要進行縱傾修正，當船舶縱傾大于0.3m且小于1m時，僅需進行一次修正，當船舶縱傾大于1m時，需同時進行一次修正和二次修正。
　　舉例8萬噸N243船舶進行分析計算，dF=2.502，dM=3.011，dA=3.780試驗時海水密度為1.025t/m3。
　　運用第一種方法dP=1/8（dF+6dM+dA）=3.0435m dT=dF-dA=-1.278m，通過查靜水力表利用插值法可得出試驗時船舶排水量為16574.7t。
　　運用第二種方法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
　　從計算結果可以看出，上述兩種方法的排水量僅相差0.9噸，相對于16570t的量級來說，基本可以忽略不計，而與專業軟件NAPA計算得出的結果誤差也在2噸之內，也在可以接受的范圍之內。運用以上兩種方法進行手算，可以快速得出精準的排水量，并且在靜水力表中有縱傾的排水量表格的情況下，使用給出的第一種方法能夠非常簡單快速的計算出結果。
　　綜上所述，對這兩種計算方法，從理論到實際應用結果的對比、分析，證明這兩種不同的計算公式，對于船舶排水量的計算是可行的。
　　參考文獻：
　　中華人民共和國船舶行業標準(CB/T3035-1996)[S].
　　（作者單位：大連中遠船務工程有限公