船舶原理与积载

船舶原理与积载航海系航海航海教研室课程概述船舶货运（海上货物运输）：•研究海上货物运输过程中货物管理的一门学科，包括货物的装载、海上运输、卸载等环节中对船运货物管理的原理、技术和方法。•是研究各类货物海运特性，各类船舶货运性能，货物在船上装载规律，以及编制和实施货物积载计划程序和方法的一门应用学科。课程概述•对船舶积载的基本要求：安全、优质、经济。课程概述课程教学要求：（1）了解船舶和货物的基本知识；（2）了解船舶装载能力、稳性、强度、吃水差及货运质量的基本要求与调整方法；（3）熟悉海上运输危险货物、杂货、集装箱货、散装谷物、散装固体货物和散装液体货物的特殊要求和方法。第一章船舶与货物基础知识一.船舶坐标•船舶坐标系一.船舶坐标•船舶总重W：W=Pi•重心G(Xg、Yg、Zg)计算：一.船舶坐标•浮心B（Xb、Yb、Zb）：船舶排水体积形心。其坐标位置可从船舶资料中查取。二.船舶的重量性能•船舶总重量的组成：排水量（Displacement，空船排水量和总载重量）。排水量∆•无航速的船舶在静水中处于自由漂浮状态时，船体排开水的重量。•排水量在数值上等于该装载状态下的船舶的总重量。二.船舶的重量性能•空船排水量全船装备齐全但无载重时的排水量。常指新出厂时的值。包括固定压载，动力装置内可供试运行的少量油水，但无航行所需的油水及其他载重量。•满载排水量船舶吃水达到规定的满载水线时的排水量。数值上等于船舶满载时的总重量。二.船舶的重量性能•总载重量DW(Deadweight)船舶在某一水线下所能装载的最大重量。DW=-L=f(,dm)DW包括载货量、航次储备量和船舶常数。即该装载状态所包含的所有货物、燃润料、淡水、压载水、船员及行李、备品、船舶常数等重量的总和。二.船舶的重量性能•净载重量NDW——载货重量能力的衡准指标指船舶在具体航次中所能装载货物的最大重量。二.船舶的重量性能•航次储备量G(Loadofvoyagestores)指船上船员、行李、备品重量G1和油水重量G2之和。•船舶常数C(Constant)指参加营运后的空船重量与新出厂时的空船重量(L)的差值。三.船舶的容积性能三.船舶的容积性能•船舶总舱容•散装舱容(GrainCapacity)•包装舱容(BaleCapacity)•液货舱舱容(LiquidCapacity)•液舱舱容(TankCapacity)•舱容系数(Coefficientofload)：船舶每一净载重量所能提供的舱容。三.船舶的容积性能•舱容系数(Coefficientofload)：船舶每一净载重量所能提供的舱容。舱容系数可表示船舶适宜装载重货还是轻货。三.船舶的容积性能•船舶登记吨位(Registeredtonnage)•总吨位(Grosstonnage)GT根据船舶吨位丈量公约或《法定规则》丈量确定的船舶总容积。•净吨位(Nettonnage)NT根据船舶吨位丈量公约或《法定规则》丈量确定的船舶有效容积。•运河吨位(Canaltonnage)CT根据运河当局制定的吨位丈量规则丈量确定的船舶登记吨位。包括：运河总吨位和运河净吨位。三.船舶的容积性能•船舶登记吨位(Registeredtonnage)四.船舶性能数据的查取•静水力曲线是船舶的重要技术资料，船舶设计、建造、营运和检查等部门以及船员用静水力曲线来计算与船舶航行性能有关的性能参数。•静水力特性参数包括浮性参数、稳性参数和船型系数参数，静水力曲线即为各参数与吃水之间的函数关系曲线。四.船舶性能数据的查取•部分船舶性能数据的含义•水线面面积Aw和TPCTPC—平均吃水变化1厘米时，船舶排水量的变化值(t/cm)。TPC=Aw/100=f(,dm)四.船舶性能数据的查取当船舶有少量载荷P变化时，其平均吃水的变化量d为：四.船舶性能数据的查取•浮心距舯距离Xb和漂心距舯距离Xf漂心：水线面面积中心。我国规定，Xb和Xf值均以船舯为坐标原点，舯前取“+”，舯后取“-”。四.船舶性能数据的查取•厘米纵倾力矩MTC船舶吃水差变化1厘米所需纵倾力矩(tm/cm)。•（横）稳心距基线高度KM(横)稳心(Metacenter)M：船舶微倾前后浮力作用线的交点。四.船舶性能数据的查取船舶静水力参数资料是提供船舶在静止、正浮(无纵、横倾角)和无船体变形条件下，吃水与浮性数据、稳性数据和船型系数的函数关系。•静水力曲线图•载重表•静水力参数表四.船舶性能数据的查取•三种形式静水力参数资料的特点五.船舶吃水•船舶吃水的观测方法•船舶首、舯、尾的左右舷六处设有水尺标志。水尺标志以数字（阿拉伯数字或罗马数字）表示船舶实际吃水。公制水尺标志字高和两数字间距均为10cm；英制水尺标志字高和两数字间距均为6in。五.船舶吃水•船舶吃水的观测方法•当吃水线达到数字字体底边缘即表示吃水为该数字所表示的尺寸。五.船舶吃水•实际吃水与型吃水之间相差一个龙骨板厚度。•垂线间长五.船舶吃水平均吃水的概念•船舶正浮时的型吃水或实际吃水。•小倾角横倾和纵倾时，平均吃水为船正浮时水线与倾斜后水线交点处的吃水，即船舶漂心处的吃水。•在小倾角横倾和纵倾的前提下，平均吃水也称等容吃水。五.船舶吃水•平均吃水计算•只有纵倾五.船舶吃水•平均吃水计算•有纵倾又有横倾六.载重线标志与载重线海图•储备浮力满载水线以上船舶主体水密部分的体积所能提供的浮力。储备浮力常以满载排水量的百分数表示。海船为20-50%。•干舷（Freebord）：船中处从甲板线上边缘向下至有关载重线上边缘的垂直距离。六.载重线标志与载重线海图载重线标志（Loadlinemark）•载重线标志的组成：甲板线、载重线圈及横线、各载重线。国际航行海船载重线标志六.载重线标志与载重线海图•国际航行海船载重线标志•各载重线之间相互关系六.载重线标志与载重线海图•《国际船舶载重线公约》和我国《法定规则》（船舶与海上设施法定检验规则）要求所有船舶在不同风浪条件下使用不同的载重线以确定允许的最大装载吃水。•《国际船舶载重线公约》对世界海区作了明确的划分，并用《商船用区带、区域和季节期海图》（载重线海图）表示。•划分的依据：长期观测和积累的全球不同海区在不同季节期内风浪大小与频率变化的资料。六.载重线标志与载重线海图•区带(Zone)热带区带：全年使用热带载重线。夏季区带：全年使用夏季载重线。•季节区域(带)(Seasonalarea)热带季节区：按规定季节期交替使用T或S载重线。。冬季季节区：按规定季节期交替使用S或W载重线。北大西洋冬季季节区：按规定季节期交替使用S或W(WNA)载重线。（适用于船长小于等于100米的船舶）七.亏舱率、积载因数、自然损耗亏舱率•亏舱舱容Vch(Brokenstowage)由于货物堆装技术不完善和货物包装与货舱不相适应等而造成的舱容损失。Vch=Vch-Vc•亏舱率Cbs(Rateofbrokenstowage)亏舱舱容与货物所占舱容的百分比。七.亏舱率、积载因数、自然损耗积载因数（Stowagefator）•指每一吨货物所占舱容(包括亏舱)或体积(不包括亏舱)。•包括亏舱SF•不包括亏舱SF0七.亏舱率、积载因数、自然损耗自然损耗•运输中因货物本身、自然条件或运输条件等原因而产生的货物重量非事故性的减少。•自然损耗率：自然减少量占原货运总量的百分比。•造成自然损耗的原因：干耗和挥发；渗漏和沾染；飞扬和散失。七.亏舱率、积载因数、自然损耗思考题•正确理解载货重量能力和容量能力的衡量指标。•船舶总重量由哪几部分组成？总载重量的大小随哪些因素而变？•正确理解、L、DW、NDW、GT、NT、Aw、TPC、Xb、Xf、MTC、KM的含义。•某轮平均吃水为8.73m，TPC=25.3t/cm，加装400t货物后，计算船舶的平均吃水。思考题•正确理解船舶静水力参数。船舶静水力性能参数资料通常有几种类型？各类型具有何特点？•了解船舶吃水的观测方法。正确理解平均吃水的概念。•载重线标志由哪几部分组成？正确理解各载重线的关系及其符号的意义。•载重线海图的区带和季节性区域有哪几种？其划分的依据是什么？思考题•正确理解货物的亏舱率、积载因数和自然损耗率。•某轮拟装一票袋装货，数量10000t，不包括亏舱的积载因数为1.8m3/t，亏舱率为8%，计算该票货物所需的舱容。第二章充分利用船舶的载货能力一.船舶载货能力•船舶载货能力指船舶在具体航次中所能承运货物数量的最大限额以及承运特殊货物或忌装货物的可能条件和数量限额。•船舶载货能力包括载重能力、容量能力和其他载货能力。一.船舶载货能力•载重能力的衡准指标：净载重量NDW。•容量能力的衡准指标：包装舱容、散装舱容、液货舱舱容或箱位容量。•其他载货能力：以船上可供装载特殊货物舱室的容积、结构和有关设备的性能等船舶资料来衡量。如杂货船对性质互抵的货物的隔离能力，对重大件、冷藏货、散装液体货、集装箱等特殊货物的承运能力；集装箱船对冷藏箱、危险货箱等特殊集装箱的承运能力。二.航次净载重量的计算•NDW=DWmax–ΣG–C•最大总载重量DWmax的确定二.航次净载重量的计算最大总载重量DWmax的确定（1）当吃水受航线上水深限制时二.航次净载重量的计算最大总载重量DWmax的确定（1）当吃水受航线上水深限制时1）计算浅水区允许的最大平均吃水•航线上最浅处的基准水深•浅水区可利用的潮高•要求的富裕水深•在浅水区船舶的吃水差2）计算在始发港船舶允许的DWmax•查船舶资料求取浅水区允许的最大总载重量，并考虑从始发港到浅水区途中油水消耗量。二.航次净载重量的计算最大总载重量DWmax的确定（2）当吃水不受航线上水深限制时根据航经的海区及时间，查《载重线海图》确定本航次可使用的载重线，再由船舶资料及途中油水的消耗量确定DWmax。•当船舶从使用低载重线海区航行到使用高载重线海区时，由低载重线确定DWmax。•当船舶从使用高载重线海区航行到使用低载重线海区时，则：二.航次净载重量的计算•最大总载重量DWmax的确定•gs—航行时每天船舶油水消耗量(t/d)二.航次净载重量的计算•航次储备量∑G的确定•G1：Crew&effects，Provisions，Stores每－航次可以为定值。•G2：Fueloil，dieseloil，Freshwatertrs—航行储备时间(d），近洋取3天，远洋取5～7天。gs、gb—航行和停泊每天油水消耗量(t／d)。三.充分利用载货能力的主要途径充分利用船舶载货重量能力•正确确定船舶的装载水线，过浅滩时保持平吃水，使Dwmax最大。•合理确定航次燃料和淡水的储备量，减少压载水。•及时清除船上垃圾、废物筹，使C减少。三.充分利用载货能力的主要途径充分利用船舶载货容量能力•轻重货物合理搭配，使船舶达到满载满舱。对杂货船，设计划待装SFL轻货PL(t)，SFH重货PH(t)，则：•合理选配舱位，紧密堆装，使Cbs减少。•当条件允许时，利用舱面装载货物。三.充分利用载货能力的主要途径充分利用船舶其他载货能力•挖掘船上潜力，创造条件以满足特殊货物对运输的要求。思考题•正确理解船舶载货能力。•船舶净载重量受哪些因素限制？•充分利用船舶载货能力的主要途径是什么？思考题•某船（=21367t，=20881t；空船重量5371吨）2月15日由大连开往新加坡，航程为2619nmile（其中大连至香港航程1181海里），航速为13kn(nmile/h)，燃料及淡水每天消耗33.7吨，固定储备量56吨，船舶常数219吨，航行储备天数3d，燃油、淡水按航次需求在出发港补给。分别计算该船往返两个航次的净载重量。思考题•某轮满载排水量Δ=19650t，空船排水量ΔL=5565t，航次储备量ΣG有燃油1429t，淡水325t，备品28t，船舶常数200t，船舶总舱容19864m3，本航次拟配装铜块（SF1=0.37m3/t），棉花（SF2=2.83m3/t），沥青（SF3=1.36m3/t），亚麻（SF4=2.80m3/t）四种货物。现计划装铜块5200t，棉