浅析吃水差对船舶的影响及应对策略

苑靖国 周章海

（天津海运职业学院，天津 300350）

吃水差（trim）是指船舶首吃水与尾吃水的差值。当首尾吃水相等时，称作平吃水；当首吃水大于尾吃水时，称作首倾；当尾吃水大于首吃水时，称作尾倾。

吃水差主要影响船舶的操纵性、快速性和耐波性，进而影响船舶的安全。此外，吃水差对船舶稳性、船体纵向受力情况、通过浅水区时允许的船舶最大排水量以及部分港口使费也有影响，下面就不同的载货状态下，吃水差对船舶上述性能的影响及应对策略作出阐述。

1 空载状态下，吃水差对船舶性能影响及应对策略

船舶操纵性包括船舶保持或改变航向以及改变船速三方面的性能。在本文中所提到的操纵性仅仅指船舶的保向和改向性能，而将改变船速放在快速性里讨论。舶保持航向、改变航向主要是依靠船舶的舵效。舵效是指航向角对操舵的反应能力，即舵效是保持航向和改变航向的效率。船舶快速性是研究船舶尽可能消耗较小的机器功率以维持一定航行速度的能力，或者说，船舶是在给定主机功率时，表征船舶航行速度快慢的一种性能。船舶耐波性是指船舶在风浪等外力作用下产生摇荡运动以及抨击、上浪、失速等现象时仍能保持一定航速安全航向的性能。

1.1.船舶空载时吃水差对船舶性能的影响

当船舶空载且首倾时，船尾的推进器（螺旋桨）和舵叶入水深度过浅，致使船舶的舵效明显降低；且此时船头吃水较大，致使船舶在转向时船头所受海水的阻力也会增加，以上两个原因叠加就使得船舶空载且首倾时船舶的保向和改向能力大大降低，操纵性不佳；并且船头扎入水中增加了船舶航行阻力，快速性也较差。在船舶空载平吃水时，虽然上述两个原因不存在，但是，空载时船舶整体吃水太小，船舶舵叶和螺旋桨入水深度太浅，船身受风面积增大，增加了航行阻力，船舶的操纵性和快速性都比较差。当船舶空载尾倾时，虽然船舶的尾吃水较大，但是此时船首上翘，会增加船首的受风面积，尤其是在船舶受横风时，船首受风力影响较大，会抵消船尾的舵力，船舶"尾找风"现象很明显，即船舶操纵性不佳；并且一般货船在空载且尾倾过大时，首吃水较小，则船舶瞭望盲区增大，横浪中，船首底板极易遭受海浪猛烈的拍击使船舶的耐波性下降。总之，船舶在空载时，船舶的操纵差，航行阻力大，快速性也不佳，甚至在空载尾倾时耐波性也下降。

1.2.船舶空载时针对吃水差的调整策略

一般货轮主机都在船尾，空载航行时因机舱较重，船舶尾倾严重，平均吃水过小，会严重影响船舶的舵效、快速性、耐波性，从而对船舶的航行安全构成威胁，因此，对空载航行船舶要求：当船长小于等于150米时，船首吃水≥0.025L（船长），平均吃水≥0.02L（船长）+2米；当船长大于150米时，船首吃水≥0.012L（船长）+2米，平均吃水≥0.02L（船长）+2米。但是上述要求在船舶实际营运时不易精确界定，所以在实际操作中都采用对船舶适度压载的方法，让船舶拥有适当的吃水，保证船舶螺旋桨和舵有足够的入水深度，从而保证船舶的舵效和推进器的推进效率，提高船舶操纵性、快速性和耐波性。

2 轻载或半载状态下，吃水差对船舶性能影响及应对策略

2.1.船舶轻载或半载时吃水差对船舶性能的影响

当船舶轻载或半载时，由于船舶的吃水比空载时大的多，此时船舶的各项性能都有了显著提高，但是吃水差对船舶的某些性能仍然会有比较显著的影响，本文仅对受吃水差影响显著的船舶性能作出讨论。当船舶轻载或半载时，在首倾和平吃水状态下，船首（球鼻艏）入水深度较大，船舶的航行阻力增大，船舶快速性下降；当轻载或半载且船舶尾倾过大时，船首受风面积增大，转向阻力和航行阻力都会增大，导致船舶的操作性和快速性下降，同时海浪剧烈拍击船首底板致使船舶耐波性下降。

2.2.船舶轻载或半载时针对吃水差的调整策略

船舶处于轻载或半载时，同样要求船舶保持适度的尾倾以提高船舶操纵性、快速性和耐波性，一般万吨级货轮要求船舶适度的吃水差值是：轻载时 0.9～1.9 m，半载时 0.6～0.8 m。

3 满载状态下，吃水差对船舶性能影响及应对策略

3.1 船舶满载载时吃水差对船舶性能的影响

当船舶满载且首倾较大时，船舶首吃水较大，船首没入水中的体积较大，这样船舶在前进时会增加船舶的航行阻力，降低快速性；海水对船首的转向阻力也会增大降低船舶的操纵性，如果船舶有球鼻艏，对船舶的操纵性影响更明显；首倾时船舶在前进过程中首部甲板很容易上浪，根据前面耐波性的定义，当船首甲板上浪严重时，首先对船首钢板的强度是一个巨大的考验，如果船首钢板不能承受海浪巨大的拍击力，那么船舶就会面临钢板破损，船舶进水的危险，同时船首甲板上浪严重时，船舶也会伴随着巨大的摇摆、失速和摇荡等运动态势，从而使得船舶的耐波性下降。船舶在满载平吃水时，操纵性和耐波性都没问题，但是平吃水时，海水对船首的航行阻力仍然较大，船舶快速性不佳。当船舶尾倾过大时，对船舶的快速性和耐波性影响不大，但因船舶水下转船作用点（转心）后移过多从而引起转船力臂减小，降低舵效，使得船舶操纵性下降。对于同一艘船舶，吃水差变化，其水线下流线型船体形状会有明显变化，船舶的重心、浮心位置也会发生改变，这将直接影响船舶的稳性。此外，吃水差改变，对船舶所受的阻力以及整个船体的纵向受力情况都会产生影响，这对船体的纵向强度、局部强度都是较大的考验，这个问题在船舶空载、轻载、半载和满载各种状态时都存在，在这里一并提出，应引起航海员注意。

3.2.船舶满载时针对吃水差的调整策略

为了能够使船舶的操纵性和耐波性、快速性等方面在满载时达到一个最佳的状态，要求一般船舶在满载时保持适度的尾倾。对于万吨级货轮，要求船舶尾倾时的吃水差为 0.3～0.5 m。需要注意的是，有些高速船舶在起航时要求一定的首倾，当起航后进入正常的高速航行状态时，因船尾下沉效应使得船舶任然呈尾倾状态。此外，在船舶通过某些浅水航道时，为了让船舶能装载最大量的货物通过航道，船舶必须要处于平吃水状态，这就要求在进出浅水航道前要对船舶吃水差进行调整，即将船舶调成平吃水，以避免船舶搁浅。同理，在进出某些港口或者运河时，也需要预先将船舶调成平吃水，以减少港口使费或运河使费，保证船东的利益，等通过浅水航道、运河之后，再将船舶吃水差调整为适度尾倾，继续航行。在上述情况下，船舶吃水差呈平吃水的这一短时间段里，虽然船舶的快速性、耐波性、操纵性等方面有所下降，但是保证了船舶不会搁浅，节省了船舶的港口使费和运河使费，保证了船东利益，这也是船舶营运者的最佳选择。

综上，吃水差对船舶的操纵性、耐波性、快速性、稳性、船体纵向受力情况以及港口、运河使费有如此大的影响，那么如何让船舶保持一个合理的吃水差就成了一个关乎船舶安全、船舶操纵性能、船东利益的大问题。对于同一艘船舶，吃水差不同，其水线下流线型船体形状会有明显差别，从而直接影响船舶的阻力、稳性和船体受力情况，因此，船舶在船速和排水量一定时，通过不断调整吃水差必然会找到一个适合于船舶的最佳吃水差。在最佳吃水差状态下，既能满足船舶稳性和纵强度要求，又可以使船舶操纵性、快速性和耐波性同时得到满足，从而实现船舶的安全、经济、快速、高效地营运。

[1]洪碧光.船舶操纵[M].大连：大连海事大学出版社.

[2]沈玉如.船舶货运[M].大连：大连海事大学出版社.

[3]李积德.船舶耐波性[M]哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2007年10月修订.