全集装箱船的性能

子任务二　全集装箱船的性能

一、船舫的航行性能

船舶的航行性能主要包括浮性、稳性、抗沉性、快速性、适航性和操纵性。

1.浮性与干舷

船舶在各种装载情况下保持一定浮态的性能，称为船舶的浮性。船舶具有浮性是由于船舶具有浮力，浮力的大小等于船舶所排开同体积水的重量。

船舶在水上航行时，受到风浪等外界条件的影响，重力与浮力的平衡状态常被破坏，致使船舶始终处在不停的浮沉升降运动之中。为了确保航行安全，船舶除了在设计水线以下具有足够的排水体积以提供浮力外，还必须在设计水线以上保留相当大的水密体积，以保证船舶在继续下沉时提供更大的浮力，使船舶不致沉没。该水密体积所拥有的浮力称为储备浮力，一般都以干胶（由干舷甲板至设计水线的垂直距离F）来表示储备浮力的大小。船舶干舷（F）近似等于型深（H）与夏季满载吃水（d）的差值。

储备浮力的大小与船的用途、结构、航行季节和区域等因素有关。为了保证船舶具有一定的储备浮力，其吃水决不允许超过相应的装载水线。

2.船舶吃水

船舶吃水是指船底龙骨外缘到实际水线间的垂直距离。船舶吃水是一个变数，在不同的载重量情况下有不同的吃水，同时也反映了船舶一定的载重量。船舶吃水大小的量值称为水尺。

船舶首部吃水量值称为首吃水（dF），船舶尾部吃水t值称为尾吃水（dA），船中部吃水量值称为船中吃水或平均吃水（dm）。船舶的平均吃水也可以用六面水尺求得。

同一条船，在相同排水量的情况下，由于水的密度的缘故.在海水和淡水中吃水是不同的。因海水与淡水密度不同而产生的吃水差量，在船舶航行途中必须加以修正。

3.船舶吃水差

船体平浮时，船舶首尾部分吃水相等。当船体由于装载或其他原因产生船舶纵倾时，其首尾吃水就会不相等，产生的首尾吃水差额称为吃水差（t）。

船舶首吃水大时叫船舶首纵倾，俗称拱头，这时船舶吃水差为正值。船舶尾吃水大时叫船舶尾纵倾，俗称尾沉，这时船舶吃水差为负值。当船舶吃水差为零时，称为船舶平吃水。

4.稳性

船舶受外力作用离开平衡位置而倾斜，当外力消除后能自行恢复至原平衡位置的能力，称为船舶的稳性。

船舶在未受外力前一般是平浮在水面上的，此时，作用于船舶的重力（G）和浮力（F）大小相等但方向相反，且在同一条垂线上，船舶即处于平衡状态。当船舶横向受外力作用后，失去平衡，发生横向倾斜，此时船的重量并没有改变，重心仍在原来位置，但是由于船舶横倾后水下排水体积的形状发生了变化，所以浮心位置就从原来的位置移到了新的位置。重力通过重心作用点垂直向下，而浮力则经过新的作用点垂直向上，重力和浮力不在同一垂线上，因而形成了一个力偶矩。它的方向同船的横倾方向相反，促使船舶回到初始状态位置，此力偶矩称为复原力距。当外力消除后就能依靠这个复原力矩回复到原来的平衡位置。

船舶横向倾斜后，通过新浮心点的浮力作用线与通过原平衡状态时浮力点的浮力作用线相交于M点，此谓横稳心。在横倾角度较小时（10°～15°）可以把M看成是一个固定点。横稳心M与重心G之间的距离称为初稳性高度，也叫横稳心高度，用GM表示。

船舶失稳时，船的重心位置G点在稳心位置M点之上，当船受到外力横倾后，此时重力和浮力不在同一垂线上，所形成的力偶矩的方向与外力矩的方向相同，即船的复原力矩为负值，这个力矩就不再能使船舶回复到原来位置，而是加剧了船舶继续横倾。船的重心G点与稳心M点的相对位置对船的稳性关系极大。若要判断船舶是否具有复原能力，首先看船的重心位置G点是否在稳心位置M点之下，也就是要求GM为正值。

船的复原能力有多大，是根据重力和浮力形成的力偶矩即复原力矩的大小决定的。复原力矩的大小是与船舶的初稳性高度GM值成正比的，因而通常可以用初稳性高度GM值的大小来衡量船舶稳性的好坏。集装箱船舶的适度稳性范围（GM值）在1～1.3m。

5.抗沉性

船舶破损浸水后仍保持一定浮态和稳性的能力，称为船舶的抗沉性。

对于运输船舶，抗沉性的基本要求在于船舶进水后仍然具有一定的储备浮力和剩余稳性，保证船舶安全浮在水面，不致因进水而沉没或倾覆。.

船舶的抗沉性主要是依靠它留有足够的储备浮办和水密分舱来保证的。干舷高度大，则表示储备浮力大，干舷大还意味着船可以倾斜的角度大，船舶的抗沉性就好。

为了保障海上航行安全，世界各主要海运国家对于海船的抗沉性都订有规范，提出具体要求。此外，航行于国际航线的船舶，对抗沉性的要求必须符合《国际海上人命安全公约》的规定。对于船舶抗沉性的衡量标准在规范中规定：船舶在任何一舱破损进水后，仍能满足抗沉性要求的称为一舱制；相邻两舱破损进水后，仍能满足抗沉性要求的称为两舱制；相邻三舱破损进水后，仍能满足抗沉性要求的称为三舱制。根据船舶的用途不同对各类船的抗沉性要求也作了相应规定，一般货船通常达到一舱制的要求，大型海上客船应达到两舱制或三舱制的要求。

6.快速性

船舶的快速性，就是指船舶主机以较小的功率消耗而得到较高航速的性能。

7.适航性

船舶在多变的海况中的运动性能和营运条件，称为船舶的适航性。

8.操纵性

船舶操纵性是指船舶能保持或改变航行方向的性能。

二、船舶的重量性能

运输船舶的重量性能包括船舶的排水量和载重量，以t（吨）为计量单位。

1.排水量

排水量指船舶浮于水面时所排开水的重量，亦等于船的总重量。排水量又可根据不同装载状态分为：

（1）空船排水量。指船舶空载时的排水量，也就是空船重量。它包括船体、船机及设备、管系中的液体、锅炉及冷凝器中的水等重量的总和。

（2）满载排水量。指船舶满载时的排水量，即船舶在满载水线下所排开水的重量。它是空船、货物或旅客、燃料、淡水、食物、船员和行李以及船舶常数等重量的总和。

（3）装载排水量。指界于船舶空载排水量与船舶满载排水量之间的排水量。

2.载重量

载重量指船舶所允许装载的重量。载重量有总载重量、净载重量和船舶常数。

（1）总载重量。指在任一水线下，船舶所允许装载的最大重量。它是货物或旅客、然料、淡水、粮食和供应品、船用备品、船员和行李以及船舶常数等重量的总和。船舶总载重量等于相应该吃水时的船舶排水量减去空船重量。

（2）净载重量。指船舶所能装载的最大限度的货物重量。船舶净载重量等于船舶总载重量减去燃料、淡水、粮食和供应品、船用备品、船员和行李以及船舶常数后的重量。

（3）船舶常数。指实际空船重量与新船出厂资料上空船重量之间的差值，通常该值由船方提供。

3.船舶载重线标志

为了保证运输船舶能够在各种航行条件下安全行驶，同时又能最大限度地利用船舶的载重量，国家验船机构或其他国家勘定干舷的主管机关，根据船舶航行于不同航区和季节，分别规定了船舶的最小干舷及允许使用的载重水线，称为船舶的载重线。它用载重线标志的形式，勘绘在船的中部两舷外侧，以限制船舶的最大吃水。

在海上，风浪是影响船舶安全航行的重要因索。根据海洋风浪大小和频率，将世界范围内具有相似风浪条件的海域分成若干区带或区域，在同一区带或区域内又按风浪变化的不同划分为不同季节期。

图4-4为我国海船的载重线标志。ZC表示勘定干舷的主管机关是中华人民共和国船舶检验局；RQ表示热带淡水载重线，Q表示夏季淡水载重线；R表示热带载重线，X表示夏季载重线，D表示冬季载重线，BDD表示北大西洋冬季载重线。上述各载重线是表示适用于各种区带、区域和季节期的最大吃水，均以载重线的上边缘线为准。载重线标志中的圆圈称为载重线圈，图上的水平线与夏季载重线平齐，水平线的上缘通过载重线圈中心，中心位于船中。船舶在热带淡水中航行时干舷最小，夏季干舷比冬季干舷小，冬季在北大西洋航行时，干舷最大。这是因为夏季季节期一般风浪比较小，而冬季季节期风浪比较大，尤其是北大西洋冬季的气候险恶，风浪很大，所以干舷要求更大。

国外船舶载重线符号多数采用英语字母表示：TF表示热带淡水，F表示淡水，IT表示热带，S表示夏季，W表示冬季，WNA表示北大西洋冬季。

在内河，航区根据航道条件不同分为A、B、C三级。A级航区指大河流的下游，B级航区指较大湖泊、大河流的中游及中等河流的下游，C级航区指大河流的上游及其支流以及其他小河流和小型湖泊。内河货船（或货驳）的载重线标志除了载重线圈外，还标有“A”、“B”、“C”，的载重线。此外，标“J”的线段表示船舶在枯、洪水季节航行在急流航段应使用的载重线。

图4－6　我国海船的载重线标志

三、船舶的容积性能

船舶容积性能包括货舱容积和船舶登记吨位，货舱容积的计t单位以m³（立方米）或ft³（立方英尺）表示，登记吨位的计量单位是以m³或ft³折算的“登记吨”表示。

1.集装箱船舶货舱容积

集装箱船因其货舱和甲板均装载集装箱，故以船舶标准箱容量来表示。分为20ft集装箱最大容量和40ft集装箱最大容量。

2.船舶登记吨位

登记吨位是指按吨位丈量规范所核定的吨位。它是为船舶注册登记而规定的一种以容积折算的专门吨位。船舶投入营运以前，根据国家规定须对船舶进行丈量以确定其登记吨位。

每艘船舶经过丈量核算后，均将结果计入“吨位证书”内。船舶登记吨位分为总吨位、净吨位和运河吨位。

（1）总吨位是对船舶所有封闭处经过丈量计算后确定的吨位。

总吨位主要用于表示船舶大小，国家统计船舶数量的单位，计算造船、买卖船舶和租船费用，计算海损事故赔偿的基准以及计算净吨位的依据等。

（2）净吨位是对船舶能够实际营运的载货（客）处进行丈量计算后得出的吨位。

净吨位主要作为计算船舶向港口交纳各种费用和税收（如停泊费、引航费、拖带费及海关税）的依据。

（3）运河吨位主要作为船舶通过苏伊士、巴拿马等运河时，管理当局据以征收运河费的基准。

3.船舶的装卸性能

船舶在港口能否快速装卸的性能称为船舶的装卸性能。

船舶的货舱数、舱口尺度、货舱的结构形状、货舱位置、货舱容积的平衡性，起货设备的类型、技术性能及数量等，不仅影响船舶的装卸性能，而且还影响船舶的装卸效率。船舶装卸效率的高低在很大程度上决定了船舶在港的停泊时间，影响船舶的周转、运输能力和运输成本，同时也影响港口泊位的通过能力和货物的装卸成本。因此，努力改善船舶的装卸性能，从而提高船舶的装卸效率，具有重大的经济意义。