1.1 船舶的重量效能與容積效能
一．船舶的重量效能
1．船舶在靜水中的平衡
如圖1－1所示，在靜水中靜靜地漂浮著的船舶，只受船舶重力和浮力的作用，這兩個力大小相等、方向相反、作用在同一鉛垂線上而平衡。船舶重力用船舶總重量來度量，船舶浮力用排水量來度量。
2．船舶重量效能
船舶重量效能是指與浮力和載重有關的船舶效能。它與船舶裝載狀態有關。
船舶裝載狀態可分為滿載、空載及介於二者之間的任意裝載狀態三種。任意裝載狀態時船舶重量效能如圖1－2所示。
（1）船舶排水量δ與船舶總重量w
無航速的船舶在靜水中處於自由漂浮狀態時，船體所排開水的重量稱為排水量，用δ表示；船舶的全部重量稱為船舶總重量，用w表示。
（2）空船重量與空船排水量δl
船舶裝備齊全但無載重時的船舶重量稱為空船重量，其對應的排水量稱為空船排水量，用δl表示。新船的空船重量及其重心位置可從船廠提供的船舶資料中查得，在船舶營運過程中都作為定值使用。
（3）船舶滿載重量和滿載排水量δs
船舶的吃水達到規定的滿載水線（通常指夏季載重線）時的排水量稱為滿載排水量，用δs表示；其對應的船舶總重量稱為船舶滿載重量。
（4）航次儲備量σg
船舶在具體航次中為維持生產和生活的需要而必須儲備的所有重量的總和稱為航次儲備量，用σg表示。
（5）船舶常數c
船舶營運後的空船重量與新船時的空船重量的差值稱為船舶常數，用c表示。船舶常數及其重心位置通常在定期廠修後通過傾斜試驗測定。
（6）總載重量dw
船舶排水量與空船排水量的差值稱為總載重量，用dw表示。
船舶滿載時有最大的總載重量，用dws表示。
在具體航次中由於吃水限制等具體航次條件所確定的最大船舶排水量求得的總載重量稱為航次最大總載重量，用dwmax表示。
（7）淨載重量
航次最大總載重量與航次儲備量、船舶常數的差值稱為淨載重量，用ndw表示。 如圖1－3所示，在滿載情況下船舶有最大的淨載重量。
（8）壓載水
為了保證船舶有足夠的穩性、強度和適當的吃水差，在具體航次中通常都有一定的壓載水。壓載水的存在使船舶淨載重量減少，如圖1－4所示。
二．船舶的容積效能
船舶所具有的容納各類載荷（甲板貨除外）體積的效能稱為船舶的容積效能。
1．艙櫃容積
艙櫃容積是指船體內部用來裝載貨物或燃料、淡水等液體載荷的圍蔽處所的容積。
表示艙櫃容積的引數有下列四個，在隨船資料中可以查到：
（1）貨艙散裝容積
貨艙內能容納無包裝的固體散貨的最大體積。
計算：貨艙內兩舷側板內緣、前後橫艙壁內緣、內底板或艙底板上緣、甲板下表面及艙蓋板下表面和艙口圍板內表面所圍成的體積減艙內骨架、支柱、通風筒等體積。
可以想象成裝滿液體時的體積。
（2）貨艙包裝容積
貨艙內能容納具有一定尺度的成件包裝或裸裝貨物的最大體積。
一般貨艙的包裝容積約為散裝容積的90% ~ 95%。
計算：貨艙內兩舷側肋骨或縱桁內緣、前後橫艙壁骨架（扶強材）的自由翼內緣、內底板或艙底板上緣、甲板橫樑或縱桁（骨）下緣所圍成的體積加艙蓋板下表面和艙口圍板內表面所圍成的體積減艙內骨架、支柱、通風筒等體積。
（3）液貨艙容積
液貨艙內所能容納特定的液體貨物的最大容積。
計算方法與貨艙散裝容積類似。
（4）液艙容積
船舶的燃油櫃、潤滑油櫃、淡水櫃、壓載水櫃等所能容納相應液體載荷的最大容積。
計算方法與貨艙散裝容積類似。
2．艙容係數ω
艙容係數是指貨艙總容積和船舶淨載重量的比值，即：
式中，σvch為船舶的貨艙總容積，m3 。
艙容係數表示平均每一噸淨載重量所擁有的貨艙容積。可用來表徵船舶適宜裝載重貨或輕貨。在隨船資料中可以查到該值。
3．登記噸位
登記噸位是指船舶因登記註冊需要而依據有關規範丈量的船舶容積。有關規範為：《國際船舶噸位丈量公約》和我國《海船法定檢驗技術規則》。登記噸位有三種：
（1）總噸位gt
（2）淨噸位nt
（3）運河噸位：包括巴拿馬運河噸位和蘇伊士運河噸位兩種。
1.2 船舶靜水力引數圖表及其使用
一．船舶靜水力引數圖表
1．概念
船舶浮性引數、穩性引數和船型係數合稱為船舶靜水力引數。通常都是指船舶在靜止的標準海水中保持正浮時的計算值。
靜水力引數隨船舶平均吃水變化關係以曲線、**等形式表示出來就稱為船舶靜水力引數圖表。
2．種類
有船舶靜水力曲線圖、靜水力參數列和載重量表尺三種。
3．用途
計算船舶浮態、穩性和強度等。
二．船舶靜水力曲線圖
靜水力曲線包括浮性曲線、穩性曲線和船型係數曲線三部分。其中，船型係數曲線較少使用。
1．浮性曲線
（1）型排水體積曲線vm
（2）標準海水排水量曲線δ和標準淡水排水量曲線δf
（3）浮心距船中距離曲線xb
一般規定：船中前為正，中後為負。
有些國家取浮心距尾垂線距離。
（4）浮心距基線高度曲線kb
（5）水線面面積曲線aw
（6）漂心距船中距離曲線xf
一般規定：船中前為正，中後為負。
有些國家取漂心距尾垂線距離。
（7）厘公尺吃水噸數曲線tpc
2．穩性曲線
（1）（橫）穩心距基線高度曲線km
（2）縱穩心距基線高度曲線kml
（3）厘公尺縱傾力矩曲線mtc
三．載重表尺和靜水力參數列
1．載重表尺
載重表尺是將靜水力曲線圖中的排水量、總載重量（由排水量計算出）、厘公尺吃水噸數、厘公尺縱傾力矩這四個重要引數與吃水的對應值，按英製、公制、海水、淡水情形，編列成表尺。
2．靜水力參數列
靜水力參數列是完全將靜水力曲線數位化，便於查用。
四．靜水力曲線圖的使用
1．已知吃水d , 求其他要素。
1.1 在縱軸上量吃水d ，過吃水點作橫軸平行線， 交各曲線；
1.2 過各曲線交點引垂線交橫軸, 量出在橫軸上相應的厘公尺數, 乘以相應的比例, 即得各值；
1.3 注意: xf 、xb 應從船中線量起, 左負右正。
2．已知其他任一要素, 求吃水及其他要素。
以已知船舶重量(海水排水量)為例。
2.1 將排水量除以圖中海水排水量的比例得厘公尺數；
2.2 在橫軸上量出相應厘公尺數，過該點向上作垂線交海水排水量曲線；
2.3 過海水排水量曲線交點作水平線交各曲線及縱軸, 其餘步驟同1.1和1.2。
1.3 船舶吃水
一．吃水與水尺標誌
1．吃水
水線面至船底龍骨板下緣的垂直距離稱為實際吃水。
正浮時，水線面至船底龍骨板上緣的垂直距離稱為型吃水。
通常，實際吃水與型吃水之間相差乙個龍骨板厚度。
2．水尺標誌
為了反映船舶處於縱傾或橫傾時各處吃水的大小，在船舶兩舷的首、中、尾共六處勘劃了水尺標誌，分別表明這六處的實際吃水：
尾左吃水dap 中左吃水dzp 首左吃水dfp
尾右吃水das 中右吃水dzs 首右吃水dfs
其中，首吃水標誌勘劃在首柱上，尾吃水標誌勘劃在尾柱或舵桿上，近似代表首、尾垂線處的吃水。則首、中、尾吃水由下式計算：
二．平均吃水dm
1．概念
平均吃水是查取靜水力曲線的依據，十分重要。船舶橫傾角或縱傾角不大於10 ~ 15°時稱為小傾角傾斜。船體左右對稱而首尾不對稱，所以小傾角橫傾時傾斜軸過左右對稱線，而小傾角縱傾時傾斜軸不是過船中而是過漂心，如圖1－5所示。
2．實際平均吃水計算
（1）正浮時，船舶各處的吃水通常相等，故可取船中實際吃水為實際平均吃水：
（2）小傾角橫傾（無縱傾）時，取任一處左、右吃水的平均值為實際平均吃水：
（3）小傾角縱傾（無橫傾）時，實際平均吃水計算式推導如下：
（4）船舶既有縱傾又有橫傾時，實際平均吃水由下式計算：
注意：以上計算是在假定船體為剛體的條件下匯出的，實際上船體是彈性體，可能存在一定的縱向彎曲變形，影響吃水計算。所以，必要時應對船體拱垂變形影響進行修正。
三．舷外水密度變化對吃水的影響
舷外水密度變化對船舶吃水有明顯的影響，特別是當船舶由海水域進入淡水域時，船舶吃水顯著增加，可能導致擱淺事故。
舷外水密度變化引起船舶平均吃水的變化量也可從靜水力引數圖表中查取。
1．平均吃水變化量計算
設航行水域的水密度由ρ1變化為ρ2 ，由於船舶總重量不變，故排水量δ不變，但排水體積由v1變化為v2 ，平均吃水由d1變化為d2 ，則平均吃水變化量δd由下式計算：
式中，ρs —— 標準海水密度，1.025 t/m3
tpc —— 標準海水中的厘公尺吃水噸數，t/cm（教材不嚴格）
注意：該式是在直壁船舷假定下匯出，船舶接近滿載時誤差很小，但輕載時誤差很大。
2．淡水超額量fwa
船舶由標準海水域進入標準淡水域時平均吃水變化量稱為淡水超額量，用fwa表示。取ρs =1.025 t/m3，ρ1 =1.
025 t/m3，ρ2 =1.0 t/m3，代入平均吃水變化量δd計算式，則淡水超額量fwa如下式計算：
3．半淡水超額量
水密度在標準海水與標準淡水之間（1.000 <ρ< 1.025）的水域稱為半淡水域。船舶由標準海水域進入半淡水域時平均吃水變化量稱為半淡水超額量。計算式如下：
1.4 載重線標誌與載重線海圖
一．儲備浮力和乾舷
1．儲備浮力
儲備浮力是指滿載水線以上船體水密空間所具有的浮力，它是表徵船舶適航性的指標之一。海船的儲備浮力約為滿載排水量的25~40%。
2．乾舷f
乾舷是指船中處從乾舷甲板邊緣上表面至滿載水線之間的垂距，用f表示。儲備浮力與乾舷的大小成正比，乾舷越大，儲備浮力就越大。乾舷與型深d、滿載吃水d之間的關係是：
f = d + δ－d
式中，δ為乾舷甲板邊緣的厚度。
3．最小乾舷的確定
為了保證船舶有足夠的儲備浮力，國際社會制定了《國際載重線公約》，我國也制定了相應的規則。綜合船體強度、穩性、抗沉性等方面的要求，確定出船舶應有的最小乾舷，進而確定出船舶的滿載載重線。
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