排水量(Displacement)是指船舶在一定狀態下的總重量,也是用來表示船舶尺度大小的重要指標,是船舶滿載時排開的水的質量。排水量通常用噸位來表示,所謂排水量噸位是船舶在水中所排開水的噸數。船舶的排水量多指滿載排水量。
排水量通常用噸位來表示,所謂排水量噸位是船舶在水中所排開水的噸數,排水量可分為空載排水量、標準排水量、正常排水量、滿載排水量、最大排水量等。排水量的計算需測量船長、船寬、吃水深度等參數,通過長噸或公噸公式換算,并考慮海水與淡水的密度差異。排水量的測量目前國際上常用的方法是幾何測量法,包括邦戎曲線法、靜水力曲線法以及平均型吃水配合各種修正法。近年來迅速發展的三維激光掃描技術,彌補傳統排水量計量方法的缺點。
簡介
1、船上不載運貨物、旅客及其行李的載況稱為空載排水量。但在空船上已裝載了航行所需的油水。船上的油水等重量為設計儲備量的10%(不包括滑油),稱為空載到港;油水等載重為設計儲備量的100%,稱為空載出港。
2、船舶裝備齊全但無裝載時的排水量,等于空船重量。包括固定壓載、備件、管系中液體及液艙中未能吸盡的剩余液體,但不包括貨物、人員、淡水、糧食、燃料、潤滑油、供應品。此外,民船空載排水量還包括給水及鍋爐和冷凝器中達到工作水位的水。空載排水量僅用作計算其他裝載狀態的基礎,而不是實際航行裝載狀態。
3、空船排水量系指船建成后交船時的排水量,空船排水量就是空船重量。此時,動力裝置管系中有可供主機動車運轉的油和水,這部分油水重量包含在機電設備重量內,相應的機電設備重量稱為濕重,但不包括船員及其裝備、淡水、糧食、燃料、潤滑油、貨物及供應品等的重量。在打撈工程中常用空船排水量作為計算打撈重量的依據。
定義
排水量是指船舶在一定狀態下的總重量;也是用來表示船舶尺度大小的重要指標,是船舶滿載時排開的水的質量。排水量通常用噸位來表示,所謂排水量噸位是船舶在水中所排開水的噸數。船舶的排水量多指滿載排水量。
1、船舶沒有裝貨物、旅客、燃料、淡水和供應品等時的排水量。又稱空船排水量、輕排水量。
2、船舶空載時的排水量,也就是空船重量,它包括船體、機器及設備、鍋爐中燃料及冷凝器中淡水等重量。
3、指軍用船裝備齊全但無載重時的排水量。其中包括固定 壓載、備件、管系中的液體、以及液艙中不能吸出的剩余液體在內,不包括人員、淡水、糧食、燃料、滑油、彈藥、供應品、給水、以及鍋爐、冷凝器中的水。
單位
排水量通常用噸位來表示,所謂排水量噸位是船舶在水中所排開水的噸數。
分類
排水量是船舶在水中所排開水的噸數,也是船舶自身重量的噸數。排水量可分為空載排水量、標準排水量、正常排水量、滿載排水量、最大排水量等。
輕排水量
輕排水量(Light Displacement),又稱空船排水量,是船舶本身加上船員和必要的給養物品三種重量的總和,是船舶最小限度的重量。
重排水量
重排水量(Full Load Displacement),指船舶載貨至最大允許吃水線時的總重量,包含燃料、貨物及壓艙水的最大值。
實際排水量
實際排水量(Actual Displacement),反映具體航次中船舶實際裝載后的排水狀態,隨貨物配置動態變化。
計算公式
排水量的計算公式如下:
排水量(長噸)=長*寬*吃水*方模系數(立方英尺)/35(海水)或36(淡水)(立方英尺)
排水量(公噸)=長*寬*吃水*方模系數(立方米)/0.9756(海水)或1(淡水)(立方米)
排水量噸位可以用來計算船舶的載重噸;在排船時,依據排水量噸位可知該船的重量;在統計軍艦的大小和艦隊時,一般以輕排水量為準。
測量方法
傳統方法
目前國際上常用的方法是幾何測量法,包括邦戎曲線法、靜水力曲線法以及平均型吃水配合各種修正法。這些方法的基本原理都是利用全站儀測量船體一定高度的特征點擬合出斷面的面積,再用斷面面積乘以斷面間的高度累加算出排水量。這些方法的優點是快速簡便,但對于包含有大曲面構造的船體,幾何測量法的測量精度難以滿足船舶排水量精確計量的需求。因此,為了提高排水量計量的精度,需要進一步提高船體測量點的密度和數據完整性。
三維激光掃描法
近年來迅速發展的三維激光掃描技術,彌補傳統排水量計量方法的缺點。三維激光掃描技術大面積獲取被測對象表面的三維坐標數據,并具有數據獲取速度快、實時性強、數據量大、主動性強、點位密集、精度高等突出優點,已成功應用于飛機船舶制造等領域。基于三維激光掃描技術對船舶排水量計量方法進行了研究,提出了一種基于點云切片技術的排水量計量方法,將船體表面空間的三維點云數據分層,利用每一層的切片點云數據計算該層的上下船體輪廓面積,再依據切片的厚度求得該層切片的體積,最后對每層切片體積進行累加計算不同高度的船體體積,計算出某一高度下的船舶體積在數值上就等于某一狀態下船舶排開水的體積,依照此方法,即可獲得船舶在不同狀態下的實際排水量,即在不同的吃水深度時船舶所排開的水的體積。構建船體三維模型,并利用Geomagic Studio獲取模型不同高度處的標準體積,與切片累加的體積進行對比,從而驗證該方法的精度。
由于環境等因素,掃描過程中會產生許多噪聲點,因此,需對點云進行預處理,預處理的結果直接影響后期的建模效率和精度。點云預處理主要包括點云配準、去噪、空洞修補以及壓縮過程。將船體點云分割成若干切片,切片上下表面為船體的橫截面。再根據掃描分辨率,取出橫截面上下5mm范圍內的點云數據,將其投影到xoy平面內,獲取船舶輪廓特征點云,并計算輪廓點云的重心坐標;再對輪廓點云進行排序,相鄰兩點與重心組成一個三角形,計算出三角形的面積,將所有三角形面積相加即獲得橫截面面積。最后根據切片上下橫截面面積和切片厚度計算切片的體積,并將所有切片體積累加即獲得排水量。點云輪廓線生成主要有兩類算法:投影平面法和虛擬邊緣法。投影法簡便易行效率高,但容易形成較多冗余點,虛擬邊緣法生成的輪廓點云質量更好,但計算相對復雜。投影法冗余點較多的缺陷在后續特征點重心化環節可以得到解決,因此采用該方法生成輪廓點云。
利用全站儀進行計量的傳統方法存在著點集密度小、斷面面積計算精度低和斷面間的高度選取隨意等缺陷。立足于點云切片,并應用數字圖像處理的方法提取了船舶輪廓特征點云,高精度地計算出切片上下橫截面的面積,綜合考慮算法執行效率和排水量計量精度兩方面因素,分析確定出最佳切片厚度,使之可以適應不同的點云數據。實驗結果表明能夠以較高的精度實現船舶排水量的計量,為船舶排水量的計量提供了一種全新的技術手段。
參考資料 >
【船員課堂】船舶排水量及其計算公式.微信公眾平臺.2024-02-24
內河船舶基本信息名詞解釋.蘇州市交通運輸局.2024-02-25
船舶噸位定義和計算公式.深圳市交通運輸局.2024-02-25
排水量5萬噸級航母是什么級別?.中國軍網.2024-02-24
空載排水量.國際船舶網.2024-02-24