重屯、到倾斜后浮力作 用线的垂直距离，即取决于静稳性力臂GZ，并与GZ成正比。选取基点作为量取力臂的参考 点，则静稳性力臂GZ可表示为
[0047]GZ=KN-KG〇sin0
[0048] 式中KN为形状稳性力臂，它是龙骨基线中点也就是坐标原点到倾斜后浮力作用 线垂距，KN只与船体水线下的形状有关，KN值由船舶装载排水体积A及横倾角0查稳性 交叉曲线确定。KG。为经自由液面修正后的船舶重屯、距基线高度。
[0049] 配载后静稳性力臂GZ跟随横倾角0的变化而变化规律，将GZ与0的关系绘制 成一条曲线，称为静稳性力臂曲线。
[0050] (4)船舶浮态计算
[0051] 船舶浮态可用船舶平衡水线下的首尾吃水表示。船舶纵倾的大小用船舶吃水差表 示，船舶吃水差是指船舶首吃水df与尾吃水d。的差值，用t来表示。
[0052]
阳化引式中A为船舶排水量（t)，Xg为船舶重屯、纵坐标（m)，Xb为船舶浮屯、纵坐标（m)，MTC为每厘米纵倾力矩（t?m)。
[0054] 船舶首尾吃水df和d。由下式求得 阳化引
[0056] 式中，dM为船舶等容吃水（m)，Lw为船舶首尾柱间长（m)，Xf为船舶漂屯、纵向坐标 (m)。
[0057] 妨船舶强度计算
[0058] 船舶纵向各区段上船体所受重力和浮力的差值，就是该区段船体上所受垂向合外 力，称为负荷。分段船体上负荷的存在，使船体各横剖面上将受到剪力和弯矩的作用。假定 重力沿船长的分布为P(X)，浮力沿船长的分布为b(X)，其中X为沿船长方向的纵向坐标，贝U 它们的差值就是引起船体梁总纵弯曲的载荷q(x)，即
[0059]q(x) =p(x)-b(x)
[0060] 根据船体梁的理论，在船舶任意横剖面上的剪力N(x)和弯矩M(x)可表示为
[0061]
[0062]
[0063] 2、船舶性能校核模块 W64] (1)稳性校核 阳0化]船舶各装载状态下经自由液面修正后的完整稳性应同时满足W下基本衡准要 求：
[0066] 初稳性高度GM不小于0.15m;静稳性力臂曲线在横倾角0°~30。之间的区 域面积不小于〇.〇55m-rad;静稳性力臂曲线在横倾角0°~M°之间所围面积不小于 0. 090m?rad,M为40。与进水角中的较小者；静稳性力臂曲线在横倾角30。~r之间所 围面积不小于0. 030m'rad;横倾角30°处的复原力臂不小于0. 20m;最大复原力臂对应角 不小于25° ;
[0067] 如果稳性计算结果不符合安全要求，装载计算系统自动报警并提示相应的危险原 因。 W側 似浮态校核
[0069] 按照浮态衡准要求进行校核，所述浮态衡准要求具体为：配载后船舶平均吃水不 能超过夏季载重线，平均吃水等于配载后船舶首吃水与尾吃水的均值；配载后尾吃水保证 螺旋奖完全浸没；配载后首吃水不能小于要求的最小首吃水；对于船长L大于150米的船 蔚白，配载后船首吃水壯〉〇. 012L+2,配载后船舶平均吃水血> 0. 02Lw+2,Lw为首尾垂线间 长；对于船长L小于或等于150米的船舶，配载后船首最小吃水壯〉0. 025L+2,配载后船舶 平均吃水血> 0. 02Lw巧；对于万吨级船舶，要求满载时尾倾为0. 3m-0. 6m，半载时尾倾为 0. 6m-〇. 8m，轻载时尾倾为 0. 9m-l. 9m。
[0070] 如果浮态计算结果不符合安全要求，装载计算系统自动报警并提示相应的危险原 因。
[00川 做强度校核
[0072] 对于总纵强度的核算具体要求为，任一装载状态下，船舶主要站面上的剪力和弯 矩满足如下要求：
[0073]
[0074]
[0075] 如果强度计算结果不符合安全要求，装载计算系统自动报警并提示相应的危险原 因。
[0076] 3、船舶纵倾优化模块
[0077] 依据船舶型值表和型线图制作船舶模型，分别在船模首部、中部和尾部标注不同 吃水的刻度线，方便纵倾角的调整。
[0078] 开展不同吃水、不同航速和不同纵倾角下的系列模型阻力试验，将试验结果按照 弗劳德方法换算到实船的主机功率。船模的总阻力Ct从模型试验中获得，摩擦阻力系数Cf由1957的口TC公式得到，则剩余阻力系数Ck可W由下面的公式得到：
[00巧]〔邮二CCRs
[0080] 式中下标m和s分别表示模型和实船。实船的总阻力系数Ct；巧化围过下式得到： 阳 081] Cts=Cfs+CRs+ACf
[0082] 式中ACf为粗糖度补贴系数，取为ACf= 0.4X10 3,由于实船表面比较粗糖，而 船模表面很光洁，故对实船摩擦阻力系数要作修正。实船的总阻力R可W由下式得到：
[0083]
[0084] 式中，S为实船在水中航行时的湿表面积，P为水的密度。因此，实船有效功率（町） 可W表示为： 阳0 化]Pe=RXV
[0086] 式中V为实船航速。最后，实船的主机功率Ps可W通过下式得到：
[0087]
[0088] ns为轴系传送效率，n。为齿轮箱效率，nD为推进效率。=者通过船舶设计资料 均可查到。
[0089] W不同吃水、不同航速和不同纵倾角下的实船的主机功率为基础，形成纵倾优化 数据源。W纵倾、吃水和航速为设计变量，W主机功率为目标函数，W纵倾范围、吃水范围和 航速要求为约束条件，建立纵倾优化数学模型，如下：
[0090] p^fa'D'V)
[0091]
阳092] 其中，Ps为主机功率，T为纵倾值，D为平均吃水值，V为航速，V。为当前航速，D。为 当前吃水，Ti为当前允许最小纵倾值，T2为当前允许最大纵倾值；
[0093] 根据二阶多项式响应面模型建立可W近似表达吃水、航速和纵倾角与实船主机功 率之间关系的=维响应面，其表达式为：
[0094]
[0095] 其中k为变量个数，6。为常数项，P1为线性参数系数，为变量，P1,为禪合参 数系数，e为计算残余量。为了求解响应面上的关键点（最大值点、最小值点或拐点），二 价多项式响应面模型有必要包含平方项，如下式：
[0096]
[0097] 其中011为二阶参数系数。
[0098] 将采样值（Ps，T，化V)代入所述S维响应面确定各项系数，从而完成响应面S维数 学模型的建立，如图7所示。
[0099] 运用直接捜索算法，可W找到对应每个航速的响应面上均存在一条最佳纵倾曲 线，该纵倾曲线与每条吃水线的交点即为主机功率最小的最佳纵倾值处。
[0100] 采用Fortran语言结合C#语言将上述数据和寻优过程编写成可执行的纵倾优化 代码，并将之融合到船舶装载仪系统中，作为船舶装载仪的一个子计算系统。实船应用时， 根据船舶的受载情况，输入船舶当前航速、排水量和首位吃水，即可给出船舶在该装载情况 下所应保持的最佳纵倾状态，使得船舶W最小的阻力航行，节约燃料。 阳101] 4、船舶装载优化模块
[0102] 对船舶的各类舱室信息进行统计分类，包括舱室的大小、位置、承载量等信息；货 物装载前，对货物信息进行统计分类，包括货物的体积、重量、状态等信息。将舱室的详细信 息传送给船舶配载优化模块，可W随时调用，并且将舱室装载状况W对话框形式显示出来。 阳103]调用船舶性能参数计算模块和船舶性能校核模块完成船舶稳性、浮态、强度校核， 如果校核结果安全，则继续装载；如果校核结果危险，则停止当前装载，对配载位置和配载 量进行调整，再次校核，直至所有货物装载完毕，装载模型如图8所示。