喫水の計算方法は？3分でわかる計算、意味、関係用語の読み方

この記事の要点

喫水の計算は、水中で静止する浮体の「浮力＝物体の重さ」のつり合い式から逆算して求める方法が基本である。

浮心（浮力の中心）は長方形断面なら喫水の半分の高さに位置し、喫水と浮力・浮心は密接な関係にある。

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喫水（きっすい）は水面から物体の底面までの距離です。浮心が既知の場合、喫水を計算できます。

また物体が水中で静止状態のとき、浮力＝物体の重さの関係から喫水を求めることが可能です。

今回は喫水の計算方法、意味、読み方について説明します。喫水、浮力、浮心の意味など下記が参考になります。

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喫水の計算方法は？

喫水（きっすい）は浮力との関係から計算できます。下図をみてください。水面から水中にある物体の底面までの距離が「喫水」です。

図　喫水

浮力とは、水を押しのけた体積分の重さです。水中に浸かった部分の体積は「喫水の値」と関係します。

よって、物体が水中で静止状態のとき「浮力＝物体の重さ」が成立するので喫水を算定できます。

実際に下図の喫水を求めましょう。物体の重さが1000kg、長さが2ｍ、幅が3ｍ、喫水をdとします。なお水の密度＝1.0t/m3とします。

図　喫水の計算例

浮力＝2×3×d×1.0=6d

物体の重さ＝1.0t

浮力＝物体の重さなので、6d＝1.0

d=0.167m

です。なお断面が長方形なので、浮心＝喫水÷2で算定できます。浮心の詳細は下記をご覧ください。

浮心とは？1分でわかる意味、求め方と定義、重心との違い

喫水の計算は「物体の形状」で変わります。三角形の物体では喫水をどのように計算すれば良いでしょうか。

図　喫水の計算と三角形

水中以下の三角形と全体の三角形は相似関係にあります。これを利用すれば、浮力＝物体の重さの関係から喫水が算定できるでしょう。

なお、浮心の値（水面から浮心までの距離など）が分かっていれば、もっと簡単に喫水を計算できます。

各断面形状と浮心（水面から浮心までの距離）、喫水の関係を下記に示します。

長方形、正方形断面　⇒　喫水＝浮心×2

三角形（凸部分が水中に向く場合）　⇒　喫水＝浮心×3

ちなみに凸部分が上向きの場合、台形の重心位置が分かれば喫水が算定できます。台形の重心位置の詳細は下記をご覧ください。

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喫水の意味

喫水は、水面から物体の底面までの距離です。下図に喫水を示します。

図　喫水

喫水の読み方

喫水は「きっすい」と読みます。関係用語の読み方を下記に示します。

浮心　⇒　ふしん

浮力　⇒　ふりょく

浮体　⇒　ふたい

浮揚面　⇒　ふようめん

浮力、浮心の意味は下記が参考になります。

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浮心とは？1分でわかる意味、求め方と定義、重心との違い

混同しやすい用語

喫水

浮体の底面から水面（浮揚面）までの距離。

「浮力＝物体の重さ」のつり合いから逆算して求めることができる。

浮心が喫水範囲内の体積の中心（点）を指すのに対して、喫水は底面から水面までの長さ（距離）を表す。

浮心

浮力の作用する中心点。

長方形断面では喫水の半分の高さに位置し、喫水が求まると浮心も算定できる。

喫水が浮体の水面下の深さ全体を表すのに対して、浮心はその範囲内の体積重心という一つの点を指す。

喫水の計算を整理した表を示します。

断面形状	喫水の求め方	浮心の位置
長方形・正方形	浮力＝重さから逆算（d＝W÷(ρ×B×L)）	浮心＝喫水÷2
三角形（凸部が水中）	相似比を利用して浮力＝重さで算定	浮心＝喫水÷3
共通の原則	水中で静止：浮力＝物体の重さ	浮力＝押しのけた体積×水の単位体積重量