楊玚，楊興晏

（1.天津市海岸帶工程有限公司，天津 300384；2.中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，天津 300222）

全球鐵礦石、煤炭海上貿(mào)易量合計(jì)占全球五大干散貨的82%，是支撐國際海運(yùn)市場的最主要貨源。2011年中國進(jìn)口鐵礦石6.86億t，占全球礦石海運(yùn)量的65%；進(jìn)口煤炭1.82億t，成為全球煤炭最大進(jìn)口國。盡管2012年受到國內(nèi)外多種因素影響，中國仍從國外進(jìn)口鐵礦石7.44億t，進(jìn)口煤炭2.9億t，繼續(xù)保持了進(jìn)口大國的地位。從國外進(jìn)口礦石、煤炭等大宗散貨，為降低成本，通常利用較大型船舶運(yùn)輸。而目前許多接卸港，盡管在碼頭結(jié)構(gòu)上對接納大船進(jìn)行了適當(dāng)?shù)念A(yù)留，但進(jìn)港航道的水深尚不能滿足需求，所以一些大型船舶做適當(dāng)減載后再進(jìn)港作業(yè)是現(xiàn)實(shí)中的一種無奈選擇。了解減載船舶的吃水對航道水深受限的港口非常有意義，如確定碼頭的通過能力，進(jìn)行船舶進(jìn)/出港的安全評估等等。滿載吃水作為船舶的一個(gè)參數(shù)往往比較容易獲得，在各國船名錄中登記的船舶均將其作為主尺度參數(shù)之一進(jìn)行登錄，在我國的設(shè)計(jì)規(guī)范中提供了不同噸級船舶在一定保證率意義下的統(tǒng)計(jì)值供設(shè)計(jì)者使用。但對于減載后的船舶吃水，目前尚無一明確的估算方法。本文基于對大量散貨船數(shù)據(jù)的分析得到關(guān)于散貨船“吃水率”的回歸方程并提出了估算減載散貨船吃水的方法，對那些航道水深受限的散貨港口設(shè)計(jì)工作會(huì)有一定的幫助。

1 減載散貨船吃水的估算方法

1.1 適用的船型范圍

現(xiàn)行規(guī)范JTJ211—99《海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范》局部修訂（設(shè)計(jì)船型尺度部分）[1]采用的數(shù)據(jù)系英國勞埃德船級社的《英國勞埃德船舶年鑒》[2]（2006年10月版）。有效參與統(tǒng)計(jì)分析的散貨船（Bulker）5631艘，其中包括礦石專用船 （Bulk ore carrier）71艘，見圖1。

圖1 散貨船分級直方圖Fig.1 Bulk carrier classification histogram

1.2 散貨船吃水率的回歸方程

如同船舶方形系數(shù)系排水量與對應(yīng)船長、船寬和吃水的乘積長方體的比值是反映船體“胖瘦”的一個(gè)指標(biāo)類似，船舶吃水率dr（Draft Rate）在一定范圍內(nèi)可反映船舶載重量與吃水的變化關(guān)系。因文獻(xiàn)[2]中關(guān)于吃水率的登錄有許多空白或內(nèi)容明顯錯(cuò)誤項(xiàng)，剔除上述船舶記錄后的散貨船為1051艘。對1051艘散貨船的載重噸dwt和吃水率dr分別取對數(shù)，然后進(jìn)行回歸分析（見圖2），得到回歸方程：也可表達(dá)為：

圖2 不同載重噸散貨船吃水率的散布圖Fig.2 Scatter diagram of the draught ratios of different bulk carriers

一般來說，載重噸相同的船舶其外形尺度（船長、型寬、型深等）不一定相同，其吃水率也會(huì)不同。做船舶載重噸與吃水率的回歸分析時(shí)，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)點(diǎn)一般會(huì)散布在回歸線的兩側(cè)，見圖2。若不加以說明，回歸方程一般代表的是50%保證率下的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。有時(shí)為了提高安全裕度，人們愿意采用較高保證率下的結(jié)果，例如，在日本規(guī)范《港灣の施設(shè)の技術(shù)上の基準(zhǔn)·同解說》[3]及我國的《港口工程荷載規(guī)范》[4]中關(guān)于船舶參數(shù)的回歸值分別給出50%及75%保證率下的數(shù)值供選擇。在75%保證率下dr與dwt的回歸方程為：

1.3 減載散貨船吃水的計(jì)算公式

減載散貨船吃水的計(jì)算可由下式估算：

式中：Tj為船舶減載后的吃水；T為船舶滿載吃水；β為船舶減載率。

2 算例

某港口航道的通航水深D0=20.0m，可利用的乘潮水位為Td=2.5m。最大的到港船型為25萬t的散貨船，即dwt=250000 t，其滿載吃水T為20.5m，為保證航行安全，船舶龍骨下還要留有一定的富裕水深UKC，設(shè)UKC=3m。研究船舶安全進(jìn)或出港時(shí)船舶的減載量。

為了留有一定的安全裕度，取75%保證率下的吃水率。根據(jù)式（3）：

為保證船舶安全進(jìn)出港，須滿足Tj+UKC＜D0+Td，即：

即減載15530 t即可安全通航，減載率β≈0.062。

3 結(jié)語

由于部分港口進(jìn)港航道的水深不能滿足需求，到港的大型散貨船只能在減載后才能夠進(jìn)港靠泊作業(yè)?，F(xiàn)行的規(guī)范中對船舶減載后的吃水尚沒有給出相應(yīng)的估算方法，這給設(shè)計(jì)工作帶來了一定的困難。本文提出的減載散貨船吃水的估算方法，可對不同裝載量條件下散貨船的吃水作出預(yù)估，對航道水深受限港口的設(shè)計(jì)評估具有一定的幫助。

[1] JTJ211—99，海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范[S].JTJ211—99，Design code of general layout for seaport[S].

[2] Lloyd shipping yearbook of London[M].London：Lloydo′s MIU，2006.

[3] 港灣の施設(shè)の技術(shù)上の基準(zhǔn)·同解說[M].東京：日本港灣協(xié)會(huì)，1999.Standard of harbour construction technology[M].Tokyo：Japanese Port and Harbour Association，1999.

[4] JTS 144-1—2010，港口工程荷載規(guī)范[S].JTS 144-1—2010，Load code for harbour engineering[S].