王華+陸元旦+陳汝夏

摘 要：通過(guò)對(duì)富余水深主要影響因素的分析，結(jié)合Qmax型LNG船舶進(jìn)出洋口港爛沙洋北航道的船舶引領(lǐng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用Barrass航行下沉量計(jì)算公式計(jì)算了Qmax型LNG船舶在不同航速條件下通過(guò)淺水區(qū)域的航行下沉量和富余水深，并與實(shí)際富余水深測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較，從而驗(yàn)證Qmax型LNG船舶在淺水區(qū)航行航行下沉量計(jì)算結(jié)果的可靠性，以確保航行安全，也為該類(lèi)型船舶駕引人員提供參考。

關(guān)鍵詞： Qmax型LNG船舶 爛沙洋北航道 下沉量 富余水深

足夠的水深是船舶安全航行和靠離泊的基本保障。為防止出現(xiàn)擱淺等意外，船舶在淺水區(qū)域內(nèi)航行需留有足夠的富余水深。由于洋口港爛沙洋北航道的特殊條件，在引領(lǐng)Qmax型LNG船舶時(shí)，必須考慮其航行產(chǎn)生的淺水效應(yīng)，尤其是航行下沉量給予足夠的重視。

富余水深（UKC）的概念以及計(jì)算方法

國(guó)內(nèi)很多航海專(zhuān)著和文獻(xiàn)中都將英文“Under keel clearance”（縮寫(xiě)為UKC）譯為富余水深，并將其定義為“船舶龍骨下水深留有一定的安全余量”。富余水深（UKC）即船底以下的水深，是指船舶龍骨下緣至海底的垂直距離。船舶在靜止?fàn)顟B(tài)和航行狀態(tài)時(shí)的船底水深均可以被稱(chēng)為富余水深。富余水深示意圖如圖1所示：

圖1 富余水深示意圖

富余水深可用式（1）表示：

UKC = h – d （1）

式中：UKC——富余水深；h——實(shí)際水深（海圖水深+潮高）；d——船舶吃水。

影響富余水深的因素是多方面的，包括潮高、大氣壓變化對(duì)海平面高度的影響、船舶航行引起的船體下沉、風(fēng)浪使船體產(chǎn)生縱搖、橫搖、垂蕩而引起船舶吃水的變化以及海水密度的變化引起船舶吃水變化等等?？梢园堰@些影響因素分為兩種類(lèi)型：一種是引起船舶吃水（d）變化的因素，包括船體下沉、船舶產(chǎn)生橫傾縱傾、海水密度變化等因素；另一種是引起實(shí)際水深（h）變化的因素，如潮高、海平面高度變化等等。

船舶航行時(shí)，船體會(huì)在垂直方向產(chǎn)生一定的下沉，引起船舶吃水增加。因船舶航行引起的船體下沉值稱(chēng)為航行下沉量。當(dāng)船舶平吃水時(shí)，最大航行下沉量發(fā)生在船首；當(dāng)船舶有尾吃水差時(shí)，最大航行下沉量發(fā)生在船尾；當(dāng)船舶有首吃水差時(shí)，最大航行下沉量發(fā)生在船首。船舶在淺水區(qū)域內(nèi)航行時(shí)，船舶下沉量是船舶對(duì)富余水深影響的最大因素。

當(dāng)船舶從密度較大的港外海水水域駛?cè)朊芏容^小的港內(nèi)海水水域時(shí)（如河口港），船舶吃水會(huì)逐漸增加，從而使富余水深減少。反之則船舶吃水減少，富余水深增加。另外，船舶縱傾和橫傾都將引起最大吃水的增加。因此，計(jì)算富余水深時(shí)還應(yīng)考慮一定的橫傾修正量。

根據(jù)以上分析，富余水深可以使用下列公式計(jì)算為：UKC = h（海圖水深+潮高） – d（船舶靜態(tài)吃水+水密度變化修正量+下沉量+橫傾修正量） （2）

Qmax型LNG船舶航行下沉量計(jì)算結(jié)果

航行下沉量的確定有經(jīng)驗(yàn)方法和理論方法。經(jīng)驗(yàn)方法有多種。英版《航海手冊(cè)》推薦的三個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式分別為：

下沉量 = 10%的吃水； （3）

下沉量 = 每5節(jié)前進(jìn)速度下沉0.3米； （4）

下沉量 = V2/100 （m），式中，V = 海里/小時(shí) （5）

式（3）方法一般指船速為10節(jié)條件下的航行下沉量計(jì)算，但并不適用于所有船速；式（4）方法說(shuō)明船舶的航行下沉量與船速增加呈線性關(guān)系。但下沉量并非與船速一直保持線性關(guān)系。式（2）僅適用于某一速度范圍內(nèi)。式（5）方法說(shuō)明下沉量與船速的平方成正比關(guān)系，但沒(méi)有考慮船型水深等因素的影響。上述三種經(jīng)驗(yàn)公式均有其局限性，其所導(dǎo)致的誤差可能很大。

船舶航行下沉量的理論方法亦有多種。實(shí)踐中，計(jì)算淺水域船舶航行下沉量一般都采用美國(guó)Bryan Barrass博士提出的下述計(jì)算公式：

S=KCbVk/100 （6）

式（6）中：Vk為船速（kn）；K為航道斷面系數(shù)，K=5.74Q0.76（1≤K≤2），對(duì)于非限制性航道k=1；對(duì)于限制性航道k=2。

航行下沉量主要由船舶的方形系數(shù)和航速?zèng)Q定。下沉量與船舶的方形系數(shù)成正比，下沉量與船速的平方成正比。應(yīng)用Barrass的上述的公式，計(jì)算Qmax型LNG船舶的航行下沉量。Q-Max 型LNG船滿載D=11.9米，Cb=0.772108，在不同船速及H/d不同情況下的船舶下沉量如表1：

表1 Qmax型LNG船舶滿載情況航行下沉量表 （單位：米）

從計(jì)算結(jié)果可以看出：船舶的方形系數(shù)越大，其航行下沉量越大；航速越大，下沉量越大；水深吃水比越小，下沉量越大。

Qmax型LNG船舶富余水深計(jì)算與實(shí)測(cè)驗(yàn)證

Qmax型LNG船舶為當(dāng)今世界上最大型的LNG船舶。該種船型的LNG船舶的總長(zhǎng)為345米，船寬在53.8～55米之間，滿載吃水一般為11.9米，壓載吃水一般為9.5米，貨艙容積26.3～26.6萬(wàn)立方米之間。

洋口港爛沙洋北航道的淺水區(qū)域在洋口No.9至No.11燈浮之間，最淺水深為-11.4米在實(shí)際引領(lǐng)Q-Max型LNG船舶進(jìn)出洋口港爛沙洋北水道和靠離江蘇LNG碼頭工作中，需要考慮安全富余水深的情況有二種情況：一是落末水靠泊；二是初漲水掉頭靠舶。

實(shí)例一：

2014年2月24日引領(lǐng)“扎卡（ZARGA）”輪靠泊江蘇LNG碼頭：

當(dāng)日潮汐資料：高潮潮時(shí)：0554，潮高5.55米；

低潮潮時(shí)：1209，潮高2.51米；

高潮潮時(shí)：1836，潮高5.19米。

靠泊方式：利用初漲水時(shí)機(jī)掉頭右舷靠泊。當(dāng)時(shí)實(shí)際船速、潮位、船舶下沉量及水深計(jì)算出船舶富余水深并與實(shí)測(cè)水深數(shù)值比較情況，見(jiàn)表2：

表2 富余水深計(jì)算與驗(yàn)證實(shí)例

根據(jù)殼牌船舶管理公司對(duì)船舶富余水深（UKC）管理政策，Qmax型LNG船舶的最低富余水深要求如下：①開(kāi)闊海域：UKC應(yīng)超過(guò)LNG船最大吃水的50%；②限制水域：最小UKC要求為船舶最大吃水的10%并且要考慮船舶動(dòng)態(tài)因素。③在航道內(nèi)：最小UKC 要求為船舶型寬的1.5%，但不得小于0.6米并且要考慮船舶的動(dòng)態(tài)因素；④在系泊過(guò)程中，最小UKC要求為船舶的型寬的1.5%，但不得小于0.3米。

可以看出，應(yīng)用Barrass的公式計(jì)算Qmax型LNG船舶的航行下沉量一般大于船舶的實(shí)際下沉量，在實(shí)際運(yùn)用中是安全的。上述兩個(gè)實(shí)例中，富余水深計(jì)算和實(shí)測(cè)結(jié)果均可以完全滿足船方對(duì)安全富余水深的要求。

結(jié)論

準(zhǔn)確計(jì)算Q-Max型LNG船舶的航行下沉量，科學(xué)合理地確定Q-Max型LNG船舶的富余水深，既可以保證船舶的安全通航又能充分發(fā)揮港口水域的通航能力。運(yùn)用Barrass下沉量公式計(jì)算船舶航行下沉量簡(jiǎn)便易行，其計(jì)算結(jié)果較實(shí)際情況偏大，有利于保證船舶的航行安全。

船舶航行下沉量與船速平方成正比。因此，減少船舶下沉量的最有效方法是控制船速。LNG船舶靠泊江蘇液化天然氣碼頭的時(shí)段為落末水或初漲水；LNG船舶在航道內(nèi)航行的速度應(yīng)控制在10節(jié)左右；通過(guò)11號(hào)浮前后淺水水域時(shí)潮高應(yīng)控制在2.5米以上，船速應(yīng)控制在6節(jié)左右，以留有足夠的安全富余水深。

參考文獻(xiàn)：

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（第一作者單位：南通港沿海港區(qū)引航站）