杜安民，陳志強(qiáng)

（中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 廣州 510230）

港口工程現(xiàn)行規(guī)范和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的船型資料中，給出了基于一定保證率的船舶滿載吃水，但對船舶壓載吃水并未提及。而這一參數(shù)在壓載工況下的系泊船舶作用力計(jì)算、登船梯包絡(luò)線設(shè)計(jì)等工作中是非常必要的。筆者研究了幾種船舶壓載吃水計(jì)算方法的特點(diǎn)，并應(yīng)用油船算例進(jìn)行了計(jì)算結(jié)果間的對比分析。

1 計(jì)算方法

1.1 經(jīng)驗(yàn)公式

根據(jù)海運(yùn)經(jīng)驗(yàn)，空載船舶壓載航行時(shí)，最小平均吃水應(yīng)達(dá)到滿載吃水的50%以上；冬季航行時(shí)因?yàn)轱L(fēng)浪較大，則應(yīng)達(dá)到55%～60%[1]。這一經(jīng)驗(yàn)參考數(shù)據(jù)對船舶正常安全航行具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義，但未考慮不同類型船舶的區(qū)別，取值較粗糙。

1.2 國際海事組織（IMO）公式

船舶空載航行時(shí)最小平均吃水[1]為：

式中：Tmin為最小平均吃水，m；Lbp為船舶垂線間長，即柱間距，m。

該公式計(jì)算簡便，適用于遠(yuǎn)洋大型船舶，但僅涉及船舶垂線間長這一個(gè)參數(shù)，也未對不同類型船舶進(jìn)行區(qū)別計(jì)算，在港口工程設(shè)計(jì)中具有一定的局限性。

1.3 日本港口研究所（Port and Harbour Research Institute，PHRI）公式

船舶壓載吃水與最大吃水的關(guān)系式[2]為：

式中：TB為船舶壓載吃水，m；Tmax為船舶最大吃水，m，取滿載吃水[3-4]；α，β為系數(shù)，取值見表1。

表1 系數(shù)α、β取值表Table 1 Valuesof coefficientαandβ

該公式針對不同貨種和噸級的船舶，給出了壓載吃水與滿載吃水的密切相關(guān)性，對港口工程及相關(guān)研究具有重要的指導(dǎo)意義。

1.4 根據(jù)縱向受風(fēng)面積計(jì)算

該公式適用于大型船舶，假定船舶壓載時(shí)設(shè)計(jì)水線寬BWL與船寬相等（取型寬），所采用的縱向受風(fēng)面積[6]等參數(shù)可查閱船型資料取值。

1.5 根據(jù)排水量計(jì)算

一種方法是[5]，假定船舶滿載至壓載的吃水差ΔT之間水線面面積AM、設(shè)計(jì)水線尺度不變，根據(jù)

式中：CWP為水線面系數(shù)，取值見表2；LWL、BWL分別為船舶設(shè)計(jì)水線長與設(shè)計(jì)水線寬，m，取垂線間長[7]與型寬；ΔQ為船舶滿載排水量Q與壓載排水量QB之差，t?？傻?/p>

表2 船舶水線面系數(shù)C WPTable2 Ship waterlinecoefficient C WP

類似地，根據(jù)船舶形狀特性，筆者總結(jié)出另一種方法：假定船舶滿載與壓載時(shí)的設(shè)計(jì)水線尺度LWL、BWL分別相等，由

式中：Cb為船舶方形系數(shù)，取值見表3[8]；ρ為船舶所排水體密度，t/m3。

表3 船舶方形系數(shù)C bTable3 Ship block coefficient C b

則船舶壓載吃水

不同載重狀態(tài)的油船和散貨船，Cb為常數(shù)；其他船舶在載重60%以下時(shí)，該系數(shù)減小、并最多減小10%[8]。因此，對于油船和散貨船，根據(jù)式（8）、（9）可得

制定統(tǒng)一的安全工器具編碼規(guī)則，確保編碼的唯一性和完整性，采用 UHF電子標(biāo)簽取代老式的手寫文字標(biāo)簽或條形碼標(biāo)簽，為安全工器具設(shè)置一個(gè)身份證明。將 UHF標(biāo)簽讀寫器等設(shè)備組成的系統(tǒng)安裝在安全工器具庫房門口，當(dāng)有人攜帶安全工器具走過的時(shí)候系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)偵測所攜帶的工器具的數(shù)量、編號及出入庫方向，并進(jìn)行詳細(xì)的記錄，實(shí)現(xiàn)無人值守安全工器具庫房自動(dòng)化管理，還可完成工器具統(tǒng)計(jì)及臺(tái)賬管理工作。

滿載排水量Q可查閱船型資料取值，或根據(jù)實(shí)船資料按式（8）計(jì)算。對于壓載排水量QB，可按下式[2]估算：

式中：α′，β′為系數(shù)，取值見表4。

表4 系數(shù) α′、β′取值表Table4 Valuesof coefficientα′and β′

根據(jù)船舶排水量計(jì)算壓載吃水，能體現(xiàn)出不同貨種和噸級船舶之間的差異，但是由于資料數(shù)據(jù)不全時(shí)準(zhǔn)確選取船型系數(shù)CWP，Cb存在一定困難，并且壓載排水量QB只能大致估算，因此，按式（7）、（9）、（10）計(jì)算船舶壓載吃水 TB的誤差較難控制。

2 計(jì)算結(jié)果對比

收集整理了8個(gè)含有壓載吃水參數(shù)的油船船型資料，按不同方法計(jì)算的船舶壓載吃水結(jié)果值進(jìn)行對比，見表5。

表5 典型油船壓載吃水不同算法結(jié)果對比Table 5 Comparison for calculation resultson tankers′ballast draught

根據(jù)表5中船舶壓載吃水的計(jì)算結(jié)果，可以看出：

1） 壓載吃水取滿載吃水的50%時(shí)，對3～5號油船（10萬～20萬DWT）較為適宜、但部分?jǐn)?shù)據(jù)稍大。

2） IMO公式計(jì)算值對1～3號油船（5萬～10萬DWT）是適宜的，在船舶安全航行的最小吃水要求方面起到有效的控制作用；同時(shí)，該式對大型油船（30萬DWT）的壓載吃水計(jì)算值也相對準(zhǔn)確。

3） 日本PHRI公式計(jì)算值與50%滿載吃水十分接近、對3～5號油船（10萬～20萬DWT）是適宜的，并且部分?jǐn)?shù)據(jù)與按船舶縱向受風(fēng)面積Ayw計(jì)算的壓載吃水也大致相等。

4） 按船舶縱向受風(fēng)面積Ayw計(jì)算時(shí)，1號（5萬DWT）、4～5號油船（20萬DWT）的壓載吃水較實(shí)際數(shù)據(jù)偏?。粚τ?～6號油船（10萬～20萬DWT），該式與IMO公式的計(jì)算值基本一致。

5） 根據(jù)排水量求得的船舶壓載吃水誤差較大，相關(guān)結(jié)果作為輔助計(jì)算參考。

3 結(jié)論與建議

1）對于20萬DWT以下油船，壓載吃水可按日本PHRI公式求解或按50%滿載吃水取值，并用IMO公式校核取較大值，以滿足空載船舶壓載航行的安全吃水要求；對于20萬DWT以上油船，壓載吃水可按IMO公式計(jì)算。

2）本文采用的油船數(shù)據(jù)樣本數(shù)量較少，將進(jìn)一步搜集船型資料、增大樣本容量，對油船壓載吃水的計(jì)算取值作深入研究。

3） 根據(jù)船舶縱向受風(fēng)面積Ayw計(jì)算壓載吃水，對于油船、集裝箱船等大型船舶理論性較強(qiáng)、且計(jì)算簡便，能體現(xiàn)出不同類型船舶之間的差異，具有一定的可行性。

4）根據(jù)排水量計(jì)算的船舶壓載吃水供參考，下一步需參考造船行業(yè)相關(guān)成果，研究不同載重狀態(tài)下的設(shè)計(jì)水線尺度和壓載排水量變化規(guī)律，以減小所作假定對計(jì)算結(jié)果的影響。