王華+陸元旦+陳汝夏

摘 要：通過對富余水深主要影響因素的分析，結(jié)合Qmax型LNG船舶進出洋口港爛沙洋北航道的船舶引領(lǐng)實踐經(jīng)驗，運用Barrass航行下沉量計算公式計算了Qmax型LNG船舶在不同航速條件下通過淺水區(qū)域的航行下沉量和富余水深，并與實際富余水深測量結(jié)果進行比較，從而驗證Qmax型LNG船舶在淺水區(qū)航行航行下沉量計算結(jié)果的可靠性，以確保航行安全，也為該類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，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）的概念以及計算方法

國內(nèi)很多航海專著和文獻中都將英文“Under keel clearance”（縮寫為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。船舶在靜止狀態(tài)和航行狀態(tài)時的船底水深均可以被稱為富余水深。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。可以把這些影響因素分為兩種類型：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，船體會在垂直方向產(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為航行下沉量。當(dāng)船舶平吃水時，最大航行下沉量發(fā)生在船首；當(dāng)船舶有尾吃水差時，最大航行下沉量發(fā)生在船尾；當(dāng)船舶有首吃水差時，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，船舶下沉量是船舶對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（如河口港），船舶吃水會逐漸增加，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，計算富余水深時還應(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船舶航行下沉量計算結(jié)果

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

下沉量 = 10%的吃水； （3）

下沉量 = 每5節(jié)前進速度下沉0.3米； （4）

下沉量 = V2/100 （m），式中，V = 海里/小時 （5）

式（3）方法一般指船速為10節(jié)條件下的航行下沉量計算，但并不適用于所有船速；式（4）方法說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）方法說明下沉量與船速的平方成正比關(guān)系，但沒有考慮船型水深等因素的影響。上述三種經(jīng)驗公式均有其局限性，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。實踐中，計算淺水域船舶航行下沉量一般都采用美國Bryan Barrass博士提出的下述計算公式：

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），對于非限制性航道k=1；對于限制性航道k=2。

航行下沉量主要由船舶的方形系數(shù)和航速決定。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船舶富余水深計算與實測驗證

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米在實際引領(lǐng)Q-Max型LNG船舶進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：0554，潮高5.55米；

低潮潮時：1209，潮高2.51米；

高潮潮時：1836，潮高5.19米。

靠泊方式：利用初漲水時機掉頭右舷靠泊。當(dāng)時實際船速、潮位、船舶下沉量及水深計算出船舶富余水深并與實測水深數(shù)值比較情況，見表2：

表2 富余水深計算與驗證實例

根據(jù)殼牌船舶管理公司對船舶富余水深（UKC）管理政策，Qmax型LNG船舶的最低富余水深要求如下：①開闊海域：UKC應(yīng)超過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態(tài)因素；④在系泊過程中，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的公式計算Qmax型LNG船舶的航行下沉量一般大于船舶的實際下沉量，在實際運用中是安全的。上述兩個實例中，富余水深計算和實測結(jié)果均可以完全滿足船方對安全富余水深的要求。

結(jié)論

準確計算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。運用Barrass下沉量公式計算船舶航行下沉量簡便易行，其計算結(jié)果較實際情況偏大，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11號浮前后淺水水域時潮高應(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：

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（第一作者單位：南通港沿海港區(qū)引航站）