關于減載散貨船吃水的估算方法

楊玚，楊興晏

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

全球鐵礦石、煤炭海上貿易量合計占全球五大干散貨的82%，是支撐國際海運市場的最主要貨源。2011年中國進口鐵礦石6.86億t，占全球礦石海運量的65%；進口煤炭1.82億t，成為全球煤炭最大進口國。盡管2012年受到國內外多種因素影響，中國仍從國外進口鐵礦石7.44億t，進口煤炭2.9億t，繼續保持了進口大國的地位。從國外進口礦石、煤炭等大宗散貨，為降低成本，通常利用較大型船舶運輸。而目前許多接卸港，盡管在碼頭結構上對接納大船進行了適當的預留，但進港航道的水深尚不能滿足需求，所以一些大型船舶做適當減載后再進港作業是現實中的一種無奈選擇。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，進行船舶進/出港的安全評估等等。滿載吃水作為船舶的一個參數往往比較容易獲得，在各國船名錄中登記的船舶均將其作為主尺度參數之一進行登錄，在我國的設計規范中提供了不同噸級船舶在一定保證率意義下的統計值供設計者使用。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據的分析得到關于散貨船“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計工作會有一定的幫助。

1 減載散貨船吃水的估算方法

1.1 適用的船型范圍

現行規范JTJ211—99《海港總平面設計規范》局部修訂（設計船型尺度部分）[1]采用的數據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）。有效參與統計分析的散貨船（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

如同船舶方形系數系排水量與對應船長、船寬和吃水的乘積長方體的比值是反映船體“胖瘦”的一個指標類似，船舶吃水率dr（Draft Rate）在一定范圍內可反映船舶載重量與吃水的變化關系。因文獻[2]中關于吃水率的登錄有許多空白或內容明顯錯誤項，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，然后進行回歸分析（見圖2），得到回歸方程：也可表達為：

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，其吃水率也會不同。做船舶載重噸與吃水率的回歸分析時，統計數據點一般會散布在回歸線的兩側，見圖2。若不加以說明，回歸方程一般代表的是50%保證率下的統計結果。有時為了提高安全裕度，人們愿意采用較高保證率下的結果，例如，在日本規范《港灣の施設の技術上の基準·同解說》[3]及我國的《港口工程荷載規范》[4]中關于船舶參數的回歸值分別給出50%及75%保證率下的數值供選擇。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算公式

減載散貨船吃水的計算可由下式估算：

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UKC=3m。研究船舶安全進或出港時船舶的減載量。

為了留有一定的安全裕度，取75%保證率下的吃水率。根據式（3）：

為保證船舶安全進出港，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 結語

由于部分港口進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港靠泊作業。現行的規范中對船舶減載后的吃水尚沒有給出相應的估算方法，這給設計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估，對航道水深受限港口的設計評估具有一定的幫助。

[1] JTJ211—99，海港總平面設計規范[S].JTJ211—99，Design code of general layout for seaport[S].

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

[3] 港灣の施設の技術上の基準·同解說[M].東京：日本港灣協會，1999.Standard of harbour construction technology[M].Tokyo：Japanese Port and Harbour Association，1999.

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