船舶压载吃水估算方法探讨

杜安民，陈志强

（中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广东 广州 510230）

港口工程现行规范和相关标准的船型资料中，给出了基于一定保证率的船舶满载吃水，但对船舶压载吃水并未提及。而这一参数在压载工况下的系泊船舶作用力计算、登船梯包络线设计等工作中是非常必要的。笔者研究了几种船舶压载吃水计算方法的特点，并应用油船算例进行了计算结果间的对比分析。

1 计算方法

1.1 经验公式

根据海运经验，空载船舶压载航行时，最小平均吃水应达到满载吃水的50%以上；冬季航行时因为风浪较大，则应达到55%～60%[1]。这一经验参考数据对船舶正常安全航行具有现实的指导意义，但未考虑不同类型船舶的区别，取值较粗糙。

1.2 国际海事组织（IMO）公式

船舶空载航行时最小平均吃水[1]为：

式中：Tmin为最小平均吃水，m；Lbp为船舶垂线间长，即柱间距，m。

该公式计算简便，适用于远洋大型船舶，但仅涉及船舶垂线间长这一个参数，也未对不同类型船舶进行区别计算，在港口工程设计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

船舶压载吃水与最大吃水的关系式[2]为：

式中：TB为船舶压载吃水，m；Tmax为船舶最大吃水，m，取满载吃水[3-4]；α，β为系数，取值见表1。

表1 系数α、β取值表Table 1 Valuesof coefficientαandβ

该公式针对不同货种和吨级的船舶，给出了压载吃水与满载吃水的密切相关性，对港口工程及相关研究具有重要的指导意义。

1.4 根据纵向受风面积计算

该公式适用于大型船舶，假定船舶压载时设计水线宽BWL与船宽相等（取型宽），所采用的纵向受风面积[6]等参数可查阅船型资料取值。

1.5 根据排水量计算

一种方法是[5]，假定船舶满载至压载的吃水差ΔT之间水线面面积AM、设计水线尺度不变，根据

式中：CWP为水线面系数，取值见表2；LWL、BWL分别为船舶设计水线长与设计水线宽，m，取垂线间长[7]与型宽；ΔQ为船舶满载排水量Q与压载排水量QB之差，t。可得

表2 船舶水线面系数C WPTable2 Ship waterlinecoefficient C WP

类似地，根据船舶形状特性，笔者总结出另一种方法：假定船舶满载与压载时的设计水线尺度LWL、BWL分别相等，由

式中：Cb为船舶方形系数，取值见表3[8]；ρ为船舶所排水体密度，t/m3。

表3 船舶方形系数C bTable3 Ship block coefficient C b

则船舶压载吃水

不同载重状态的油船和散货船，Cb为常数；其他船舶在载重60%以下时，该系数减小、并最多减小10%[8]。因此，对于油船和散货船，根据式（8）、（9）可得

制定统一的安全工器具编码规则，确保编码的唯一性和完整性，采用 UHF电子标签取代老式的手写文字标签或条形码标签，为安全工器具设置一个身份证明。将 UHF标签读写器等设备组成的系统安装在安全工器具库房门口，当有人携带安全工器具走过的时候系统就会自动侦测所携带的工器具的数量、编号及出入库方向，并进行详细的记录，实现无人值守安全工器具库房自动化管理，还可完成工器具统计及台账管理工作。

满载排水量Q可查阅船型资料取值，或根据实船资料按式（8）计算。对于压载排水量QB，可按下式[2]估算：

式中：α′，β′为系数，取值见表4。

表4 系数 α′、β′取值表Table4 Valuesof coefficientα′and β′

根据船舶排水量计算压载吃水，能体现出不同货种和吨级船舶之间的差异，但是由于资料数据不全时准确选取船型系数CWP，Cb存在一定困难，并且压载排水量QB只能大致估算，因此，按式（7）、（9）、（10）计算船舶压载吃水 TB的误差较难控制。

2 计算结果对比

收集整理了8个含有压载吃水参数的油船船型资料，按不同方法计算的船舶压载吃水结果值进行对比，见表5。

表5 典型油船压载吃水不同算法结果对比Table 5 Comparison for calculation resultson tankers′ballast draught

根据表5中船舶压载吃水的计算结果，可以看出：

1） 压载吃水取满载吃水的50%时，对3～5号油船（10万～20万DWT）较为适宜、但部分数据稍大。

2） IMO公式计算值对1～3号油船（5万～10万DWT）是适宜的，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；同时，该式对大型油船（30万DWT）的压载吃水计算值也相对准确。

3） 日本PHRI公式计算值与50%满载吃水十分接近、对3～5号油船（10万～20万DWT）是适宜的，并且部分数据与按船舶纵向受风面积Ayw计算的压载吃水也大致相等。

4） 按船舶纵向受风面积Ayw计算时，1号（5万DWT）、4～5号油船（20万DWT）的压载吃水较实际数据偏小；对于3～6号油船（10万～20万DWT），该式与IMO公式的计算值基本一致。

5） 根据排水量求得的船舶压载吃水误差较大，相关结果作为辅助计算参考。

3 结论与建议

1）对于20万DWT以下油船，压载吃水可按日本PHRI公式求解或按50%满载吃水取值，并用IMO公式校核取较大值，以满足空载船舶压载航行的安全吃水要求；对于20万DWT以上油船，压载吃水可按IMO公式计算。

2）本文采用的油船数据样本数量较少，将进一步搜集船型资料、增大样本容量，对油船压载吃水的计算取值作深入研究。

3） 根据船舶纵向受风面积Ayw计算压载吃水，对于油船、集装箱船等大型船舶理论性较强、且计算简便，能体现出不同类型船舶之间的差异，具有一定的可行性。

4）根据排水量计算的船舶压载吃水供参考，下一步需参考造船行业相关成果，研究不同载重状态下的设计水线尺度和压载排水量变化规律，以减小所作假定对计算结果的影响。