1、船舶安全航行与水深的关系分析张培超杨英超1船舶安全航行与水深的关系分析张培超杨英超（中远海运散货运输有限公司广东广州511455)摘要：文章通过分析一例搁浅事故案例，探讨了船舶下况量、受限水域分类、船舶富余水深、船舶乘潮时机等对船舶安全航行的影响，总结了大型船舶（尤其是VLOC船舶）在航行时对于水域水深的评估要求，确保船舶航行安全。关键词：下沉量受限水域富余水深乘潮分析0引言2020年2 月2 4日，“StellarBanner”轮离开巴西马德拉港（Ponta da Madeira），驶往中国青岛。船上载有2 9 48 7 1t铁矿石，在港外航道附近的一处沙堤搁浅。该轮船长3 40 m，船宽5
2、5m，吃水2 1.5m，属于3 0 万载重吨的VLOC船舶，建造于2 0 16 年，隶属于韩国航运公司（Polaris Shipping）。事故调查发现，“StellarBanner轮在离开PDM34443222242432船舶能在水面上安全航行，必须要保证航行水域的水深大于船舶的静态吃水，而且还要保留有一定的安全余量。否则，船舶就会有搁浅的危险。船舶通过某一水域所需水深与船舶吃水、航速、海图水深、潮高等诸多因素有关。船长在选择航线时，通常采用计算公式估算航行水域所需的水深，即：收稿日期：2 0 2 3-0 3-16作者简介：张培超（19 7 3），男，湖北省人，甲类船长，现从事船舶安全监督管
3、理工作。港外航道NO.6浮后，选择走航道外侧离港，而没有继续通过NO.1、2 浮间的航道。因为船舶离港时延迟约50 min，从而错过了NO.1、2 浮处浅滩水域的潮水。船长临时决定改变航线，选择走航道右侧的水域，但这段水域的水深只是看起来似乎更深（大于2 0 m等深线），而实际上港口当局只对主航道进行定期的测深和疏浚，主航道以外的水域是没有保障的，这也是船舶搁浅的主要原因。见图1。0156.1kn/0650 02-25停6 h3m370477.1kn/053402-2528923251903612.4kn/061202-25212004612.3kn/080402-25262229282034
4、00.0kn/090002-27255332-3202005012.1kn/075502-25图1船舶搁浅航迹线海图水深（Hc）船舶吃水（D）+船舶下沉量（S Q U A T）+富余水深（UKC）-潮高(Hc)。1 船舶下沉量(SQUAT)当船舶在水面上航行时，船头推开的水将沿着船体两侧向后流动，来填充被船体排开的水的体积。在开阔的深水水域中，被船首推开的水量会向周围水域无限传递开来，回填的水速度慢，水量相对少。在浅水或狭窄水域，船体周围的水的流速增加，压强会降低，船体周围的压力差导致船体下沉。1624.5kn/170102-25总里程约112.17 海里2324222325282117175
5、22252322552同时，受浅水和航道狭窄岸壁阻挡作用，船首和船体排开的水会快速回填至后部船体排开水的体积，LowPressure天津航海2 0 2 3 年第2 期回填的水流将带动船体一起下沉。船舶下沉量，如图2 所示。HighPressureWatermovingfasterunderthehull inshallowwater(BernoullisTheorem)图2 船舶下沉量示度图船体下沉可能是平行下沉，还可能出现局部下沉的首倾或尾倾现象。实践证明，当船舶在平吃水时，当方形系数等于0.7 时，船体基本是平行下沉；当方形系数大于0.7 时，船舶首倾下沉；当方形系数小于0.7 时，船舶尾
6、倾下沉。如果船舶在原始状态就存在吃水差，在一般情况下船体下沉态势将保持原来的首倾或尾倾。根据船体下沉量简易计算公式得知:Squat=CbXVs2/100（宽水域）或Squat=CbXVs2/50（狭窄水域），船体下沉量与船舶的方形系数和船速有关，随着船舶尺寸越来越大，速度越来越快，船舶的最大吃水越来越接近于港口航道的通航水深，船体下沉量也愈发受到关注。船舶在受限水域的船体下沉将直接影响到船舶的富余水深，并可能导致船舶擦底或搁浅事故的发生。2受限水域分类在受限水域，影响船舶操纵性能的因素之一是航行水域的水深。浅水是一个相对的概念，同一水深，对于小船可能是深水，而对于大船则是浅水。显然它与船舶吃水
7、有关，通常采用水深吃水比（H/d）来表示水深的大小，国际上根据水深对船舶操纵性能的影响程度，一般将水深分为4个范围。深水，即当H/d3.0时，该水深称为深水。船舶航行在深水区域时，可发现船舶操纵性基本不受水深的影响。中等水深，即当1.5H/d3.0时，船舶航行于中等水深水域时，可发现船舶操纵性受到影响，但并不是很明显。从出现对船体横向运动的影响来区分，以H/d2.5为界，该数值也可作为对船舶前进中的操纵性有影响的水深界限。浅水，即当1.2 H/d1.5时，该水深就是我们通常所指的浅水。船舶航行于浅水水域时，可发现船舶操纵性将受到较明显影响，并达到易发现程度。即出现了船舶阻力增加、船速下降、船体
8、下沉、偏转跑舵等现象，从而影响船舶的航行操纵性。超浅水，即当H/d2时，Squat=（50%7 5%）CbVs2/100；当 H/d3 时，Squat=（2 5%50%)CbX Vs?/100。在开浅水域，由于其航行水域的宽度不受限制，流经船体两侧的水流不受空间限制，其水压分布较狭窄航道有所区别。在狭窄浅水域，由于水流流动的空间受到限制，船体中央部位的低压区向首尾方向的扩展比较激烈，船体下沉比较明显。而在开敞浅水域，由于船体两侧不受空间限制，低压区主要集中在船体中央部位，所以船体下沉量就没有狭窄航道那么明显。以40 万吨VLOC满载时方形系数一般为0.8 3为例，在开浅水域的下沉量：Squat
9、=CbVs/100,其下沉量数据，如下表1所示。船舶安全航行与水深的关系分析张培超Cb60.820.29520.830.29880.840.30243船舶的富余水深船舶富余水深(UKC)是指保证船舶安全航行而保留的船体基线至海底的安全距离,是根据通航环境情况而确定应保证的最小富余深度。船舶富余水深有两个目的，一是防止船舶与航道海底接触；二是使船体水下有足够的水流空间以供船舶操纵。船舶航行实际富余水深，是航经水域水深与船舶实际航行动态最大吃水的差值。航经水域水深，用已获取的浅点、航道、泊位水深数据，考虑当时潮高，并扣除因风浪和涌浪、风暴潮或强气压场导致的海平面变化、海底沙波等因素的影响，计算后得
10、到。船舶实际航行动态最大吃水，由船舶航行吃水，经船舶下沉量、横倾或纵倾、拱垂变形、水密度等修正，计算后得到。在实际应用中，船舶应根据已获取的信息尽可能地准确估算实际富余水深数值。船舶无论在何地、何时，都应遵守航经水域主管机关关于船舶富裕水深的规定。在没有或无法获取当地主管机关富裕水深规定的情况下，船舶最小富裕水深（MinimumUKC）明确如下：大洋以及深水水域航行中，2 0%的船舶静态吃水，VLOC应使用3 0%的船舶静态吃水；浅水水域及进出港航道航行中，在考虑船舶下沉量、潮汐等因素后，10%的船舶静态吃水，VLOC应使用15%的船舶静态吃水。国外某些主管机关根据静态法确定的富余水深UKC标
11、准：欧洲引航协会为进出鹿特丹港、安特卫普港的船舶规定的港外水道为吃水的15%，港内航道为吃水的10%；澳大利亚西部港口规定港口航道的富余水深1.7 m；长江口北槽航道富余水深不小于船舶吃水的12%；日本濑户内海大型船舶富余水深不小于船舶吃水的10%；新加坡海峡和马六甲海峡富余水深不小于3.5m等等。除特殊规定外，一般港口航道的富余水深至少为船舶吃水的10%。无论引航员是否在船，在每一航次的任何时杨英超表140 万吨VLOC满载时方形系数表速度（kn）与下沉量（m）780.40180.52480.40670.53120.41160.537639100.66420.8200.67230.8300.
12、68040.840候、任何位置，船舶都应认真核实并保证船舶实际富余水深不小于最小富余水深（MinimumUKC）。船长、驾驶员应熟练掌握船舶下沉量、富余水深的计算，并知晓通过降速可以减小船舶下沉量、相对增加船舶富裕水深。在实际工作中，在富余水深不足时船长可采取三项措施：一是调整船舶吃水差，使船舶在航经浅水区时基本保持平吃水和无横倾；二是航经浅水区时应尽可能地降低船速，以维持舵效的速度行驶，减少船体下沉的影响，必要时申请拖轮协助；三是候潮或减载后进港。4船舶乘潮分析船舶航行水域的水深由海图水深和潮高两部分组成，船舶在设计航线时，应尽可能选择海图水深较深的航线航行，当海图水深不足时，就需要乘潮以满
13、足通航水深。乘潮水域是指自然水深无法满足最小安全富余水深的要求而必须利用潮高才能通航的水域，船舶吃水越大，船舶需要乘潮的水域越大。船舶乘潮水域的范围大小与船舶吃水和船速有关，以本文前述案例中马德拉港外港航道入口浅滩为例，航道No.1灯浮浅滩最浅的官方海图水深为2 3 m（实际上已浚深至2 4m），浅滩南北（No.1-No.3 浮之间）宽最大2 nmile（浅滩南北宽实际只有0.8 nmile），通过时间约2 0 min左右。40万吨VLOC满载时吃水为2 3.0 m，按照上述受限水域分析，马德拉港港外航道No.1灯浮浅滩对于40万吨VLOC船舶来讲，属于超浅开水域，其下沉量应按照Squat=C
14、bXVs?/100计算。即安全水深按照船舶吃水的115%再加下沉量计算：按照8 kn航速产生的下沉量0.53 m计算，则不需要乘潮所需水深为 2 3 X1.15+0.53=26.98m。这样按照8 kn航速计算通过浅滩所需的潮高：26.98-24=2.98m。因为，马德拉港港外航道入口处的高潮潮时比港内早7 5min，潮高大约为港内6 0%。可用内差法求出过No.1灯浮浅滩潮高不小于2.9 8 m（下转第3 1页）110.99221.00431.0164121.18081.19521.2096131.38581.40271.4196141.60721.62681.6464船舶冷藏库出现冷凝水的
15、分析和解决张雷震低，温差更大，更加有利于冷凝水产生。这些冷凝水就从这些缝隙渗入，使隔热材料吸足水分后，就开始从缝隙较大的地方往库房滴水。有部分冷凝水来不及渗入库房内，就会因船舶吃水差和船舶摇晃原因，流到肉库和干货库外围空间的底部，加上库房墙壁外表面不断产生的冷凝水，时间一久，外围空间底部就积聚大量冷凝水（这个从干货库外墙底部拧开旋塞放水可以得到印证，如图2）。外围空间外墙壁暴露在酷热的夏天环境时，温度较高，使这些冷凝水再次蒸发产生水蒸汽，使库房顶部空间空气湿度更大，再进一步被库房顶板上表面冷却而产生更多的冷凝水。周而复始，出现库房冷凝水逐渐从轻微到严重的现象，这就是库房最后出现大量滴水异常现象
16、的根本原因。拧下旋塞放水图2 冷库外墙泄放旋塞示意图3解决办法1）把缓冲间天窗下部碰坏的铁板修复，不让（上接第3页）的时间段，计算出No.1灯浮浅滩的ETA。之后，按照计算好的通过No.1B浅滩的时间，确定起锚时间。在确定起锚时间时，要留有余地，可以通过控制速度来确保通过浅滩的时间，不要为了赶潮水，匆匆忙忙，不利于安全。一般来说，40 万吨船应在高潮前后1个小时内通过浅水区；30 万吨船在高潮前后3h都可安全通过。上述马德拉港外港航道浅滩所需的乘潮时间短，如果是通过如长江口北槽航道等长距离航道时，所需乘潮时间会很长，这就需要对乘潮时间进行详细的分析，潮汐本身是一个由外海向港内传播的过程，即潮高
17、的时间是由外海向港内逐次推迟的，可以通过潮流的强度来计算。为了更有效地利用潮汐，船速的控制就很重要。船速较低时（减小了下沉量），所需的乘潮时间不一定长，因为所需的乘潮水域可能短了；船速较高时（增大了下沉31外部空气流进库房顶部空间；2）在上甲板船尾右干货库外墙底部，定期开旋塞进行放水（如图1、图2 所示）；3）在库房顶部空间安装一部工业除湿机，在除湿机出口加接十几米长的伸缩管，让管子伸进空间深一些，以便让空气能对流起来达到较好的除湿效果。本轮安装了一部，效果非常好，刚开始每天能析出1桶多的水，2 5L/桶。安装除湿机是为了让这三个空间更快变得干燥，让隔热材料的水分挥发变干，恢复或改善隔热性能；
18、4）重新在库房顶板和墙壁相邻板之间的缝隙填补密封胶，恢复或改善密封性能；5）进出库房时，要即时关门，减少空气进入；蔬菜等入库贮存时，尽量不要水分过多；缓冲间要利用好，以便起到缓冲作用，很多船舶经常忽略它的作用。4结束语冷藏库对食物的贮存质量有很大关系，如果管理不好，直接影响到食物的贮存，从而影响到船员伙食，降低船员的生活质量。本轮因忽视缓冲间天窗下部一个被碰坏的铁板，没有及时地修复，时间一久，就造成了库房大量滴水的异常现象，已影响到食物的贮存，或可能出现在外部检查时被滞留的风险。因此，日常管理不能忽视细节；否则，可能造成意想不到的后果。量），乘潮时间不一定短，因为所需的乘潮水域长了。因此，选择合理的船速对船舶乘潮通航尤为重要，合适的船速既能保证合适的最小安全富余水深，也能最大程度上缩小乘潮时间。5结束语随着大型船舶及超大型船舶越来越多，船舶的航行风险也越来越大，特别是40 万吨级VLOC航行风险的评估，因船舶具有尺度大、吃水深、操纵呆笨的特点，对其所需航行水域的水深始终是最主要的风险来源。船舶航线更加受到狭窄水道与浅滩水深的限制，需要更大的航道水深和更大的可航水域宽度，保持与碍航物更大的安全距离，需要避开通航密度大的水域，即使在海上航行也需要综合考虑可航水深、可乘潮时段、船舶航速与船体下沉量等因素。所以，航行计划是否按要求制定和执行，对VLOC船舶的航行安全起到了至关重要的作用。
