大型船舶过桥时船舶吃水与潮时的计算

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1、大型船舶过桥时船舶吃水与潮时的计算方瑞祥张晓摘要：2010年10月，刚建造完毕的最大邮轮“海洋魅力”号，在从芬兰图尔库船厂前往美国佛罗里达州的过程中，以仅剩4cm的通行空间通过了大贝尔特大桥。现代大型船舶在通过大桥时，受船舶吃水和桥梁净空高度的限制，必须对吃水和潮时进行精确的计算，以安全通过。关键词：船舶过桥吃水潮时计算由于超巴拿马型，尤其是特大型集装箱船舶和邮轮的爆炸性发展，越来越多的大型船舶需要更深的泊位、航道，在航经内河时，也需要通过净空高度有限的桥梁。大型船舶过桥期间的吃水与潮时的计算已经成为一个船舶驾驶员必须系统掌握的问题。1

2、过桥时船舶实际吃水的准确计算随着船舶大型化的发展，航道的水深越来越难以满足船舶安全通行的需要，很多船舶不得不候潮进港。在船舶决定进港时机之前，驾驶员必须对本船的平均吃水和首尾实际吃水进行准确的计算并修正。1.1平均吃水与首尾吃水平均吃水的计算可以通过两个途径解决：1、利用静水力曲线图。该图是提供船舶在静止正浮时的平均型吃水与船舶特征要素之间的关系的曲线，是船舶的重要技术资料。2、利用载重表尺。该表简称载重表，表尺中标有船舶实际吃水以及与其对应的船舶海淡水排水量、海淡水总载重量、海淡水每厘米吃水吨数、每厘米纵倾力矩等标尺，用于船舶稳性、吃

3、水差的相关计算。生产实际中，由于使用以上两种资料查取数据时，往往既费时费力，又有较大误差，所以船舶设计部门用计算机对以上资料进行计算处理，编制成静水力参数表（如图），新造船舶的静水力资料几乎均采用此表的形式。查出平均吃水和静水力参数后，可以用如下的公式求取首尾吃水及吃水差。式中：dF—船舶首吃水；dA—船舶尾吃水；dM—船舶平均型吃水；LBP—船舶垂线间长；Xf—漂心距船中距离(m)，船中前取正，船中后取负；Xg—船舶重心距船中距离(m)；Xb—船舶浮心距船中距离(m)；MTC—每厘米纵倾力矩（9.81kN·m）。1.2舷外水密度变化对

4、船舶吃水的影响船舶从海上航行至内河，其舷外水密度的变化将对船舶吃水产生影响。当船舶排水量一定时，它在海水和淡水中所排开水的体积不同，因此，船舶吃水也不相同，在淡水中的吃水要大于在海水中的吃水。水密度对船舶吃水的影响可以按照下面的公式进行计算：式中：△—船舶排水量；TPC—每厘米吃水吨数（t/cm）；ρ—标准海水密度（g/cm3）；ρ0—原水域密度（g/cm3）；ρ1—新水域密度（g/cm3）。1.3燃料、淡水消耗的对吃水影响的计算船舶由始发港口航行至目的港，航行期间，燃油、淡水的消耗会对吃水产生影响。相关的计算可以采用小量载荷变动对吃水

5、差的影响公式进行求解。少量载荷变动时,首尾吃水改变量公式:吃水差改变量公式:式中：δdF—首吃水的改变量；δdA—尾吃水的改变量；δd—平均吃水的改变量；P—由于燃油、淡水消耗引起的船舶载荷减少量。1.4船舶下沉量(SQUAT)的确定对于大多数船舶而言,在浅水水域中航行时,为保证航行安全，防止船舶搁浅触礁等事故的发生，驾驶员对船体下沉量需有精确计算(尤其是大型高速船的船体下沉量)，以便保留充分的富余水深。"商船航运通告(M930)"的经验方法是：在浅水水域航行而船速较高的船舶,应避免因船体下沉而造成搁浅的危险,10kn速度应有吃水的10

6、%的增加量。当速度降低时,下沉量也减少。在“英版航海手册”中有三个的推荐经验公式，分别为:(1)下沉量(Squat)=10%吃水。这种方法与商船航运通告(M930)的经验方法相同，一般指船速为10kn的条件下的下沉量估算，但并不适用于所有船速。(2)下沉量(Squat)=每5kn前进速度下沉0.3m，此法说明下沉量与船速的增加呈线性关系，但下沉量并非与船速一直保持为呈线性关系，因此仅适用于某一速度段范围内。(3)下沉量(Squat)=V2/100(m),式中V=kn，这种方法说明下沉量与船速的平方呈正比关系，但没有考虑到船型、水深等因素

7、的影响。1.5过桥时最小潮高的计算根据前面四项计算出航行至桥下船舶实际吃水后，按照如下公式可以计算出船舶安全通过所需最小潮高。以船舶航经水域的最浅点确定船舶的最小潮高：最小安全潮高=船舶吃水+安全富余水深-海图水深-(CD-TD)CD和TD分别代表海图深度基准面和潮高基准面与平均海面之间的垂直高度。一般情况下，潮高基准面与深度基准面一致。2桥梁实际净空高度的准确计算2.1净空高度的定义及计算。净空高度是自平均大潮高潮面或江河高水位（设计最高通航水位）至桥下净空宽度中下梁最低点的垂直距离。该项数据不是大桥下表面到实际水面的实际高度。由于潮

8、汐现象的存在，实际水面是一个起伏不定的平面，因此，大桥在水面上的高度也不是一个定值，必须经过潮高的修正。某时刻大桥在水面上的实际高度h用下式计算：h=净空高度+平均大潮升一潮高。（如图所示）2.2安全余量的