航行船舶在浅水中的纵倾变化研究

航行船舶在浅水中的纵倾变化研究

摘要：基于航行船舶在浅水中的纵倾变化研究，本文从浅水域的概念入手，明确了何为浅水区，通过对浅水效应产生的条件、原因和现象的分析来引出船舶在浅水中的纵倾变化。对于船舶的纵倾变化，主要考虑了几个比较重要的影响因素，例如船舶的排水量，船型系数，船体舷外的水密度变化，船舶速度大小等，从而对船舶的纵倾变化有了定性的认识。再根据现有的理论和经验公式对船舶的下沉量和纵倾变化进行定量的计算，且利用计算结果来分析船舶因纵倾变化而可加载的载货量，并用实例进行了论证。在此基础上，再给出具体的建议，希望通过船舶浅水中的纵倾变化能够充分利用船舶的载货量从而提高船舶营运的效益，最终能为船公司带来一定的效益增长。

关键词：航行船舶；浅水效应；纵倾变化；傅汝德数

Analysis of the Navigating Ships’change of Trim in Shallow Water Zheng jianwei(Professional:Maritime Navigation Student ID:074120126)

Instructor:Hu Yunping & Zhang yuanqiang

Abstract: The research of the trim change in shallow water. This article begin with the concept of the shallow water, where is the shallow water has been defined, and then through the analysis of the conditions, reasons and phenomenon of the shallow water effect leads to the ships’ trim change in shallow water. For the change of the ship’s trim, we mainly consider several of the more important factors , such as, displacement tonnage of the ship, ship’s coefficient, the change of water density outboard, ship’s speed, thus we can have a qualitative understanding of the ships’trim. Then we use the existing theory and empirical formula to calculate the amount of quantitative changes of the ship’s sinking and trimming, and then analyze the results of the calculation to decide the amount of cargo can be loaded due to the trim change and use the example to demonstrate the results. On this basis, and with the specific suggestions, we hope to use the changes of ship’s trim in shallow water to take full advantage of the ship’s cargo capacity and then improve the efficiency of the ship and finally it can bring some efficiency gains to the shipping companies.

Keywords: navigating ship; shallow water effect; the change of ship’s trim; Froude coefficient

０引言

1987年，渡轮”Herald of Free Enterptis”在Zeebrugge倾覆，导致近200人死亡。相关人员对船舶及自然环境等进行了全面的调查后发现，由于船舶在浅水域中高速航行时，船体下沉导致船首首尖舱进水，淹没了汽车甲板，最终导致了船舶稳性丧失而倾覆【１】。随着航运的发展，此类事件发生的频率日渐增大。究其原因，则归咎于船舶在浅水域航行时所受的影响越来越大。

我国是一个航运大国。近年来，国内航运业得到迅猛发展，随之便带动了我国造船业的发展。为了满足航运市场的需求，新造的船舶便逐渐朝着大型化发展，吃水越来越深。于是，可航水域的水深相对于船舶的吃水就越来越小，相对的浅水域也就越来越多了。因相对水深减小而引起的船舶的浅水效应也越来越显著，出现船体下沉量增加，船舶摇晃剧烈，船舶纵倾变化加剧等现象。而船舶的纵倾变化，不但影响到船舶在浅水域航行时的操纵性能，还对船舶安全和船舶效益等产生一定的影响。虽然国内外有许多专家都对船舶在受限水域的操纵性进行了大量的研究，但有针对性的对浅水中航行船舶的纵倾变化进行研究的却不多。而且与许多年前相比，由船舶纵倾变化带来的各方面影响也越来越大了。本文希望通过对浅水中船舶纵倾变化的研究，探寻船舶纵倾变化的规律及其影响因素，并以此来提高船舶的载货量最终增加船公司的营运效益。毕竟作为一家航运公司，追求的是安全、经济、高效这三者的完美结合，以达到获得高营业额的最终目标。

１浅水域的概况

1.1浅水区界定

虽然人们逐渐认识到相对于船舶的大型化，可航水域的相对水深正在逐渐变小，但怎样去定义浅水区一直没能给出一个明确的方式。

以前，由于船舶小、船速低，浅水效应现象的发生较少，人们就根据水深数值的大小简单的定义了浅水区，超过某一常量便认为是深水区，而小于此值时则认为是浅水区【２】。然而现在，随着船速的不断提高，船体的不断增大，浅水效应便常有发生，严重的甚至导致船舶毁损。所以人们不得不重新考虑浅水效应并进行深入的研究。那么，首先当然是给浅水域划个界限，在什么条件下可不考虑浅水效应，而在什么条件时则必须重视其带来的影响。目前，对于浅水区这个概念并没有给出一个定量的定义，因为出现浅水效应的水域跟船舶尺度、船速大小、船舶形状、航区水深等都存在着直接的关系【３】。在航区水深较浅时，如果船舶吃水较小，航速较低并不一定出现浅水效应，相反的在航区水深较深而船速较高，吃水又较大时也是可能出现浅水效应的。于是，人们便想到了水深吃水比（h/d）这么一个相对概念。国际上也根据水深对于船舶操纵性的影响程度将水深划分为深水、中等水深、浅水（1.2

1.2浅水效应产生的原因

船舶在浅水区航行时，船壳周围的水流与船体的相对运动跟深水中相比是有很大的区别的。

当在深水中航行时，不论船舶首尾亦或是流经船底的水流由于不受空间上的限制而具有三维空间流动的特点，使得船舶相对于水的流速等于船速。在船首处水流既向两侧又向下方流动，并且向下的特点比较明显；而当接近船尾处时水流从两侧向纵中剖面又向上流动，并且向上的特点比较明