游艇码头进港航道水域尺度探讨

2012-01-22,

船海工程 2012年2期

(武汉理工大学航运学院,武汉 430063)

游艇码头进港航道尺度的确定，对保障游艇的航行安全以及促进游艇业的发展起着极为重要的作用。目前我国尚缺乏游艇码头进港航道尺寸的相关规定。《海港总平面设计规范》、《河港工程总体设计规范》，都是针对普通的营运船舶来制定的，其中的规定不适合于游艇。本文参照国外游艇码头进港航道尺度标准和国内相关研究成果，以中、小型游艇为主要研究对象，在游艇的进港航道深度和宽度方面进行了研究[1-3]。

1 游艇分类

关于游艇的分类有多种方法，一般情况下，游艇的长度能够反映出游艇的等级和品质标准，本文以长度作为游艇分类的标准。

小型游艇 12 m以下；中型游艇 12～21 m；大型游艇 21～30 m；豪华游艇 30 m以上。

统计国外游艇发达国家中、小型游艇的部分设计船型，见表1。

2 游艇进港航道尺度

2.1 进港航道水深

经过调研及咨询国内外游艇方面的专家，给出美国加州、美国国防部及澳大利亚游艇码头进港航道水深H的相关公式。

美国加州中、小型游艇：H=dmax+1.0 m；

大型游艇：H=dmax+1.5 m。

表1 部分国外游艇的设计船型 m

式中：dmax——游艇最大吃水，m。

式中：dmax——游艇最大吃水，m；

hc——波高，m；

Δh——龙骨下最小富裕水深，

软底质Δh可取0.3～0.6 m；

硬底质Δh可取0.6～0.9 m。

Δh取值如下：

软底质：max{0.3 m,10%的游艇吃水}；

硬底质：0.5 m。

进港航道的水深应考虑三部分，即满载吃水、波浪增加吃水、富裕水深。主要考虑波浪对游艇的影响。

关于波浪增加吃水，国外游艇发达国家经验发现在波浪允许的范围内，波浪的作用会使航道的深度增加，增加值一般是0.5倍设计波高。

富裕水深主要的影响因素是波浪，见图1。

图1 进港航道波浪对游艇的影响

游艇在进港航道以适当的速度航行时，会有一定的船体下沉，这与游艇的速度有关。对于休闲娱乐的中、小型游艇来说，在进港航道以合理的安全的速度航行时，船体一般下沉大约0.30 m，而在内航道、停泊水域、游艇调头区船体下沉大约0.15 m；与游艇间效应航道本身的特点以及游艇自身有关。所以游艇进港航道的水深除了要满足游艇自身满载吃水和波浪造成的吃水需要以外，还要有一定的富裕水深，此富裕水深可以根据以下几点进行确定。

1)航道阻塞比率S。

(1)

式中：As——游艇进入水中的横截面积，m2；

W——航道的平均宽度，m；

Hc——航道的水深，m。

2)弗劳德数Fr。

(2)

式中:Vs——游艇速度，m/s；

g——重力加速度，9.8m/s2。

3)Fr-S-d关系见图2，d为无穷小量下沉值。

由上面的数据计算下沉值Z。

Z=d·Hc

(3)

式中：Hc——航道的水深。

经过对中、小型游艇的计算，得出的此下沉数值与美国关于游艇的进港航道的水深非常接近。

另外还要考虑到以下几个方面。

1)回淤。挖槽中发生的泥沙沉积等回淤现象，会使进港航道水深减小。

图2 Fr-S-d的关系

2)浅水效应。浅水效应会导致游艇阻力增大，速度下降，游艇回转性能下降，航向稳定性变好，而在水域两侧深浅不同的河段还会产生航向难控现象。

3)疏浚允许误差。考虑到疏浚作业产生的不利因素，如逆流、表面水流的波动、底质的不均匀，通常疏浚允许误差在0.3～0.9 m。

4)施工。进港航道要有足够的水深来保证所有游艇能在任何潮位进入港内。

5)未来游艇港的扩建等。

结合上述因素确定我国游艇码头的进港航道水深H为

(4)

式中：Δh——龙骨下最小富裕水深，Δh=d·Hc。

需要说明的是：①当有另外的游艇经过的时候，由此得出的下沉值可能比实际的要大一点，因为阻塞比率要大。在双向航道的设计时应该考虑到这一因素。在没有限制性的水域和开放性的水域，这个下沉值要比在限定性的水域要小，因为游艇浸没在水中的横截面积比水域的横截面积要小得多。②考虑到海水或者淡水的差别。在淡水中的下沉值比在海水中的下沉值增加3%，因为海水密度是1.026 kg/m3，而淡水密度为0.999 kg/m3，对于中小型的游艇来说，这个值可以忽略。