SOLAS 2009破損穩(wěn)性衡準(zhǔn)對(duì)客滾船設(shè)計(jì)影響分析

周耀華，張高峰，章 程

（中國(guó)船級(jí)社上海規(guī)范研究所，上海 200135）

0 引 言

在渤海灣運(yùn)營(yíng)中的客滾船有相當(dāng)一部分是按照2004年國(guó)內(nèi)法規(guī)之2006或2008修改通報(bào)的分艙標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)建造的。分艙標(biāo)準(zhǔn)與同年代適用的國(guó)際法規(guī)（即SOLAS 90標(biāo)準(zhǔn)）相同。于2009年1月1日生效的SOLAS 2009分艙標(biāo)準(zhǔn)系基于風(fēng)險(xiǎn)分析的方法[1]，相對(duì)于確定性的SOLAS 90標(biāo)準(zhǔn)[2]而言，在設(shè)計(jì)上能夠帶來(lái)更大的靈活性，并可能為船舶設(shè)計(jì)出更大的貨物處所[3]。本文通過(guò)對(duì)4艘渤海灣客滾船，進(jìn)行了SOLAS 2009概率破損穩(wěn)性衡準(zhǔn)校核，評(píng)估了SOLAS 2009分艙標(biāo)準(zhǔn)對(duì)客滾船設(shè)計(jì)的潛在影響。

1 SOLAS 2009衡準(zhǔn)校核

4艘客滾船主尺度詳見(jiàn)表1。

4艘船均按SOLAS 2009標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了滿足衡準(zhǔn)要求A、B和D船的布置較為相似，在艙壁甲板以下均布置有滾裝處所。滾裝處所均設(shè)有L形邊艙保護(hù)，邊艙寬度均略大于B/5以保證SOLAS 90衡準(zhǔn)計(jì)算的破損范圍不會(huì)危及滾裝處所破損。C船因艙壁甲板下沒(méi)有布置滾裝處所，故對(duì)邊艙寬度沒(méi)有統(tǒng)一限制。除A船外其余均在艙壁甲板上只布置了一層延伸至船長(zhǎng)范圍的滾裝處所，而A船則設(shè)置了2層。

SOLAS 2009概率法校核主要考察以下幾個(gè)方面：

1) 滿足R指數(shù)要求（SOLAS II-1/6）；

2) SOLAS II-1/8條的滿足；

3) SOLAS II-1/9 條的滿足。

4艘船計(jì)算結(jié)果詳見(jiàn)表2。

由表2 計(jì)算結(jié)果可見(jiàn)樣船B、C和D均能滿足R指數(shù)要求。通過(guò)對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析，樣船A不能滿足的主要原因在于設(shè)計(jì)了3層滾裝處所導(dǎo)致dp*和ds吃水過(guò)大且對(duì)應(yīng)GM過(guò)小。同時(shí)由于艙壁甲板下的滾裝處所艙室容積較大導(dǎo)致殘存概率過(guò)小。B和D船由于艙壁甲板下分艙相對(duì)合理，貨物布置適當(dāng)導(dǎo)致殘存概率較高，從而能夠滿足R指數(shù)要求。C船由于沒(méi)有艙壁甲板下的滾裝處所因此取得了較大的A指數(shù)冗余。可見(jiàn)B、D船的設(shè)計(jì)從經(jīng)濟(jì)性考慮更為適合，C船設(shè)計(jì)相對(duì)SOLAS2009衡準(zhǔn)過(guò)于保守。

表1 客滾船主尺度和載客人數(shù)

注：計(jì)算樣船救生艇數(shù)量均按照普通國(guó)際航行配置，這與裝載手冊(cè)略有不同。

*dp，ds和GM的定義參見(jiàn)相關(guān)法規(guī)規(guī)定[1]。

雖然沒(méi)有進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)，但所有樣船均能滿足8.1條和9條的要求。證明現(xiàn)有的客滾船分艙設(shè)計(jì)基本能夠滿足SOLAS 2009衡準(zhǔn)部分的要求。應(yīng)注意的是針對(duì)8.2條的計(jì)算表明有必要針對(duì)邊艙的布置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整?？蜐L船現(xiàn)有的邊艙設(shè)計(jì)使水線以下較長(zhǎng)的部分為寬度略大于B/5的空艙所保護(hù)。該部分基本上左右通過(guò)橫貫進(jìn)水裝置相連通，且L形邊艙通常延伸至水密甲板。因此，有部分破損情況因進(jìn)水過(guò)多導(dǎo)致殘存概率不滿足衡準(zhǔn)要求，可以通過(guò)適當(dāng)修改邊艙設(shè)計(jì)以較小的代價(jià)滿足8.2條要求。無(wú)邊艙保護(hù)部分同樣可以通過(guò)少量修改使之滿足要求，因此8.2條的修改設(shè)計(jì)不在本文討論范圍之內(nèi)。

2 修改設(shè)計(jì)對(duì)比計(jì)算

依據(jù)SOLAS 90標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的客滾船A在原始設(shè)計(jì)下不滿足SOLAS 2009衡準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，且存在較大差距。因此，針對(duì)A船的問(wèn)題進(jìn)行了不同修改設(shè)計(jì)方案的對(duì)比計(jì)算。在盡量減少修改工作量和盡量不減少裝載量的情況下使之滿足SOLAS 2009標(biāo)準(zhǔn)。以此為例初步評(píng)估現(xiàn)有SOLAS 2009衡準(zhǔn)對(duì)客滾船傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的影響。

由于基于SOLAS 90確定性衡準(zhǔn)的破損范圍為B/5是A船的邊艙設(shè)計(jì)寬度的基本依據(jù)，在施行SOLAS 2009概率法衡準(zhǔn)后，8.2條對(duì)邊艙破損范圍的要求為B/10。有必要分析以此為邊艙設(shè)計(jì)依據(jù)的潛在影響，因此在對(duì)比方案中將邊艙與底部滾裝處所相鄰的部分縮減 2m，使該部分的邊艙寬度略寬于 8.2條規(guī)定的B/10。

針對(duì)原始設(shè)計(jì)方案的計(jì)算結(jié)果分析表明，由于底部滾裝處所較長(zhǎng)、容積較大，一旦破損后將導(dǎo)致殘存概率基本為零。因此，在底部處所增加1道水密艙壁與原始設(shè)計(jì)作比較。增加1道橫艙壁時(shí)，需要增加一部起重機(jī)，出于簡(jiǎn)化計(jì)算考慮，該部分的計(jì)算沒(méi)有計(jì)入GM和排水量。

由于在滿足SOLAS 2009的B船和D船上增加了一個(gè)位于上甲板的上層滾裝處所，即實(shí)際存在3個(gè)滾裝處所。因此，dp和ds下的GM值較小無(wú)法滿足SOLAS 2009要求?？紤]逐步減少該處所的載貨量，分別針對(duì)底部滾裝處所不增加橫艙壁、增加1道橫艙壁和邊艙寬度是否減小共4種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對(duì)比。

出于降低重心考慮，4個(gè)設(shè)計(jì)方案均將原有的部分空艙改為固定壓載水艙，并選取靠近船中的空艙，出于簡(jiǎn)化計(jì)算考慮所有修改設(shè)計(jì)重心的縱向和橫向位置不改變，縱傾也不改變。

修改設(shè)計(jì)方案內(nèi)容為：

1) 邊艙寬度修改；

2) 在底部滾裝處所增加水密橫艙壁；

3) 減少最上層滾裝處所的載貨量；

4) 將部分空艙改為固定壓載水艙。

依據(jù)表3進(jìn)行修改設(shè)計(jì)后，底部滾裝處所和邊艙的設(shè)計(jì)如圖1~4所示。

表3 設(shè)計(jì)修改參數(shù)

圖1 邊艙B/5，1道橫艙壁方案

圖2 邊艙B/5，無(wú)橫艙壁方案

圖3 邊艙B/10，無(wú)橫艙壁方案

圖4 邊艙B/10，1道橫艙壁方案

保持載客量不變分別逐步減少最上層滾裝處所的貨物裝載量，以減小ds，dp增加GM。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

從表4的計(jì)算結(jié)果可知，下層滾裝處所過(guò)大導(dǎo)致殘存概率過(guò)小，而增加橫艙壁后能夠有效提高A指數(shù)。同等情況下邊艙寬度保持原始設(shè)計(jì)不變能夠更好地滿足A指數(shù)的要求。同時(shí)，考慮到經(jīng)濟(jì)性，B/5邊艙寬度和增加1道橫艙壁是較佳選擇。

表4 改裝方案計(jì)算得到的A指數(shù)

值得注意的是，8.2條無(wú)論邊艙寬度是否修改，船中機(jī)艙及后部的原始設(shè)計(jì)都不滿足該條要求。減小邊艙寬度可以使機(jī)艙前部的設(shè)計(jì)滿足8.2條要求。但考慮到將嚴(yán)重影響最上層滾裝處所的貨物裝載量，而邊艙形狀為L(zhǎng)形的可以考慮采用修改邊艙局部設(shè)計(jì)，將邊艙寬度保持不變維持比B/5略寬的原始設(shè)計(jì)。由于水密甲板以下滾裝處所的容積較大，一旦破損將會(huì)導(dǎo)致船舶浮態(tài)發(fā)生重大改變甚至導(dǎo)致傾覆。而SOLAS2009衡準(zhǔn)施行后，在A指數(shù)滿足要求的情況下允許該處破損后船舶殘存概率為零。就這一點(diǎn)而言SOLAS 2009衡準(zhǔn)相對(duì)SOLAS 90衡準(zhǔn)存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，不一定在安全性上完全等效。因此，從安全角度考慮應(yīng)該維持邊艙寬度不變，保證B/5破損范圍不會(huì)危及到水密甲板下的滾裝處所。

3 結(jié) 語(yǔ)

4艘樣船的計(jì)算分析結(jié)果表明現(xiàn)有客滾船的設(shè)計(jì)基本上可以在付出較小代價(jià)的情況下滿足 SOLAS 2009破損穩(wěn)性衡準(zhǔn)。在改裝設(shè)計(jì)過(guò)程中，建議關(guān)注以下設(shè)計(jì)原則：

1) 艙壁甲板下艙段邊艙寬度保證B/5；

2) 在艙壁甲板下布置低位貨艙，以增加殘存性；

3) 優(yōu)化貨物裝載布置，使dp和ds下的GM維持在適當(dāng)范圍；

4) 適當(dāng)修改L形邊艙設(shè)計(jì)，減小B/10破損范圍內(nèi)艙室進(jìn)水對(duì)浮態(tài)的影響；

5) 適當(dāng)修改機(jī)艙及以后艙室的分艙布置，減少其破損后對(duì)浮態(tài)的影響。

[1] IMO. SOLAS Consolidated Edition 2009[S].

[2] IMO. SOLAS Consolidated Edition 2004[S].

[3] 孫家鵬. 破艙穩(wěn)性新規(guī)則探討[J]. 上海造船，2009，（4）：28-33.