SOLAS對雙層底要求研究

陳 晶 晶

（中國船級社審圖中心，上海 200135）

0 引 言

最新修訂的SOLAS[1]（國際海上人命安全公約）對船舶的雙層底布置提出了嚴(yán)格的要求，本文對審圖工作中碰到的各種案例的計算與分析，闡述了對這一新要求的理解和運用，并對船舶分艙布置提出了合理的建議。

1 雙層底布置要求的適用范圍

雙層底布置要求適用2009年1月1日后鋪設(shè)龍骨的船舶（除液貨船外）。其范圍包含了船長80m以下的貨船和/或符合其他分艙與破損穩(wěn)性規(guī)則的船舶。雖然在SOLAS第Ⅱ-1章B部分分艙與穩(wěn)性第4條中提到，B-1至B-4部分的破損穩(wěn)性要求適用于船長（L）80m及以上的貨船和所有客船（不論其船長），但注釋①中其他文件的分艙與破損穩(wěn)性規(guī)則的貨船除外[2]。在MSC.281（85）（第85屆海上安全委員會通過的決議）對SOLAS第Ⅱ-1章分艙與破損穩(wěn)性規(guī)則的解釋性說明第4.1條[3]中指出了各個條款的適用范圍，注釋①中所列其他IMO文件中的分艙與破損穩(wěn)性規(guī)則的貨船，不要求符合B-1部分的第6、7、7-1、7-2條，但應(yīng)符合其他規(guī)則。綜觀這些條款， B-1部分的第6、7、7-1、7-2條是破損穩(wěn)性要求范疇，詳細(xì)描述了概率法破損穩(wěn)性的計算方法，這些規(guī)則對船長80m以下的貨船是不作要求的；而B-2部分的第9、10、11條是針對船舶布置提出的要求，已超出了概率法破損穩(wěn)性的計算范疇，故不適用于前面第4條的規(guī)定。因此，除液貨船外，不論船長、船型，不論適用何種破損穩(wěn)性規(guī)則，均需滿足雙層底布置要求。

2 雙層底布置要求分析

雙層底布置主要是將較小擱淺引起的浸水影響最小化，具體要求如下：

1) 雙層底縱向范圍自艏部防撞艙壁至艉尖艙艙壁；

2) 雙層底橫向范圍自內(nèi)底延伸至船舷兩側(cè)，即船體全寬B，以保護(hù)船底至舭部彎曲部位；

3) 雙層底垂向范圍為內(nèi)底板的高度h自龍骨線量起，h ≥B/20，在任何情況下，h值不得小于760mm，

但也不必大于2000mm，還應(yīng)不大于部分吃水dp；

4) 在大小適中的水密液艙（包括干的液艙）處，如艙的底部或側(cè)面破損不致有影響船舶安全（通過雙層底破損計算），則不必設(shè)雙層底；

5) 適用SOLAS第Ⅱ-1/1.5條規(guī)定并在第Ⅲ/3.22條定義的短程國際航行范圍內(nèi)營運的客船，主管機關(guān)如確信設(shè)置雙層底與該船的設(shè)計及船舶正常作業(yè)不相適應(yīng)，可允許在該部分免設(shè)雙層底。

客船或貨船未設(shè)雙層底的任何部分，都應(yīng)視為非常規(guī)布置并按B-2部分第9條規(guī)定的底部破損要求進(jìn)行計算驗證其安全性。

針對審核中碰到的各種船底布置情況，解釋如下：

1) 內(nèi)底板的高度h自龍骨線量起，龍骨線是平行于平板龍骨的一條直線，因此在艉部升高而使得船底板升高高度大于 /20B 的區(qū)域，則自動視為滿足雙層底布置要求，不需要進(jìn)行底部破損計算；

2) 雙層底沒有橫跨整個船寬，如圖1；所設(shè)內(nèi)底高于部分分艙吃水dp的，如圖2；還有雙層底內(nèi)的艙室與dp以上艙室通過圍壁相通的，都應(yīng)視為非常規(guī)布置；

圖1 未橫跨整個船寬的雙層底布置

圖2 內(nèi)底高于dp的雙層底布置

3) 從規(guī)范定義的角度考慮，因底部升高而使該艙室的最低點仍大于 /20B 的，可不設(shè)雙層底，如圖3中的舷側(cè)邊艙，直接滿足雙層底要求，亦不需要進(jìn)行底部破損計算，而該圖的中間艙室仍要設(shè)置雙層底；

4) 內(nèi)底的表面并非不可在垂直方向作成階層，只要內(nèi)底任何部分不低于參考水平面dp，較小的階層和凹槽就此處而言不必視為非常規(guī)布置[3]。圖4是在橫向范圍內(nèi)形成臺階。

圖3 不需設(shè)置雙層底的舷側(cè)邊艙

圖4 有階層的雙層底布置

3 底部破損穩(wěn)性計算分析

對不滿足雙層底要求的非常規(guī)布置的區(qū)域應(yīng)通過破損計算。計算的目的是為了核算未按雙層底要求進(jìn)行布置的各個區(qū)域在船舶所有營運工況下破損后的殘存概率is不小于1，不致于影響船上人命安全。

首先應(yīng)確定底部破損的范圍，如表1[1]所示（表中L按載重線船長計算）：

表1 底部破損計算的破損范圍

底部破損區(qū)域包括未滿足雙層底要求的任意部位，以及位于破損范圍內(nèi)的任何相鄰接的處所。利用破損范圍形成的方框在破損區(qū)域進(jìn)行比量，圖5給出了可能的破損位置（陰影表示未滿足雙層底要求的部位；方框表示應(yīng)假定的破損區(qū)域）。因相鄰艙室的計入，使參與底部破損穩(wěn)性計算的區(qū)域有所擴大。將圖5中每個框中所框到的艙室作為一種破損組合，從而可得到多種底部破損組合形式。若未設(shè)雙層底的艙室左右舷不對稱布置，取較為危險的一舷進(jìn)行破損；若對稱布置，則取提供儲備浮力較小的一舷進(jìn)行破損；若破損區(qū)域內(nèi)較小的區(qū)域破損會導(dǎo)致更嚴(yán)重的情況，還須核算小區(qū)域的破損。為了計算破損后的殘存概率is，可以借助一般破損穩(wěn)性的計算方法進(jìn)行計算。

圖5 底部破損穩(wěn)性計算中可能的破損位置

3.1 概率法

該方法需要定義初始狀態(tài)：ds（最深分艙吃水）、dp（部分分艙吃水）和dl（輕載航行吃水）3種吃水下的最小要求GM（初穩(wěn)性高）或最大許用重心垂向位置KG和有效縱傾范圍。其中：

ds——船舶夏季載重線吃水；

dp——輕載航行吃水加上輕載航行吃水與最深分艙吃水之差的60%；

dl——通常對應(yīng)于裝載手冊中消耗品為10%的壓載到港工況下的吃水，但并非一定是該工況，通常表示所有航行裝載工況的合適下限。

首先按常規(guī)方式定義ds、dp和dl下的最小要求GM值。所定義的GM應(yīng)保證殘存概率is對上述3個工況均不小于1。并且使得裝載手冊中的各典型工況的計算GM值都滿足最小GM要求。在吃水ds、dp和dl之間的最小GM值可以通過線性內(nèi)插法求得。

按ds、dp零縱傾，dl的實際營運縱傾計算各破損組合破損后的殘存概率is。由于零縱傾計算下的有營運縱傾計算，對dl僅考慮一個縱傾。在ds、dp和dl之間的各吃水處的縱傾范圍可以通過線性插值得到。② 裝載手冊中各典型工況的縱傾值對應(yīng)于垂線間長bpL ，而雙層底破損穩(wěn)性計算中的縱傾范圍是按照船舶分艙長度Ls定義的，因此需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

在完整穩(wěn)性計算書或裝載手冊中應(yīng)給出極限GM曲線的包絡(luò)曲線，如圖6；并清晰地說明該曲線的有效縱傾范圍，如圖7。

對每個貨艙或某艙室的一部分的滲透率采用概率法計算其規(guī)定值。如各個破損組合在定義的初始狀態(tài)下的殘存概率is都不小于1，則滿足要求。

3.2 確定性法

確定性法與概率法不同之處在于其初始的核算工況以及最終的校核衡準(zhǔn)不同。其初始工況需要將裝載手冊或完整穩(wěn)性計算書中的各個典型工況均納入到該底部破損穩(wěn)性計算的核算工況。在第7-2條中有浸水最終平衡階段的殘存概率final,iS 的公式：

圖6 極限GM曲線

圖7 有效縱傾范圍

計算時還應(yīng)注意，不能假定破損穿透的液艙其液體完全從該艙流失，并由海水來取代未達(dá)到求取的最終平衡水線。該方法由于初始工況較多，工作量較大，校核標(biāo)準(zhǔn)較為嚴(yán)格，故建議使用概率法計算。

4 案例分析

某船，其載重線船長L=194.78m，B=32.26m，雙層底高度為1.78m。其第五壓載艙存在如圖2的超出部分吃水dp的非常規(guī)雙層底布置，如圖8陰影部分所示，其破損范圍假定為表2：

表2 某船底部破損范圍

按照破損范圍考慮其底部破損組合有以下6種情況，見圖8。

1) 破損組合1：第五壓載艙（左）、空艙、滑油泄放艙；

2) 破損組合2：第五壓載艙（左）、空艙、滑油泄放艙、主機滑油循環(huán)艙、管弄、污水井；

圖8 某船底部破損穩(wěn)性計算中可能的破損位置

3) 破損組合3：第五壓載艙（左）、第五壓載艙（右）、空艙、滑油泄放艙、主機滑油循環(huán)艙、艙底水分油污油艙、燃油泄放艙、管弄、燃油溢流艙、污水井；

4) 破損組合4：第五壓載艙（左）、第四壓載艙（左）；

5) 破損組合5：第五壓載艙（左）、第四壓載艙（左）、管弄；

6) 破損組合6：第五壓載艙（左）、第四壓載艙（左）、管弄、第五壓載艙（右）、第四壓載艙（右）。

根據(jù)裝載手冊中的營運縱傾范圍和初穩(wěn)性高，采用零縱傾和-1.94m縱傾2個初始狀態(tài)將最小GM調(diào)整為1.0m進(jìn)行計算，其初始狀態(tài)見表3。

表3 底部破損穩(wěn)性計算的初始狀態(tài)列表

通過概率法計算，6種破損組合在以上5種初始狀態(tài)下破損后的殘存概率均為1，滿足要求。證明此處不設(shè)置雙層底不會影響船舶安全，則不必設(shè)置雙層底。

ds和dp：{-0.5%L ≤ trim ≤ +0.5%L} ∪ {-1.94-0.5%L ≤ trim ≤-1.94+0.5%L}，為 {-2.91≤ trim ≤ 0.97}；

dl：{-1.293-0.5%L≤trim ≤ -1.293+0.5%L} ，為{-2.263 ≤ trim ≤ -0.323}；

吃水ds、dp和dl之間的縱傾值可以通過線性插值得到。

5 分析與結(jié)論

5.1 破損計算結(jié)果分析

雙層底要求是一種比較嚴(yán)格的保護(hù)船舶安全的規(guī)則。在雙層底破損計算審核中，發(fā)現(xiàn)破損范圍對艙室的布置尤為重要，若一個較大艙室，設(shè)計的縱向長度較為接近且小于破損的縱向范圍長度，并且相鄰艙室都是較大艙室，則該種情況下的底部破損后的殘存概率不易滿足要求。最好能在設(shè)計之初考慮修改艙壁位置，使該艙的縱向長度大于縱向范圍。

尤其對參照母型船進(jìn)行設(shè)計的船舶，大多母型船在設(shè)計時雙層底要求并沒有生效，因此，在設(shè)計之初最好能補充完整的雙層底，或進(jìn)行該項計算。

5.2 補救措施

1) 調(diào)整艙室布置，如增設(shè)雙層底，或修改艙壁位置；

2) 若船舶已完成建造階段，可在破損計算不合格的區(qū)域內(nèi)增設(shè)固定壓載水艙（慎用），此法在破損計算中可以減少破損后該艙液體的進(jìn)出；

3) 采取措施增加裝載的初穩(wěn)性高度，如減少甲板貨的裝載量，或降低夏季載重線吃水。

[1] 國際海上人命安全公約2009 INTERNATIONAL CONVENTION FOR THE SAFETY OF LIFE AT SEA[S].

[2] 國際海事組織 第80屆至第82屆海上安全委員會通過的決議 A COLLENCTION OF RESOLUTIONS ADOPTED AT 80THTO 82NDSESSIONS OF MARITIME SAFETY COMMITTEE[S].

[3] 國際海事組織 第 85屆海上安全委員會通過的決議 A COLLENCTION OF RESOLUTIONS ADOPTED AT 85THSESSIONS OF MARITIME SAFETY COMMITTEE[S].