最新特種用途船安全規(guī)則對(duì)分艙設(shè)計(jì)的影響分析

孫 小 江

（上海佳豪船舶工程設(shè)計(jì)股份有限公司，上海 201612）

0 引 言

海上安全委員會(huì)在2008年5月13日MSC.266(84)決議[1]通過(guò)了特種用途船安全規(guī)則（簡(jiǎn)稱SPS2008規(guī)則），以此替代原來(lái)A.534(13)決議[2]通過(guò)的SPS（Special Purpose Ships）規(guī)則。本規(guī)則的實(shí)施有利于該類船舶的作業(yè)，并將使船舶及其人員的安全水準(zhǔn)達(dá)到最新修訂的國(guó)際海上人命安全公約[3]（International Convention for the Safety of Life at Sea，SOLAS）的等效要求。

針對(duì)SPS2008規(guī)則中穩(wěn)性與分艙章節(jié)的變化情況進(jìn)行分析，并以某型專用引航員船作為實(shí)例進(jìn)行計(jì)算和比較。發(fā)現(xiàn)新老規(guī)則的計(jì)算方法不同，新的計(jì)算方法帶來(lái)了特種用途船分艙設(shè)計(jì)的新格局。

1 特種用途船的分艙穩(wěn)性要求

對(duì)于特種用途船的穩(wěn)性與分艙，國(guó)際航區(qū)的SPS船現(xiàn)在都必須滿足最新SPS2008規(guī)則。而國(guó)內(nèi)航區(qū)的SPS船應(yīng)滿足國(guó)內(nèi)法規(guī)2011[4]第四篇第2-1章1.11的要求。國(guó)內(nèi)法規(guī)目前對(duì)SPS船的分艙與穩(wěn)性要求仍然沿用了A.534(13)決議，即老版的SPS規(guī)則。

表1對(duì)SPS規(guī)則新老版本關(guān)于分艙穩(wěn)性的要求作了一個(gè)全面的分析，分別從破損穩(wěn)性計(jì)算方法、假定破損范圍、破損部位、殘存能力要求等方面進(jìn)行比較?？梢园l(fā)現(xiàn)新老規(guī)則的破損計(jì)算方法不同，一種是確定性方法，一種是沿用最新SOLAS2009中客船的計(jì)算方法（概率論方法）。

2 實(shí)例計(jì)算和分析

以上海港引航站的專用引航員船[5]為計(jì)算實(shí)例。該船為進(jìn)出上海港及長(zhǎng)江各港的中外船舶接送引航員，同時(shí)又是引航工作的海上基地，是國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的大型專用引航員船。該船屬于特種用途船型，國(guó)內(nèi)沿海航區(qū)，但規(guī)格書中穩(wěn)性要求滿足無(wú)限航區(qū)。因此，針對(duì)該船的分艙穩(wěn)性，采用A.534(13)和SPS2008規(guī)則兩種思路都進(jìn)行了計(jì)算。

2.1 根據(jù)A.534 (13)規(guī)則的破損計(jì)算及分析（確定性方法）

首先，對(duì)專用引航員船的主要水密分割進(jìn)行了分析（見圖1）。根據(jù) A.534(13)規(guī)則，破損發(fā)生在橫向水密艙壁之間（含機(jī)器處所）。假定破損范圍如下：縱向范圍為7.21m，橫向范圍為3.36m，垂向范圍自基線向上無(wú)限制。

根據(jù)破損發(fā)生的7個(gè)區(qū)域Z01～Z07以及假定的破損范圍，破損涉及的艙室組合見圖1。需要注意的是，分割Z02和Z03之間的水密艙壁上有凹入，但整個(gè)凹入部分處于B/5破損范圍以外。另外，在Z03和Z04這兩個(gè)區(qū)域存在水密縱艙壁，但是，該水密縱艙壁處于B/5破損范圍以內(nèi)，因此必須考慮縱艙壁破損。

表1 SPS規(guī)則的新老版本比較

圖1 專用引航員船的水密分割及假定破損組合

計(jì)算的初始工況選取了裝載手冊(cè)中的所有航行工況，共5個(gè)初始工況。進(jìn)行這些工況下的破損穩(wěn)性計(jì)算，并校核破損后的浮態(tài)和殘存穩(wěn)性是否滿足衡準(zhǔn)的要求。因?yàn)閆03和Z04這兩個(gè)區(qū)域的問(wèn)題比較突出，因此提取了這兩個(gè)區(qū)域的破損后穩(wěn)性校核結(jié)果見表2、3。

表2 A.534(13)規(guī)則的破損穩(wěn)性校核（Z03）

表3 A.534(13)規(guī)則的破損穩(wěn)性校核（Z04）

可以看到，初始工況三～初始工況五在Z03和Z04區(qū)域破損后的橫傾角均大于7°，不滿足衡準(zhǔn)要求。這主要是因?yàn)檫吪撦^大，造成較大的不對(duì)稱進(jìn)水。且縱艙壁不滿足B/5的要求，造成進(jìn)水量大，穩(wěn)性損失大，從而進(jìn)一步導(dǎo)致橫傾角增大。

如要滿足衡準(zhǔn)要求，理論上可以采取的措施包括增加主橫艙壁或者將縱艙壁布置在B/5破損范圍以外，以減少進(jìn)水量，或者減小邊艙甚至取消縱艙壁，消除不對(duì)稱布置。但是，這些措施對(duì)艙容和布置的改動(dòng)太大，將直接影響船上居住處所的布置。因此，還可以考慮增加橫貫浸水裝置，即Z03和Z04區(qū)域的邊壓載水艙和邊淡水艙都必須安裝橫貫浸水裝置，以減小不對(duì)稱進(jìn)水下的橫傾角。

2.2 根據(jù)SPS2008規(guī)則的破損計(jì)算及分析（概率論方法）

根據(jù)SPS2008規(guī)則，專用引航員船的分艙和破損穩(wěn)性應(yīng)符合SOLAS2009第Ⅱ-1章的規(guī)定，將船舶視為客船且特殊人員視為乘客，應(yīng)滿足達(dá)到的分艙指數(shù)不小于要求值。該船載運(yùn)人數(shù)為150人（包括引航員和船員），根據(jù)插值，要求的分艙指數(shù)應(yīng)為0.9R（R為客船要求的分艙指數(shù)）。

計(jì)算A指數(shù)之前需要將分艙長(zhǎng)度Ls劃分成固定數(shù)量的離散的破損區(qū)域。這些破損區(qū)域的劃分決定了具體的破損，從而對(duì)破損穩(wěn)性分析具有重要影響。專用引航員船包括縱向區(qū)域 11個(gè)，且船中縱艙壁作為橫向水密分割。

在最深分艙吃水、部分分艙吃水和輕載航行吃水3個(gè)初始裝載工況下，考慮所有可能的一區(qū)域、二區(qū)域以及三區(qū)域的破損組合（共計(jì)360個(gè)），計(jì)算所有破損后船舶的生存概率，最終求和得到分艙指數(shù)A。表3中對(duì)專用引航員船的分艙指數(shù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了校核。可以看到，該船達(dá)到的分艙指數(shù)大于要求的分艙指數(shù)，且達(dá)到的部分分艙指數(shù)均大于要求的分艙指數(shù)0.9R，完全滿足SPS2008破損穩(wěn)性的要求。

表3 SPS2008規(guī)則的破損穩(wěn)性校核

另外，對(duì)于雙層底布置的要求[6]，所有特種用途船視為客船，應(yīng)滿足SOLAS第II-1/9條。根據(jù)要求，內(nèi)底應(yīng)延伸至船舷兩側(cè)，以保護(hù)船底至舭部彎曲部位。如未設(shè)雙層底的任何部分，應(yīng)能承受船舶該部分規(guī)定的破損，且破損后生存概率對(duì)所有營(yíng)運(yùn)工況不小于1。

專用引航員船的初步分艙方案是不滿足該要求的，雖有雙層底的布置，但是部分區(qū)域未延伸至船舷兩側(cè)。這主要是船中區(qū)域的L型邊水艙造成的，因此，需要把內(nèi)底延伸至兩側(cè)，L型邊水艙上下分割為兩個(gè)水艙。

2.3 兩種規(guī)則的比較

針對(duì)專用引航員船的分艙穩(wěn)性，以上分別采用了兩種規(guī)則進(jìn)行了計(jì)算。從結(jié)果來(lái)看，專用引航員船的分艙方案不滿足A.534(13)規(guī)則的衡準(zhǔn)，可以滿足SPS2008規(guī)則的分艙指數(shù)要求，但內(nèi)底要延伸至兩側(cè)。

如要滿足A.534(13)規(guī)則必須要增加橫貫浸水裝置，但是該裝置的設(shè)置比較復(fù)雜，而且對(duì)于平衡裝置的平衡時(shí)間也有嚴(yán)格的要求。相比較于采用平衡裝置，分艙布置自然滿足破損穩(wěn)性的要求是最理想的。因此，最終該船的分艙穩(wěn)性采用SPS2008規(guī)則，內(nèi)底延伸至兩側(cè)，滿足了分艙指數(shù)和雙層底布置的要求。

3 結(jié) 語(yǔ)

從以上的實(shí)例計(jì)算和比較中，可以發(fā)現(xiàn)SPS2008規(guī)則的最大更新在于破損計(jì)算的方法，從確定性思路一躍成為概率論思路，由此帶來(lái)了一系列的變化。

1) 更綜合、更全面的破損考慮。確定性方法校核的破損組合有限（算例中為7個(gè)），主要考核了較大的分艙布置，不能反映所有可能的破損下的情況。而概率論方法覆蓋了實(shí)船所有可能的破損組合（算例中為360個(gè)），不會(huì)漏掉各種較小的分艙對(duì)船舶生存的作用，相對(duì)確定性方法而言，更綜合、更全面；

2) 為分艙設(shè)計(jì)提供了較大的靈活性。確定性方法的特點(diǎn)是強(qiáng)制所有裝載工況在所有破損后的浮態(tài)和穩(wěn)性都必須滿足要求。這樣對(duì)船舶分艙的設(shè)計(jì)限制很大，不夠靈活，導(dǎo)致船舶的分艙布置比較單一。而概率論方法則允許某些艙組破損進(jìn)水后船舶殘存能力低于衡準(zhǔn)的要求，只要總的分艙指數(shù)水平滿足要求即可。這樣就給設(shè)計(jì)帶來(lái)了方便，不需要再拘泥于主橫艙壁、縱艙壁位置等。為了滿足各種不同的功能處所布置要求，可有多種滿足破損穩(wěn)性要求的分艙布置方案；

3) 更為合理，分艙要求直接與載運(yùn)人數(shù)相關(guān)。SPS2008規(guī)則對(duì)特種用途船的分艙指數(shù)要求是基于客船的要求進(jìn)行折減得到的。隨著載運(yùn)人數(shù)的增加，分艙的要求也增加。如載運(yùn)人數(shù)超過(guò)240人，則該船的分艙要求等同于對(duì)客船的要求；

4) 增加船舶破損后經(jīng)受橫傾力矩的殘存概率影響。新規(guī)則選取乘客集中一舷力矩、風(fēng)壓力矩以及下放救生艇力矩中的最大者，通過(guò)計(jì)算船舶經(jīng)受橫傾力矩的殘存概率計(jì)入總的分艙指數(shù)；

5) 提出了對(duì)雙層底布置的新要求。根據(jù)新規(guī)則，所有特種用途船都必須滿足對(duì)雙層底布置的要求。雙層底的設(shè)置加強(qiáng)了對(duì)船底的保護(hù)，提升了船舶底部破損后的殘存率。

[1] Resolution MSC.266(84). Code of Safety for Special Purpose Ships[S], 2008.

[2] Resolution A.534(13). Code of Safety for Special Purpose Ships[S], 1983.

[3] The International Convention for the Safety of Life at Sea (SOLAS) [S], 2009.

[4] 中華人民共和國(guó)海事局. 船舶與海上設(shè)施法定檢驗(yàn)規(guī)則－國(guó)內(nèi)航行海船法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則[S]2011.

[5] 韓永興，孫小江. 專用引航員船總體設(shè)計(jì)研究[J]. 船舶與海洋工程, 2012, (4)：26-28.

[6] 陳晶晶. SOLAS對(duì)雙層底要求研究[J]. 船舶與海洋工程, 2012, (2)：62-66.