自卸式砂船概率破艙穩(wěn)性分析

張 文，陳智同

(1.江蘇海藝船舶科技有限公司，江蘇鎮(zhèn)江212009;2.江蘇現(xiàn)代造船技術(shù)有限公司，江蘇鎮(zhèn)江212003)

自卸式砂船概率破艙穩(wěn)性分析

張 文1，陳智同2

(1.江蘇海藝船舶科技有限公司，江蘇鎮(zhèn)江212009;2.江蘇現(xiàn)代造船技術(shù)有限公司，江蘇鎮(zhèn)江212003)

以一艘87 m自卸砂船為研究對(duì)象,介紹破損載況組合、滲透率、風(fēng)雨密點(diǎn)與無保護(hù)開口、破艙穩(wěn)性計(jì)算衡準(zhǔn)。根據(jù)《船舶與海上設(shè)施法定檢驗(yàn)規(guī)則-國內(nèi)航行海船法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》2011,采用CCS船級(jí)社軟件COMPASS對(duì)自卸砂船的概率破艙穩(wěn)性進(jìn)行建模,計(jì)算表明,該船的概率破艙穩(wěn)性滿足法規(guī)要求。

自卸砂船;概率破艙;穩(wěn)性

因基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的需求大,自卸砂船市場(chǎng)前景可觀［1］。但超載違章航行致使自卸砂船安全事故頻發(fā),由于穩(wěn)性原因引起的安全事故約占砂船海損事故的近50%。現(xiàn)有自卸砂船幾乎無貨艙艙口蓋,船舶在較大的風(fēng)浪下易喪失穩(wěn)性而發(fā)生翻沉事故［2］。

一般計(jì)算概率破艙穩(wěn)性是以大量海損事故數(shù)據(jù)為依據(jù),采用分艙指數(shù)A,以船舶在破損后具有的殘存能力——?dú)埓娓怕首鳛榘踩潭鹊暮鉁?zhǔn)［3-6］。

近年來自卸砂船由于穩(wěn)性導(dǎo)致的船舶傾覆事件引起了船級(jí)社和相關(guān)學(xué)者的注意［7-11］。文中根據(jù)CCS相關(guān)法規(guī),基于中國船級(jí)社開發(fā)的COMPASS軟件,建立自卸砂船的三維模型,在合理的破損組合基礎(chǔ)上進(jìn)行概率破艙穩(wěn)性計(jì)算。

1 實(shí)船概況

該船為鋼質(zhì)、單甲板、雙機(jī)雙槳、柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的尾機(jī)型自卸式砂船,航行于沿海航區(qū),全船設(shè)有3個(gè)貨艙,艏、艉部為升高甲板,艉部甲板上設(shè)3層甲板室。貨艙區(qū)域設(shè)有泥砂艙,泥砂艙底部設(shè)有泥門及泥砂傳送裝置。該船在皮帶傳送機(jī)艙安裝有皮帶傳輸機(jī),通過導(dǎo)向滾輪及皮帶組成的皮帶傳輸裝置,在泥砂采集點(diǎn)至工地間進(jìn)行短距離泥砂漿的調(diào)遷作業(yè)。該船裝載泥砂石密度為1.3～1.5 t/m3。貨艙設(shè)自動(dòng)排水及報(bào)警裝置,貨艙積水超過艙底100 mm時(shí),在駕駛室和機(jī)艙能自動(dòng)進(jìn)行聲光報(bào)警,并自動(dòng)啟動(dòng)排水泵;排水阱設(shè)于貨艙底靠近艉端部,通過足夠排量的自吸式泥漿排水泵,將艙底水及時(shí)排出舷外。

總長87.00 m,水線長81.42 m,垂線間長79.60 m,型寬16.80 m,型深5.60 m,設(shè)計(jì)吃水4.40 m,甲板梁拱250 mm,肋骨間距600 mm,排水量約5 201 t,定員12人,采用2臺(tái)CW6200ZC -16主機(jī),額定功率350 kW,轉(zhuǎn)速1 000 r/min,齒輪箱采用2臺(tái)JT900-2,減速比4.45:1。在設(shè)計(jì)吃水4.40 m時(shí),載貨量約為3 786 t,載重量約為3 923 t。總噸位為2 588 t,凈噸位1 449 t。本船實(shí)際干舷為1 214 mm,滿足規(guī)范對(duì)最小干舷計(jì)算值1 046 mm的要求。

該船共設(shè)有9道水密橫艙壁,分別為F3、F4、F7、F19、F22、F55、F87、F117和F125。2道水密縱艙壁,2道泥艙縱艙壁。主船體自艏向艉分別分隔為艏尖艙(平臺(tái)下方為艏?jí)狠d艙)、應(yīng)急消防泵艙、貨艙(第1貨艙、第2貨艙、第3貨艙)、第1壓載艙、泵艙、機(jī)艙、左右邊第2壓載艙(中間為燃油艙)、隔離艙、淡水艙(上方平臺(tái)為舵機(jī)艙)。艉部主甲板設(shè)有廚房、餐廳、食品庫、衛(wèi)生間、二氧化碳室、電瓶間、單人船員室4間及內(nèi)梯道。船員甲板設(shè)單人船員室6間,雙人船員室1間,衛(wèi)生間、儲(chǔ)物室和內(nèi)梯道。駕駛甲板設(shè)駕駛室(內(nèi)分海圖區(qū)和報(bào)務(wù)區(qū))和梯道。羅徑甲板設(shè)信號(hào)燈桅1根,升高甲板設(shè)首桅及錨機(jī)設(shè)備。貨艙區(qū)域舯部艙口圍板高1.5 m。

2 概率破艙計(jì)算

依據(jù)中華人民共和國海事局《船舶與海上設(shè)施法定檢驗(yàn)規(guī)則——國內(nèi)航行海船法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》2011第4篇第2-1章,第1.6節(jié)干貨船的分艙與穩(wěn)性的要求及IMO通過的A.684(17)決議《關(guān)于SOLAS公約中100 m及以上貨船的分艙和破艙穩(wěn)性規(guī)則的解釋》進(jìn)行校核;使用中國船級(jí)社上海規(guī)范研究所COMPASS軟件進(jìn)行校核。

按照法規(guī)的要求,采用水平縱傾,分別計(jì)算部分載重線吃水和最深分艙吃水下的分艙指數(shù),加權(quán)平均得到A。

該船所計(jì)算的破損組合包括所有有助于增加達(dá)到的分艙指數(shù)A值的浸水情況,計(jì)及整個(gè)船長范圍內(nèi)1艙或2相鄰艙浸水的所有情況。見表2、3。

表1 初始載況主要參數(shù)

儲(chǔ)藏處所滲透率為0.60;居住處所滲透率為0.95;機(jī)器處所滲透率0.85;空艙處所滲透率0.85;干貨船滲透率0.70。

該船位于干舷甲板進(jìn)入機(jī)艙的門在航行過程中保持常閉,并達(dá)到風(fēng)雨密要求,艙口蓋板上敷設(shè)兩層防水帆布,并用壓緊裝置將蓋板和防水帆布?jí)壕o,以確保艙口風(fēng)雨密。

3 破艙穩(wěn)性計(jì)算衡準(zhǔn)

3.1 要求的分艙指數(shù)

1)本規(guī)則旨在給船舶規(guī)定一個(gè)最低的分艙標(biāo)準(zhǔn)。

表2 1艙破損及相應(yīng)的破艙組合

2)擬提供的分艙程度應(yīng)由下式所要求的分艙指數(shù)R來確定。對(duì)Ls超過100 m的船舶:

表3 2艙破損及相應(yīng)的破艙組合

式中:Ls—船舶分艙長度,m。

對(duì)Ls為80 m及以上,但不超過100 m的船舶:

式中:Ro——式(1)中算出的R值。

3.2 達(dá)到的分艙指數(shù)A

按本條計(jì)算所達(dá)到的分艙指數(shù)A應(yīng)滿足:A不小于R,船舶達(dá)到的分艙指數(shù)A應(yīng)按下式計(jì)算。

式中:i——所考慮的每一個(gè)艙或艙組;

Pi——所考慮的艙或艙組可能浸水的概率,不考慮任何水平分隔;

Si——所考慮的艙或艙組浸水后的生存概率,包括任何水平分隔的影響。

該船達(dá)到的分艙指數(shù)A=0.424,要求的分艙指數(shù)R=0.380,本船計(jì)算結(jié)果滿足破艙穩(wěn)性的法規(guī)要求。

4 結(jié)論

通過對(duì)分艙計(jì)算,該船滿足《國內(nèi)航行海船法定檢驗(yàn)規(guī)則》對(duì)干貨船的概率破損穩(wěn)性要求。

此類船舶由于船型分艙“倒三角”貨艙,貨物重心偏高,穩(wěn)性和破損穩(wěn)性雖然已經(jīng)滿足衡準(zhǔn)的要求,但是仍然要謹(jǐn)慎操作。

此類船舶由于是自卸式的,所以貨艙從艉到艏均是連通的,一旦破損進(jìn)水,要有足夠的儲(chǔ)備浮力保證,該船設(shè)有雙舷、雙底及水密的貨艙邊空艙來保證安全。

概率破損穩(wěn)性未計(jì)及船舶破損后自由液面對(duì)船舶殘存穩(wěn)性的影響,故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮減少自由液面及貨物滑油對(duì)船舶的不利影響。

［1］馮小萍,黃炳樟.從6.15撞橋事故反思自卸砂船的設(shè)計(jì)、管理與監(jiān)管［J］.中國水運(yùn)(下半月),2009(5): 29-30+38.

［2］謝家友,陳 衛(wèi).海上自卸砂船海損事故剖析及防范［J］,中國水運(yùn),2012,12(7):52-53.

［3］周曉明.基于概率破艙穩(wěn)性的駁船優(yōu)化分艙研究［D］.大連:大連理工大學(xué),2006.

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［11］中華人民共和國海事局.國內(nèi)航行海船法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則［S］.北京:人民交通出版社,2011.

Analysis on Damage Stability of Self-discharging Sand Carrier Using Probability Method

ZHANG W en1,CHEN Zhi-tong2
(1 Jiangsu Haiyi Ship Science and Technology Co.Ltd.,Zhenjiang Jiangsu 212009,China; 2 Jiangsu Modern Shipbuilding Technology Co.Ltd.,Zhenjiang Jiangsu 212003,China)

Taking an 87m self-discharging sand carrier as example,this paper details the different working conditions of damage,permeability,weather tightand the criteria of damaged stability calculation.The probability damage stability of the ship is calculated by using the COMPASS software based on Regulation for the Statutory Surveys of Ships and Offshore Installations-The technical regulations for statutory surveys of seagoing ships on domestic voyage(2011).The results show that the probability of the ship's damaged stability can meet the requirements.

self-discharging sand carrier;probability damage;stability

10.3963/j.issn.1671-7953.2015.03.015

U674.13

A

1671-7953(2015)03-0063-04

2015-02-06

修回日期:2015-03-18

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51309123);江蘇省高校自然科學(xué)研究資助項(xiàng)目(13KJB570002);

江蘇省高?！扒嗨{(lán)工程”資助項(xiàng)目

張 文(1979-),男,學(xué)士,工程師

研究方向:船舶設(shè)計(jì)開發(fā)

E-mail:zjzw984111@sina.co