大型海洋救助船破艙穩(wěn)性研究

劉 金 剛

（上海船舶研究設(shè)計院，上海 201203）

大型海洋救助船破艙穩(wěn)性研究

劉 金 剛

（上海船舶研究設(shè)計院，上海 201203）

介紹海洋救助船的船型特點和所要滿足的破艙穩(wěn)性，分析船型特征對破艙穩(wěn)性的影響，對各規(guī)則的破艙穩(wěn)性要求進(jìn)行對比分析。對以救助船型為母型研發(fā)特種用途船及公務(wù)船所涉及的破艙穩(wěn)性進(jìn)行分析，研究結(jié)論對研發(fā)新船型有借鑒意義。

海洋救助船；破艙穩(wěn)性；特種用途船；公務(wù)船

0 引 言

我國“十五”期間研發(fā)、“十一五”和“十二五”期間批量建造的大型海洋救助船被交通運輸部救撈局確定為我國海上救生力量的主力船型。該船型在海洋救助及海上應(yīng)急事件中的出色表現(xiàn)凸顯了大型救助船的特殊作用。隨著人類的海上活動與日俱增，除了已有的救助船之外，還需補(bǔ)充大噸位的救助船來充實我國的救助裝備體系。

對于大型救助船而言，破艙穩(wěn)性是一個非常重要的指標(biāo)，在很多情況下是制約其他指標(biāo)的一個優(yōu)先滿足的指標(biāo)。因此，對其進(jìn)行研究是開發(fā)優(yōu)秀船型的前提條件。

隨著已有的一批救助船在海上發(fā)揮重要的作用，其他相關(guān)部門也相繼開發(fā)建造類似船型。隨著船舶用途及特種人員的增加，船型開發(fā)會涉及特種用途船或公務(wù)船的相關(guān)要求。

新開發(fā)的船型為國際航行特種用途船或國際航行非高速公務(wù)船。這使得其適用的破艙規(guī)則發(fā)生改變，從而對破艙穩(wěn)性提出更高的要求。

1 破艙穩(wěn)性概念

船舶的破艙穩(wěn)性是指船舶在破損進(jìn)水狀態(tài)下保持一定浮性和穩(wěn)性的能力，是船舶的一項重要技術(shù)性能。根據(jù)海難事故統(tǒng)計，每年都會有許多船舶因破損進(jìn)水而沉沒或傾覆，給人們帶來難以挽回的生命財產(chǎn)的巨大損失。

從發(fā)生的海難事故分析，船舶設(shè)計時對破艙穩(wěn)性考慮的合理、周密程度直接決定著船舶破損進(jìn)水之后是否會沉沒或傾覆，也是船舶破損后能否保證船舶及人員安全的首要前提。

海洋救助船作為一種特殊用途船舶，往往出現(xiàn)在海難事故現(xiàn)場進(jìn)行船舶救助，難免會遭遇惡劣的海況及不良的水域而導(dǎo)致近距離的摩擦碰撞，進(jìn)而使得其破損進(jìn)水概率較其他船舶要大。因此，保證海洋救助船自身的安全是順利救助的前提，也使得其破艙穩(wěn)性較其他船舶又多了一層含義。

2 船型特點

經(jīng)過十多年若干批次的實船使用及優(yōu)化設(shè)計，海洋救助船現(xiàn)已成為一種具有鮮明特點的船型，其總布置圖，見圖1。

1) 該型船一般設(shè)置2層長艏樓，一方面滿足船舶艙室布置的需要，另一方面儲備大量的浮力抵御惡劣海況。

2) 該船一般都配備大拖纜機(jī)，具備一定的拖力，這就要求艉甲板面開闊無遮擋。另外在救助過程中也需要開闊的甲板面來進(jìn)行各種救助作業(yè)。

3) 該船配備的專業(yè)設(shè)備繁多，布置復(fù)雜；救助人員長期居住在船上，對居住艙室有一定舒適性要求。

總之，該船型的特點為：上層建筑豐滿，重心位置較高，受風(fēng)面積較大，具備較大拖帶能力，同時對穩(wěn)性要求嚴(yán)格[1]。

3 破艙穩(wěn)性研究

海洋救助船是一種綜合性船舶，除擁有救助船（Rescue Ship）標(biāo)志之外，可能同時擁有其他船型標(biāo)志，如拖船（Tug）、近海供應(yīng)船（Offshore Supply Ship）、特種用途船（SPS）、公務(wù)船（Public Affair Ship）、消防船（Fire Fighting Ship）及溢油回收船（Oil Recovery Ship）等。這些標(biāo)志的申請無疑增加了船舶相應(yīng)的功能，同時也對破艙穩(wěn)性提出了不同的要求。同一型船根據(jù)不同用途適用不同的破艙穩(wěn)性規(guī)則，而這些規(guī)則對船舶的要求又各有側(cè)重，這也是該船型破艙穩(wěn)性核算的特點所在。

3.1 破艙穩(wěn)性規(guī)則匯總對比分析

救助船、拖船、消防船和溢油回收船等4個船型標(biāo)志都要求滿足國際海事組織（IMO）MSC決議216(82)(SOLAS2009)對貨船的要求，近海供應(yīng)船要滿足IMO MSC決議 235（82）（《近海供應(yīng)船設(shè)計和構(gòu)造準(zhǔn)則》2006）的要求，特種用途船和公務(wù)船要滿足IMO MSC決議 266（84）（SPS2008）（《特種用途船舶安全規(guī)則》2008）的要求。各標(biāo)志對應(yīng)的破艙穩(wěn)性規(guī)則見表1。

表1 破艙穩(wěn)性規(guī)則匯總對比

3.2 破損假定及殘余穩(wěn)性衡準(zhǔn)研究

在破損假定方面，救助船、拖船和特種用途船的破損假定是一致的，但無論是縱向、橫向還是垂向都較近海供應(yīng)船嚴(yán)格。在殘存能力方面，特種用途船破損后最大橫傾角為 15°的要求大幅度大于拖船、救助船的30°要求，破損后殘存穩(wěn)性要求都是一致的。

表面上看，近海供應(yīng)船破損后最大橫傾角為15°的要求嚴(yán)于拖船、救助船30°的要求，但是近海供應(yīng)船的舷側(cè)破損寬度僅0.76m，在實船的破艙穩(wěn)性計算中，這些進(jìn)水量一般不會導(dǎo)致橫傾過大，故該橫傾角要求雖然只有15°，但不難滿足。

在破損靜穩(wěn)性曲線中最終平衡角以外的正穩(wěn)性范圍方面，近海供應(yīng)船要求具有 20°，拖船、救助船要求具有16°，近海供應(yīng)船較高。但是，由于近海供應(yīng)船的橫傾角為15°，整個穩(wěn)性范圍35°，而拖船、救助船的整個穩(wěn)性范圍為46°，其實后者要求要高。對于正穩(wěn)性范圍內(nèi)的最大復(fù)原力臂，近海供應(yīng)船要求≥0.1m，而拖船、救助船要求≥0.12m，明顯后者要求高。

以上從破損假定和殘存能力要求2個方面比較2種規(guī)則體系的嚴(yán)格程度，可看出救助船的要求高于近海供應(yīng)船。

由此可看出，破艙穩(wěn)性規(guī)則體系的嚴(yán)格程度按近海供應(yīng)船、救助船、特種用途船依次增加。各規(guī)則的破損假定及殘余穩(wěn)性的衡準(zhǔn)見表2和表3。

表2 各規(guī)則的破損假定匯總對比[1-4]

表3 各規(guī)則的殘存能力要求匯總對比[2-5]

4 破艙穩(wěn)性計算實例

由于特種用途船和公務(wù)船對破艙穩(wěn)性的要求比救助船更嚴(yán)格，因此有必要對比分析2個規(guī)則的差別。以某大型海洋救助船為例，該船型標(biāo)志包括拖船、救助船和消防船，其總長約100m，應(yīng)按照SOLAS公約對一般貨船的要求校核破艙穩(wěn)性。破艙分區(qū)為23個區(qū)（見圖2），指數(shù)A計算到4區(qū)破損，見圖3。

增加特殊人員，定員為 60人，按照特種用途船核算破艙穩(wěn)性，在同樣的計算條件下得出計算結(jié)果見表4。由表4可知，要求的指數(shù)R由0.48753提高到0.53896，而達(dá)到的指數(shù)A由0.52551降低到0.48361（見圖3），遠(yuǎn)不能滿足要求。為提高該達(dá)到的指數(shù)，極限GM（初穩(wěn)性）曲線抬高0.2m（見圖3中的虛線），重新計算達(dá)到的指數(shù)A=0.56381＞R，各吃水指數(shù)也能滿足要求。但是，會出現(xiàn)一些工況GM值落在極限GM曲線以下，也就意味著該船原始裝載工況受到限制，見圖3。

表4 破艙穩(wěn)性計算結(jié)果

5 結(jié) 語

救助船一般具備拖船、消防船和溢油回收船的綜合功能。由于船型的通用性，該型船可兼有近海供應(yīng)功能，同時增加特殊人員可作特種用途船，增加執(zhí)法設(shè)備又可成為公務(wù)船。在這些船型的變化中，破艙穩(wěn)性使用規(guī)則的變化尤為復(fù)雜，規(guī)則的變化對船舶的要求變化很大，因此，在設(shè)計之初要清楚這些規(guī)則對該船型的影響，在方案上作出相應(yīng)調(diào)整，若不去關(guān)心這些規(guī)則的變化，可能會影響到總體方案的順利進(jìn)行。

[1] 劉金剛. 海洋救助船完整穩(wěn)性特點及校核方法[J]. 船舶設(shè)計通訊，2012 (2)： 1- 5.

[2] IMO. 國際海上人命安全公約.[S].IMO.2009.

[3] IMO. 特種用途船安全規(guī)則.[S].IMO.2008.

[4] IMO. 近海供應(yīng)船設(shè)計和構(gòu)造準(zhǔn)則.[S].IMO.2006.

[5] 中國船級社. 公務(wù)船檢驗指南[Z]. 2012.

Study on the Damage Stability of Large Seagoing Rescue Ships

LIU Jin-gang
（Shanghai Merchant Ship Design and Research Institute, Shanghai 201203, China）

This article introduced the characteristics of large rescue ships and the damage stability requirements they need to meet, and analyzes the influence of hull features on damage stability. The damage stability requirements are compared and analyzed according to different rules and regulations; then the damage stability of special purpose ships and public service ships developed based on the rescue ship is analyzed. The result is expected to be a reference for the development of new ship types.

seagoing rescue ship; damage stability; special purpose ship; public service ship

U674.23；U698

B

2095-4069 (2017) 01-0010-05

10.14056/j.cnki.naoe.2017.01.003

2016-03-28

劉金剛，男，高級工程師，1976年生。2002年畢業(yè)于江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程專業(yè)，現(xiàn)從事船舶總體設(shè)計工作。