B-60型干舷散貨船甲板貨裝載設(shè)計(jì)

趙峰顏緒周妍

（上海船舶研究設(shè)計(jì)院，上海201203）

B-60型干舷散貨船甲板貨裝載設(shè)計(jì)

趙峰顏緒周妍

（上海船舶研究設(shè)計(jì)院，上海201203）

隨著航運(yùn)市場(chǎng)的持續(xù)低迷，BDI指數(shù)持續(xù)走低，全球散貨船市場(chǎng)深受運(yùn)力過剩和貨運(yùn)需求不足影響，越來越多的船東希望在散貨船增加甲板貨裝載，以拓展散貨船的利潤(rùn)空間，提高船舶經(jīng)濟(jì)效益。在散貨船甲板裝貨，必將對(duì)船舶甲板載荷、穩(wěn)性性能、視線等產(chǎn)生影響，需要在原有船舶設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，增加對(duì)甲板載荷、穩(wěn)性計(jì)算等方面的考核。以某B-60型干舷散貨船為例，詳細(xì)闡述散貨船裝載甲板貨的設(shè)計(jì)分析。

散貨船；甲板貨；甲板載荷；穩(wěn)性

Abstract:As the shipping market remains downturn and BDI keeps falling steadily，the world bulk carries market is deeply affected by excess shipping capacity and insufficient freight demand.For the sake of expanding profit and improving economic benefit of bulk carriers，more and more ship owners desire that deck cargoes can be loaded on the vessels，which creates bad influence on weather deck load，stability performance and visibility.The above mentioned aspects should be checked on the basis of original design.Taking a bulk carrier with B-60 type freeboard as an example，the paper presented design of loading deck cargoes in details.

Keywords:bulk carrier；deck cargo；weather deck load；stability

0 前言

甲板貨（DECK CARGO，又稱艙面貨），是指固定在露天甲板上運(yùn)輸?shù)呢浳?。傳統(tǒng)的甲板貨包括部分危險(xiǎn)品、木材以及許多由于尺寸較大而無法入艙的對(duì)儲(chǔ)存環(huán)境要求較低的貨物。部分甲板貨（特別是大件貨）可以在散貨船的甲板及貨艙艙蓋上裝載。對(duì)于散貨船裝載甲板貨有其特殊要求，必須考慮船舶強(qiáng)度、船舶穩(wěn)性等，以避免甲板貨破壞船舶甲板強(qiáng)度及船舶穩(wěn)性，且在甲板裝載貨物不應(yīng)影響船舶視線以保證船舶航行安全。

1 散貨船裝載甲板貨相關(guān)規(guī)范要求

散貨船按照干舷類型，通?？煞譃锽型干舷、B-60型干舷和B-100型干舷。B型干舷散貨船根據(jù)SOLAS 2009需考慮概率法破損穩(wěn)性計(jì)算；B-60型干舷散貨船根據(jù)ICLL規(guī)則即確定性方法進(jìn)行破損計(jì)算時(shí)，需考慮1艙破損計(jì)算；B-100型干舷散貨船的破損穩(wěn)性需考慮2艙破損計(jì)算 （不適用于機(jī)器處所限界艙壁兩側(cè)的艙室）。散貨船裝運(yùn)的貨物主要是谷物、煤、礦石、鋼卷筒、重貨等，也可兼裝集裝箱。但在設(shè)計(jì)允許的情況下，散貨船也可在甲板裝載貨物。

散貨船裝載甲板貨，需滿足針對(duì)甲板貨裝載的相關(guān)規(guī)范規(guī)則，如下：

1）SOLAS 2009第1部分第II-1章B部分第4條擬載運(yùn)甲板貨的船舶需滿足SOLAS公約中第II-1章B部分B-1至B-4部分的破損穩(wěn)性要求。

2）IS CODE 2008 B部分3.4.1.3對(duì)于擬載運(yùn)甲板貨的貨船，裝載手冊(cè)中需包括下列裝載工況：船舶貨艙均質(zhì)貨（且在甲板上裝有特別說明裝載范圍和重量的甲板貨）滿載離港以及裝載有全部備品和燃料；船舶貨艙均質(zhì)貨（且在甲板上裝有特別說明裝載范圍和重量的甲板貨）滿載到港，以及10%的備品和燃料。

3）IACS第4章第8部分2.2.2，船長(zhǎng)大于等于150 m的散貨船，其裝載手冊(cè)應(yīng)提供均勻裝載、隔艙裝載、輕重壓載等載況的相關(guān)離港、抵港載況，包括甲板貨載況（如適用）。

4）IACS對(duì)1966國(guó)際載重線公約的解釋LL65的對(duì)裝載甲板貨的貨船其破損穩(wěn)性計(jì)算的相關(guān)規(guī)定，“In.6 and.7 of the footnotes to SOLAS Chapter II-1，Regulation 4，ships shown to comply with ICLL 1966 Regulation 27 as applied in compliance with IMO Res.A.320 and A.514，may be excluded from the application of SOLAS Chapter II-1 Part B-1，except if they carry deck cargo”即B-60貨船如果在甲板裝貨，則需要額外滿足SOLAS破損穩(wěn)性要求。

5）各船級(jí)社對(duì)裝載甲板貨的船舶的相關(guān)要求。

從上述規(guī)范可以看出，與不裝載甲板貨相比，裝載甲板貨的B-60型干舷或B-100型干舷散貨船除常規(guī)穩(wěn)性計(jì)算要求外，還需額外滿足SOLAS破損穩(wěn)性計(jì)算要求（概率法計(jì)算破損穩(wěn)性）。

2 甲板貨裝載分析要點(diǎn)

基于大部分散貨船為B-60型干舷散貨船，本文以某B-60型干舷散貨船為例，介紹散貨船相關(guān)甲板貨裝載設(shè)計(jì)。

B-60型干舷散貨船裝載甲板貨時(shí)，除考慮結(jié)構(gòu)強(qiáng)度外，對(duì)于甲板貨裝載的完整及破損穩(wěn)性，需增加單獨(dú)的計(jì)算并滿足相關(guān)規(guī)范規(guī)則要求。還需考慮甲板貨裝載對(duì)于舾裝數(shù)的影響，以確定相關(guān)系泊設(shè)計(jì)參數(shù)。此外，甲板貨的運(yùn)輸（如大件貨）對(duì)船舶的視線的影響也應(yīng)予以注意。

2.1 相關(guān)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核

如散貨船在初步設(shè)計(jì)時(shí)即考慮裝載甲板貨，則需在考慮普通裝載強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，額外考慮裝載甲板貨對(duì)船舶強(qiáng)度的相關(guān)影響，確定該船裝載甲板貨的甲板強(qiáng)度載荷，并相應(yīng)設(shè)計(jì)船舶結(jié)構(gòu)。

而在普通散貨船基礎(chǔ)上增加甲板貨裝載，則需要根據(jù)原有設(shè)計(jì)重新計(jì)算甲板強(qiáng)度載荷是否適合裝載甲板貨，如船東提供的甲板貨載荷超出甲板載荷范圍，則需根據(jù)船東提供的甲板貨載荷重新計(jì)算并設(shè)計(jì)船舶結(jié)構(gòu)，增加船舶結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，校核全船總縱強(qiáng)度。

對(duì)裝載甲板貨基于原有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不做變化的情況，為保證甲板貨裝載不會(huì)對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)成影響，則需要在保證結(jié)構(gòu)局部強(qiáng)度的同時(shí)對(duì)裝載甲板貨的總縱強(qiáng)度加以計(jì)算考核。

本文基于該B-60型干舷散貨船原有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不做變化。在船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，甲板載荷一般為均布載荷，根據(jù)該B-60型散貨船甲板及艙蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其主甲板區(qū)域均布載荷為3.5 t/m2，貨艙艙蓋均布載荷為1.4 t/m2。

2.2 確定最大甲板載貨量

該B-60型干舷散貨船甲板貨可裝貨區(qū)域?yàn)樨浥撋霞装寮?個(gè)艙口蓋，扣除甲板的管系、舾裝設(shè)備以及部分不適宜裝載甲板貨的區(qū)域如貨艙之間的甲板條，可確定甲板貨最大裝載面積，如圖1所示。

根據(jù)主甲板的甲板載荷（3.5 t/m2）以及與貨艙艙蓋的甲板載荷（1.4 t/m2）確定最大甲板裝貨量，見表1。

2.3 裝載甲板貨穩(wěn)性分析

散貨船裝載甲板貨時(shí)，由于船舶的重心高度增加，從而使船舶的初穩(wěn)性高度降低，受風(fēng)面積增大，船舶的穩(wěn)性變差。在裝載甲板貨時(shí)，需綜合考慮船舶貨艙的貨物重量和甲板貨重量。根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，裝載甲板貨不僅要考慮船舶滿載工況的完整穩(wěn)性及破損穩(wěn)性，還要考慮船舶在不超過最大載重量的情況下可能存在的極限穩(wěn)性工況。為確保船舶滿足穩(wěn)性要求，其貨艙貨物及甲板貨應(yīng)合理分配，以使貨物總的重心高度盡可能低。

2.3.1 裝載甲板貨的完整穩(wěn)性校核

散貨船裝載甲板貨時(shí)，根據(jù)IS CODE B部分3.4.1.3，其裝載工況應(yīng)包括船舶各貨艙均勻裝貨及在甲板上裝貨時(shí)的滿載離港、到港的工況，上述工況除需滿足IS CODE 2008穩(wěn)性規(guī)則所要求的相關(guān)穩(wěn)性規(guī)則外，還需根據(jù)IACS對(duì)1966國(guó)際載重線公約的解釋LL 65，提供滿足SOLLAS II-1章要求的極限GM曲線或KG曲線校核各工況穩(wěn)性。

圖1 甲板貨裝載區(qū)域

2.3.2 甲板貨裝載中極限GM T曲線或KG曲線的選取

根據(jù)SOLAS 2009，概率法破損穩(wěn)性計(jì)算中需考慮3種初始裝載工況的吃水、縱傾及GM定義，三種初始裝載工況為輕載吃水、部分分艙吃水及最深分艙吃水。在甲板貨裝載工況中，各裝載工況的GM值都應(yīng)大于根據(jù)上述3種工況確定的最小GM值。

上述工況的GM值除最深分艙吃水工況外，均從完整穩(wěn)性極限GM曲線上取值；最深分艙吃水工況的GM值根據(jù) IACS ILLC，1966/1988的 LL65對(duì)B-60型貨船裝載甲板貨的解釋3、4來確定：

“3.Therefore ships identified in item 1），above，shall

a） according to the assigned reduced freeboards，comply with damage stability requirements of regulation 27 of ICLL 1966 and the 1988 Protocol to the ICLL 1966;and

b）according to the intended deck cargo capacity，to provided with the limiting GM or KG curve required by SOLAS Chapter II-1，Regulation 5-1.4 in compliance with the probabilistic damage stability analysis of SOLAS Chapter II-1 Part B-1.

4.The KG used for demonstrating compliance with the criteria in 3）a shall be the same as that used for the criteria in 3）b”

即在最大吃水時(shí)，ILLC規(guī)則破損穩(wěn)性計(jì)算中的GM1必須與SOLAS的 GM2相同。當(dāng)GM2＜GM1時(shí)，用GM=GM2來核算ICLL破損是否滿足要求，且最終包絡(luò)線取GM2，見圖2。

圖2 甲板貨裝載的極限GM曲線示意圖

故可將概率法破損穩(wěn)性計(jì)算中最深分艙吃水的GM即SOLAS的GM2取為ICLL規(guī)則即確定性破損計(jì)算的GM1值。

在該B-60型干舷散貨船典型裝載中，其最深分艙吃水為13.3 m。輕載吃水為5.856 m，縱傾-2.415 m，在ICLL規(guī)則確定性破損穩(wěn)性計(jì)算中，其初始工況GM1=2.724 m。

結(jié)合完整穩(wěn)性極限GM曲線，可確定三種工況的吃水、縱傾、GM，如表2所示。

表2 各工況吃水縱傾及GM表m

根據(jù)上述方法可確定甲板貨裝載的極限GM曲線及相關(guān)穩(wěn)性規(guī)則，見圖3。

圖3 甲板貨裝載的極限GM曲線（縱傾=0 m/-1.945 m）

2.4 甲板貨滿載工況分析

結(jié)合甲板貨最大允許裝載量，合理確定貨艙貨物密度及貨物重量，以使船舶裝載至滿載吃水。具體裝載如表3所示。

此裝載離港工況下船舶浮態(tài)如下：

吃水值 13.300 m

GM值 3.560 m

此種裝載的離港、到港工況下，總縱強(qiáng)度滿足許用強(qiáng)度，各穩(wěn)性規(guī)則滿足要求，其中，離港工況中，GM=3.56 m＞最小GM=2.722 m。

2.5 船舶穩(wěn)性極限狀態(tài)分析

在某些配載工況中，如甲板裝貨較多而貨艙裝貨較少，則會(huì)導(dǎo)致貨物總的重心高度較高，從而船舶的GM值小于此吃水下所要求的最小GM值，即船舶穩(wěn)性不能滿足要求。綜合考慮貨艙與甲板裝貨量，在確保滿足相關(guān)穩(wěn)性規(guī)則以及對(duì)應(yīng)吃水的GM值能滿足極限GM曲線要求后，確定此穩(wěn)性極限狀態(tài)下的貨艙及甲板裝貨量及重心高度如表4所示。

表3 滿載吃水下船舶貨物裝載重量

表4 穩(wěn)性極限狀態(tài)下船舶貨物裝載重量及重心高度

此裝載離港工況下船舶浮態(tài)如下：

吃水值 11.450 m

GM值 2.270 m

此種裝載離港、到港工況下，總縱強(qiáng)度滿足許用強(qiáng)度，各穩(wěn)性規(guī)則滿足要求，其中，離港工況中，GM=2.270 m＞最小GM=2.269 m。

2.6 破損穩(wěn)性校核

根據(jù)SOLAS 2009 II-1章B部分第4條規(guī)定，對(duì)擬載運(yùn)甲板貨的B-60型干舷散貨船，應(yīng)符合SOLAS公約II-1章B1-B4部分對(duì)破損穩(wěn)性的要求，即應(yīng)使用概率法進(jìn)行破損穩(wěn)性校核計(jì)算。

概率法破損穩(wěn)性計(jì)算的初始工況如表5所示。

表5 概率法破損計(jì)算初始工況

其中，表5中初始工況的最深分艙吃水下的GM值為ICLL規(guī)則下破損的初始工況的GM值。

概率法破損穩(wěn)性計(jì)算結(jié)果見表6。

可以看出該B-60型干舷散貨船在裝載甲板貨的情況下，滿足概率法破損計(jì)算的要求。

3 舾裝設(shè)計(jì)

在甲板貨物運(yùn)輸過程中，甲板貨物必須綁扎牢固，確保船舶航運(yùn)安全。因此需在上甲板和貨艙蓋上增加固定系固設(shè)施，系固設(shè)施必須由船東結(jié)合其實(shí)際航運(yùn)經(jīng)驗(yàn)，確保系固設(shè)施數(shù)量及強(qiáng)度滿足航行安全的需要。

裝載甲板貨與不裝載甲板貨相比，舾裝數(shù)與原有舾裝數(shù)不完全一致，如本例中裝載甲板貨后，舾裝數(shù)由3 294變?yōu)? 494，根據(jù)MSC/Circ.1175 Annex Table 1的要求，即導(dǎo)致舾裝數(shù)跳檔，對(duì)于系泊設(shè)備的安全工作載荷應(yīng)相應(yīng)調(diào)整。

4 其他事項(xiàng)

為確保船舶在航程的各個(gè)階段擁有足夠的穩(wěn)性和縱向強(qiáng)度，在裝貨及航運(yùn)過程中對(duì)下述事項(xiàng)予以足夠的重視：

1）控制甲板貨的垂向分布；

2）在航程中可能會(huì)遇到的陣風(fēng)力矩；

3）船舶載重量的損失尤其是燃油的消耗；

4）船舶及甲板貨可能增加的重量如部分甲板貨在航運(yùn)過程中吸附的水。根據(jù)IS Code Part B，3.4.2.6，如裝載甲板貨，可假定船舶到港時(shí)，甲板貨由于吸附水增加了自身10%的重量。

為評(píng)估船舶的視線，應(yīng)特別注意貨物在甲板的高度，確保甲板貨的最高點(diǎn)或其他位置和駕駛室位置的連線在海面的交點(diǎn)而由此產(chǎn)生的視線盲區(qū)小于船舶允許的最大盲區(qū)。

此外，甲板貨的裝載不應(yīng)影響船員出入各個(gè)處所的安全通道、開口及操作，避免破壞已有的開口（如通風(fēng)與空氣管）的密性，并確保此類開口有適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施。

5 結(jié)語(yǔ)

本文全面介紹了甲板貨相關(guān)知識(shí)以及散貨船裝載甲板貨相關(guān)的規(guī)范規(guī)則，并結(jié)合某B-60型干舷散貨船，對(duì)散貨船裝載甲板貨的方式、裝貨量進(jìn)行了論述，根據(jù)相關(guān)規(guī)范規(guī)則，對(duì)其裝載甲板貨的總縱強(qiáng)度、完整穩(wěn)性及破損穩(wěn)性的相關(guān)計(jì)算分析進(jìn)行了介紹。結(jié)果表明，該B-60型干舷散貨船裝載甲板貨時(shí)相關(guān)強(qiáng)度及穩(wěn)性都滿足相關(guān)規(guī)范規(guī)則要求，這也說明B-60型散貨船裝載甲板貨是可行的。

Design of Loading Deck Cargoes on Bulk Carriers with B-60 Type Freeboard

ZHAO FengYAN XuZHOU Yan

（Shanghai Merchant Ship Design and Research Institute，Shanghai 201203，China）

U674.13+4

A

1001－4624（2017）01－0031－05

2017-01-30；

2017-04-30

趙 峰（1983—），男，工程師，從事船舶總體設(shè)計(jì)工作。

顏 緒（1983—），男，工程師，從事船舶總體設(shè)計(jì)工作。

周 妍（1982—），女，高級(jí)工程師，從事船舶總體設(shè)計(jì)工作。