淺談非自航絞吸式挖泥船分艙與拖航安全性

李衛(wèi)

（中國電建集團(tuán)港航建設(shè)有限公司，天津 300467）

隨著我國疏浚行業(yè)、港口航道行業(yè)、沿海工業(yè)的不斷發(fā)展，在最近幾年中，我國自行設(shè)計(jì)水平呈不斷上升趨勢，出現(xiàn)越來越多的大型非自航絞吸式挖泥船，其中，單船的挖泥能力現(xiàn)已達(dá)到約3000 ～4500m2/h。目前，我國大部分絞吸式挖泥船屬于非自航船舶，船體型線都選用結(jié)構(gòu)簡單的箱型船型，另外，在拖航時(shí)，挖泥船不安排值班人員，在這種情況下，對船首最小高度要求并不作要求，也不對船弧、舶樓等進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此，在拖航過程中，船首經(jīng)常出現(xiàn)埋首現(xiàn)象與甲板上浪現(xiàn)象，尤其是如果選用功率比較高的拖輪時(shí)，如果海況惡劣、風(fēng)浪大，高速航行的挖泥船將面臨極嚴(yán)重的甲板上浪現(xiàn)象，很可能破壞密封設(shè)施，從而導(dǎo)致船體進(jìn)水。一旦船體內(nèi)出現(xiàn)進(jìn)水現(xiàn)象，因挖泥船上無人，要想及時(shí)發(fā)現(xiàn)以上問題，并采取及時(shí)有效的解決措施，其難度是非常高的。通過對中國規(guī)模較大的航道工程企業(yè)的發(fā)展歷史進(jìn)行深入分析后，不難發(fā)現(xiàn)，在拖航過程，這些企業(yè)中的非自航絞吸式挖泥船均發(fā)生過進(jìn)水現(xiàn)象，最終爆發(fā)船舶沉沒等海難重大事故。在拖航過程中，盡管沒有人，并不會對人們的生命安全造成嚴(yán)重威脅，但挖泥船一般造價(jià)高、燃油艙容量大，因此造成的環(huán)境污染、財(cái)產(chǎn)損失等后果是極為嚴(yán)重的。所以一定要高度重視和深入研究非自航絞吸式挖泥船在拖航過程中的破艙穩(wěn)性。

通過對非自航絞吸式挖泥船在破艙穩(wěn)性中出現(xiàn)的各種安全隱患進(jìn)行深入考察和了解，為對其相應(yīng)有效的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行研究，對當(dāng)前我國船舶在拖航過程中出現(xiàn)的浸水問題進(jìn)行有效減少和預(yù)防，本文以一般貨船破艙穩(wěn)定性的相關(guān)規(guī)定作為主要依據(jù)，詳細(xì)計(jì)算和深入分析了當(dāng)前我國較為普遍、典型的兩種非自航絞吸式挖泥船在拖航過程中的破艙穩(wěn)性。

1 案例分析

本文共選用2 艘絞吸式挖泥船，這兩種船舶的布置存在一定的共同點(diǎn)，即挖泥產(chǎn)量約為4000m3/h，均為鋼樁臺車定位，不同點(diǎn)主要體現(xiàn)在排距方面。兩艘船舶的主要不同之處為：第一，一艘船舶中設(shè)有1 臺水下泥泵、1 臺艙內(nèi)泥泵，屬于整體式上層建筑，簡稱為單泵船。其中，單泵船船寬約18.1m，船總長約86.5m，型深約5.4m，吃水約3.4m；第二，第二艘船舶中設(shè)有1 臺水下泥泵、2 臺艙內(nèi)泥泵，屬于分體式上層建筑，簡稱為雙泵船。其中，雙泵船的船寬約18.1m，船總長約86.3m，型深約5.3m，吃水約3.7m。對于以上類型的絞吸式挖泥船，其破艙穩(wěn)性遭受的影響，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，在船舶的首尾需要布設(shè)鋼樁臺車與絞刀橋架，所以在船體的首尾中間設(shè)有開槽。其體積是比較大的，因此儲備浮力較?。坏诙皟蓚?cè)邊艙的容量比較大，一旦某一側(cè)邊艙內(nèi)出現(xiàn)進(jìn)水情況，船舶便會出現(xiàn)較為顯著的橫傾現(xiàn)象；第三，機(jī)艙與泵艙的尺寸偏大，一旦破損，常常會有很多的水進(jìn)入；第四，在泵艙區(qū)和機(jī)艙中設(shè)有局部水密縱艙壁，形成邊艙，一旦單邊出現(xiàn)破損現(xiàn)象，整個(gè)船舶便會出現(xiàn)極為嚴(yán)重的橫向傾斜。

2 破艙穩(wěn)性的計(jì)算方法

2.1 基于確定性方法的計(jì)算

針對基于確定性方法的計(jì)算，主要具有以下幾點(diǎn)說明：第一，根據(jù)重線公約對若干個(gè)機(jī)艙內(nèi)進(jìn)水所提出的要求，主要是針對船長大于100m 的船舶提出來的，而本文案例中的船舶船長小于100m，不過在假定進(jìn)水時(shí)，本文對以上規(guī)定要求進(jìn)行了借用；第二，本案例中的兩艘船舶，因二者均設(shè)置了大量的機(jī)械設(shè)備，與機(jī)艙之間的區(qū)別并不大，所以選用和機(jī)艙相同的泵艙、輔泵艙的滲透率。

2.2 基于概率衡準(zhǔn)方法的計(jì)算

基于概率衡準(zhǔn)方法的計(jì)算，在整個(gè)計(jì)算過程中，主要進(jìn)行如下一些條件假定，即針對一般的干貨船，部分載重吃水、最深分艙載重吃水是破艙穩(wěn)性計(jì)算吃水的主要內(nèi)容。其中，對于最深分艙載重吃水時(shí)的GM 值，常常會選用和完整穩(wěn)性要求較為接近的極限GM 值。針對本案例中的絞吸船，如果對以上提及的極限GM 值進(jìn)行選用，則空船的重心高度低于其船的重心高度。另外，絞吸船的上甲板普遍低于其的空船重心，在液體被裝載消耗以后，絞吸船的空船重心高度便會降低。所以，針對極限GM 對應(yīng)的重心高度，其達(dá)到難度是非常高的，幾乎是很難實(shí)現(xiàn)的。綜上所述，本文空船重心高度定為最深分艙載重吃水時(shí)對應(yīng)的重心高度。

3 計(jì)算結(jié)果相關(guān)分析

3.1 基于確定性方法的計(jì)算結(jié)果分析

針對未滿足破艙穩(wěn)性要求的數(shù)種破損狀態(tài)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行深入分析后，不難發(fā)現(xiàn)，之所以破艙穩(wěn)性未得到滿足，就是因?yàn)椴粚ΨQ進(jìn)水而導(dǎo)致出現(xiàn)較為嚴(yán)重的橫向傾斜，嚴(yán)重淹沒空氣管等開口，因?yàn)閮涓×ζ《鴮?dǎo)致船舶出現(xiàn)嚴(yán)重傾覆現(xiàn)象。針對以上未滿足衡準(zhǔn)要求的情況進(jìn)行深入分析后，本文提出了以下改進(jìn)措施：

第一，當(dāng)機(jī)艙發(fā)生破損現(xiàn)象時(shí)，因?yàn)閮伤掖瑱C(jī)艙的體積比較大，兩艘船均會出現(xiàn)嚴(yán)重傾覆現(xiàn)象。一般來說，大型的絞吸船常常會安有5 ～6 臺柴油機(jī)，如果柴油機(jī)設(shè)立在兩個(gè)機(jī)艙中，會大大提高柴油機(jī)的管理難度，因此，現(xiàn)有絞吸船一般都集中設(shè)置在一個(gè)機(jī)艙中。所以，當(dāng)非自航絞吸式挖泥船的機(jī)艙發(fā)生破損現(xiàn)象時(shí)，要想使破艙穩(wěn)性要求得以滿足，幾乎是不可能的。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，如果船舶的船身長度比較短，則可以不對機(jī)艙提出要求。故本文根據(jù)以上規(guī)定，沒有對機(jī)艙提出破損要求。

第二，在橋架區(qū)，非自航絞吸船常設(shè)有較長的儲存艙。另外在船尾端與橋架耳軸位置處，常會分別設(shè)置一對小艙。實(shí)際上，如果設(shè)置的艙長度比破損長度小，在極大程度上會影響破艙的穩(wěn)性，同時(shí)會造成鄰近艙破艙長度的加大。當(dāng)單艙出現(xiàn)破損現(xiàn)象時(shí)，如果儲存艙容量非常大，在這種情況下，進(jìn)水口極易被淹沒，通過對計(jì)算結(jié)果深入分析后，不難發(fā)現(xiàn)，為對以上問題進(jìn)行有效解決，可以對橋架耳軸處小艙的分艙、儲存艙、調(diào)整尾壓載艙三者的比例進(jìn)行合理調(diào)整，對儲存艙長度進(jìn)行合理縮短，對前后小艙的長度進(jìn)行適當(dāng)加大。采用以上改進(jìn)措施，并不會對船舶的使用性能造成嚴(yán)重影響，實(shí)現(xiàn)難度并不大。在調(diào)整分艙長度后，經(jīng)過重新計(jì)算后，不難發(fā)現(xiàn)，在發(fā)生破艙以后，所有艙均能夠滿足破艙穩(wěn)性的要求。

第三，為對輔助電動設(shè)備進(jìn)行合并設(shè)置，宜在泵艙中單獨(dú)設(shè)劃分出一個(gè)艙，在泵艙和輔泵艙之間設(shè)置水密門。

第四，布設(shè)邊艙的做法予以取消，選用縱向分隔做法，對比破損長度小的艙應(yīng)盡量避免。

3.2 基于概率衡準(zhǔn)方法的計(jì)算結(jié)果分析

通過對基于確定性方法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行深入分析后可知，其破艙穩(wěn)性無法滿足要求，所以本文選用概率衡準(zhǔn)方法重新計(jì)算一次。根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，基于概率衡準(zhǔn)方法的貨船破艙穩(wěn)性能夠滿足要求，不過在對分艙進(jìn)行修改后，能夠有效地提高分艙指數(shù)，充分說明在改進(jìn)分艙后，能夠有效提高破損安全性。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

第一，對于大型絞吸船，如果沒有合理分艙，要想滿足一般破艙穩(wěn)性要求，幾乎是不可能的。

第二，通過本文對兩艘較為典型的非自航絞吸船進(jìn)行深入分析后，不難發(fā)現(xiàn)，根據(jù)確定性法進(jìn)行計(jì)算，大多數(shù)單艙破損進(jìn)水情況均無法達(dá)到規(guī)定要求。所以針對以上類似的船舶，其因拖航引發(fā)的艙室進(jìn)水、船室破損等現(xiàn)象，一定要對其給予高度關(guān)注和重視，只要出現(xiàn)浸水現(xiàn)象，船舶極易出現(xiàn)沉沒等嚴(yán)重后果。

4.2 建議

第一，當(dāng)前我國現(xiàn)有的非自航絞吸式挖泥船，在海況比較惡劣條件下，嚴(yán)禁拖航；當(dāng)海況較為正常時(shí)，為避免出現(xiàn)甲板上浪現(xiàn)象，應(yīng)對拖航速度進(jìn)行有效控制。在拖航之前，一定要將封艙工作做好，工作一定要細(xì)致化。為避免風(fēng)浪打斷空氣管與通風(fēng)管，一定要增強(qiáng)空氣管與通風(fēng)管的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

第二，在對非自航絞吸式挖泥船進(jìn)行設(shè)計(jì)建造時(shí)，在進(jìn)行分艙設(shè)計(jì)時(shí)，一定要對其破艙穩(wěn)性進(jìn)行深入考慮，嚴(yán)禁設(shè)計(jì)的艙室小于破損長度；針對艙室橫向劃分設(shè)計(jì)方案，應(yīng)盡量避免；在條件允許的情況下，為對船首儲備浮力、船首高度進(jìn)行提高，對破艙穩(wěn)性進(jìn)行改善、對甲板上浪現(xiàn)象進(jìn)行減少，一定要考慮布設(shè)首樓的方案。