關(guān)于AMSA對牲畜運(yùn)輸船完整穩(wěn)性計算的淺析

吳海燕

摘? ? 要：本文以我司設(shè)計建造的某牲畜船為例，介紹并分析了AMSA對牲畜運(yùn)輸船完整穩(wěn)性計算的特殊要求。該要求是對IS CODE完整穩(wěn)性要求的附加。本文計算案例對后續(xù)類似船型的完整穩(wěn)性計算具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：牲畜船;完整穩(wěn)性計算;AMSA;IS CODE

中圖分類號：U661.4? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract： Taking our livestock vessel as an example， this paper describes in detail the special requirements of AMSA for intact stability calculation of livestock vessel. AMSA's requirement for intact stability calculation of livestock vessel is an additional requirement to IS CODE， which provides certain reference for future intact stability calculation of this type of ship.

Key words：? Livestock vessel; Intact stability calculation; AMSA; IS CODE

1? ? 前言

近年來，隨著澳大利亞、新西蘭等傳統(tǒng)畜牧業(yè)發(fā)達(dá)國家牲畜出口規(guī)模不斷增大，而中國等新興市場對新鮮牛羊肉類的需求量不斷增加，牲畜運(yùn)輸船越來越受到市場的關(guān)注。本文所述的某牲畜運(yùn)輸船是由我司與荷蘭GROOT Ship Design公司聯(lián)合設(shè)計、由我司建造的符合澳大利亞海事局（AMSA）規(guī)范的綠色環(huán)保型自動飼喂牲畜運(yùn)輸船。該項(xiàng)目獲得廣東省科技進(jìn)步二等獎、東莞市科技進(jìn)步一等獎等多項(xiàng)獎勵。

由于專門運(yùn)輸動物的船舶數(shù)量較少，目前國際上尚未有牲畜運(yùn)輸船的統(tǒng)一穩(wěn)性標(biāo)準(zhǔn)。澳大利亞是世界上出口動物最多的國家，其擁有的專門運(yùn)輸動物的船舶數(shù)量也最多，海事安全局（以下簡稱AMSA）特別制定了動物運(yùn)輸船舶的穩(wěn)性規(guī)范。該規(guī)范要求牲畜運(yùn)輸船在任何航行狀態(tài)下能滿足IS CODE的穩(wěn)性衡準(zhǔn)，并應(yīng)把牲畜和飼料移動產(chǎn)生的橫傾效應(yīng)及風(fēng)效納入完整穩(wěn)性計算范圍。

以下以本司建造的某牲畜運(yùn)輸船為例，具體介紹滿足AMSA穩(wěn)性衡準(zhǔn)的計算過程。

2? ?某牲畜運(yùn)輸船穩(wěn)性計算

2.1? 牲畜移動橫傾效應(yīng)

（1）船舶正浮時牲畜移動產(chǎn)生的橫傾力臂WL，按下式計算：

（2）牲畜橫傾系數(shù)K，按下式計算：

牲畜橫傾系數(shù)K會隨著牛欄使用情況的不同而改變，例如裝載牛時與裝載羊時的系數(shù)就不一樣。

（3）船舶橫傾40°時所產(chǎn)生的橫傾力臂為船舶正浮0°時的0.8倍;橫傾力臂曲線按規(guī)定為：由0°時的橫傾力臂及40°時的橫傾力臂連接而成的一條直線（見圖1中LL1直線）

2.2? ?飼料移動橫傾效應(yīng)

（1）船舶正浮時飼料移動產(chǎn)生的橫傾力臂LF，按下式計算：

（2）船舶橫傾40°時飼料移動產(chǎn)生的橫傾力臂為船舶正浮0°時的0.8倍;橫傾力臂曲線按規(guī)定為：由0°時的橫傾力臂及40°時的橫傾力臂連接而成的一條直線（見圖1中FF1直線）。

2.3? ?風(fēng)效應(yīng)

（1）船舶正浮時風(fēng)產(chǎn)生的橫傾力臂OW，按下式計算：

（2）船舶橫傾40°時風(fēng)產(chǎn)生的橫傾力臂為船舶正浮0°時的0.8倍;橫傾力臂曲線按規(guī)定為由0°時的橫傾力臂及40°時的橫傾力臂連接而成的一條直線（見圖1中WW1直線）。

2.4? AMSA的穩(wěn)性衡準(zhǔn)[1]

（1）? 橫傾角達(dá)到30°時復(fù)原力臂曲線下面積應(yīng)不小于0.055 m*rad;橫傾角達(dá)到40°或達(dá)到進(jìn)水角（若進(jìn)水角小于40°）時，復(fù)原力臂曲線下面積應(yīng)不小于0.09 m*rad;

（2）? 橫傾角在30°～ 40°之間或30°～進(jìn)水角之間（若進(jìn)水角小于40°）時，復(fù)原力臂曲線下面積應(yīng)不小于0.03 m*rad;

（3）? 橫傾角大于等于30°時，復(fù)原力臂應(yīng)不小于0.2 m;

（4）? 最大復(fù)原力臂對應(yīng)橫傾角，應(yīng)不小于25°;

（5）? 初穩(wěn)性高度，應(yīng)不小于0.15 m;

（6）風(fēng)傾角，應(yīng)不大于10°;

（7）? 面積A，應(yīng)不小于1.03+0.2（A+B）。

2.5? 普通貨船的穩(wěn)性衡準(zhǔn)

牲畜運(yùn)輸船的穩(wěn)性首先應(yīng)達(dá)到普通貨船的穩(wěn)性要求，IS CODE對普通貨船完整穩(wěn)性的要求包括兩部分：第一部分是對復(fù)原力臂曲線特征的要求，即對船舶靜穩(wěn)性的要求;第二部分是突風(fēng)與橫搖衡準(zhǔn)，即對船舶動穩(wěn)性的要求。

（1） 對復(fù)原力臂曲線特征的衡準(zhǔn)[2]。

①橫傾角達(dá)到30°時，復(fù)原力臂曲線下的面積應(yīng)不小于0.055 m*rad;

②橫傾角達(dá)到40°或達(dá)到進(jìn)水角（若進(jìn)水角小于進(jìn)水角小于40°）時，復(fù)原力臂曲線下面積應(yīng)不小于0.09 m*rad;

③橫傾角在30°～40°之間或30°～進(jìn)水角之間（若進(jìn)水角小于40°）時，復(fù)原力臂曲線下的面積應(yīng)不小于0.03 m*rad;

④橫傾角大于等于30°時，復(fù)原力臂應(yīng)不小于0.2 m;

⑤最大復(fù)原力臂對應(yīng)橫傾角，應(yīng)不小于25°;

⑥初穩(wěn)性高度，應(yīng)不小于0.15 m。

（2） 對突風(fēng)與橫搖情況的衡準(zhǔn)[2]

①船舶受到垂直于其中心線的定常風(fēng)壓的作用，產(chǎn)生定常風(fēng)壓傾側(cè)力臂lW1;

②由于波浪作用船由平衡角θ0向上風(fēng)一側(cè)搖至橫搖角θ1在定常風(fēng)壓作用下的橫傾角θ0應(yīng)不大于16°或甲板邊緣浸水角的80%，取較小者;

③船舶受到陣風(fēng)風(fēng)壓的作用，產(chǎn)生陣風(fēng)傾側(cè)力臂lw2;

在此情況下，面積B應(yīng)大于等于面積A（見圖2）。

對比AMSA穩(wěn)性衡準(zhǔn)和IS CODE普通貨船的穩(wěn)性衡準(zhǔn)可以看出，AMSA穩(wěn)性衡準(zhǔn)前五項(xiàng)和IS CODE對普通貨船復(fù)原力臂曲線的衡準(zhǔn)基本一致;第6項(xiàng)和第7項(xiàng)為AMSA附加的特殊要求。

3? ? 某牲畜運(yùn)輸船的完整穩(wěn)性計算

某牲蓄船完整穩(wěn)性的計算工況分為12種裝載工況，包括：壓載工況;進(jìn)塢工況;50%、70%、100%消耗品工況;以及熱帶海況下的出港工況、到港工況等。

根據(jù)計算結(jié)果（略）可知：

（1） IS CODE的穩(wěn)性衡準(zhǔn)要求在穩(wěn)定風(fēng)作用下，取橫傾角16°或甲板邊緣浸水角的80%中的小者;

（2） 在穩(wěn)定風(fēng)或陣風(fēng)作用下，復(fù)原力矩應(yīng)大于傾覆力矩;

（3） 而AMSA的特殊衡準(zhǔn)要求風(fēng)傾角應(yīng)不大于10°及面積A不小于1.03-0.2（A+B）（見圖1）。而本船在100%消耗品的出港狀態(tài)時最大的橫傾角已達(dá)到9.86°，非常接近衡準(zhǔn)要求值。這主要因?yàn)槌运€以上的側(cè)投影面積過大，導(dǎo)致側(cè)向風(fēng)傾力矩過大。因上建側(cè)投影面積無法更改，因此只能盡量降低重心高度，使對應(yīng)的橫傾角減小;

（4） 對于面積A應(yīng)不小于1.03-0.2（A+B）（見圖1）的衡準(zhǔn)要求，本船尚有一定裕度。但若要求裕度更大，那么從圖1可以看出，面積A越大、面積B越小越好，即牲畜移動、飼料移動、風(fēng)這三項(xiàng)產(chǎn)生的橫傾力臂越小越好。從前面的公式可以看出，牲畜移動產(chǎn)生的橫傾力臂取決于牲畜種類、牛欄布置等因素;飼料移動產(chǎn)生的橫傾力臂取決于飼料艙的長寬和飼料的積載因數(shù)，也是由船舶的基本設(shè)計和運(yùn)輸牲畜種類決定。所以在計算牲畜船完整穩(wěn)性時，想通過減小這三項(xiàng)橫傾力臂來滿足AMSA要求的面積比是不現(xiàn)實(shí)。通過分析可以看出，對牲畜運(yùn)輸船的完整穩(wěn)性衡準(zhǔn)中，AMSA是在IS CODE的完整穩(wěn)性衡準(zhǔn)基礎(chǔ)上附加兩項(xiàng)特殊要求。在前期開發(fā)設(shè)計時盡量考慮減小橫傾力臂、降低重心高度。如船型已定，則后期很難實(shí)現(xiàn)減小橫傾力臂，只能在配載過程中盡量降低重心高度。

4? ?結(jié)束語

本文主要分析了牲畜運(yùn)輸船完整穩(wěn)性計算中AMSA的特殊要求，對今后的牲畜運(yùn)輸船的前期開發(fā)以及完整穩(wěn)性計算具有一定的參考意義。另外，AMSA對牲畜運(yùn)輸船穩(wěn)性衡準(zhǔn)中，沒有考慮運(yùn)輸過程中牲畜的舒適性問題。如果船舶在運(yùn)輸過程中搖晃劇烈，會導(dǎo)致動物暈船而不吃食，增加了動物在運(yùn)輸中的死亡率，所以AMSA對牲畜運(yùn)輸船穩(wěn)性衡準(zhǔn)要求是不夠全面的。我們在設(shè)計時，不能單方面的為了滿足穩(wěn)性衡準(zhǔn)而降低重心高度，使舒適性變差，必須在滿足IS CODE完整穩(wěn)性衡準(zhǔn)和AMSA完整穩(wěn)性衡準(zhǔn)的同時，兼顧所運(yùn)輸動物的舒適性。

參考文獻(xiàn)

[1] MARINE ORDERS （Australian Government/ Australian Maritime Safety?Authority）.

[2] 2008年國際完整穩(wěn)性規(guī)則. 海安會MSC.267（85）決議.