關(guān)于冬季和北大西洋冬季干舷的探討

鄭文軍 盧 雷 王 巍

對(duì)《國際載重線公約》進(jìn)行認(rèn)真分析，探討了在《公約》允許的框架內(nèi)，對(duì)已有多年歷史的船舶干舷計(jì)算進(jìn)行合理改進(jìn)的方法，為提高船舶的經(jīng)濟(jì)性提供了嶄新的思路。

國際載重線標(biāo)志的設(shè)計(jì)和勘劃有50多年的歷史，設(shè)計(jì)、施工、檢驗(yàn)過程已經(jīng)程式化，也正因此，業(yè)界缺少對(duì)其深入理解以及做出改變的動(dòng)力。在長期的工作實(shí)踐和思考過程中，我們認(rèn)為關(guān)于冬季和北大西洋冬季干舷（為描述方便，除特別說明外，以下僅討論冬季干舷）的位置的確定上仍有討論的空間。

一直以來，冬季載重線干舷是以實(shí)際勘劃的夏季干舷為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，但在《1966年＜國際載重線公約＞的1988年議定書》（以下簡(jiǎn)稱公約）中，并沒有做這樣明確的要求。本文從基本理論知識(shí)、公約本身的邏輯和定義幾個(gè)方面探討了冬季載重線干舷可以最小夏季干舷為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)和勘劃的可能性和合理性。如可行，對(duì)于大部分常規(guī)設(shè)計(jì)的船舶來說，可以通過僅改變載重線冬季干舷標(biāo)志的設(shè)計(jì)即可提高船舶的載貨量，在保證安全的基礎(chǔ)上充分利用船舶現(xiàn)有能力，增加經(jīng)濟(jì)效益。

為簡(jiǎn)便起見，本文僅針對(duì)常規(guī)船型，即夏季最小干舷小于結(jié)構(gòu)吃水，實(shí)際的夏季干舷勘劃在結(jié)構(gòu)吃水處，平直龍骨、斜直甲板、結(jié)構(gòu)吃水不低于夏季干舷、無木材干舷、無甲板凹槽等影響干舷計(jì)算的其它特殊因素。

目前的常規(guī)算法是：首先，根據(jù)公約要求，計(jì)算夏季最小干舷，并在確定船舶基本參數(shù)時(shí)，確保夏季最小干舷位置不低于船舶結(jié)構(gòu)吃水位置，將實(shí)際的夏季干舷勘劃在結(jié)構(gòu)吃水處。然后，以此勘劃的夏季干舷為基礎(chǔ)確定冬季干舷位置。即，冬季干舷=實(shí)際勘劃的夏季干舷+結(jié)構(gòu)吃水/48。

以最小夏季干舷為基準(zhǔn)確定冬季干舷

1、勘劃冬季干舷的意義

按《公約》要求，冬季最小干舷是將夏季干舷加上夏季吃水的1/48而得到的干舷。關(guān)于增加的這部分干舷的意義，業(yè)界有兩種看法：1）在冬季，由于海水密度高，需要降低吃水，用于保證排水量不超出船舶設(shè)計(jì)值，結(jié)構(gòu)計(jì)算基于結(jié)構(gòu)吃水，所以，冬季干舷與結(jié)構(gòu)吃水位置有關(guān)；2）計(jì)算完整穩(wěn)性時(shí)，由于氣象條件的改變，冬季需要提供更高的穩(wěn)性衡準(zhǔn)，穩(wěn)性計(jì)算基于結(jié)構(gòu)吃水，所以，冬季干舷與結(jié)構(gòu)吃水位置有關(guān)；3）按氣象條件，冬季要求更大的儲(chǔ)備浮力，相應(yīng)增加干舷。即僅從儲(chǔ)備浮力的要求解釋其意義，與《公約》規(guī)定的最小冬季干舷有關(guān)，與穩(wěn)性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求無關(guān)，與結(jié)構(gòu)吃水位置無必然聯(lián)系。

（1）冬季最小干舷與海水密度無關(guān)

表面海水的密度與溫度和鹽度有關(guān)。一般地說，在赤道地區(qū)由于水的溫度很高，鹽度很低，因而表面海水的密度很??；由赤道向兩極，密度逐漸增大。關(guān)于不同海域的海水密度，不同的文獻(xiàn)給出的具體數(shù)值稍有不同，但大范圍在1.02～1.03t/m3，其中包括了水深較深處的海水密度數(shù)據(jù)。在總體和結(jié)構(gòu)的相關(guān)校核計(jì)算中，使用的海水密度通常為1.025t/m3，海水密度的極大值與其相比，增加了1/200，對(duì)于表面海水密度這個(gè)數(shù)字則更小，海水密度的變化率比1/48小得多。所以，雖然冬季海水的密度有所增加，但冬季干舷并非考慮海水密度的變化。

在公約中，最小淡水（密度為1.0t/m3）干舷為海水最小干舷減去Δ/40Tcm。這個(gè)公式反應(yīng)了水密度由海水密度1.025t/m3改變到的淡水密度1.0t/m3保證排水量不變時(shí)的干舷變化。通過這個(gè)公式，保證了船舶在海水和淡水的排水量一致。這個(gè)公式與冬季干舷增加的計(jì)算公式是完全不同的。

通過淡水干舷和冬季干舷兩個(gè)計(jì)算公式的對(duì)比，可以看出，冬季干舷的計(jì)算與海水密度的改變無關(guān)。

《公約Annex II》中對(duì)夏季和熱帶的劃分原則分別作了規(guī)定，夏季為“8蒲福風(fēng)級(jí)以上大風(fēng)不超過10%”熱帶為“8蒲福風(fēng)級(jí)以上大風(fēng)不超過1%”，在這些定義中，僅涉及到風(fēng)力等氣象信息，與密度無關(guān)。在規(guī)則相關(guān)有效區(qū)域內(nèi)，未劃分到夏季和熱帶范圍的海域即為適用于冬季干舷的海域。由此定義可見，冬季干舷僅考慮氣象條件，與海水密度無關(guān)，并非考慮保持船舶的排水量不變而增加冬季干舷。

（2）冬季最小干舷與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度無關(guān)

按IACS的解釋，無限航區(qū)指除冰區(qū)外，船舶航行不受地理?xiàng)l件限制；在CSR中，規(guī)范的要求基于船舶在整個(gè)設(shè)計(jì)壽命期間航行于北大西洋波浪環(huán)境。在結(jié)構(gòu)計(jì)算中，與季節(jié)無關(guān)，即結(jié)構(gòu)計(jì)算的結(jié)果已包含對(duì)所有季節(jié)的要求。

所以，冬季最小干舷位置與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度無關(guān)。

（3）冬季最小干舷與完整穩(wěn)性無關(guān)

IMO國際完整穩(wěn)定性規(guī)則2008（2008 IS CODE），對(duì)國際航行海船的完整穩(wěn)性做了系統(tǒng)的規(guī)定。根據(jù)氣象部門積累的大量風(fēng)速統(tǒng)計(jì)資料，是按航區(qū)確定的，并未區(qū)分為夏季和冬季。在對(duì)國際航行的船舶進(jìn)行的完整穩(wěn)性計(jì)算中，計(jì)算風(fēng)壓側(cè)傾力臂時(shí)使用風(fēng)壓504N/m2。計(jì)算結(jié)果對(duì)不同季節(jié)均有效。

所以，冬季最小干舷位置與完整穩(wěn)性計(jì)算無關(guān)。

（4）勘劃載重線的意義僅在于考核船舶的最小儲(chǔ)備浮力

勘劃載重線標(biāo)志意義在于，表明該船在不同航區(qū)、不同季節(jié)中航行時(shí)所需的最小儲(chǔ)備浮力。與海水密度無關(guān)，與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)性計(jì)算無關(guān)。從勘劃載重線標(biāo)志意義的角度講，按照實(shí)際勘劃的夏季干舷校核的穩(wěn)性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度結(jié)果已適用于所有季節(jié)。冬季最小干舷與最小夏季干舷有關(guān)，與實(shí)際勘劃的夏季干舷和結(jié)構(gòu)吃水位置無必然關(guān)聯(lián)。

2、《公約》第6條（6）中的邏輯

《公約》第6條（6）中規(guī)定，如對(duì)船舶所核定的干舷比最小干舷為大，因而其載重線是勘劃在相當(dāng)于或低于根據(jù)本議定書所核定的最低季節(jié)性最小干舷載重線位置，則僅需勘劃淡水載重線。

按本條規(guī)定，如果“所核定的最低季節(jié)性最小干舷載重線位置”是以實(shí)際勘劃的夏季干舷為基準(zhǔn)計(jì)算，即，冬季干舷=實(shí)際勘劃的夏季干舷+結(jié)構(gòu)吃水/48，那么，就不會(huì)出現(xiàn)載重線低于“最低季節(jié)性最小干舷載重線位置”，《公約》中的第6條（6）款就沒有存在的意義。那么，可以得出推論，《公約》關(guān)于冬季干舷的計(jì)算方法為：冬季最小干舷=最小夏季干舷+結(jié)構(gòu)吃水/48。

對(duì)本條要求，按一般情況解釋，以最小干舷為基準(zhǔn)計(jì)算各季節(jié)載重線，如果載重線是勘劃在相當(dāng)于或低于冬季干舷位置，那么，夏季、冬季載重線重合，載重線為“全季節(jié)”載重線。此時(shí)，船舶包括穩(wěn)性、強(qiáng)度在內(nèi)的所有文件，保證的是在此載重線條件下滿足相關(guān)要求，即已經(jīng)滿足所有季節(jié)的要求，并不需要再為冬季情況增加額外的干舷。

如果冬季干舷以實(shí)際勘劃的夏季干舷為基準(zhǔn)計(jì)算，就會(huì)出現(xiàn)如下情況。見圖1。

圖1 載重線位置對(duì)比

A船和B船主尺度完全一樣，區(qū)別是B船的結(jié)構(gòu)吃水稍高，A船按最小干舷計(jì)算的最低季節(jié)性最小干舷載重線位置高于結(jié)構(gòu)吃水位置，B船按最小干舷計(jì)算的最低季節(jié)性最小干舷載重線位置低于結(jié)構(gòu)吃水位置，忽略結(jié)構(gòu)吃水高度不同帶來的“夏季吃水/48”帶來的影響，結(jié)果出現(xiàn)結(jié)構(gòu)吃水高的B船在冬季時(shí)的載貨量反而小于結(jié)構(gòu)吃水低的A船。這是不合理的。

所以，按照《公約》中的第6條（6）款的邏輯，也可得出結(jié)論，冬季最小干舷與實(shí)際勘劃的夏季干舷以及結(jié)構(gòu)吃水位置無必然關(guān)聯(lián)。

3、夏季干舷和冬季干舷的定義

在《公約》中，對(duì)夏季干舷并沒有明確的定義，而只是規(guī)定了夏季最小干舷。按照這個(gè)邏輯，不小于夏季最小干舷的某個(gè)干舷，即滿足夏季干舷的要求，可稱之為夏季干舷，夏季最小干舷和實(shí)際勘劃的夏季干舷都是夏季干舷。對(duì)冬季干舷，也只要求了最小冬季干舷是將夏季干舷加上夏季吃水的1/48。按照定義，可以得出這樣推論：最小冬季干舷按實(shí)際勘劃的夏季干舷加上夏季吃水（結(jié)構(gòu)吃水）的1/48確定，毫無疑問是正確的，但《公約》也并未禁止使用最小夏季干舷加上夏季吃水的1/48的方法來計(jì)算，然后考慮適當(dāng)余量，并保證實(shí)際不高于結(jié)構(gòu)吃水位置。

所以，將最小冬季干舷以最小夏季干舷為基準(zhǔn)計(jì)算，從《公約》的定義上來講，也是可以講得通的。

4、關(guān)于熱帶干舷位置的解釋

按以上的解釋，出現(xiàn)了一個(gè)新的疑問，就是熱帶干舷的位置，應(yīng)當(dāng)以夏季最小干舷位置還是以實(shí)際勘劃的夏季干舷為基準(zhǔn)計(jì)算？

在《公約》附則I，第1章第1條中規(guī)定（簡(jiǎn)述）：（1）主管機(jī)關(guān)應(yīng)查明在相應(yīng)于核定干舷的吃水時(shí)，船舶的總縱強(qiáng)度是足夠的。（2）按認(rèn)可的組織和適用的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、建造和維護(hù)的船舶，其強(qiáng)度可視為達(dá)到可接受的水平。所以，熱帶干舷與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有關(guān)，應(yīng)以核定的夏季干舷為基準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和勘劃。而冬季干舷已經(jīng)保證了穩(wěn)性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，所以，無需以核定的夏季干舷為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)和勘劃。

載重線標(biāo)志設(shè)計(jì)、勘劃新思路和示例

按以上分析，筆者認(rèn)為，在確定冬季干舷標(biāo)志的時(shí)候，不必以實(shí)際勘劃的夏季干舷為基準(zhǔn)，可以最小夏季干舷為基準(zhǔn)計(jì)算冬季干舷的位置，然后再用這個(gè)位置與結(jié)構(gòu)吃水比較，可以留適當(dāng)余量，如果在結(jié)構(gòu)吃水以下，則可以在此位置勘劃冬季干舷。對(duì)于干舷富裕，但最低季節(jié)干舷位置又低于結(jié)構(gòu)吃水，按《公約》不能省去冬季干舷的船舶，可以增加載貨量。

以某18萬散貨船（船長大于100m）為例，說明如下。最小夏季干舷為6431mm，按結(jié)構(gòu)吃水確定夏季干舷為6536mm，結(jié)構(gòu)吃水/48 = 381mm，以結(jié)構(gòu)吃水為基準(zhǔn)確定的冬季干舷為6917mm，如以夏季最小干舷確定冬季干舷，則為6812mm，每厘米吃水排水量為125t，對(duì)于航程經(jīng)過冬季海域的船舶，可增加載貨量1312.5t。請(qǐng)見圖2。

圖2 載重線標(biāo)志

根據(jù)以上分析，冬季最小干舷=最小夏季干舷+結(jié)構(gòu)吃水/48，余量可由設(shè)計(jì)者確定并與結(jié)構(gòu)吃水位置比較后確定實(shí)際勘劃位置。冬季最小干舷與實(shí)際勘劃的夏季干舷沒有必然關(guān)聯(lián)。

通常在干舷設(shè)計(jì)中，尤其對(duì)于新開發(fā)船型，會(huì)留有部分余量。隨著設(shè)計(jì)深入，結(jié)構(gòu)吃水已經(jīng)難以改動(dòng)。如果此方法得到各方接受和認(rèn)可，那么，在確定冬季干舷位置時(shí)可少量或者不留余量，使船舶發(fā)揮最大能力，尤其是對(duì)一個(gè)航程跨不同海域的船舶，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益是顯而易見的，也符合節(jié)能增效的時(shí)代潮流。

在探討此問題的過程中，咨詢了各主要船級(jí)社的專家，他們未發(fā)現(xiàn)邏輯上的紕漏，但由于沒有先例，需要經(jīng)專門的討論后才能做出正式的答復(fù)。