大型集裝箱船舶許用靜水灣矩的合理應(yīng)用

夏少生　龔瑞平

船體結(jié)構(gòu)必須具有在各種外力的作用下不發(fā)生極度變形和破壞的能力。大型集裝箱船舶設(shè)計(jì)除了要考慮船體結(jié)構(gòu)在大扭轉(zhuǎn)變形條件下的極限強(qiáng)度和腐蝕變量，還要充分考慮大貨艙開(kāi)口對(duì)船體結(jié)構(gòu)的影響。本文基于大型集裝箱船舶許用靜水彎矩的設(shè)計(jì)初衷，探討不同許用值的合理應(yīng)用，以促使船岸相關(guān)單位和人員統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步提高大型集裝箱船舶運(yùn)營(yíng)效益和碼頭資源利用率。

1 大型集裝箱船舶許用靜水彎矩的設(shè)計(jì)

初衷

集裝箱船舶通常采取班輪運(yùn)營(yíng)模式，在同一航次中掛靠多個(gè)港口裝卸集裝箱，并且在各個(gè)港口裝卸的集裝箱的數(shù)量、箱型和質(zhì)量互不相同，導(dǎo)致難以用相對(duì)固定的裝載模式校核船體工況。鑒于此，船舶設(shè)計(jì)單位往往從雙層底壓載水艙設(shè)計(jì)、橫艙壁支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、縱骨型材選擇等方面入手，并考慮船舶在海上和港內(nèi)兩種不同工況下所受外力情況，在設(shè)計(jì)階段根據(jù)船級(jí)社規(guī)范要求針對(duì)船舶縱向強(qiáng)度設(shè)計(jì)集裝箱船舶海上和港內(nèi)許用靜水彎矩（見(jiàn)表1），其中：海上許用靜水彎矩反映船體結(jié)構(gòu)在不同載荷狀態(tài)和北大西洋惡劣海況下，抵抗各種外力作用而不發(fā)生變形和破壞的能力;港內(nèi)許用靜水彎矩反映船體結(jié)構(gòu)在港內(nèi)風(fēng)浪較小和裝卸作業(yè)不對(duì)稱的情況下，抵抗各種外力而不發(fā)生變形和破壞的能力。船舶所有人通常將許用靜水彎矩作為下限值載明于造船合同中，并記錄于船舶裝載手冊(cè)中供船長(zhǎng)參考。

2 大型集裝箱船舶許用靜水彎矩的合理應(yīng)用

集裝箱船舶在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中需要掛靠多個(gè)港口實(shí)施裝卸作業(yè)，而各個(gè)港口裝卸的集裝箱的數(shù)量、箱型和質(zhì)量難以與船舶良好工況對(duì)裝卸作業(yè)的要求保持一致，從而使船舶配載面臨一定挑戰(zhàn)。合理調(diào)節(jié)壓載水量能夠有效改善船舶縱向強(qiáng)度，并確保船舶吃水差符合要求，而長(zhǎng)度超過(guò)300 m的大型集裝箱船舶對(duì)壓載水內(nèi)循環(huán)的要求更高。當(dāng)船舶在滿載情況下通過(guò)淺點(diǎn)或運(yùn)河時(shí)，需要采取一定措施控制吃水：如果減少載箱量或候潮開(kāi)航，船舶可能無(wú)法順利完成航次任務(wù);如果減少壓載水量，船舶在短時(shí)間內(nèi)難以達(dá)到海上許用靜水彎矩下的強(qiáng)度要求。此時(shí)，有經(jīng)驗(yàn)的船長(zhǎng)和船隊(duì)管理人員會(huì)建議大副根據(jù)天氣和海況，將船舶壓載水量調(diào)節(jié)至合適水平，在短時(shí)間內(nèi)利用港內(nèi)許用靜水彎矩與海上許用靜水彎矩之間的差值，確保船舶順利通過(guò)淺點(diǎn)或運(yùn)河后，再盡快增加壓載水量使船舶恢復(fù)到海上工況。

3 相關(guān)船級(jí)社規(guī)范及理念

“船舶位于港內(nèi)”并不等同于“船舶處于港內(nèi)狀態(tài)”：前者表述的是船舶位置，而后者表述的是船體強(qiáng)度。有學(xué)者認(rèn)為：在風(fēng)平浪靜的海面上，雖然船舶并不位于港內(nèi)，但船體抵抗外力的強(qiáng)度實(shí)際就是港內(nèi)強(qiáng)度。考慮到海上涌浪及天氣的不確定性，實(shí)踐中通常不建議船舶長(zhǎng)時(shí)間保持港內(nèi)強(qiáng)度。

英國(guó)勞氏船級(jí)社認(rèn)為：在距離深海6 n mile左右且風(fēng)力不超過(guò)蒲福風(fēng)級(jí)6級(jí)的港灣、河口、海灣、潟湖等相對(duì)平靜的水域，船體抵抗外力的強(qiáng)度可視為港內(nèi)強(qiáng)度。挪威船級(jí)社認(rèn)為船舶許用靜水彎矩是漸進(jìn)變化的曲線，據(jù)此擬推出不同季節(jié)和海域的波浪系數(shù)（見(jiàn)表2），從而指導(dǎo)船方根據(jù)天氣和海況確定許用靜水彎矩范圍。國(guó)際船級(jí)社協(xié)會(huì)認(rèn)為：在裝卸貨物、進(jìn)出船塢、螺旋槳部分露出水面等情況下，可視為船舶處于港內(nèi)狀態(tài)。中國(guó)船級(jí)社認(rèn)為：要求離開(kāi)碼頭的船舶一律使用海上強(qiáng)度，這是對(duì)船級(jí)社規(guī)范的誤解;當(dāng)船舶在航道或運(yùn)河內(nèi)通行時(shí)，可根據(jù)天氣和海況合理確定并使用港內(nèi)許用靜水彎矩。建議船舶設(shè)計(jì)和建造單位將此設(shè)計(jì)初衷標(biāo)注于新造船舶的裝載手冊(cè)中，以指導(dǎo)船舶實(shí)際操作。

4 結(jié)束語(yǔ)

安全、準(zhǔn)班、滿載是大型集裝箱船舶的主要運(yùn)營(yíng)目標(biāo)。大型集裝箱船舶配載計(jì)劃需要克服航道水深和岸橋參數(shù)等限制，充分利用現(xiàn)有資源，實(shí)現(xiàn)船舶載箱率、船時(shí)效率、船舶工況的動(dòng)態(tài)優(yōu)化，從而使船舶順利完成航次任務(wù)。除了完善信息共享機(jī)制外，船岸之間還應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)交流和探討，特別是對(duì)國(guó)際公約和船級(jí)社規(guī)范中難以量化的相關(guān)概念，需要基于其設(shè)計(jì)初衷統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，從而使船舶操作和運(yùn)營(yíng)更加順暢，航線效益顯著提升。

（編輯：張敏 收稿日期：2021-08-02）