IACS UR A2新規(guī)對系泊配置的影響

金林武 吳光明 秦鍵宇

摘? ? 要：本文分析了IACS UR A2新規(guī)的實施對拖帶和系泊配置的影響。通過規(guī)范解析、典型船舶系泊參數(shù)要求對比，澄清了UR A2與IMO MSC. Circ.1175的關(guān)系，提出了新規(guī)實施在設(shè)計過程中遇到的問題及對策。

關(guān)鍵詞：IACS UR A2新規(guī);系船力;拖帶;系泊

中圖分類號：U662.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Influence of IACS UR A2 on Mooring Configuration

JIN Linwu， WU Guangming， QIN Jianyu

（ Nantong COSCO KHI Ship Engineering Co.， Ltd.， Nantong 226005 ）

Abstract： This paper analyzes the influence of the implementation of IACS UR A2 on towing and mooring configuration. The relationship between UR A2 and IMO MSC.circ.1175 is clarified through the interpretation and the comparison of the old and new requirements of typical ship mooring parameters， and the problems encountered in the design process of the new regulations and their countermeasures are put forward.

Key words： IACS UR A2; Mooring force; Towing; Mooring

1? ? ?前言

系泊作業(yè)危險系數(shù)高，每年都會有船員在系泊作業(yè)中發(fā)生安全事故，重傷甚至死亡的事故也屢見不鮮。英國船舶保賠協(xié)會將系泊列入常見的六大風(fēng)險之一，因此提供安全可靠的系泊配置是船舶設(shè)計的重要內(nèi)容。

目前世界造船工業(yè)有著為數(shù)眾多的有關(guān)系泊、拖帶設(shè)計和設(shè)備選取的標(biāo)準(zhǔn)，缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，這給船舶系泊設(shè)計、檢驗帶來了困難。URA2此次更新正是為了解決這一問題，使船舶系泊及拖帶的設(shè)計和設(shè)備選取有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，并最大限度覆蓋各種類型和尺度范圍的船型。

本文從系船力計算發(fā)展、UR A2新規(guī)范解讀、實船配置對比，總結(jié)新規(guī)范下系泊和拖帶設(shè)備配置特點，為系泊設(shè)計提供參考。

2? ? 系船力計算發(fā)展歷程

船舶碼頭系泊時，典型系泊模式如圖1所示，主要受到風(fēng)、水流和潮汐等環(huán)境載荷的作用，這些載荷作用于船體產(chǎn)生的外力由纜繩的系船力抵抗，可分解為縱向和橫向分力。根據(jù)系泊布置，橫纜和首尾纜主要產(chǎn)生橫向系船力，倒纜主要產(chǎn)生縱向系船力。

系船力計算的發(fā)展，主要經(jīng)歷以下幾個階段：

（1）1972年日本造船舾裝設(shè)計基準(zhǔn)JSDS-4 《大型船系船裝置計畫指針》，對系船力計算進(jìn)行理論研究，提出計算模型、風(fēng)和水流因子;

（2）1992年石油公司國際海事論壇《系泊設(shè)備指南》MEG2，針對油輪等給出系船力計算模型;

（3）2007年國際海事組織海上安全委員會1175號決議，明確帶纜屬具及其結(jié)構(gòu)補強安全系數(shù)，引入纜繩設(shè)計載荷概念，所有帶纜屬具需要標(biāo)記安全工作載荷;

（4）2017年國際船級社聯(lián)合會（IACS）頒布新版UR A2，將帶纜分成系泊和拖帶兩個子系統(tǒng);纜繩破斷力和數(shù)量選取，參照IACS Recommendation No.10建議進(jìn)行計算。

3? ? 新規(guī)系泊配置介紹

IACS UR A2新規(guī)此次修訂，其主要內(nèi)容是：通過引述Recommendation No.10，對纜繩破斷力確定和數(shù)量選取提出了計算方法：當(dāng)舾裝數(shù)EN≤2 000時，纜繩破斷力和數(shù)量查船級社規(guī)范表格選取;當(dāng)EN>2 000時，纜繩破斷力和數(shù)量按Recommendation No.10建議的經(jīng)驗公式計算。

（1）纜繩破斷力

纜繩破斷力按以下公式計算（EN>2 000）

MBL= 0.1A1+ 350? （kN）? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

式中：側(cè)投影面積A1和原規(guī)范考慮類似，需特別注意以下幾點：

① 對于油船、化學(xué)品船、散貨船和礦砂船，計算側(cè)投影面積考慮最輕載吃水狀態(tài);對于其他船型，如果最輕載吃水和滿載吃水時的干舷比值≥2，則計算側(cè)投影面積應(yīng)考慮裝載工況中最輕載吃水狀態(tài)，否則仍考慮滿載吃水狀態(tài);

② 對于?？糠情_敞碼頭的船舶，在計算投影面積時可以去除受到碼頭遮蔽的面積，假定碼頭高出水面3 m，則高于水線3 m范圍內(nèi)的船體面積可以不計算在內(nèi);

③ 對于甲板裝載貨物的船舶，裝載貨物需計入側(cè)投影面積，同時需比較夏季吃水狀態(tài)下的側(cè)面積 （含甲板貨物側(cè)面積）和最輕載狀態(tài)下的側(cè)面積（不含甲板貨物側(cè)面積），取大者。

（2）纜繩數(shù)量

① 對油船、化學(xué)品船、散貨船和礦砂船，首纜、尾纜和橫纜的纜繩總數(shù)按下式計算：

N=8.3*104*A1+4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

② 對油船、化學(xué)品船、散貨船和礦砂船之外的船舶，首纜、尾纜和橫纜的纜繩總數(shù)按下式計算：

N=8.3*104*A1+6? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（3）

若EN<5 000，倒纜的數(shù)量不小于2根;EN≥5000，倒纜的數(shù)量不小于4根。

③ 對于拖纜，仍按照原規(guī)范選取。

（3）纜繩長度的選取

當(dāng)EN≤2 000時，纜繩長度查船級社規(guī)范表格選取;當(dāng)EN>2 000時，纜繩長度取200 m。

（4）拖帶和系泊附件強度與其支撐結(jié)構(gòu)關(guān)系

其關(guān)系如表1所示。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO早在2012年就發(fā)布配合UR A2實施的附件新標(biāo)準(zhǔn)，在附件選型上為UR A2的推廣奠定了基礎(chǔ)。

表1中GF為受力模型幾何因子;拖帶和系泊附件設(shè)計選型時，分別用計算結(jié)果TOW/SWL和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中配件TOW/SWL比較，選取符合標(biāo)準(zhǔn)的一檔。

3? ? 案例分析

3.1? ?配置對比

以散貨船、滾裝船和集裝箱船為例，對新規(guī)實施前后系泊纜繩配置進(jìn)行對比，如表2所示。

通過表2可以看出，滿足UR A2（2017）的纜繩破斷力和數(shù)量配置都大于原規(guī)范要求，且與系船力計算數(shù)據(jù)更接近。

3.2? IACS UR A2與IMO MSC. Circ.1175的關(guān)系

在船舶接單過程中，就船東關(guān)心的UR A2 與MSC . Circ.1175關(guān)系問題，明確如下：

（1）互補關(guān)系

如上所述，EN≤2 000時，纜繩破斷力和數(shù)量查船級社規(guī)范表格選取，船級社規(guī)范表格來源于MSC . Circ.1175;另外，拖帶載荷也來源于MSC . Circ.1175;

（2）獨立關(guān)系

UR A2是國際船級社聯(lián)合會頒發(fā)的規(guī)范;而MSC . Circ.1175由國際海事組織下屬海安會頒發(fā)。

（3）覆蓋關(guān)系

UR A2基于MSC . Circ.1175，其載荷要求進(jìn)一步提高;MSC . Circ.1175不會廢除，2020年已發(fā)布改版文件，將UR A2的要求已納入;同時，Recommendation No.10中部分內(nèi)容作為MSC . Circ.1175改版文件的附件形式發(fā)行。

4? ? ?新規(guī)實施中存在的問題

4.1? ? 纜繩破斷力和絞車剎車力的關(guān)系

每根纜繩從絞車出發(fā)，經(jīng)過甲板換向、舷邊換向和碼頭系繩，形成一個約束，多根纜繩組成系泊系統(tǒng)。圖2模擬了典型系泊路徑：

對絞車，之前沒有統(tǒng)一規(guī)范要求，只遵守適用的國家標(biāo)準(zhǔn)或通用法規(guī);在建議纜繩數(shù)量及其破斷強度時，對系泊絞車?yán)椭苿幽芰τ譄o任何要求，這種不協(xié)調(diào)一直存在。UR A2新規(guī)對此沒有強制要求， Recommendation No.10給出的建議與OCIMF一致，明確了絞車基于第一層纜繩的剎車力為纜繩MBL的80%。關(guān)于這一點，各船級規(guī)范中也僅列出，而不作為入級條件。目前各主流絞車廠家的設(shè)計還沒有跟上，海安會已于2020年12月發(fā)布基于MSC Circ.1619號決議，引入纜繩限制工作載荷概念，限制纜繩張緊載荷低于MBL的55%（鋼絲繩）或50%（纖維繩），絞車剎車力的設(shè)計能力將大于該數(shù)值，見表3所列。

這里引用OCIMF MEG4中纜繩操作范圍模擬及限制值關(guān)系圖（圖3）供參考，方便設(shè)計者對纜繩、絞車的選型，同時對操作者也有指導(dǎo)作用。

4.2? ?纜繩破斷力裕量

實際工作中，有部分船東提出纜繩證書上破斷力數(shù)值比系泊配件標(biāo)定數(shù)值稍大，進(jìn)而引起理解不一致的問題。對此 UR A2新規(guī)中已有明確解釋：纜繩破斷力增加部分不需要適用到系泊配件的載荷標(biāo)記及其支撐結(jié)構(gòu)的強度計算。

考慮到磨損余量，Recommendation No.10中對纖維纜繩給出的裕量為10%?？紤]到解決纜繩證書文件操作性問題，OCIMF MEG4給出的裕量是0～5%，可參照圖3。實際上，考慮環(huán)境突變引起纜繩張緊力加大以及纜繩磨損情況，各系船力計算方法中已考慮了安全系數(shù)，見表4。

各系船力計算方法中安全系數(shù)的差異，與計算模型、風(fēng)速條件和纜繩數(shù)量有關(guān)。以VLCC為例，表5為各系船力計算方法的結(jié)果：

根據(jù)上述情況，并與纜繩廠家商討結(jié)果：纜繩強度考慮纜繩MBL的10%額外裕量，試驗時纜繩拉到105%纜繩MBL不破斷即可判定合格。

5? ? 結(jié)語

IACS UR A2新規(guī)發(fā)行，體現(xiàn)了其簡約公式在大部分船型適用的合理性，簡化了系船力計算;此外，規(guī)范還進(jìn)一步優(yōu)化了纜繩、附件和支撐結(jié)構(gòu)之間的對應(yīng)關(guān)系。對于新規(guī)，船級社關(guān)注的是拖帶和系泊力選定后，拖帶和系泊附件強度及其支撐結(jié)構(gòu)的符合性;船廠關(guān)注的是纜繩破斷力、纜繩數(shù)量以及系泊附件規(guī)格，考慮的是安全和成本的協(xié)調(diào);船東則更加關(guān)注系泊的安全性。

船舶運營過程中，提高帶纜安全性的措施還包括：纜繩張緊力的實時監(jiān)測;纜繩維護(hù)和報廢程序的規(guī)范實施及記錄。只有安全、規(guī)范，才能達(dá)到安全帶纜的目的。

新規(guī)對大型集裝箱船的要求十分嚴(yán)苛，與現(xiàn)有的設(shè)計相比，需要配置更多的纜繩及絞車，大大增加了帶纜布置的難度及船舶的建造成本。對于新規(guī)的理解與對應(yīng)，后續(xù)還需要進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)

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