關于改善海上自卸砂船穩(wěn)性相關問題的探討

陳輝

（揚州海事局，江蘇 揚州 225009）

1 前言

自卸砂船以其特殊的構造，能夠?qū)崿F(xiàn)快速卸貨，在沿海填海工程中發(fā)揮了重要作用。但是，海上自卸砂船仍存在非法改裝船舶、超載運輸、非法采礦、雇傭無證人員參與船舶營運、逃避海事管理機構監(jiān)管等一系列問題，船舶安全無法得到保障，易發(fā)生重大水上交通事故，造成群死群傷事故發(fā)生。

2019 年10 月5 日，平潭綜合實驗區(qū)晟海船務有限公司所屬的“東泓”輪在臺灣淺灘附近水域處錨泊期間翻沉，船上11 人失蹤，構成重大等級水上交通事故。2020 年7 月25 日，“宏翔819”輪在臺灣淺灘附近水域吸砂作業(yè)過程中翻沉，船上9 人遇險，其中1 人獲救，4 人死亡，4 人失蹤，構成較大等級水上交通事故。

近年來，海上自卸砂船事故頻發(fā)，均造成較大人員傷亡和財產(chǎn)損失。通過對目前已發(fā)布的自卸砂船事故原因進行歸納總結，導致事故發(fā)生多為公司管理、船員操作、惡劣天氣等方面原因。但自卸砂船發(fā)生事故時，較多情況下為船舶短時間內(nèi)翻沉，在目前可查詢的報道中，未見有自卸砂船斷裂等方面的報道。船舶翻沉原因較多，最主要還是船舶穩(wěn)性喪失。如何通過技術手段，提高自卸砂船的穩(wěn)性，是迫切需要解決的問題。

2 影響自卸砂船穩(wěn)性的因素

2.1 重心高度的影響

自卸砂船之所以具有快速自卸的優(yōu)點，關鍵在于其貨艙底部的形狀。自卸砂船的貨艙開口呈長大形狀，其下部沿縱向設置的全通斜壁（貨艙傾斜底板），使其橫剖面呈V 字型，貨物由于重力作用，沿著V 型斜壁自動滑移到貨艙底部，通過貨艙底部正中間的卸貨口，滑落到沿縱向循環(huán)運轉(zhuǎn)的卸貨皮帶上來完成卸載。V 型貨艙斜底板雖然具有散貨自行滑移的優(yōu)點，但也會導致另一個缺點：貨物的重心以及船舶的總重心高高在上。V型貨艙底的橫剖面近似一個倒立的三角形，使得貨艙的艙容幾乎減少一半，只有在高于斜底板以上，貨艙的形狀才近似長方體，為達到設計的艙容，只能以升高貨艙圍板高度來實現(xiàn)或者通過貨物積載于貨艙上部甚至貨艙圍板之上的裝載方式，導致貨物的重心高高在上，容易形成超過最大許用重心高度的不良裝載狀況。此時，船舶在某些微小因素影響下，極容易出現(xiàn)傾覆的危險[1]。

2.2 自由液面的影響

形成自由液面的原因，存在多種情況，一是抽吸的海砂中含水量較大，砂斗內(nèi)存在大量積水，從而產(chǎn)生自由液面，對船舶穩(wěn)性產(chǎn)生不良的影響；二是砂斗底部為非水密結構，船舶在吸砂時或在雨天航行時水可通過砂斗底部滲漏到砂艙內(nèi)，造成艙底水槽積水，從而產(chǎn)生自由液面，對船舶穩(wěn)性產(chǎn)生不良的影響；三是在惡劣海況條件下，船舶發(fā)生縱傾，由于首部輸送帶出口部分較為容易進水，也易形成自由液面。

自由液面會對初穩(wěn)性高度和穩(wěn)性曲線產(chǎn)生影響，自由液面寬度越大，則自由液面慣性矩越大，影響越顯著。自卸砂船由于貨艙雙層底內(nèi)存在自由液面，故導致初穩(wěn)性高降低，穩(wěn)性變差[2]。

2.3 貨物橫向移動的影響

一是在貨艙內(nèi)的貨物會發(fā)生橫向移動，使船舶產(chǎn)生一個橫傾力矩，并減小了進水角，對船舶的穩(wěn)性產(chǎn)生非常不利的影響。二是如果船舶貨物堆裝超過艙口圍頂部，超出部分的貨物在航行中也會發(fā)生橫向移動。

3 自卸砂船/自吸自卸砂船現(xiàn)行技術法規(guī)存在的問題

3.1 關于船舶艙口蓋的設置

《國內(nèi)航行海船法定檢驗技術規(guī)則2020》第11 篇4 章對自卸/自吸自卸砂船提出了相關的附加要求。第2 節(jié)4.2.1（2）：貨艙口和輸砂出口如未能按上述（1）要求設置艙蓋，應滿足相關要求[3]。自《國內(nèi)航行海船法定檢驗技術規(guī)則2020》生效后，新建自卸砂船絕大部分均未設置艙蓋。因為設置艙蓋是不利于其快速裝卸貨物的；同時，根據(jù)自卸砂船船舶所有人逐利的本質(zhì)，超載行為較為常見，不設置艙口蓋，從一定程度上相當于放縱自卸砂船的超載。

3.2 關于船舶穩(wěn)性的計算

《國內(nèi)航行海船法定檢驗技術規(guī)則2020》第11 篇4 章4.2.2.2：貨艙口和輸砂出口如未能按本節(jié)4.2.1.1（1）要求設置風雨密艙口蓋，在各載砂工況下，應計入砂層表面存在海水自由液面對穩(wěn)性的影響。此處考慮到了自由液面的影響問題，在計算過程中可能考慮的是船舶正常工況（圖1）下的穩(wěn)性，而未考慮到船舶實際裝載情況下（圖2）船舶穩(wěn)性計算。

圖1

圖2

一旦裝載的不均勻或者航行過程中存在風浪情況，可能出現(xiàn)（圖3）的狀況，則船舶會出現(xiàn)橫傾，并且情況會逐漸惡化。

4 改善自卸砂船穩(wěn)性的相關建議

4.1 改進優(yōu)化自吸自卸/自卸砂船的船型設計

針對目前自卸砂船多采用V 型或者W 型艙口，為減小自由液面影響，降低船舶重心高度。建議參照礦石船舶的建造設計（圖4）。在原艙口高度不變的情況下，設置頂邊艙。

圖4

一是可以降低重心高度，在接近艙口圍頂部的部分，貨艙裝載量較原設計要少，有效降低重心高度；二是頂邊艙的設計可以有效增加儲備浮力；三是貨艙口的寬度變小，貨物從中部開始裝載，有利于在裝貨時貨物裝載的均勻性，防止出現(xiàn)貨物在一側(cè)堆積造成橫傾；四是在貨艙和艙口圍區(qū)域的自由液面減小，可以有效降低自由液面的影響；五是可以增加船舶的縱向結構強度，利于船舶的安全。

4.2 強化船舶的穩(wěn)性計算

從目前見諸報端的，無論是內(nèi)河自卸砂船還是海上自卸砂船，船舶翻扣的情形較為常見。要對自卸砂船穩(wěn)性方面進行詳細的研究。穩(wěn)性計算應考慮各種極端情況，比如不加艙口蓋的自卸砂船，應考慮海砂自然堆高超出艙口圍頂部條件下的穩(wěn)性計算。

4.3 對輸送帶位置進行重新布置

目前自卸砂船/自吸自卸砂船的輸送架均布置在船舶前方，在進行填?；蛘叽a頭條件較差情況下，具備一定的優(yōu)勢。但是也存在一定的缺陷，一是導致船舶盲區(qū)加大，影響駕駛員的視線；二是首樓前部存在缺口，且根據(jù)2020 法規(guī)，首樓艙口可不設置艙蓋，在船舶縱傾條件下，船首上浪，容易發(fā)生船頭進水的情況。

建議可采用輸送帶布置在尾樓與貨艙之間的位置（圖5），此類輸送架可以旋轉(zhuǎn)，調(diào)整輸送角度。一是可以減少船舶的盲區(qū)，避免輸送架影響駕駛員的視線；二是船舶可保持水密的完整性，減少首部上浪時船體進水的風險。

圖5

4.4 貨艙應安裝鋼質(zhì)艙口蓋

《國內(nèi)航行海船法定檢驗技術規(guī)則2020》對自卸砂船的附加要求中，在一定條件下可不設置艙口蓋。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，按照之前法規(guī)建造的自卸砂船，也基本上采用的是吊離式艙口蓋，船舶所有人在使用過程中基本會棄之不用，主要是為了便于裝卸貨及從事非法活動時超載。

建議自卸砂船應安裝鋼質(zhì)風雨密艙口蓋，且艙口蓋不應采用吊離式艙口蓋，可采用折疊式艙口蓋或者側(cè)移式艙口蓋。在船舶裝載完畢后，應蓋上艙口蓋。加裝艙口蓋在一定程度上可減少船舶超載的可能。

4.5 船舶應設置舭龍骨

在船舶建造時應加裝舭龍骨，在舭部距離橫搖中心最遠的部位設置舭龍骨，使得船舶的橫搖角減小，最小傾覆力臂增大，使得穩(wěn)性得到改善。