最新特種用途船安全規則對分艙設計的影響分析

孫 小 江

（上海佳豪船舶工程設計股份有限公司，上海 201612）

0 引 言

海上安全委員會在2008年5月13日MSC.266(84)決議[1]通過了特種用途船安全規則（簡稱SPS2008規則），以此替代原來A.534(13)決議[2]通過的SPS（Special Purpose Ships）規則。本規則的實施有利于該類船舶的作業，并將使船舶及其人員的安全水準達到最新修訂的國際海上人命安全公約[3]（International Convention for the Safety of Life at Sea，SOLAS）的等效要求。

針對SPS2008規則中穩性與分艙章節的變化情況進行分析，并以某型專用引航員船作為實例進行計算和比較。發現新老規則的計算方法不同，新的計算方法帶來了特種用途船分艙設計的新格局。

1 特種用途船的分艙穩性要求

對于特種用途船的穩性與分艙，國際航區的SPS船現在都必須滿足最新SPS2008規則。而國內航區的SPS船應滿足國內法規2011[4]第四篇第2-1章1.11的要求。國內法規目前對SPS船的分艙與穩性要求仍然沿用了A.534(13)決議，即老版的SPS規則。

表1對SPS規則新老版本關于分艙穩性的要求作了一個全面的分析，分別從破損穩性計算方法、假定破損范圍、破損部位、殘存能力要求等方面進行比較。可以發現新老規則的破損計算方法不同，一種是確定性方法，一種是沿用最新SOLAS2009中客船的計算方法（概率論方法）。

2 實例計算和分析

以上海港引航站的專用引航員船[5]為計算實例。該船為進出上海港及長江各港的中外船舶接送引航員，同時又是引航工作的海上基地，是國內最先進的大型專用引航員船。該船屬于特種用途船型，國內沿海航區，但規格書中穩性要求滿足無限航區。因此，針對該船的分艙穩性，采用A.534(13)和SPS2008規則兩種思路都進行了計算。

2.1 根據A.534 (13)規則的破損計算及分析（確定性方法）

首先，對專用引航員船的主要水密分割進行了分析（見圖1）。根據 A.534(13)規則，破損發生在橫向水密艙壁之間（含機器處所）。假定破損范圍如下：縱向范圍為7.21m，橫向范圍為3.36m，垂向范圍自基線向上無限制。

根據破損發生的7個區域Z01～Z07以及假定的破損范圍，破損涉及的艙室組合見圖1。需要注意的是，分割Z02和Z03之間的水密艙壁上有凹入，但整個凹入部分處于B/5破損范圍以外。另外，在Z03和Z04這兩個區域存在水密縱艙壁，但是，該水密縱艙壁處于B/5破損范圍以內，因此必須考慮縱艙壁破損。

表1 SPS規則的新老版本比較

圖1 專用引航員船的水密分割及假定破損組合

計算的初始工況選取了裝載手冊中的所有航行工況，共5個初始工況。進行這些工況下的破損穩性計算，并校核破損后的浮態和殘存穩性是否滿足衡準的要求。因為Z03和Z04這兩個區域的問題比較突出，因此提取了這兩個區域的破損后穩性校核結果見表2、3。

表2 A.534(13)規則的破損穩性校核（Z03）

表3 A.534(13)規則的破損穩性校核（Z04）

可以看到，初始工況三～初始工況五在Z03和Z04區域破損后的橫傾角均大于7°，不滿足衡準要求。這主要是因為邊艙較大，造成較大的不對稱進水。且縱艙壁不滿足B/5的要求，造成進水量大，穩性損失大，從而進一步導致橫傾角增大。

如要滿足衡準要求，理論上可以采取的措施包括增加主橫艙壁或者將縱艙壁布置在B/5破損范圍以外，以減少進水量，或者減小邊艙甚至取消縱艙壁，消除不對稱布置。但是，這些措施對艙容和布置的改動太大，將直接影響船上居住處所的布置。因此，還可以考慮增加橫貫浸水裝置，即Z03和Z04區域的邊壓載水艙和邊淡水艙都必須安裝橫貫浸水裝置，以減小不對稱進水下的橫傾角。

2.2 根據SPS2008規則的破損計算及分析（概率論方法）

根據SPS2008規則，專用引航員船的分艙和破損穩性應符合SOLAS2009第Ⅱ-1章的規定，將船舶視為客船且特殊人員視為乘客，應滿足達到的分艙指數不小于要求值。該船載運人數為150人（包括引航員和船員），根據插值，要求的分艙指數應為0.9R（R為客船要求的分艙指數）。

計算A指數之前需要將分艙長度Ls劃分成固定數量的離散的破損區域。這些破損區域的劃分決定了具體的破損，從而對破損穩性分析具有重要影響。專用引航員船包括縱向區域 11個，且船中縱艙壁作為橫向水密分割。

在最深分艙吃水、部分分艙吃水和輕載航行吃水3個初始裝載工況下，考慮所有可能的一區域、二區域以及三區域的破損組合（共計360個），計算所有破損后船舶的生存概率，最終求和得到分艙指數A。表3中對專用引航員船的分艙指數計算結果進行了校核。可以看到，該船達到的分艙指數大于要求的分艙指數，且達到的部分分艙指數均大于要求的分艙指數0.9R，完全滿足SPS2008破損穩性的要求。

表3 SPS2008規則的破損穩性校核

另外，對于雙層底布置的要求[6]，所有特種用途船視為客船，應滿足SOLAS第II-1/9條。根據要求，內底應延伸至船舷兩側，以保護船底至舭部彎曲部位。如未設雙層底的任何部分，應能承受船舶該部分規定的破損，且破損后生存概率對所有營運工況不小于1。

專用引航員船的初步分艙方案是不滿足該要求的，雖有雙層底的布置，但是部分區域未延伸至船舷兩側。這主要是船中區域的L型邊水艙造成的，因此，需要把內底延伸至兩側，L型邊水艙上下分割為兩個水艙。

2.3 兩種規則的比較

針對專用引航員船的分艙穩性，以上分別采用了兩種規則進行了計算。從結果來看，專用引航員船的分艙方案不滿足A.534(13)規則的衡準，可以滿足SPS2008規則的分艙指數要求，但內底要延伸至兩側。

如要滿足A.534(13)規則必須要增加橫貫浸水裝置，但是該裝置的設置比較復雜，而且對于平衡裝置的平衡時間也有嚴格的要求。相比較于采用平衡裝置，分艙布置自然滿足破損穩性的要求是最理想的。因此，最終該船的分艙穩性采用SPS2008規則，內底延伸至兩側，滿足了分艙指數和雙層底布置的要求。

3 結 語

從以上的實例計算和比較中，可以發現SPS2008規則的最大更新在于破損計算的方法，從確定性思路一躍成為概率論思路，由此帶來了一系列的變化。

1) 更綜合、更全面的破損考慮。確定性方法校核的破損組合有限（算例中為7個），主要考核了較大的分艙布置，不能反映所有可能的破損下的情況。而概率論方法覆蓋了實船所有可能的破損組合（算例中為360個），不會漏掉各種較小的分艙對船舶生存的作用，相對確定性方法而言，更綜合、更全面；

2) 為分艙設計提供了較大的靈活性。確定性方法的特點是強制所有裝載工況在所有破損后的浮態和穩性都必須滿足要求。這樣對船舶分艙的設計限制很大，不夠靈活，導致船舶的分艙布置比較單一。而概率論方法則允許某些艙組破損進水后船舶殘存能力低于衡準的要求，只要總的分艙指數水平滿足要求即可。這樣就給設計帶來了方便，不需要再拘泥于主橫艙壁、縱艙壁位置等。為了滿足各種不同的功能處所布置要求，可有多種滿足破損穩性要求的分艙布置方案；

3) 更為合理，分艙要求直接與載運人數相關。SPS2008規則對特種用途船的分艙指數要求是基于客船的要求進行折減得到的。隨著載運人數的增加，分艙的要求也增加。如載運人數超過240人，則該船的分艙要求等同于對客船的要求；

4) 增加船舶破損后經受橫傾力矩的殘存概率影響。新規則選取乘客集中一舷力矩、風壓力矩以及下放救生艇力矩中的最大者，通過計算船舶經受橫傾力矩的殘存概率計入總的分艙指數；

5) 提出了對雙層底布置的新要求。根據新規則，所有特種用途船都必須滿足對雙層底布置的要求。雙層底的設置加強了對船底的保護，提升了船舶底部破損后的殘存率。

[1] Resolution MSC.266(84). Code of Safety for Special Purpose Ships[S], 2008.

[2] Resolution A.534(13). Code of Safety for Special Purpose Ships[S], 1983.

[3] The International Convention for the Safety of Life at Sea (SOLAS) [S], 2009.

[4] 中華人民共和國海事局. 船舶與海上設施法定檢驗規則－國內航行海船法定檢驗技術規則[S]2011.

[5] 韓永興，孫小江. 專用引航員船總體設計研究[J]. 船舶與海洋工程, 2012, (4)：26-28.

[6] 陳晶晶. SOLAS對雙層底要求研究[J]. 船舶與海洋工程, 2012, (2)：62-66.