自卸式砂船概率破艙穩性分析

張 文，陳智同

(1.江蘇海藝船舶科技有限公司，江蘇鎮江212009;2.江蘇現代造船技術有限公司，江蘇鎮江212003)

自卸式砂船概率破艙穩性分析

張 文1，陳智同2

(1.江蘇海藝船舶科技有限公司，江蘇鎮江212009;2.江蘇現代造船技術有限公司，江蘇鎮江212003)

以一艘87 m自卸砂船為研究對象,介紹破損載況組合、滲透率、風雨密點與無保護開口、破艙穩性計算衡準。根據《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》2011,采用CCS船級社軟件COMPASS對自卸砂船的概率破艙穩性進行建模,計算表明,該船的概率破艙穩性滿足法規要求。

自卸砂船;概率破艙;穩性

因基礎設施建設的需求大,自卸砂船市場前景可觀［1］。但超載違章航行致使自卸砂船安全事故頻發,由于穩性原因引起的安全事故約占砂船海損事故的近50%。現有自卸砂船幾乎無貨艙艙口蓋,船舶在較大的風浪下易喪失穩性而發生翻沉事故［2］。

一般計算概率破艙穩性是以大量海損事故數據為依據,采用分艙指數A,以船舶在破損后具有的殘存能力——殘存概率作為安全程度的衡準［3-6］。

近年來自卸砂船由于穩性導致的船舶傾覆事件引起了船級社和相關學者的注意［7-11］。文中根據CCS相關法規,基于中國船級社開發的COMPASS軟件,建立自卸砂船的三維模型,在合理的破損組合基礎上進行概率破艙穩性計算。

1 實船概況

該船為鋼質、單甲板、雙機雙槳、柴油機驅動的尾機型自卸式砂船,航行于沿海航區,全船設有3個貨艙,艏、艉部為升高甲板,艉部甲板上設3層甲板室。貨艙區域設有泥砂艙,泥砂艙底部設有泥門及泥砂傳送裝置。該船在皮帶傳送機艙安裝有皮帶傳輸機,通過導向滾輪及皮帶組成的皮帶傳輸裝置,在泥砂采集點至工地間進行短距離泥砂漿的調遷作業。該船裝載泥砂石密度為1.3～1.5 t/m3。貨艙設自動排水及報警裝置,貨艙積水超過艙底100 mm時,在駕駛室和機艙能自動進行聲光報警,并自動啟動排水泵;排水阱設于貨艙底靠近艉端部,通過足夠排量的自吸式泥漿排水泵,將艙底水及時排出舷外。

總長87.00 m,水線長81.42 m,垂線間長79.60 m,型寬16.80 m,型深5.60 m,設計吃水4.40 m,甲板梁拱250 mm,肋骨間距600 mm,排水量約5 201 t,定員12人,采用2臺CW6200ZC -16主機,額定功率350 kW,轉速1 000 r/min,齒輪箱采用2臺JT900-2,減速比4.45:1。在設計吃水4.40 m時,載貨量約為3 786 t,載重量約為3 923 t。總噸位為2 588 t,凈噸位1 449 t。本船實際干舷為1 214 mm,滿足規范對最小干舷計算值1 046 mm的要求。

該船共設有9道水密橫艙壁,分別為F3、F4、F7、F19、F22、F55、F87、F117和F125。2道水密縱艙壁,2道泥艙縱艙壁。主船體自艏向艉分別分隔為艏尖艙(平臺下方為艏壓載艙)、應急消防泵艙、貨艙(第1貨艙、第2貨艙、第3貨艙)、第1壓載艙、泵艙、機艙、左右邊第2壓載艙(中間為燃油艙)、隔離艙、淡水艙(上方平臺為舵機艙)。艉部主甲板設有廚房、餐廳、食品庫、衛生間、二氧化碳室、電瓶間、單人船員室4間及內梯道。船員甲板設單人船員室6間,雙人船員室1間,衛生間、儲物室和內梯道。駕駛甲板設駕駛室(內分海圖區和報務區)和梯道。羅徑甲板設信號燈桅1根,升高甲板設首桅及錨機設備。貨艙區域舯部艙口圍板高1.5 m。

2 概率破艙計算

依據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》2011第4篇第2-1章,第1.6節干貨船的分艙與穩性的要求及IMO通過的A.684(17)決議《關于SOLAS公約中100 m及以上貨船的分艙和破艙穩性規則的解釋》進行校核;使用中國船級社上海規范研究所COMPASS軟件進行校核。

按照法規的要求,采用水平縱傾,分別計算部分載重線吃水和最深分艙吃水下的分艙指數,加權平均得到A。

該船所計算的破損組合包括所有有助于增加達到的分艙指數A值的浸水情況,計及整個船長范圍內1艙或2相鄰艙浸水的所有情況。見表2、3。

表1 初始載況主要參數

儲藏處所滲透率為0.60;居住處所滲透率為0.95;機器處所滲透率0.85;空艙處所滲透率0.85;干貨船滲透率0.70。

該船位于干舷甲板進入機艙的門在航行過程中保持常閉,并達到風雨密要求,艙口蓋板上敷設兩層防水帆布,并用壓緊裝置將蓋板和防水帆布壓緊,以確保艙口風雨密。

3 破艙穩性計算衡準

3.1 要求的分艙指數

1)本規則旨在給船舶規定一個最低的分艙標準。

表2 1艙破損及相應的破艙組合

2)擬提供的分艙程度應由下式所要求的分艙指數R來確定。對Ls超過100 m的船舶:

表3 2艙破損及相應的破艙組合

式中:Ls—船舶分艙長度,m。

對Ls為80 m及以上,但不超過100 m的船舶:

式中:Ro——式(1)中算出的R值。

3.2 達到的分艙指數A

按本條計算所達到的分艙指數A應滿足:A不小于R,船舶達到的分艙指數A應按下式計算。

式中:i——所考慮的每一個艙或艙組;

Pi——所考慮的艙或艙組可能浸水的概率,不考慮任何水平分隔;

Si——所考慮的艙或艙組浸水后的生存概率,包括任何水平分隔的影響。

該船達到的分艙指數A=0.424,要求的分艙指數R=0.380,本船計算結果滿足破艙穩性的法規要求。

4 結論

通過對分艙計算,該船滿足《國內航行海船法定檢驗規則》對干貨船的概率破損穩性要求。

此類船舶由于船型分艙“倒三角”貨艙,貨物重心偏高,穩性和破損穩性雖然已經滿足衡準的要求,但是仍然要謹慎操作。

此類船舶由于是自卸式的,所以貨艙從艉到艏均是連通的,一旦破損進水,要有足夠的儲備浮力保證,該船設有雙舷、雙底及水密的貨艙邊空艙來保證安全。

概率破損穩性未計及船舶破損后自由液面對船舶殘存穩性的影響,故設計時應考慮減少自由液面及貨物滑油對船舶的不利影響。

［1］馮小萍,黃炳樟.從6.15撞橋事故反思自卸砂船的設計、管理與監管［J］.中國水運(下半月),2009(5): 29-30+38.

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［3］周曉明.基于概率破艙穩性的駁船優化分艙研究［D］.大連:大連理工大學,2006.

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［10］陳新輝.內河自卸式砂船檢驗注意事項［C］∥中國航海學會內河海事專業委員會.2011年度海事管理學術交流會優秀論文集.中國航海學會內河海事專業委員會,2011.

［11］中華人民共和國海事局.國內航行海船法定檢驗技術規則［S］.北京:人民交通出版社,2011.

Analysis on Damage Stability of Self-discharging Sand Carrier Using Probability Method

ZHANG W en1,CHEN Zhi-tong2
(1 Jiangsu Haiyi Ship Science and Technology Co.Ltd.,Zhenjiang Jiangsu 212009,China; 2 Jiangsu Modern Shipbuilding Technology Co.Ltd.,Zhenjiang Jiangsu 212003,China)

Taking an 87m self-discharging sand carrier as example,this paper details the different working conditions of damage,permeability,weather tightand the criteria of damaged stability calculation.The probability damage stability of the ship is calculated by using the COMPASS software based on Regulation for the Statutory Surveys of Ships and Offshore Installations-The technical regulations for statutory surveys of seagoing ships on domestic voyage(2011).The results show that the probability of the ship's damaged stability can meet the requirements.

self-discharging sand carrier;probability damage;stability

10.3963/j.issn.1671-7953.2015.03.015

U674.13

A

1671-7953(2015)03-0063-04

2015-02-06

修回日期:2015-03-18

國家自然科學基金資助項目(51309123);江蘇省高校自然科學研究資助項目(13KJB570002);

江蘇省高校“青藍工程”資助項目

張 文(1979-),男,學士,工程師

研究方向:船舶設計開發

E-mail:zjzw984111@sina.co