海洋救助船完整稳性特点及校核方法

刘金刚

（上海船舶研究设计院，上海 201203）

0 前言

船舶的完整稳性是相对破舱稳性而言的一个概念，是船舶在没有破损状态下所具有的稳性能力。对于航行在江河湖海上的船舶，完整稳性往往涉及到生命财产的安全与否，是船东方或船舶管理方非常关心的船舶指标。其实，完整稳性与主尺度、线型、总布置、载重量等因素密切相关，对于有特殊完整稳性要求的船舶以上要素也有特别的要求。

随着船舶设计的深化，会对原始方案做些修改。这些修改可能导致船舶重心的变化，船上重心的变化会直接影响船舶的完整稳性。若在设计之初没能很好地把握船舶的完整稳性，设计过程中的修改又影响到完整稳性而没能引起重视及时处理，最终可能造成很严重的设计失误。

可见如何来判断完整稳性显得至关重要。完整稳性的判断主要是依据相关完整稳性衡准校核计算。完整稳性衡准是指该船所要满足的相关规范、法规的要求。那么，对一个确定的船舶进行完整稳性校核计算，对规范、法规的理解与计算软件的运用就显的非常关键。

8000 kW海洋救助船作为一艘多功能船舶在完整稳性方面和其他船舶有一定的特点和区别。NAPA软件作为国际通用的计算工具对常规船舶的计算可能“得心应手”，但在处理此类船舶的完整稳性计算时可能会遇到一些问题需要解决。本文就8000 kW海洋救助船的完整稳性特点及NAPA软件如何实现计算作一总结。

1 船舶概述

1.1 船舶简介

8000 kW海洋救助船为交通部救助局升级换代的主力船型，目前已批量建造15艘。该船航行于无限航区。主要用于海上失事船只的人命救生和以海上人命救生为目的的船舶救助及消防灭火。该船具有一级对外消防灭火作业能力，以及营救作业能力，能搭载获救人员100人，并能拖曳浮筒和起浮的沉船，及进行海上船、驳的拖运工作。满足中国船级社（CCS）对远洋救助船、一级消防船之有关要求。总布置见图1。

1.2 主要尺度

★CSA拖船Tug/救助船Rescue Ship/第一类消防船Fire Fighting Ship 1；中等冰况区域航行Ice Class B2

★CSM机器处所周期无人值班AUT-0；螺旋桨轴状态监控SCM；柴油机滑油状态监控ECM

2 完整稳性特点及要求

该船完整稳性满足的法规包括：中华人民共和海事局颁布的2008版《国际航行海船法定检验技术规则》（以下简称“国际法规2008”）对货船及客船的完整稳性要求，其内容也就是IMO（A.749）的要求；中华人民共和海事局颁布的2011版《国内航行海船法定检验技术规则》（以下简称“国内法规2011”）对消防船、拖船的完整稳性要求，详见表1工况表。

表1 装载作业工况表

3 完整稳性校核计算

3.1 IMO对该船的完整稳性要求

该船可航行于无限行区，可以装载200 t货物也可以载客100人，所以需要满足IMO对货船及客船的完整稳性要求。至于这些工况的计算用NAPA软件是非常方便的，计算结果可见表2完整稳性总结表。从数据可以看出该船对满足IMO的衡准都有充足的余量。

表2 完整稳性核算总结表

3.2 国内法规对该船的完整稳性要求

该船入级CCS，作为拖船及消防船应满足国内法规对远海航行拖船以及消防船的完整稳性要求，同时也由于IMO没有对拖船的相关要求，该船拖带工况在满足国际海事组织对一般船舶的完整稳性要求外同时满足国内法规对拖船的特殊稳性要求。在使用NAPA软件校核国内法规的特殊稳性要求时就会遇到一个问题：NAPA软件是国外公司开发的软件，针对的是国际规范，用它处理满足国际规范的船舶是很方便的，但对国内法规就没有可调用的衡准，因此只有对其二次开发才能解决问题。

要对NAPA软件进行在拖船特殊稳性要求方面的二次开发，有必要先了解国内法规与国际法规体系上的差别。从表3衡准对比表可以看出两者主要有以下区别：

表3 衡准对比表

表4 风压力臂表

1）基本衡准系数算法不同，一个是力臂的比值一个是面积比值，但其静力学原理是一样的；

2）风压取值方式不同，国内法规根据力臂大小进行分档取值，而国际法规取一固定值；

3）风压作用力臂的大小不同，国内法规为受风面积中心至水线的垂直距离，而国际法规为受风面积中心至吃水一半的垂直距离；

4）突风率值大小不同；5）横摇角计算公式不同。

3.3 国内法规的拖带稳性要求及NAPA软件二次开发应用

该船作海上拖带航行时，航行于无限航区，满足国内法规对拖船的要求。在国内法规中拖带稳性衡准 Kt=lq/（lf+lt）≥1。

根据静力学的知识以及表3衡准对比表中确定的风压、力臂横摇角就可以确定最小倾覆力臂lq；

lf可由表3衡准对比表确定；

lt可由法规的公式求出。

NAPA软件没有国内法规的拖船衡准，由表3可以看出国内法规与国际法规体系不同。若按国内法规来校核稳性必须对NAPA进行二次开发，分别求出lq、lf、lt，然后编写NAPA衡准，其计算结果与COMPASS软件的计算结果比较误差相差很小。但是利用此衡准计算有两个不足之处需要改进，即极限GM曲线做不出来；衡准示意图信息不全面。

此外，拖带力矩可以看作是像风压力矩一样的外在力矩。这一点由国内法规拖带稳性衡准公式可以看出，所以可以在国际法规气象衡准基础上加一个拖带力矩来校核拖带稳性。至于这个力矩的大小，作者尝试采用国内法规拖带力矩。这种方法虽然可以解决上文提到的两个不足之处，但其结果与按国内法规计算的结果相差较大。

该船轻载航行、海上调遣航行、救助巡航、装甲板救助器材海上调遣航行等工况满足IMO船舶基本衡准、IMO气象衡准及消防船稳性要求。在NAPA软件计算中，要针对消防稳性编写一个衡准，然后就像其他衡准一样由程序随时调用计算。此外，该船满足IMO对客船的要求，NAPA有此衡准，实现计算是很方便的。

3.4 国内法规与国际法规气象衡准指数的对比

按照一般理解，国际无限航区的船舶气象衡准比国内远海航行应严格一些，但是作者经过比较分析，总体感觉国内法规对远海航行船舶的在稳性方面的要求较国际对无限航区的船舶还要严格。表5是该船某工况按两套体系的计算对比，可以看出对同一工况分别按照两套衡准校核，稳性衡准系数分别富裕40%和10%的现象。

表5 气象衡准指数对比表

4 该船型其他稳性特点

4.1 减摇水舱对稳性计算的影响

该船使用可控被动式减摇水舱，对船舶横摇起到很好的效果。但在稳性计算中规范并没考虑其对稳性的有利因素，反而要考虑其连通时的自由液面。该船的减摇水舱最大自由液面惯性矩达2360.2 m4。也就是说，若取最大自由液面来修正GM值，在设计吃水航行时，GM值要损失0.50 m以上。因此，为了满足稳性衡准，对于该船在拖带作业时，减摇水舱是不允许有自由液面的。

作者认为规范应该考虑减摇水舱连通开关可以处于关闭状态，从而液体并不能在左右舷间自由移动，这样减摇水舱自由液面是否可以进行单边舱修正，那样自由液面的大小会大大降低。对于该船可使用减摇水舱的余地更大了，甚至固定压铁量也可以减少。

4.2 船型对稳性的影响

在稳性计算过程中发现，该船型尾倾越小其稳性指标越好，也就是说尾倾大小对稳性指标有一定影响。这点要从船型方面分析，该船首部两层长首楼（大约开始于船舯），尾部为平甲板，首部丰满，尾部平坦是此类船的特点，特定的船型决定着其特定的稳性曲线，其原因就是首部储备浮力较尾部大，尾倾较小时船体相对于水面其有效储备浮力大，尾倾较大时船体相对于水面其有效储备浮力小。

4.3 甲板室对稳性的影响

该船稳性衡准中要满足最大GZ值出现在25°以后，主甲板上靠近中部的两个甲板室计入稳性浮体有利于推迟GZ峰值的出现。至于甲板室要计入浮体的条件是在关闭风雨密门的情况下有向上进出的通道，当然此通道应确保在横摇中不进水。

5 结语

救助船稳性的核算要充分把握船型特点，不但要满足规则、规范要求，还要考虑到船舶的实际使用工况。若因稳性而对船舶使用有特殊要求，此要求要明确与船东沟通清楚，并以文字形式反映在装载手册中，提醒船东注意。

以上是作者在设计过程中思考和总结，希望给从事相似船型工作的同行有所帮助。当然，由于作者水平有限，难免有认识不足甚至错误，故也希望得到读者的指正。上海船舶研究设计院杨存国老师在本文的撰写过程中给与宝贵建议，在此表示感谢！