浅谈半潜船完整稳性标准

谢伟明 孙浩

摘 要：半潜船作为特种重件运输船型，在其装卸货和运输过程中都对完整稳性校核有很高的要求。目前各船级社关于半潜船的稳定标准各不相同。本文对这些稳性衡准指标进行分析比较，利用已有的航次工况和经验数据，得出适合半潜船运输行业的校核标准。

关键词：半潜船； 完整稳性

Analysis on intact stability of semi-submersible heavylift vessel

Xie Wei Ming， Sun Hao

（ COSCO SHIPPING CO.，LTD Technical center， GuangZhou 510623 ）

Abstract： It is most important for the semi-submersible heavylift vessel as the heavylift type to check its intact stability during loadout and transportation. Most of ship classifications or institutes have different rules and guidelines on this field. In this paper these relevant rules and guidelines are analyzed with data from real transportation condition. Its indicated which rules and guideline is more suitable for practices.

Key words： Semi-submersible vessel； heavylift； stability

1 引言

半潜船通常被定义为利用甲板运输超大和超重型货物的船舶，它的主要目标货物是半潜式平台、钻井平台、导管架、集装箱桥吊、船体分段、驳船或者挖泥船组、游艇及模块等。半潜船通常没有传统的货舱，它和自航甲板运输船不同的是其船体主要由几十个压载水舱组成，并且能下潜至水线面以下。半潜船通常型深较小，有宽敞平坦的甲板，因而有较大的B/D比值，这也导致半潜船最大复原力臂对应角比其它船型要小。

半潜船的设计有很多种，最为常见的有专门设计的半潜式船和由油轮改造的半潜船。专门设计的半潜船通常尾部有专门设计的浮箱，首部有高大水密的驾驶台。

半潜船通常有以下几种装货方式：

（1）滑轨方式：货物通过滑轨从码头滑至船的甲板上，在这个过程中船的压载水系统用来抵消货物在移动过程中船舶所产生的横倾力矩，同时压载水系统还可以调节船的吃水来抵消潮差的影响；

（2）滚装方式：通过货物自身的轮子或者托车将货物滚装上船；

（3）吊装方式：通过叉车、浮吊或岸吊将货物吊装上甲板；

（4）浮装方式：通过压载水调节将半潜船装货甲板下潜至水下一定深度，货物浮在水面移动至甲板正上方，排出压载水的同时将货物托出水面。

半潜船作为特种重件运输船，无论在浮装浮卸货物过程中还是在运输过程中都对其完整稳性有很高的要求。然而也正是由于半潜船的特殊性和高风险性，之前并没有完整的和有针对性的规范来规定半潜船在各种作业状态时所遵循的标准，近些年各大船级社和海事部门陆续推出了半潜船稳性的一些标准和规定。这些标准和规定对半潜船作业的环境和稳性要求各有不同，本文针对不同规范的规定进行比较，以中远航运所属的半潜船运输实例说明半潜船的完整稳性的关键参数校核方法。

2 有关规范対半潜船完整稳性的要求及分析

2.1 参考规范

（1）中国海事局《船舶与海上设施法定检验规则2011》；

（2）中国船级社《钢质海船入级规范》；

（3）DNV Rules for Ships Pt.3 Ch.3 Sec.9 ；

（4）IMO Res.A.749（18） Code on intact stability for all type of ships covered by IMO instruments；

（5）GL Noble Denton GUIDELINES FOR MARINE TRANSPORTATIONS 0030/ND。

半潜船的完整稳性分析分为两部分：一是航行时的完整稳性；另一是下潜作业的完整稳性。

上述这些规范中，认知度和权威性最高的是国际海事组织IMO的IMO Res.A.749（18） Code on intact stability，其他船级社的规范在航行稳性的规定中大都参照了IMO的规定，如表1所列。

表1 完整稳性规定参数

由表1可以看出，各个机构对半潜船的完整稳性校核标准都是基本按照IMO Res.A.749（18）的规定，这些规定适用于校核大多数常规类型的船舶。其中GL Noble Denton专门针对半潜船制订了一套完整稳性校核标准，其中在稳性消失角、最大复原力臂对应的横倾角、初稳性高度和气象衡准校核这四项上与IMO的标准有较大差异。

2.2 完整稳性校核范围

半潜船结构有其特殊的双层甲板，即低层的装货甲板（举升甲板）和高层的生活甲板。低层的装货甲板上面完全封闭并且水密，高层甲板和低层甲板之间结构也完全水密，定义半潜船的浸水点通常都在生活甲板以上，因此半潜船的浸水点通常比较高。在GL Noble Denton Guidelines（0030/ND）中明确说明了稳性校核范围的取值不小于表2要求。在这一点上，IMO CODE并没有明确指出半潜船适用的校核范围。

如果船舶的最大运动响应幅度可以通过模型测试的方法预先得知，那么完整稳性校核的最小范围可以用公式（20 + 0.8θ）来确定，其中θ为在设计海况加上设计风速所引起的船舶运动响应幅度的最大值，单位为度。

表2 完整稳性校核范围

2.3 最大复原力臂对应横倾角校核

最大复原力臂对应横倾角校核标准中，DNV Rules for Ships Pt.3 Ch.3 D中规定，如果在完整稳性校核中不能满足IMO Code on Intact Stability （2008 IS Code） Part A， Ch. 2.2 的规定（最大复原力臂横倾角>25deg），那么可以使用 Part B， Ch.2.4.5 中的规定（最大复原力臂横倾角>15deg）。IMO CODE Part B的规定是专门针对海工支持船无法满足part A 2.2章节中的标准的，同时在2.4.1.1节中IMO有说明本校核标准适用海工支持船长度小于100m。而GL Noble Denton专门针对半潜船的标准值为>15deg。以平台运输工况为例，由于自升式钻井平台在干拖过程中桩腿通常完全收起，这种状态下平台的重心很高，船舶最大复原力臂对应的横倾角通常都小于25deg，所以这种情况下采用GL Noble Denton和DNV的校核标准更为合理。

以中远航运所属的20 000 DWT半潜船运输母船为例，其运输某平台时的装载工况如表3所列，其航行完整稳性的校核结果对比如表4所列，其完整稳性曲线如图1所示。

表3 平台运输装载工况

表4 完整稳性校核结果

图1 完整稳性曲线

2.4 初稳性高度校核

IMO、CCS、DNV均要求经过自由液面修正后初稳性高度GM要大于0.15 m，其中IMO的规定中并没有涉及到半潜船下潜作业的这种特殊工况的稳性要求。中国海事局《船舶与海上设施法定检验规则2011》第7章和中国船级社《钢质海船入级规范》第2篇第9节中，DNV的RULES FOR CLASSIFICATION OF SHIPS Part5 Chapter7中对半潜船下潜作业的风浪条件、自由液面、初稳性高都做了详细的规定。GL Noble Denton中对半潜船的规定是下潜稳性大于0.15 m， 而建议航行时的GM值经过自由液面修正后不小于1.0 m。

2.5 气象衡准校核

IMO、CCS、DNV和GL NOBLE DENTON规定中対气象衡准存在较大差异。在IMO中规定 K=b/a大于1.0，即b部分的面积要大于a部分的面积，如图2所示。而在GL Noble Denton中则规定K=（A+B）/（B+C）大于1.4，即被风倾力臂曲线分割GZ曲线在风倾力臂曲线上方的面积A不小于剩余的风倾力臂曲线下方面积的40%，如图3所示。

产生上述差异的主要原因是由半潜船结构及其货物特殊性所决定的，因为半潜船和传统的船型不同，其装载的货物都拥有较高的重心和较大的受风面积，这跟驳船及海洋工程支持船较类似， IMO CODE中b/a>1.0规定是针对最恶劣状态的，这显然不符合半潜船的特性。以中远航运所属的20，000 dwt半潜船运输母船为例，其装载集装箱桥吊时的工况如表5 所列，其航行完整稳性校核结果对比如表6所列，其航行完整稳性校核对比如表6所列，其完整稳性曲线如图4所示。

按照IMO的方法计算的K值是小于1，而这类型的货载在行业内已执行了几十年。因此GL Noble Denton中采用了（A+B）/（B+C）>1.4的规定更符合半潜船的特点。

图2 IMO Res.A.749（18）、DNV、CCS天气衡准

图3 GL Noble Denton Guidelines 天气衡准

表5 桥吊运输装载工况

表6 完整稳性校核结果

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图4 完整稳性曲线

3 结论

通过比较IMO、CCS、DNV和 GL Noble Denton针对半潜船的完整稳性校核标准，阐述了在最大稳性消失角、最大回复力臂对应横倾角、初稳性高度和气象衡准校核参数上的不同规定。通过实例分析不难发现，半潜船由于自身结构和货物多变的特殊性，使得IMO、CCS、DNV的部分规定对于半潜船的完整稳性校核都比较保守，如果全部照搬IMO规范作为校核标准，那半潜船运输的货种将受到很大的限制。而GL Noble Denton完整稳性的校核标准，则更多地考虑了半潜船船型及实际营运工况的特点，其标准也被行业内认可。

参考文献

[1] Guidelines For Marine Transportations 0030/Nd.Gl Nobledenton，2010.

[2] 船舶与海上设施法定检验规则（国内航行海船法定检验技术规则）.中华

人民共和国海事局，2011.

[3] International Code on Intact Stability，International Maritime Organization，2008.

[4] Rules For Classification Fo Ships（Part 5 Chapter7）.Dnv， 2012.

[5] 钢质海船入级规范.中国船级社， 2009.

[6] 盛振绑，刘应中.船舶原理（上册）.上海交通出版社，2004.