船舶破损稳性最新要求及检验评估

杨世知，郑迎革，王 磊

(1.中国船级社江苏分社，南京210011;2.上海交通大学，上海200240)

所谓破损稳性，是指船舶在一舱或多舱破损进水后具有漂浮和一定剩余稳性的能力(能抵抗一定程度的风浪流等外力)。船舶碰撞(包括船-船碰撞、船-基碰撞和搁浅)是海损事故的主要原因之一，其中搁浅造成的海损事故占绝大多数，其次就是碰撞。为了确保航行安全，国际海事组织通过了一系列的决议案，针对不同船型明确了破损范围和残存能力的要求。本文重点总结吸收了最新的决议案对于不同船型的要求、生效时间以及适用范围等，对于现阶段关于破损稳性的研究成果及动态进行归纳阐述，为后续开展更深层次的破损稳性研究，优化船舶结构，提高船舶的抗沉性及经济性做准备。

1 基本概念

1.1 计算原理

船舱破损进水后，如进水量不超过排水量的10%～15%，则可以应用初稳性公式来计算船舶进水后的浮态和稳性，其误差一般在允许范围之内。计算船舱进水后船舶浮态和稳性的基本方法有如下两种。

1)增加重量法。把破舱后进入船内的水看成是增加的液体重量。

2)损失浮力法(固定排水量法)。把破舱后的进水区域看成是不属于船的，即该部分的浮力已经损失，损失的浮力借增加吃水来补偿。这样，对于整个船舶来说，其排水量不变。因此损失浮力法又称为固定排水量法［1］。

1.2 两种理念的破损稳性衡准方法

1.2.1 确定性方法

1)确定了船舶在纵向、横向和垂向的破损范围以及在船内或沿船长的位置(如主横舱壁之间，机舱舱壁、防撞舱壁等)。

2)规定了计算时相应的破舱前船的状态(或一组状态)，确定一个或多个最危险的破损舱组。

3)规定了对残存船舶浮态、稳性的要求。

4)要求计算出满足上述要求的破舱前船的极限初稳心高度(或极限重心高度)，不允许任一要求计算的状态不满足有关破损稳性的要求。

1.2.2 概率方法

1)规定了船舶在纵向、横向和垂向的破损最大范围，在该范围内的纵向分隔、横向分隔及水平分隔的作用均可被考虑，不限制破损部位。

2)规定了计算时相应的破舱前的状态。对每种状态计算一系列可能对破损后的“生产能力”有贡献的破损舱组。

3)规定了残存船舶的浮态，稳性指标与生存概率的关系。

4)根据各种舱或舱组的破损概率以及它们破损浸水后残存船舶的生存概率计算达到的分舱指数，并与要求的分舱指数相比较。允许某些舱组破损浸水后船舶残存能力低于衡准的要求(即生存概率为零或小于1)［2］。

船舶破损时的环境参数和破损状态随机性较大，现行的概率性方法是建立在大量碰撞、搁浅事故造成的船舶海损统计资料的基础上形成的计算、校核船舶残存能力的方法。概率破舱稳性计算方法目前还处于设计校核阶段，现行的概率计算方法基于确定性方法计算结果。具体应用于设计阶段还需要开展更深入的研究。

目前确定性方法是破舱稳性计算的基础方法。

2 公约规范要求

涉及船舶分舱和破损稳性规定的公约、规则等数量众多，规定互不相同，除了小型船舶外，几乎所有的船舶都有各自适用的分舱和破损稳性要求，并且各种公约规则要求逐年更新，最新要求总结(至2012年1月1日)见表1～4。

表2 假定破损范围①

表3 破损部位

表3 续

表4 残存能力要求

3 提高船舶破损稳性的措施

以概率法为例，提高船舶破损稳性，主要在于提高船舶的分舱指数A，提高分舱指数的措施如下［3］。

1)降低重心高度Zg，对于提高分舱指数A有显著效果。

2)增加干舷。有两种方法:一是提高干舷，二是降低部分分舱吃水dp，实际上提高设计水平，减轻空船重量，增加载重量系数。

3)合理安排浸水开口和不能风雨密关闭的开口。合理安排意味着:一是尽量减少此类开口，二是按往高、往内、往中的原则布置开口。

4)布置边舱。当船中部具有通长舱时，设法布置两舷的边舱以弥补通长舱带来的分舱指数损失，适当增加边舱宽度有利于增强边舱对分舱指数的贡献。

5)合理的舱室划分。合理地进行舱室划分有助于增加各舱对分舱指数的贡献。当某舱的残存概率Si较小时，适当地纵向或横向或竖向进一步细分舱也将有利于增加各舱对分舱指数的贡献值，前提是进一步划分后所得的Si应有明显的增加［4］。

以上措施从设计的角度提高分舱指数，虽然分舱指数仅针对概率性方法而言，但以上设计思路同样适用于确定性方法。

此外，船舶营运过程中，船舶破损后的浮态很大程度上取决于船舶的初始状态，包括装载状态、压载状态，纵倾和横倾等，见表5。破损后的浮态也取决于船舶的方形系数及平均吃水曲线等静水力设计参数。船舶的破损后的浮态很大程度上决定船舶残存能力，因此如何合理配载也是提高船舶安全运行必不可少的举措之一。

表5 破损后的浮态与初始状态关系示意

4 现场检验要点

以57 000 DWT散货船为例，对于现场检验过程需要关注的若干问题进行总结归纳如下。

1)注意风雨密装置的高度，包括通风筒，空气管及门槛的高度，可能高于载重线的一般要求。对于破损控制图中要求的风雨密装置的高度，应按进水点量取。同时在RLL报告中填写通风筒、空气管及门槛高度的时候，应该以退审破损控制图的要求为准。

2)注意最终平衡水线以下的门和舱口盖的水密性，核查产品证书或试验报告;最终平衡水线以下的开口须满足水密要求，航行中常闭，且有开启关闭指示器和开启报警。例:粤电57 000 DWT系列散货船，当装载至夏季载重线时，在所有装载工况下均能承受任一货舱进水(SOLAS第Ⅻ章第4.1条)。一号货舱浸水后，防止二号货舱连贯浸水，因此从一号货舱与二号货舱之间的小舱盖进入二号货舱的小舱盖应为水密型，航行中常闭，且有开启关闭指示器和开启报警。由于这两个小舱盖并排，部分船厂对于破损控制图的理解不够，往往把进入一号货船的小舱盖装成水密型，而把进入二号货船的小舱盖错装成风雨密型，因此现场检验过程中须特别注意类似情况的发生;对于空气管的高度也是如此，现场错装的情况时有发生。现场验船师应该注意临界区域风雨密装置高度的核查。总的原则要关注退审的破损计算书中各舱室之间是否考虑连带进水。

3)公约对于门的操作模式、控制位置及配备的要求颇多，门的种类也分多种，如铰链式和滑动式水密门;还有可遥控和非遥控，动力操纵和非动力操纵等。具体要求同门的位置(水线及以上/水线及以下)、船舶类型(客船/货船)以及门日常使用情况(长期关闭/通常开启等)而定，具体要求详见《SOLAS2009分舱与破损稳性要求实施指南》。注意门的产品证书及试验报告的核查，同时关注门的水密性验证及验证压力(验证压力同最终平衡水线面有关)。

对于散货船而言，特别是巴拿马型散货船，其ESC逃口通往干舷甲板的门(如适用)通常为铰链式水密门，航行中常闭，且有开启关闭指示器和开启报警。从设计的角度看还有如下思路。

①可根据破损最终平衡水线的位置，适当提高门槛高度，保证门槛高于最终平衡水线，此门可以改成风雨密门;

②更改门的位置，新的位置位于最终平衡水线以上，此门可以改成风雨密门。

4)注意上层建筑(或甲板室)区域最终平衡水线的位置，最终平衡水线可能超过某些风雨密装置及其它开口，如第一层的通风筒(如适用)和舷窗，该风雨密装置应该移位或加高。例如:某散货船的墙式通风筒仅满足《载重线公约》位置1对通风筒的一般要求(为900 mm)，但该通风筒进水点处于最终平衡水线以下，因此不满足破损稳性的要求。如果要求的破损稳性计算表明，舷窗在进水的任何中间阶段或平衡水线会被淹没，则舷窗不仅须满足水密要求，还应加装铰链式内侧窗盖，同时该舷窗应为非开启型，窗不允许在此范围内使用。

5)同最终平衡水线以下的门、窗及舱盖一样，对于满足分舱要求的船舶，其分舱舱壁有水密要求，同时有强度要求。现场检验过程中须关注水密舱壁的水密完整性(为保证内部开口水密完整性而在海上保持永久关闭的其它关闭装置，应在每个装置上附贴一个通告牌，说明其必须保持关闭。对装有紧密螺栓盖子的人孔则无需这样标明)，同时以压水或冲水或其它等效验证方式证明舱壁水密性、以及结构设计的合理性。水压头以最不利的破损水线面水压头为准。IACS UR S14部分条款由此引申而出，特别注意涉及到船舶分舱的舱室结构试验要求，例如现场批准的密性试验图当中，双层底空舱往往漏做结构试验;

6)注意舵机间和机舱是否考虑连带浸水，如果不是，机舱通往舵机间的门须水密门，航行中常闭，且有开启关闭指示器和开启报警装置。可能的话还须满足A-60防火等级的要求，这同主消防泵和应急消防泵的相对位置有关，在此不作详述，现场予以关注即可。另，57 000 DWT散货船该门为A-60级防火门，舵机间和机舱考虑连带进水，同样，对服务于推进所需的锅炉在内的主/辅推进机器处所被水密纵舱壁分隔以满足冗余要求，可以允许每个水密舱壁上设一扇水密门，该设计考量下的水密门要求同上类似。

7)位于破损范围内的管系布置，破损后应能控制浸水不能扩展至其它处所。特别是管弄同机舱、管弄同艏尖舱以及管弄同各压载舱之间，注意隔离阀的形式及要求。

8)概念的区分。

①注意分舱长度的定义(SOLAS 2009)以及完整稳性资料中对于倾斜试验的免除是以分舱长度(LS)的偏差为准，而不是船长(L)。进行空船重量试验的时候要注意核查该数据，测重报告是否按分舱长度(LS)进行误差核算，并进行免除。

②同时破损稳性计算中，纵倾也是按分舱长度进行计算，这同常规静力学计算中的纵倾有所不同，注意区分。

9)对于具有横贯进水装置的船舶(以客船居多)，船厂须提供有关横贯进水装置的操作说明，作为向船长提供资料的一部分(SOLAS)。

［1］盛振邦，刘应中，船舶原理［M］上册.上海:上海交通大学出版，2003.

［2］中国船舶工业总公司，船舶设计实用手册［M］.总体卷，上海:国防工业出版社，2007.

［3］杨 柳，杨 启.单舱大开口重吊船破舱稳性研究［J］.船海工程，2010，39(4):1-4.

［4］胡铁牛.货船概率破舱稳性计算及对分舱的影响［J］.上海交通大学学报，1997，31(11):1-4.