自卸式砂船概率破舱稳性分析

张 文，陈智同

(1.江苏海艺船舶科技有限公司，江苏镇江212009;2.江苏现代造船技术有限公司，江苏镇江212003)

自卸式砂船概率破舱稳性分析

张 文1，陈智同2

(1.江苏海艺船舶科技有限公司，江苏镇江212009;2.江苏现代造船技术有限公司，江苏镇江212003)

以一艘87 m自卸砂船为研究对象,介绍破损载况组合、渗透率、风雨密点与无保护开口、破舱稳性计算衡准。根据《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》2011,采用CCS船级社软件COMPASS对自卸砂船的概率破舱稳性进行建模,计算表明,该船的概率破舱稳性满足法规要求。

自卸砂船;概率破舱;稳性

因基础设施建设的需求大,自卸砂船市场前景可观［1］。但超载违章航行致使自卸砂船安全事故频发,由于稳性原因引起的安全事故约占砂船海损事故的近50%。现有自卸砂船几乎无货舱舱口盖,船舶在较大的风浪下易丧失稳性而发生翻沉事故［2］。

一般计算概率破舱稳性是以大量海损事故数据为依据,采用分舱指数A,以船舶在破损后具有的残存能力——残存概率作为安全程度的衡准［3-6］。

近年来自卸砂船由于稳性导致的船舶倾覆事件引起了船级社和相关学者的注意［7-11］。文中根据CCS相关法规,基于中国船级社开发的COMPASS软件,建立自卸砂船的三维模型,在合理的破损组合基础上进行概率破舱稳性计算。

1 实船概况

该船为钢质、单甲板、双机双桨、柴油机驱动的尾机型自卸式砂船,航行于沿海航区,全船设有3个货舱,艏、艉部为升高甲板,艉部甲板上设3层甲板室。货舱区域设有泥砂舱,泥砂舱底部设有泥门及泥砂传送装置。该船在皮带传送机舱安装有皮带传输机,通过导向滚轮及皮带组成的皮带传输装置,在泥砂采集点至工地间进行短距离泥砂浆的调迁作业。该船装载泥砂石密度为1.3～1.5 t/m3。货舱设自动排水及报警装置,货舱积水超过舱底100 mm时,在驾驶室和机舱能自动进行声光报警,并自动启动排水泵;排水阱设于货舱底靠近艉端部,通过足够排量的自吸式泥浆排水泵,将舱底水及时排出舷外。

总长87.00 m,水线长81.42 m,垂线间长79.60 m,型宽16.80 m,型深5.60 m,设计吃水4.40 m,甲板梁拱250 mm,肋骨间距600 mm,排水量约5 201 t,定员12人,采用2台CW6200ZC -16主机,额定功率350 kW,转速1 000 r/min,齿轮箱采用2台JT900-2,减速比4.45:1。在设计吃水4.40 m时,载货量约为3 786 t,载重量约为3 923 t。总吨位为2 588 t,净吨位1 449 t。本船实际干舷为1 214 mm,满足规范对最小干舷计算值1 046 mm的要求。

该船共设有9道水密横舱壁,分别为F3、F4、F7、F19、F22、F55、F87、F117和F125。2道水密纵舱壁,2道泥舱纵舱壁。主船体自艏向艉分别分隔为艏尖舱(平台下方为艏压载舱)、应急消防泵舱、货舱(第1货舱、第2货舱、第3货舱)、第1压载舱、泵舱、机舱、左右边第2压载舱(中间为燃油舱)、隔离舱、淡水舱(上方平台为舵机舱)。艉部主甲板设有厨房、餐厅、食品库、卫生间、二氧化碳室、电瓶间、单人船员室4间及内梯道。船员甲板设单人船员室6间,双人船员室1间,卫生间、储物室和内梯道。驾驶甲板设驾驶室(内分海图区和报务区)和梯道。罗径甲板设信号灯桅1根,升高甲板设首桅及锚机设备。货舱区域舯部舱口围板高1.5 m。

2 概率破舱计算

依据中华人民共和国海事局《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》2011第4篇第2-1章,第1.6节干货船的分舱与稳性的要求及IMO通过的A.684(17)决议《关于SOLAS公约中100 m及以上货船的分舱和破舱稳性规则的解释》进行校核;使用中国船级社上海规范研究所COMPASS软件进行校核。

按照法规的要求,采用水平纵倾,分别计算部分载重线吃水和最深分舱吃水下的分舱指数,加权平均得到A。

该船所计算的破损组合包括所有有助于增加达到的分舱指数A值的浸水情况,计及整个船长范围内1舱或2相邻舱浸水的所有情况。见表2、3。

表1 初始载况主要参数

储藏处所渗透率为0.60;居住处所渗透率为0.95;机器处所渗透率0.85;空舱处所渗透率0.85;干货船渗透率0.70。

该船位于干舷甲板进入机舱的门在航行过程中保持常闭,并达到风雨密要求,舱口盖板上敷设两层防水帆布,并用压紧装置将盖板和防水帆布压紧,以确保舱口风雨密。

3 破舱稳性计算衡准

3.1 要求的分舱指数

1)本规则旨在给船舶规定一个最低的分舱标准。

表2 1舱破损及相应的破舱组合

2)拟提供的分舱程度应由下式所要求的分舱指数R来确定。对Ls超过100 m的船舶:

表3 2舱破损及相应的破舱组合

式中:Ls—船舶分舱长度,m。

对Ls为80 m及以上,但不超过100 m的船舶:

式中:Ro——式(1)中算出的R值。

3.2 达到的分舱指数A

按本条计算所达到的分舱指数A应满足:A不小于R,船舶达到的分舱指数A应按下式计算。

式中:i——所考虑的每一个舱或舱组;

Pi——所考虑的舱或舱组可能浸水的概率,不考虑任何水平分隔;

Si——所考虑的舱或舱组浸水后的生存概率,包括任何水平分隔的影响。

该船达到的分舱指数A=0.424,要求的分舱指数R=0.380,本船计算结果满足破舱稳性的法规要求。

4 结论

通过对分舱计算,该船满足《国内航行海船法定检验规则》对干货船的概率破损稳性要求。

此类船舶由于船型分舱“倒三角”货舱,货物重心偏高,稳性和破损稳性虽然已经满足衡准的要求,但是仍然要谨慎操作。

此类船舶由于是自卸式的,所以货舱从艉到艏均是连通的,一旦破损进水,要有足够的储备浮力保证,该船设有双舷、双底及水密的货舱边空舱来保证安全。

概率破损稳性未计及船舶破损后自由液面对船舶残存稳性的影响,故设计时应考虑减少自由液面及货物滑油对船舶的不利影响。

［1］冯小萍,黄炳樟.从6.15撞桥事故反思自卸砂船的设计、管理与监管［J］.中国水运(下半月),2009(5): 29-30+38.

［2］谢家友,陈 卫.海上自卸砂船海损事故剖析及防范［J］,中国水运,2012,12(7):52-53.

［3］周晓明.基于概率破舱稳性的驳船优化分舱研究［D］.大连:大连理工大学,2006.

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［5］陈 皓,尹逊滨.SOLAS 2009破舱稳性研究:以超大型集装箱船为例［J］.上海船舶运输科学研究所学报,2009,32(2):70-73.

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［7］肖维维,李俊华,何 刚,等.船舶破舱稳性计算方法研究［J］.中国水运:理论版,2006(11):12-14.

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［10］陈新辉.内河自卸式砂船检验注意事项［C］∥中国航海学会内河海事专业委员会.2011年度海事管理学术交流会优秀论文集.中国航海学会内河海事专业委员会,2011.

［11］中华人民共和国海事局.国内航行海船法定检验技术规则［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

国家自然科学基金资助项目(51309123);江苏省高校自然科学研究资助项目(13KJB570002);

江苏省高校“青蓝工程”资助项目

张 文(1979-),男,学士,工程师

研究方向:船舶设计开发

E-mail:zjzw984111@sina.co