B-60型干舷散货船甲板货装载设计

赵峰颜绪周妍

（上海船舶研究设计院，上海201203）

B-60型干舷散货船甲板货装载设计

赵峰颜绪周妍

（上海船舶研究设计院，上海201203）

随着航运市场的持续低迷，BDI指数持续走低，全球散货船市场深受运力过剩和货运需求不足影响，越来越多的船东希望在散货船增加甲板货装载，以拓展散货船的利润空间，提高船舶经济效益。在散货船甲板装货，必将对船舶甲板载荷、稳性性能、视线等产生影响，需要在原有船舶设计的基础上，增加对甲板载荷、稳性计算等方面的考核。以某B-60型干舷散货船为例，详细阐述散货船装载甲板货的设计分析。

散货船；甲板货；甲板载荷；稳性

Abstract:As the shipping market remains downturn and BDI keeps falling steadily，the world bulk carries market is deeply affected by excess shipping capacity and insufficient freight demand.For the sake of expanding profit and improving economic benefit of bulk carriers，more and more ship owners desire that deck cargoes can be loaded on the vessels，which creates bad influence on weather deck load，stability performance and visibility.The above mentioned aspects should be checked on the basis of original design.Taking a bulk carrier with B-60 type freeboard as an example，the paper presented design of loading deck cargoes in details.

Keywords:bulk carrier；deck cargo；weather deck load；stability

0 前言

甲板货（DECK CARGO，又称舱面货），是指固定在露天甲板上运输的货物。传统的甲板货包括部分危险品、木材以及许多由于尺寸较大而无法入舱的对储存环境要求较低的货物。部分甲板货（特别是大件货）可以在散货船的甲板及货舱舱盖上装载。对于散货船装载甲板货有其特殊要求，必须考虑船舶强度、船舶稳性等，以避免甲板货破坏船舶甲板强度及船舶稳性，且在甲板装载货物不应影响船舶视线以保证船舶航行安全。

1 散货船装载甲板货相关规范要求

散货船按照干舷类型，通常可分为B型干舷、B-60型干舷和B-100型干舷。B型干舷散货船根据SOLAS 2009需考虑概率法破损稳性计算；B-60型干舷散货船根据ICLL规则即确定性方法进行破损计算时，需考虑1舱破损计算；B-100型干舷散货船的破损稳性需考虑2舱破损计算 （不适用于机器处所限界舱壁两侧的舱室）。散货船装运的货物主要是谷物、煤、矿石、钢卷筒、重货等，也可兼装集装箱。但在设计允许的情况下，散货船也可在甲板装载货物。

散货船装载甲板货，需满足针对甲板货装载的相关规范规则，如下：

1）SOLAS 2009第1部分第II-1章B部分第4条拟载运甲板货的船舶需满足SOLAS公约中第II-1章B部分B-1至B-4部分的破损稳性要求。

2）IS CODE 2008 B部分3.4.1.3对于拟载运甲板货的货船，装载手册中需包括下列装载工况：船舶货舱均质货（且在甲板上装有特别说明装载范围和重量的甲板货）满载离港以及装载有全部备品和燃料；船舶货舱均质货（且在甲板上装有特别说明装载范围和重量的甲板货）满载到港，以及10%的备品和燃料。

3）IACS第4章第8部分2.2.2，船长大于等于150 m的散货船，其装载手册应提供均匀装载、隔舱装载、轻重压载等载况的相关离港、抵港载况，包括甲板货载况（如适用）。

4）IACS对1966国际载重线公约的解释LL65的对装载甲板货的货船其破损稳性计算的相关规定，“In.6 and.7 of the footnotes to SOLAS Chapter II-1，Regulation 4，ships shown to comply with ICLL 1966 Regulation 27 as applied in compliance with IMO Res.A.320 and A.514，may be excluded from the application of SOLAS Chapter II-1 Part B-1，except if they carry deck cargo”即B-60货船如果在甲板装货，则需要额外满足SOLAS破损稳性要求。

5）各船级社对装载甲板货的船舶的相关要求。

从上述规范可以看出，与不装载甲板货相比，装载甲板货的B-60型干舷或B-100型干舷散货船除常规稳性计算要求外，还需额外满足SOLAS破损稳性计算要求（概率法计算破损稳性）。

2 甲板货装载分析要点

基于大部分散货船为B-60型干舷散货船，本文以某B-60型干舷散货船为例，介绍散货船相关甲板货装载设计。

B-60型干舷散货船装载甲板货时，除考虑结构强度外，对于甲板货装载的完整及破损稳性，需增加单独的计算并满足相关规范规则要求。还需考虑甲板货装载对于舾装数的影响，以确定相关系泊设计参数。此外，甲板货的运输（如大件货）对船舶的视线的影响也应予以注意。

2.1 相关结构强度校核

如散货船在初步设计时即考虑装载甲板货，则需在考虑普通装载强度的基础上，额外考虑装载甲板货对船舶强度的相关影响，确定该船装载甲板货的甲板强度载荷，并相应设计船舶结构。

而在普通散货船基础上增加甲板货装载，则需要根据原有设计重新计算甲板强度载荷是否适合装载甲板货，如船东提供的甲板货载荷超出甲板载荷范围，则需根据船东提供的甲板货载荷重新计算并设计船舶结构，增加船舶结构强度，校核全船总纵强度。

对装载甲板货基于原有结构设计不做变化的情况，为保证甲板货装载不会对现有结构设计构成影响，则需要在保证结构局部强度的同时对装载甲板货的总纵强度加以计算考核。

本文基于该B-60型干舷散货船原有结构设计不做变化。在船舶结构设计中，甲板载荷一般为均布载荷，根据该B-60型散货船甲板及舱盖结构设计，其主甲板区域均布载荷为3.5 t/m2，货舱舱盖均布载荷为1.4 t/m2。

2.2 确定最大甲板载货量

该B-60型干舷散货船甲板货可装货区域为货舱上甲板及5个舱口盖，扣除甲板的管系、舾装设备以及部分不适宜装载甲板货的区域如货舱之间的甲板条，可确定甲板货最大装载面积，如图1所示。

根据主甲板的甲板载荷（3.5 t/m2）以及与货舱舱盖的甲板载荷（1.4 t/m2）确定最大甲板装货量，见表1。

2.3 装载甲板货稳性分析

散货船装载甲板货时，由于船舶的重心高度增加，从而使船舶的初稳性高度降低，受风面积增大，船舶的稳性变差。在装载甲板货时，需综合考虑船舶货舱的货物重量和甲板货重量。根据相关规范要求，装载甲板货不仅要考虑船舶满载工况的完整稳性及破损稳性，还要考虑船舶在不超过最大载重量的情况下可能存在的极限稳性工况。为确保船舶满足稳性要求，其货舱货物及甲板货应合理分配，以使货物总的重心高度尽可能低。

2.3.1 装载甲板货的完整稳性校核

散货船装载甲板货时，根据IS CODE B部分3.4.1.3，其装载工况应包括船舶各货舱均匀装货及在甲板上装货时的满载离港、到港的工况，上述工况除需满足IS CODE 2008稳性规则所要求的相关稳性规则外，还需根据IACS对1966国际载重线公约的解释LL 65，提供满足SOLLAS II-1章要求的极限GM曲线或KG曲线校核各工况稳性。

图1 甲板货装载区域

2.3.2 甲板货装载中极限GM T曲线或KG曲线的选取

根据SOLAS 2009，概率法破损稳性计算中需考虑3种初始装载工况的吃水、纵倾及GM定义，三种初始装载工况为轻载吃水、部分分舱吃水及最深分舱吃水。在甲板货装载工况中，各装载工况的GM值都应大于根据上述3种工况确定的最小GM值。

上述工况的GM值除最深分舱吃水工况外，均从完整稳性极限GM曲线上取值；最深分舱吃水工况的GM值根据 IACS ILLC，1966/1988的 LL65对B-60型货船装载甲板货的解释3、4来确定：

“3.Therefore ships identified in item 1），above，shall

a） according to the assigned reduced freeboards，comply with damage stability requirements of regulation 27 of ICLL 1966 and the 1988 Protocol to the ICLL 1966;and

b）according to the intended deck cargo capacity，to provided with the limiting GM or KG curve required by SOLAS Chapter II-1，Regulation 5-1.4 in compliance with the probabilistic damage stability analysis of SOLAS Chapter II-1 Part B-1.

4.The KG used for demonstrating compliance with the criteria in 3）a shall be the same as that used for the criteria in 3）b”

即在最大吃水时，ILLC规则破损稳性计算中的GM1必须与SOLAS的 GM2相同。当GM2＜GM1时，用GM=GM2来核算ICLL破损是否满足要求，且最终包络线取GM2，见图2。

图2 甲板货装载的极限GM曲线示意图

故可将概率法破损稳性计算中最深分舱吃水的GM即SOLAS的GM2取为ICLL规则即确定性破损计算的GM1值。

在该B-60型干舷散货船典型装载中，其最深分舱吃水为13.3 m。轻载吃水为5.856 m，纵倾-2.415 m，在ICLL规则确定性破损稳性计算中，其初始工况GM1=2.724 m。

结合完整稳性极限GM曲线，可确定三种工况的吃水、纵倾、GM，如表2所示。

表2 各工况吃水纵倾及GM表m

根据上述方法可确定甲板货装载的极限GM曲线及相关稳性规则，见图3。

图3 甲板货装载的极限GM曲线（纵倾=0 m/-1.945 m）

2.4 甲板货满载工况分析

结合甲板货最大允许装载量，合理确定货舱货物密度及货物重量，以使船舶装载至满载吃水。具体装载如表3所示。

此装载离港工况下船舶浮态如下：

吃水值 13.300 m

GM值 3.560 m

此种装载的离港、到港工况下，总纵强度满足许用强度，各稳性规则满足要求，其中，离港工况中，GM=3.56 m＞最小GM=2.722 m。

2.5 船舶稳性极限状态分析

在某些配载工况中，如甲板装货较多而货舱装货较少，则会导致货物总的重心高度较高，从而船舶的GM值小于此吃水下所要求的最小GM值，即船舶稳性不能满足要求。综合考虑货舱与甲板装货量，在确保满足相关稳性规则以及对应吃水的GM值能满足极限GM曲线要求后，确定此稳性极限状态下的货舱及甲板装货量及重心高度如表4所示。

表3 满载吃水下船舶货物装载重量

表4 稳性极限状态下船舶货物装载重量及重心高度

此装载离港工况下船舶浮态如下：

吃水值 11.450 m

GM值 2.270 m

此种装载离港、到港工况下，总纵强度满足许用强度，各稳性规则满足要求，其中，离港工况中，GM=2.270 m＞最小GM=2.269 m。

2.6 破损稳性校核

根据SOLAS 2009 II-1章B部分第4条规定，对拟载运甲板货的B-60型干舷散货船，应符合SOLAS公约II-1章B1-B4部分对破损稳性的要求，即应使用概率法进行破损稳性校核计算。

概率法破损稳性计算的初始工况如表5所示。

表5 概率法破损计算初始工况

其中，表5中初始工况的最深分舱吃水下的GM值为ICLL规则下破损的初始工况的GM值。

概率法破损稳性计算结果见表6。

可以看出该B-60型干舷散货船在装载甲板货的情况下，满足概率法破损计算的要求。

3 舾装设计

在甲板货物运输过程中，甲板货物必须绑扎牢固，确保船舶航运安全。因此需在上甲板和货舱盖上增加固定系固设施，系固设施必须由船东结合其实际航运经验，确保系固设施数量及强度满足航行安全的需要。

装载甲板货与不装载甲板货相比，舾装数与原有舾装数不完全一致，如本例中装载甲板货后，舾装数由3 294变为3 494，根据MSC/Circ.1175 Annex Table 1的要求，即导致舾装数跳档，对于系泊设备的安全工作载荷应相应调整。

4 其他事项

为确保船舶在航程的各个阶段拥有足够的稳性和纵向强度，在装货及航运过程中对下述事项予以足够的重视：

1）控制甲板货的垂向分布；

2）在航程中可能会遇到的阵风力矩；

3）船舶载重量的损失尤其是燃油的消耗；

4）船舶及甲板货可能增加的重量如部分甲板货在航运过程中吸附的水。根据IS Code Part B，3.4.2.6，如装载甲板货，可假定船舶到港时，甲板货由于吸附水增加了自身10%的重量。

为评估船舶的视线，应特别注意货物在甲板的高度，确保甲板货的最高点或其他位置和驾驶室位置的连线在海面的交点而由此产生的视线盲区小于船舶允许的最大盲区。

此外，甲板货的装载不应影响船员出入各个处所的安全通道、开口及操作，避免破坏已有的开口（如通风与空气管）的密性，并确保此类开口有适当的保护措施。

5 结语

本文全面介绍了甲板货相关知识以及散货船装载甲板货相关的规范规则，并结合某B-60型干舷散货船，对散货船装载甲板货的方式、装货量进行了论述，根据相关规范规则，对其装载甲板货的总纵强度、完整稳性及破损稳性的相关计算分析进行了介绍。结果表明，该B-60型干舷散货船装载甲板货时相关强度及稳性都满足相关规范规则要求，这也说明B-60型散货船装载甲板货是可行的。

Design of Loading Deck Cargoes on Bulk Carriers with B-60 Type Freeboard

ZHAO FengYAN XuZHOU Yan

（Shanghai Merchant Ship Design and Research Institute，Shanghai 201203，China）

U674.13+4

A

1001－4624（2017）01－0031－05

2017-01-30；

2017-04-30

赵 峰（1983—），男，工程师，从事船舶总体设计工作。

颜 绪（1983—），男，工程师，从事船舶总体设计工作。

周 妍（1982—），女，高级工程师，从事船舶总体设计工作。