SOLAS 2009分舱与破损稳性要求对2 000车位汽车滚装船设计的影响

李 健 王德安

（上海船舶研究设计院，上海201203）

SOLAS 2009分舱与破损稳性要求对2 000车位汽车滚装船设计的影响

李 健 王德安

（上海船舶研究设计院，上海201203）

国际公约中有关破损稳性的要求修改后，原满足SOLAS 2004的成熟船型不能满足SOLAS 2009的要求。本文通过分析SOLAS 2009分舱与破损稳性要求对2 000车位汽车滚装船设计的影响，寻求以最小改动使该系列船的破损稳性满足新规范的要求，为实现该船型升级换代提供有力支撑，为同类型船舶设计提供借鉴。

汽车滚装船；破损稳性；SOLAS 2009

Abstract:Because of the modification of damage stability calculation rules，the mature type vessels which met the old requirements from SOLAS 2004 did not satisfy the new ones from SOLAS 2009.The influence of requirements from SOLAS 2009 subdivision damage stability on 2 000 PCTC design was researched so as to search for the methods fulfilling the new rules with the minimum alteration，providing strong support to upgrade the vessels.A new thought was proposed，serving as reference for the design of similar ships.

Keywords:PCTC；damage stability；SOLAS 2009

0 前言

2 000车位汽车滚装船是由上海船舶研究设计院自行开发设计的一型成熟的汽车滚装船。该船型具有安全性高、适货性强、码头适应性强等特点。自2007年起至今，该系列船型共计已有13艘实船订单，12艘交付使用，1艘在建。其中，8艘满足SOLAS 2004破损稳性要求（以下简称老规范），其余5艘满足SOLAS 2009破损稳性要求（以下简称新规范）。由于国际公约的修改，对破损稳性的要求相应提高，本文阐述新规范对该系列船型设计的影响，并从分舱的角度寻求优化破损稳性的方法。该船的破损稳性计算采用NAPA软件。

1 分舱和布置特点

该船设计为单桨、柴油机驱动、无限航区的车辆运输船，可装载多种小汽车、卡车和工程车辆，侧视图见图1。该船的主尺度如下：

总 长 约141.20 m

图1 侧视图

型 宽 24.40 m

型 深

至主甲板（5甲板） 12.85 m

至上甲板（9甲板） 22.59 m

夏季吃水（最深分舱吃水） 6.60 m

该船货舱设有多层贯通全船的连续甲板，三甲板以下舷侧设连续纵舱壁，成双壳结构。燃油舱布置在货舱中部舷侧，外设空舱或压载舱保护，典型横剖面图见图2。这种形式的优点在于充分利用干舷甲板以下高度设置车辆甲板，同时更有效地利用受首尾舷侧线型影响的车辆舱空间，对于船体横向强度也更为有利。

图2 典型横剖面图

由于该船型宽较小，为节约成本及提高车辆装卸效率，干舷甲板以下不设水平及横向水密分隔。计算破损稳性时，将干舷甲板以下的所有车辆甲板作为一个货舱考虑破损，其舱容较大且延船长分布很广，需要在干舷甲板以上再取一层车辆舱作为储备浮力，干舷甲板以上可计入储备浮力的车辆舱需满足载重线公约对于上层建筑的要求。

2 新规范对该船型的影响

从新老规范的差异入手，分析新规范破损稳性要求对该船型的影响。

1）与老规范相对固定的两个吃水工况相比，新规范增加了可调节的轻载航行吃水工况。对于滚装船这种压载量较大的船型，轻载吃水固然可通过调配压载进行适当变化，但对达到的分舱指数（A值）的影响相对有限。在其他条件相同时，不同轻载吃水对A值的影响见表1。

表1 不同轻载吃水对A值的影响

2）新规范增加了实际工况的纵倾影响。滚装船考虑减小车辆绑扎受力，一般会通过调节压载水使航行工况的纵倾保持在一个较小的范围，但为保证良好的航行状态，还是会有一定程度的尾倾，该船实际工况的最大尾倾约为0.6%LS，超出规范要求的±0.5%LS范围，需要加算，而相对于0纵倾的结果，加算纵倾的结果更差。

3）新规范考虑了不同吃水下货物处所渗透率的不同，这一条对滚装处所的影响尤为明显，渗透率从原来的所有吃水均为0.7，增加到最深分舱吃水0.9，部分分舱吃水0.9和轻载航行吃水0.95。以干舷甲板以下的货舱为例，由于渗透率变大，同一破损工况，轻载吃水时的进水量增加了6297.8 t。

4）横向破损范围从中线扩大到船宽的一半，首尾更加危险。

5）新规范对各吃水下的A值进行了合理的权重分配，对未加权的A值也提出要求。

6）新规范对要求的分舱指数R值的计算公式重新定义，使结果变大。

一方面，指数R值比原来要大，另一方面，对于相同的破损后的平衡状态计算出的指数A值却比原来要小［1］，原来满足老规范破损稳性的2 000车系列船远远不能满足新规范的要求，计算结果见表2。

表2 新老规范破损稳性计算结果（以左舷为例）

3 满足破损要求的最小改动方法

2 000车是系列船，布置和设计相对成熟，规范修改后需要寻求改动较小的方法来提升后续船的破损稳性。

3.1 修改开口

如果在分舱布置不做任何改动，不改变装载即不增加GM值的前提下，仅通过修改开口来提高A值无疑是成本低又有效的办法。将开口全不计入计算，此时A值为0.679 66，超出R值约20%，可见修改开口大有空间。在所有的生存概率S＝0的破损工况中过滤出完全由于开口被淹导致的工况，之后过滤掉破损概率P值小于一定的值以及开口被淹的过深的工况，在剩下的工况中通过调节开口的位置和高度来提高 A 值［2］。

经计算，首部通向露天甲板的门以及首部车辆舱梯道的门需要取为水密，同时升高底部压载舱尤其是首部空舱及压载舱的空气管高度，能够使A值满足要求。表3列出了满足新规范该船型需要做出的改动。

表3 满足新规范需要做出的改动

3.2 分舱布置优化

该船满足新规范的破损稳性计算结果见表4，纵倾情况下得到的分舱指数A刚刚超出要求的分舱指数R，余量很小，考虑在新的系列船中改善分舱布置。分析表3的结果，首部破损对生存概率的影响较尾部明显，越往首部空气管需要升高的高度越大，可以考虑重点在首部改善分舱布置来提高破损稳性。

表4 开口修改后破损计算结果

由表4可见，部分分舱吃水Dp下的A/R值74.5%相较其他两个吃水稍小，提高Dp下的生存概率S应该是有上升空间的；且Dp在结果A值中所占比例WCOEF=0.4，又相对较大，改善Dp更容易提高最终的A值。部分分舱吃水Dp的结果中，一些分舱破损工况，破损概率P较大但生存概率S却是0。这些工况大都是No.1车辆舱破损，No.2车辆舱未破的情况（破损车辆舱定义见图3）。虽然破损后稳性尚可，但由于吃水较小，货舱进水量小，不足以平衡一舷破损后较大的横倾和首倾，使首部未破损区域的空气管被淹没。解决的措施有两个：一是继续抬高空气管；二是减少首部横倾。

图3 破损车辆舱定义

由表3可见，首部空气管已经高出主甲板超过4 m，继续抬高会增加空气管的压头高度，结构也会相应加强构件强度，增加重量，办法一是不可取的。减小横倾的做法通常是将左右舷边舱连通，该船首尾边舱为空舱，双层底为压载舱，实现左右横贯从结构和布置上难度都很大，即便按照连通计算，结果A值为0.597 13，仅仅提高了0.03，部分吃水下的S值改善并不明显。经过尝试和计算发现，如果取消首部空舱，也就是首部双壳改成单壳 （见图4），结果会大大提高（见表5），同时部分分舱吃水Dp下的A/R值也显著增加。

图4 首部双壳改单壳

表5 首部空舱取消后破损计算结果

首部空舱取消后，货舱舱容变大，同样初始条件Dp吃水下的货舱进水量增加，重心降低，排水量变大，平衡后的浮态更好了，同样一舷破损产生的横倾角变小，首部空气管不会被淹没。表6以单舱和两舱两个破损工况为例，在Dp初始工况下，比较两种边舱形式的计算结果。

表6 不同边舱形式破损工况计算对比举例

首部改单壳后，取消的空舱舱壁、管路、舱盖等可以减少空船重量，其他舱的空气管也可以适当降低，对应Ds和Dp工况下的GM值还可以适当取小。这种方法以最小的改动却大大的提高了该系列船的破损稳性和载运能力。

笔者又尝试取消货舱段尾部的空舱，也可以提高一些生存概率，但对A值的贡献远没有首部明显，如果继续取消船中区域的双壳，A值变化更小。因为该船型横向水密舱壁均匀分布，靠近首尾的破损概率较大，中间破损概率相同［2］。中小型汽车滚装船航速要求较高，首部减阻线型削瘦，适当增加首部货舱容积有益于获得更高的生存概率S。

该思路不仅在该系列船中应用有效果，同时也在尺度更大和更小的汽车滚装船的分舱设计中应用，并经破损稳性计算验证有效。

4 结语

一般来说，若破损稳性不满足要求，习惯于考虑增加边舱的划分，以减小货舱进水量，获得生存概率。但对于储备浮力相对较大的汽车滚装船，进水量少量增加对生存概率的影响往往并不明显。2 000车汽车滚装船这种首部尖瘦的中小型汽车滚装船，货舱较长较大，减少首尾部的边舱设置，增加货舱进水量，平衡进水后的浮态反而是提高破损稳性的一种途径。但也并非所有尺度的汽车滚装船都适用单壳的首部设计，这需要根据破损的具体情况分析，同时兼顾船舶的结构强度考虑。本文意在提出一种新的思路，为同类型船舶设计提供借鉴。

［1］周玮.概率论破损稳性新规则对汽车滚装船的影响及对策研究［J］.船舶，2009（1）：15-18.

［2］孙家鹏.破舱稳性新规范探讨［J］.上海造船，2009（4）：28-33.

Influence of Requirements from SOLAS 2009 Subdivision and Damage Stability on 2 000 Cars PCTC Design

LI Jian WANG De-an

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

U674.13+5

A

1001－4624（2017）01－0040－05

2016-12-12；

2017-05-05

李 健（1982—），女，高级工程师，长期从事船舶总体设计工作。

王德安（1982—），男，高级工程师，长期从事船舶总体设计工作。