SOLAS 2020对客滚船设计的影响

李宏伟，王 冬，郑宏宇

（1. 黄海造船有限公司，山东 威海 264309；2. 上海船舶研究设计院，上海 201203；3. 中国船舶及海洋工程设计研究院，上海 200011）

0 引 言

近年来有关客船的海难事故屡有发生，例如：2012年1月，意大利 “康科迪亚”号豪华游船触礁倾覆，最终造成32名乘客死亡；2014年4月，载有476人的韩国“岁月”号客船进水沉没，最终造成304人遇难。这些事故的发生使得业界更加重视客船的安全问题，要求提高客船安全性的呼声越来越高。

经过几年的研究和讨论，国际海事组织（International Maritime Organization, IMO）海上安全委员会第98届会议通过了新的客船破舱稳性计算要求，连同该会议通过的《国际海上人命安全公约》（International Convention for the Safety of Life at Sea, SOLAS）II-1部分其他条款的修正案，均于2020年1月1日生效实施[1]。

在新的客船破舱稳性计算要求中，分舱指数R的计算式有较大修改（R值与船上乘客的人数直接相关），要求有大幅提高。按新的分舱指数要求来考核，现有的客滚船设计大多都不能满足要求，有必要对设计进行优化和升级。

1 SOLAS 2020规范的内容

相比现行SOLAS 2009规范中关于客船破舱稳性计算的内容，SOLAS 2020主要在2方面作出重大修改，即：分舱指数R和生存概率S的计算方法。

1.1 要求的分舱指数R计算式

SOLAS 2009和SOLAS 2020对客船分舱指数R计算要求的区别如下。

1) SOLAS 2009对客船分舱指数R的计算要求为

式(1)中：N=N1+ 2N2；N1为救生艇额定载员数量；N2为除去N1之后，船上剩余人员的数量；Ls为分舱船长。

2) SOLAS 2020对客船分舱指数R的计算要求为

从式(1)和式(2)中可看出，SOLAS 2009中客船要求的分舱指数R与分舱船长Ls、乘客人数和船上救生艇的容量配置都有关系[2]。对于不同船型而言，即使载运同样数量的乘客，若船长和救生艇配置不同，所要求的分舱指数R也不同。SOLAS 2020中客船要求的分舱指数R只与船上总人数N有关，人数越多，要求的分舱指数越大。图1为SOLAS 2009和SOLAS 2020关于客船分舱指数R计算要求的差异。

进一步分析可知，SOLAS 2020要求的R值相比SOLAS 2009增大的幅度与船上人员总数有很大关系，对总人数在400人以下和6000人以上的船舶影响比较小，对总人数在800～3000人的船舶影响比较大。当船上总人数为1500人左右时，要求的R值增大幅度最大，达到9%左右。

图1 SOLAS 2009和SOLAS 2020关于客船分舱指数R计算要求的差异

图2 R值增大幅度与船上总人数N的关系曲线

1.2 SOLAS 2020关于客滚船生存概率S的计算修改

SOLAS 2009对生存概率S的计算没有特别区分滚装处所和其他处所；SOLAS 2020对客滚船的滚装处所进水之后的生存概率S的计算式进行了修改。

1) SOLAS 2009中S的计算式为

式(3)中：GZmax的取值不超过0.12m；Range的取值不超过16°。若θe≤θmin，K=1；若θe≥θmax，K=0；在其他情况下，

θmin对客船为7°，对货船为25°；θmax对客船为15°，对货船为30°。

2) SOLAS 2020中S的计算式为式(4)中：GZmax的取值不超过TGZmax；Range的取值不超过TRange。在客滚船中包含滚装处所破损的工况下，TGZmax= 0.20m；在其他情况下，TGZmax= 0.12 m。在客滚船中包含滚装处所破损的工况下，TRange=20°；在其他情况下，TRange= 16°。若θe≤θmin，K=1；若θe≥θmax，K=0；在其他情况下，θmin对客船为7°，对货船为25°；θmax对客船为15°，对货船为30°。

对于客滚船而言，在计及滚装处所破损进水时，计算式中的GZmax由原来的0.12m修改为0.20m，Range由原来的16°修改为20°。该修改会使涉及滚装处所破损进水工况的生存概率Sfinal变小。

2 客滚船样本船型计算

在我国，兼具车辆装载功能的客滚船的应用比纯客船更广泛，如环渤海区的烟大线、海大线、中韩线和海南琼州海峡等都是传统的客滚船营运航线[3]。为详细评估SOLAS 2020对现有客滚船设计的影响，本文选取上海船舶研究设计院设计并已交付运营的3型客滚船为样本船型进行研究。这3型船的乘客人数分别为1100人、1500人和2200人，在船舶尺度上涵盖大型、中型和小型客滚船范围，相关基本信息见表1。

表1 客滚船样本船型基本信息

3型客滚船的布置型式类似，都采用双机双桨推进型式；全船共设有2个车辆舱，车辆舱上方布置3～4层乘客和船员住舱；主甲板以下车辆舱区两舷布置为空舱和压载舱，形成双壳保护[4]。限于篇幅，本文仅给出1100人客滚船的总布置图示意（见图3）。

a) 侧视图

图3 1100人客滚船总布置示意

根据SOLAS 2020的要求重新计算，3型样本船的破舱稳性计算结果见表2。

表2 客滚船样本船型破舱稳性计算结果

结果显示，当前选取的3型样本船均不能满足SOLAS 2020对分舱和稳性的要求。

3 应对方案

由上述分析可知，SLOAS 2020要求的分舱指数R仅与人数有关，当人数确定时，R值即确定。因此，问题的关键集中在如何增大达到的分舱指数A的值。为使A的值更大，通常可采取的办法[5]有：提高初始工况初稳性高GM；提高风雨密开口高度；增加型深；增加水密分隔，如增加水密横舱壁或纵舱壁；增加船宽。

3.1 提高初始工况GM值

按照修改影响最小的原则，首先考虑采取提高GM的技术措施。分别核查3型船的典型完整稳性工况，对照极限横稳性高曲线查看、确认新的GM，其中：1500人客滚船项目的完整稳性有较大富余，能进一步提高计算用GM值；1100人客滚船和2200人客滚船的完整稳性几乎没有余量，无法进一步提高GM值。重新计算A的值，结果见表3。

表3 提高GM破舱稳性表现

3.2 提高风雨密开口高度

评估并有针对性地修改风雨密开口高度也是一种对设计影响较小的方案。从SOLAS关于中间阶段生存概率S的计算要求中可看出，当船舶横倾角大于15°时，S取为0，意味着当开口已位于15°范围以外时，继续增大横倾角并不会使结果得到改善。基于此，经过初步评估发现原船开口的高度基本上都是合理的，继续提高的作用并不大。为验证上述结论，将 1100人客滚船和 2200人客滚船中的风雨密开口高度提高1m并重新进行计算，发现对破舱稳性的贡献很小。计算结果见表4。

表4 提高风雨密开口高度破舱稳性表现

3.3 增大型深

增大型深能提高船舶的储备干舷，进而改善其稳性。但是，需注意增大型深会导致舱壁甲板以上货物的重心提高，还需校核工况中的GM值是否满足极限GM曲线的要求。根据综合评估，初步确定增加0.5m型深。计算结果见表5。

表5 增加型深破舱稳性表现

从表5中可看出，对2200人客滚船增大型深之后，破舱稳性得到明显改善，能满足SOLAS 2020破舱稳性要求。对于1100人客滚船而言，还需进一步寻求其他技术方案。

3.4 增加水密分隔

增加内部水密分舱布置，减少局部进水量，也是一种常见的改善破舱稳性的方法。对于客滚船而言，主甲板以上为全通的滚装车辆舱，只有在主甲板以下舷侧和双层底处具备加密水密分舱的条件。通过综合评估，最终增加3道水密舱壁。修改分舱模型，重新计算破舱稳性，结果见表6。

表6 增加水密分隔后破舱稳性表现

3.5 增大船宽

在采取上述措施之后仍无法满足破舱稳性要求的情况下，通过增大船体宽度来提高GM，进而改善船舶的破舱稳性表现。原船船宽20.4m，初步方案为增大0.4m。修改线型和分舱模型，重新计算破舱稳性，结果见表7。

表7 客滚船样本船型计算结果

4 方案影响

上述技术方案在改进破舱稳性的同时，会对船舶的设计和营运产生一定的影响。为更加直观地判断各方案的影响，对各方案的实施效果和影响进行汇总，结果见表8。

表8 各技术方案的实施效果和影响汇总

5 结 语

SOLAS 2020实施之后，客滚船的设计将迎来一次升级换代，安全性要求的提升势必影响到部分经济性指标。客滚船通常是根据船东的需求建造的，不同客滚船的布置特点各不相同，即使采用相同的设计方案，在不同船型上的应用效果也不一样。同时，在优化破舱稳性过程中要综合考虑乘客数和载车量等经济性指标。因此，只有在船舶设计中不断优化，才能得到更佳的设计方案。