SOLAS 2009破損穩性衡準對客滾船設計影響分析

周耀華，張高峰，章 程

（中國船級社上海規范研究所，上海 200135）

0 引 言

在渤海灣運營中的客滾船有相當一部分是按照2004年國內法規之2006或2008修改通報的分艙標準設計建造的。分艙標準與同年代適用的國際法規（即SOLAS 90標準）相同。于2009年1月1日生效的SOLAS 2009分艙標準系基于風險分析的方法[1]，相對于確定性的SOLAS 90標準[2]而言，在設計上能夠帶來更大的靈活性，并可能為船舶設計出更大的貨物處所[3]。本文通過對4艘渤海灣客滾船，進行了SOLAS 2009概率破損穩性衡準校核，評估了SOLAS 2009分艙標準對客滾船設計的潛在影響。

1 SOLAS 2009衡準校核

4艘客滾船主尺度詳見表1。

4艘船均按SOLAS 2009標準進行設計。為了滿足衡準要求A、B和D船的布置較為相似，在艙壁甲板以下均布置有滾裝處所。滾裝處所均設有L形邊艙保護，邊艙寬度均略大于B/5以保證SOLAS 90衡準計算的破損范圍不會危及滾裝處所破損。C船因艙壁甲板下沒有布置滾裝處所，故對邊艙寬度沒有統一限制。除A船外其余均在艙壁甲板上只布置了一層延伸至船長范圍的滾裝處所，而A船則設置了2層。

SOLAS 2009概率法校核主要考察以下幾個方面：

1) 滿足R指數要求（SOLAS II-1/6）；

2) SOLAS II-1/8條的滿足；

3) SOLAS II-1/9 條的滿足。

4艘船計算結果詳見表2。

由表2 計算結果可見樣船B、C和D均能滿足R指數要求。通過對計算結果的分析，樣船A不能滿足的主要原因在于設計了3層滾裝處所導致dp*和ds吃水過大且對應GM過小。同時由于艙壁甲板下的滾裝處所艙室容積較大導致殘存概率過小。B和D船由于艙壁甲板下分艙相對合理，貨物布置適當導致殘存概率較高，從而能夠滿足R指數要求。C船由于沒有艙壁甲板下的滾裝處所因此取得了較大的A指數冗余。可見B、D船的設計從經濟性考慮更為適合，C船設計相對SOLAS2009衡準過于保守。

表1 客滾船主尺度和載客人數

注：計算樣船救生艇數量均按照普通國際航行配置，這與裝載手冊略有不同。

*dp，ds和GM的定義參見相關法規規定[1]。

雖然沒有進行針對性設計，但所有樣船均能滿足8.1條和9條的要求。證明現有的客滾船分艙設計基本能夠滿足SOLAS 2009衡準部分的要求。應注意的是針對8.2條的計算表明有必要針對邊艙的布置進行適當調整。客滾船現有的邊艙設計使水線以下較長的部分為寬度略大于B/5的空艙所保護。該部分基本上左右通過橫貫進水裝置相連通，且L形邊艙通常延伸至水密甲板。因此，有部分破損情況因進水過多導致殘存概率不滿足衡準要求，可以通過適當修改邊艙設計以較小的代價滿足8.2條要求。無邊艙保護部分同樣可以通過少量修改使之滿足要求，因此8.2條的修改設計不在本文討論范圍之內。

2 修改設計對比計算

依據SOLAS 90標準設計的客滾船A在原始設計下不滿足SOLAS 2009衡準標準，且存在較大差距。因此，針對A船的問題進行了不同修改設計方案的對比計算。在盡量減少修改工作量和盡量不減少裝載量的情況下使之滿足SOLAS 2009標準。以此為例初步評估現有SOLAS 2009衡準對客滾船傳統設計的影響。

由于基于SOLAS 90確定性衡準的破損范圍為B/5是A船的邊艙設計寬度的基本依據，在施行SOLAS 2009概率法衡準后，8.2條對邊艙破損范圍的要求為B/10。有必要分析以此為邊艙設計依據的潛在影響，因此在對比方案中將邊艙與底部滾裝處所相鄰的部分縮減 2m，使該部分的邊艙寬度略寬于 8.2條規定的B/10。

針對原始設計方案的計算結果分析表明，由于底部滾裝處所較長、容積較大，一旦破損后將導致殘存概率基本為零。因此，在底部處所增加1道水密艙壁與原始設計作比較。增加1道橫艙壁時，需要增加一部起重機，出于簡化計算考慮，該部分的計算沒有計入GM和排水量。

由于在滿足SOLAS 2009的B船和D船上增加了一個位于上甲板的上層滾裝處所，即實際存在3個滾裝處所。因此，dp和ds下的GM值較小無法滿足SOLAS 2009要求。考慮逐步減少該處所的載貨量，分別針對底部滾裝處所不增加橫艙壁、增加1道橫艙壁和邊艙寬度是否減小共4種設計方案進行對比。

出于降低重心考慮，4個設計方案均將原有的部分空艙改為固定壓載水艙，并選取靠近船中的空艙，出于簡化計算考慮所有修改設計重心的縱向和橫向位置不改變，縱傾也不改變。

修改設計方案內容為：

1) 邊艙寬度修改；

2) 在底部滾裝處所增加水密橫艙壁；

3) 減少最上層滾裝處所的載貨量；

4) 將部分空艙改為固定壓載水艙。

依據表3進行修改設計后，底部滾裝處所和邊艙的設計如圖1~4所示。

表3 設計修改參數

圖1 邊艙B/5，1道橫艙壁方案

圖2 邊艙B/5，無橫艙壁方案

圖3 邊艙B/10，無橫艙壁方案

圖4 邊艙B/10，1道橫艙壁方案

保持載客量不變分別逐步減少最上層滾裝處所的貨物裝載量，以減小ds，dp增加GM。計算結果見表4。

從表4的計算結果可知，下層滾裝處所過大導致殘存概率過小，而增加橫艙壁后能夠有效提高A指數。同等情況下邊艙寬度保持原始設計不變能夠更好地滿足A指數的要求。同時，考慮到經濟性，B/5邊艙寬度和增加1道橫艙壁是較佳選擇。

表4 改裝方案計算得到的A指數

值得注意的是，8.2條無論邊艙寬度是否修改，船中機艙及后部的原始設計都不滿足該條要求。減小邊艙寬度可以使機艙前部的設計滿足8.2條要求。但考慮到將嚴重影響最上層滾裝處所的貨物裝載量，而邊艙形狀為L形的可以考慮采用修改邊艙局部設計，將邊艙寬度保持不變維持比B/5略寬的原始設計。由于水密甲板以下滾裝處所的容積較大，一旦破損將會導致船舶浮態發生重大改變甚至導致傾覆。而SOLAS2009衡準施行后，在A指數滿足要求的情況下允許該處破損后船舶殘存概率為零。就這一點而言SOLAS 2009衡準相對SOLAS 90衡準存在一定的風險，不一定在安全性上完全等效。因此，從安全角度考慮應該維持邊艙寬度不變，保證B/5破損范圍不會危及到水密甲板下的滾裝處所。

3 結 語

4艘樣船的計算分析結果表明現有客滾船的設計基本上可以在付出較小代價的情況下滿足 SOLAS 2009破損穩性衡準。在改裝設計過程中，建議關注以下設計原則：

1) 艙壁甲板下艙段邊艙寬度保證B/5；

2) 在艙壁甲板下布置低位貨艙，以增加殘存性；

3) 優化貨物裝載布置，使dp和ds下的GM維持在適當范圍；

4) 適當修改L形邊艙設計，減小B/10破損范圍內艙室進水對浮態的影響；

5) 適當修改機艙及以后艙室的分艙布置，減少其破損后對浮態的影響。

[1] IMO. SOLAS Consolidated Edition 2009[S].

[2] IMO. SOLAS Consolidated Edition 2004[S].

[3] 孫家鵬. 破艙穩性新規則探討[J]. 上海造船，2009，（4）：28-33.