從一起自沉事故談運砂船安全問題

單艷偉

摘 要：我國每年都會發(fā)生多起運砂船自沉事故，對人們的生命財產(chǎn)和海洋生態(tài)環(huán)境造成了一定損失和破壞。此類自沉事故的發(fā)生有貨物自身屬性因素，有船舶結(jié)構(gòu)強度的因素，也有裝載不當(dāng)?shù)囊蛩亍闇p少或避免此類水面交通事故的發(fā)生，論文就一起運砂船自沉事故進行技術(shù)分析，提出針對性的管理措施和操作建議。

關(guān)鍵詞：自沉 自由液面 穩(wěn)性 運砂船

近年來，我國載運易流態(tài)化精礦粉的船舶屢發(fā)事故，尤其是運砂船自沉事故。據(jù)統(tǒng)計，2018年共發(fā)生運砂船致人死亡失蹤事故53件、死亡或失蹤124人、沉船23艘，其中15件較大事故，占全年水上交通較大事故件數(shù)的57.7%。

1.“C”輪自沉事故經(jīng)過

2016年11月11日2215時，“C”輪裝載約5300噸泥沙后開航，約10分鐘后在長江上海段北港水道515燈浮西北側(cè)水域傾覆沉沒。

當(dāng)日1810時許，在北港水道515燈浮西北側(cè)水域拋雙錨，錨鏈都2節(jié)入水。

1815時，兩艘吸砂船靠“C”輪左、右舷并開始打沙作業(yè)。

2200時，泥沙已經(jīng)裝滿，干舷只有50厘米左右。

2208時，錨離底，船舶向右調(diào)頭。開始時，右舵5°，前進一，但轉(zhuǎn)向不明顯，隨后就向右15°、右滿舵轉(zhuǎn)向，前進二（最高檔為前進三），邊起錨邊航行。

2210時，船艏向225°，航速4節(jié)，船艏突然異常抖動，船體向左傾斜2-3°，即停車。隨后將還沒有啟上來的錨拋下去，并通知機艙人員用抽水泵抽貨艙水調(diào)整船體平衡。

2213時，船艏向205°，船體左傾加劇，左舷甲板浸水后進入貨艙。

2215時許，“C”輪向左側(cè)傾覆。

2.重要因素技術(shù)分析

2.1長江口泥沙分析

基于長江口大面積觀測的懸浮泥沙和表層沉積物粒度等資料，充分考慮泥沙在水中運動狀態(tài)，判斷長江口懸浮泥沙類型為粘土沙質(zhì)。其中粉沙組分的平均含量約65%，粘土組分的含量約30%，沙的含量約5%，含沙土淡水重量密度1.025t/m3，含水率50%的粘土沙質(zhì)濕密度為1.5-2.0t/m3，顆粒密度為2.65-2.75t/m3，飽和濕密度為1.668t/m3。

2.2船舶實際裝載推算

根據(jù)《船舶穩(wěn)性計算書》排水量與吃水之間的關(guān)系得出滿載水線的TPC為11.30t/cm。超載吃水為6.70m狀態(tài)下的船舶排水量相比滿載離港狀態(tài)的增量為1017t。“C”輪的重量重心計算表顯示，滿載出港狀態(tài)載貨重量4300t。據(jù)此推算，超載吃水狀態(tài)下的貨艙含水泥沙裝載重量為5317t。

2.3橫穩(wěn)性高度推算

（1）橫穩(wěn)性高度推算

根據(jù)“C”輪《船舶穩(wěn)性計算書》所列滿載出港狀態(tài)和滿載到港狀態(tài)的重量重心計算表和初穩(wěn)性高度計算表：“C”輪滿載離港排水量Δ1=5803t，計算吃水dm1=5.80m，合重心高度KG1=4.986m，未經(jīng)自由液面修正的初穩(wěn)性高度GM01=0.926m，橫穩(wěn)心距基線高度KM1為5.912m；滿載到港狀態(tài)排水量Δ2=5594t，計算吃水dm2=5.615m，合重心高度 KG2=4.933m，未經(jīng)自由液面修正的初穩(wěn)性高度GM02=0.965m，橫穩(wěn)心距基線高度KM2為5.898m。采用線性外推法，推算出“C”輪超載吃水6.70m狀態(tài)下的橫穩(wěn)心距基線高度KM3為5.98m。根據(jù)船舶資料和實際轉(zhuǎn)載情況計算貨物和船舶合重心高度為5.02m，由此得出該裝載狀態(tài)的未經(jīng)自由液面修正的橫穩(wěn)性高度為0.96m。

（2）自由液面修正后的橫穩(wěn)性高度

如果泥沙和上層淡水之間的界面隨船舶傾斜而傾斜，則產(chǎn)生自由液面的僅為泥沙，表層淡水因上下表面相互平行而實際不產(chǎn)生重心的橫向移動。按相應(yīng)公式計算貨艙自由液面對初穩(wěn)性高度的影響，可計算出該自由液面修正值為0.74m。考慮到其他自由液面計算值0.03m，進而得出經(jīng)自由液面修正后的橫穩(wěn)性高度為0.19m。

計算結(jié)果表明，由于貨艙裝載重心偏高，各種情況下經(jīng)自由液面修正后的初穩(wěn)性高度雖然滿足《國內(nèi)航行海船法定檢驗技術(shù)規(guī)則》（以下簡稱為法定規(guī)則）要求，但均小于《船舶穩(wěn)性計算書》所列出的滿載出港的對應(yīng)值0.897m。但當(dāng)泥沙表層有移動時，經(jīng)自由液面修正后的初穩(wěn)性高度已經(jīng)接近法定規(guī)則的初穩(wěn)性基本要求值0.15m。

2.4大傾角穩(wěn)性定性推算

根據(jù)“C”輪滿載出港狀態(tài)的靜穩(wěn)性力臂，結(jié)合超載狀態(tài)的初穩(wěn)性高度、干舷高度、甲板浸水角、船體進水角及其對應(yīng)的復(fù)原力臂、穩(wěn)性消失角等數(shù)據(jù)的變化，對比分析該船超載狀態(tài)大傾角穩(wěn)性相關(guān)指標(biāo)的變化。

滿載出港狀態(tài)干舷高度1.40m，型寬13.98m，據(jù)此推算滿載出港狀態(tài)甲板浸水角為11°。在橫傾角小于15°且甲板邊緣未入水的條件下，復(fù)原力臂值可用l=GM×Sinθ表示。因此，滿載出港狀態(tài)靜穩(wěn)性力臂曲線成線性上升態(tài)勢，曲線上升的斜率為0.897。根據(jù)“C”輪事故航次裝載狀態(tài)（超載），靜穩(wěn)性力臂曲線上升緩慢，且干舷高度減小，甲板浸水角減小至5°，靜穩(wěn)性曲線在橫傾角5°以后就出現(xiàn)反曲點，停止線性上升。相比與滿載出港狀態(tài)，大傾角穩(wěn)性曲線高度大大降低，穩(wěn)性作用范圍大幅減小，極限靜傾角小于30°，在30°處的靜穩(wěn)性力臂為0.059～0.086m，已不滿足法定規(guī)則規(guī)定的不小于0.20m的要求。穩(wěn)性消失角為38～41°，不滿足法定規(guī)則規(guī)定的不小于55°的要求。此外，由于干舷高度的從1.40m減小到0.50m，船舶儲備浮力減小，船體進水角提前。

2.5排水窗不對稱放水的影響分析

根據(jù)現(xiàn)場勘查，打撈出水的“C”輪前艙和后艙艙口圍左右舷排水孔都處于關(guān)閉狀態(tài)。前后艙左舷1、2、5排水窗關(guān)閉狀態(tài)，3、4排水窗開啟狀態(tài)，右舷5個排水窗都為開啟狀態(tài)。

“C”輪泥沙裝載完畢后，艙口圍內(nèi)側(cè)上層0.5m為淡水，下層1.24m為含水泥沙，排水窗下邊緣距甲板高0.65m，即泥沙與淡水的界面高于排水窗下邊緣0.59m。窗口圍內(nèi)右側(cè)剛沉淀下來的表層泥沙，具有一定懸浮性和移動性，當(dāng)右側(cè)排水窗全部被打開，泥沙會在上層壓力的作用和向外流出的淡水沖擊下，伴隨著淡水快速向右側(cè)舷外排出，造成艙口圍內(nèi)側(cè)泥沙重量不均衡，船舶因此逐漸向左傾斜。艙口圍內(nèi)側(cè)泥沙出現(xiàn)左高右低的坡度，左右兩側(cè)的高度差為0.59m，此泥沙鍥形體的質(zhì)量M可以根據(jù)泥沙濕密度、左右舷高度差、艙口圍寬度、艙口圍長度，計算得209.55t。

泥沙鍥形體橫截面形心距中線面的橫距為艙口圍寬度的1/6，則泥沙鍥形體重量左右不均勻所產(chǎn)生的橫傾力矩Mh為321.31t？m。

計算表明，在不同情況下，由于泥沙鍥形體重量左右不均勻?qū)a(chǎn)生5～13°的左傾角。隨著泥沙向右舷逐漸排出，船舶向左傾斜的角度逐漸增大。橫傾角的形成和增大，進一步驅(qū)使具有一定懸浮性和流態(tài)化特性的泥沙向傾斜一側(cè)流動，并最終導(dǎo)致“C”輪傾覆。

3.事故原因分析

船舶超載造成船舶實際干舷小于該船核定最小干舷，引起船舶儲備浮力不足，船舶穩(wěn)性不能滿足規(guī)范要求；船舶左右舷不對稱排水造成船舶產(chǎn)生初始橫傾，艙內(nèi)泥沙和水的混合物流向一舷致使船體橫傾加劇；當(dāng)橫傾產(chǎn)生的傾側(cè)力矩大于船舶復(fù)原力矩時，船舶傾覆。

“C”輪事故航次實際裝載后干舷高度僅0.50m，不滿足該輪《海上船舶載重線證書》核定的1.40m夏季干舷要求，使船舶的儲備浮力減小，甲板浸水角變小。

船舶不對稱排水造成船舶產(chǎn)生初始橫傾，艙內(nèi)泥沙和水的混合物流向一舷致使船體橫傾加劇。“C”輪左右舷排水窗處于不對稱開閉狀態(tài)，泥沙和淡水受艙口圍排水窗不對稱排出的影響，在上層壓力作用和向外流出淡水的沖擊下，造成艙口圍內(nèi)側(cè)泥沙重量不均衡，產(chǎn)生5～13°的左傾角。隨著泥沙向右舷逐漸排出，船舶向左的傾斜角度逐漸增大。同時，橫傾角的形成和增大，以及船舶在右轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的離心力，進一步加速泥沙向傾斜一側(cè)流動。

船舶穩(wěn)性不足是運砂船傾覆事故多發(fā)的主要因素。由于干舷高度減小，造成靜穩(wěn)性曲線在橫傾角達到甲板浸水角后就出現(xiàn)反曲點，停止線性上升，穩(wěn)性作用范圍大幅減小，極限靜傾角、靜穩(wěn)性力臂、穩(wěn)性消失角等大傾角穩(wěn)性指標(biāo)值均不滿足規(guī)范要求。

4.結(jié)語

“C”輪這類水面交通事故，不但對運砂船財產(chǎn)和人員生命造成損害，而且容易導(dǎo)致航道受阻，給過往船舶安全航行構(gòu)成較大威脅，另外油料和污水的溢出也對海洋生態(tài)環(huán)境造成了一定破壞。

2018年1月10日，交通運輸部海事局推進專項行動，集中力量非法從事海上運輸特別是砂石船運輸?shù)冗`法違章行為實施打擊，遏制水上交通事故多發(fā)勢頭。

為減少我國運砂船自沉事故的發(fā)生，論文提出以下建議：一是船舶經(jīng)營人或管理人應(yīng)根據(jù)泥沙的特性和船舶資料，提供合理的裝載方案；二是裝載泥沙時，應(yīng)對裝船作業(yè)進行全過程觀測，保持各艙及同一艙內(nèi)平衡受載，防止重量左右分布不均勻而危及船舶穩(wěn)性；三是裝載完畢后應(yīng)在原地排清艙內(nèi)積水，做好平艙工作，保持核定干舷高度。

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