關于AMSA對牲畜運輸船完整穩性計算的淺析

吳海燕

摘? ? 要：本文以我司設計建造的某牲畜船為例，介紹并分析了AMSA對牲畜運輸船完整穩性計算的特殊要求。該要求是對IS CODE完整穩性要求的附加。本文計算案例對后續類似船型的完整穩性計算具有一定的參考意義。

關鍵詞：牲畜船;完整穩性計算;AMSA;IS CODE

中圖分類號：U661.4? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

Abstract： Taking our livestock vessel as an example， this paper describes in detail the special requirements of AMSA for intact stability calculation of livestock vessel. AMSA's requirement for intact stability calculation of livestock vessel is an additional requirement to IS CODE， which provides certain reference for future intact stability calculation of this type of ship.

Key words：? Livestock vessel; Intact stability calculation; AMSA; IS CODE

1? ? 前言

近年來，隨著澳大利亞、新西蘭等傳統畜牧業發達國家牲畜出口規模不斷增大，而中國等新興市場對新鮮牛羊肉類的需求量不斷增加，牲畜運輸船越來越受到市場的關注。本文所述的某牲畜運輸船是由我司與荷蘭GROOT Ship Design公司聯合設計、由我司建造的符合澳大利亞海事局（AMSA）規范的綠色環保型自動飼喂牲畜運輸船。該項目獲得廣東省科技進步二等獎、東莞市科技進步一等獎等多項獎勵。

由于專門運輸動物的船舶數量較少，目前國際上尚未有牲畜運輸船的統一穩性標準。澳大利亞是世界上出口動物最多的國家，其擁有的專門運輸動物的船舶數量也最多，海事安全局（以下簡稱AMSA）特別制定了動物運輸船舶的穩性規范。該規范要求牲畜運輸船在任何航行狀態下能滿足IS CODE的穩性衡準，并應把牲畜和飼料移動產生的橫傾效應及風效納入完整穩性計算范圍。

以下以本司建造的某牲畜運輸船為例，具體介紹滿足AMSA穩性衡準的計算過程。

2? ?某牲畜運輸船穩性計算

2.1? 牲畜移動橫傾效應

（1）船舶正浮時牲畜移動產生的橫傾力臂WL，按下式計算：

（2）牲畜橫傾系數K，按下式計算：

牲畜橫傾系數K會隨著牛欄使用情況的不同而改變，例如裝載牛時與裝載羊時的系數就不一樣。

（3）船舶橫傾40°時所產生的橫傾力臂為船舶正浮0°時的0.8倍;橫傾力臂曲線按規定為：由0°時的橫傾力臂及40°時的橫傾力臂連接而成的一條直線（見圖1中LL1直線）

2.2? ?飼料移動橫傾效應

（1）船舶正浮時飼料移動產生的橫傾力臂LF，按下式計算：

（2）船舶橫傾40°時飼料移動產生的橫傾力臂為船舶正浮0°時的0.8倍;橫傾力臂曲線按規定為：由0°時的橫傾力臂及40°時的橫傾力臂連接而成的一條直線（見圖1中FF1直線）。

2.3? ?風效應

（1）船舶正浮時風產生的橫傾力臂OW，按下式計算：

（2）船舶橫傾40°時風產生的橫傾力臂為船舶正浮0°時的0.8倍;橫傾力臂曲線按規定為由0°時的橫傾力臂及40°時的橫傾力臂連接而成的一條直線（見圖1中WW1直線）。

2.4? AMSA的穩性衡準[1]

（1）? 橫傾角達到30°時復原力臂曲線下面積應不小于0.055 m*rad;橫傾角達到40°或達到進水角（若進水角小于40°）時，復原力臂曲線下面積應不小于0.09 m*rad;

（2）? 橫傾角在30°～ 40°之間或30°～進水角之間（若進水角小于40°）時，復原力臂曲線下面積應不小于0.03 m*rad;

（3）? 橫傾角大于等于30°時，復原力臂應不小于0.2 m;

（4）? 最大復原力臂對應橫傾角，應不小于25°;

（5）? 初穩性高度，應不小于0.15 m;

（6）風傾角，應不大于10°;

（7）? 面積A，應不小于1.03+0.2（A+B）。

2.5? 普通貨船的穩性衡準

牲畜運輸船的穩性首先應達到普通貨船的穩性要求，IS CODE對普通貨船完整穩性的要求包括兩部分：第一部分是對復原力臂曲線特征的要求，即對船舶靜穩性的要求;第二部分是突風與橫搖衡準，即對船舶動穩性的要求。

（1） 對復原力臂曲線特征的衡準[2]。

①橫傾角達到30°時，復原力臂曲線下的面積應不小于0.055 m*rad;

②橫傾角達到40°或達到進水角（若進水角小于進水角小于40°）時，復原力臂曲線下面積應不小于0.09 m*rad;

③橫傾角在30°～40°之間或30°～進水角之間（若進水角小于40°）時，復原力臂曲線下的面積應不小于0.03 m*rad;

④橫傾角大于等于30°時，復原力臂應不小于0.2 m;

⑤最大復原力臂對應橫傾角，應不小于25°;

⑥初穩性高度，應不小于0.15 m。

（2） 對突風與橫搖情況的衡準[2]

①船舶受到垂直于其中心線的定常風壓的作用，產生定常風壓傾側力臂lW1;

②由于波浪作用船由平衡角θ0向上風一側搖至橫搖角θ1在定常風壓作用下的橫傾角θ0應不大于16°或甲板邊緣浸水角的80%，取較小者;

③船舶受到陣風風壓的作用，產生陣風傾側力臂lw2;

在此情況下，面積B應大于等于面積A（見圖2）。

對比AMSA穩性衡準和IS CODE普通貨船的穩性衡準可以看出，AMSA穩性衡準前五項和IS CODE對普通貨船復原力臂曲線的衡準基本一致;第6項和第7項為AMSA附加的特殊要求。

3? ? 某牲畜運輸船的完整穩性計算

某牲蓄船完整穩性的計算工況分為12種裝載工況，包括：壓載工況;進塢工況;50%、70%、100%消耗品工況;以及熱帶海況下的出港工況、到港工況等。

根據計算結果（略）可知：

（1） IS CODE的穩性衡準要求在穩定風作用下，取橫傾角16°或甲板邊緣浸水角的80%中的小者;

（2） 在穩定風或陣風作用下，復原力矩應大于傾覆力矩;

（3） 而AMSA的特殊衡準要求風傾角應不大于10°及面積A不小于1.03-0.2（A+B）（見圖1）。而本船在100%消耗品的出港狀態時最大的橫傾角已達到9.86°，非常接近衡準要求值。這主要因為吃水線以上的側投影面積過大，導致側向風傾力矩過大。因上建側投影面積無法更改，因此只能盡量降低重心高度，使對應的橫傾角減小;

（4） 對于面積A應不小于1.03-0.2（A+B）（見圖1）的衡準要求，本船尚有一定裕度。但若要求裕度更大，那么從圖1可以看出，面積A越大、面積B越小越好，即牲畜移動、飼料移動、風這三項產生的橫傾力臂越小越好。從前面的公式可以看出，牲畜移動產生的橫傾力臂取決于牲畜種類、牛欄布置等因素;飼料移動產生的橫傾力臂取決于飼料艙的長寬和飼料的積載因數，也是由船舶的基本設計和運輸牲畜種類決定。所以在計算牲畜船完整穩性時，想通過減小這三項橫傾力臂來滿足AMSA要求的面積比是不現實。通過分析可以看出，對牲畜運輸船的完整穩性衡準中，AMSA是在IS CODE的完整穩性衡準基礎上附加兩項特殊要求。在前期開發設計時盡量考慮減小橫傾力臂、降低重心高度。如船型已定，則后期很難實現減小橫傾力臂，只能在配載過程中盡量降低重心高度。

4? ?結束語

本文主要分析了牲畜運輸船完整穩性計算中AMSA的特殊要求，對今后的牲畜運輸船的前期開發以及完整穩性計算具有一定的參考意義。另外，AMSA對牲畜運輸船穩性衡準中，沒有考慮運輸過程中牲畜的舒適性問題。如果船舶在運輸過程中搖晃劇烈，會導致動物暈船而不吃食，增加了動物在運輸中的死亡率，所以AMSA對牲畜運輸船穩性衡準要求是不夠全面的。我們在設計時，不能單方面的為了滿足穩性衡準而降低重心高度，使舒適性變差，必須在滿足IS CODE完整穩性衡準和AMSA完整穩性衡準的同時，兼顧所運輸動物的舒適性。

參考文獻

[1] MARINE ORDERS （Australian Government/ Australian Maritime Safety?Authority）.

[2] 2008年國際完整穩性規則. 海安會MSC.267（85）決議.