關(guān)于冬季和北大西洋冬季干舷的探討

鄭文軍 盧 雷 王 巍

對《國際載重線公約》進行認真分析，探討了在《公約》允許的框架內(nèi)，對已有多年歷史的船舶干舷計算進行合理改進的方法，為提高船舶的經(jīng)濟性提供了嶄新的思路。

國際載重線標志的設(shè)計和勘劃有50多年的歷史，設(shè)計、施工、檢驗過程已經(jīng)程式化，也正因此，業(yè)界缺少對其深入理解以及做出改變的動力。在長期的工作實踐和思考過程中，我們認為關(guān)于冬季和北大西洋冬季干舷（為描述方便，除特別說明外，以下僅討論冬季干舷）的位置的確定上仍有討論的空間。

一直以來，冬季載重線干舷是以實際勘劃的夏季干舷為基準進行計算，但在《1966年＜國際載重線公約＞的1988年議定書》（以下簡稱公約）中，并沒有做這樣明確的要求。本文從基本理論知識、公約本身的邏輯和定義幾個方面探討了冬季載重線干舷可以最小夏季干舷為基準設(shè)計和勘劃的可能性和合理性。如可行，對于大部分常規(guī)設(shè)計的船舶來說，可以通過僅改變載重線冬季干舷標志的設(shè)計即可提高船舶的載貨量，在保證安全的基礎(chǔ)上充分利用船舶現(xiàn)有能力，增加經(jīng)濟效益。

為簡便起見，本文僅針對常規(guī)船型，即夏季最小干舷小于結(jié)構(gòu)吃水，實際的夏季干舷勘劃在結(jié)構(gòu)吃水處，平直龍骨、斜直甲板、結(jié)構(gòu)吃水不低于夏季干舷、無木材干舷、無甲板凹槽等影響干舷計算的其它特殊因素。

目前的常規(guī)算法是：首先，根據(jù)公約要求，計算夏季最小干舷，并在確定船舶基本參數(shù)時，確保夏季最小干舷位置不低于船舶結(jié)構(gòu)吃水位置，將實際的夏季干舷勘劃在結(jié)構(gòu)吃水處。然后，以此勘劃的夏季干舷為基礎(chǔ)確定冬季干舷位置。即，冬季干舷=實際勘劃的夏季干舷+結(jié)構(gòu)吃水/48。

以最小夏季干舷為基準確定冬季干舷

1、勘劃冬季干舷的意義

按《公約》要求，冬季最小干舷是將夏季干舷加上夏季吃水的1/48而得到的干舷。關(guān)于增加的這部分干舷的意義，業(yè)界有兩種看法：1）在冬季，由于海水密度高，需要降低吃水，用于保證排水量不超出船舶設(shè)計值，結(jié)構(gòu)計算基于結(jié)構(gòu)吃水，所以，冬季干舷與結(jié)構(gòu)吃水位置有關(guān)；2）計算完整穩(wěn)性時，由于氣象條件的改變，冬季需要提供更高的穩(wěn)性衡準，穩(wěn)性計算基于結(jié)構(gòu)吃水，所以，冬季干舷與結(jié)構(gòu)吃水位置有關(guān)；3）按氣象條件，冬季要求更大的儲備浮力，相應增加干舷。即僅從儲備浮力的要求解釋其意義，與《公約》規(guī)定的最小冬季干舷有關(guān)，與穩(wěn)性和結(jié)構(gòu)強度要求無關(guān)，與結(jié)構(gòu)吃水位置無必然聯(lián)系。

（1）冬季最小干舷與海水密度無關(guān)

表面海水的密度與溫度和鹽度有關(guān)。一般地說，在赤道地區(qū)由于水的溫度很高，鹽度很低，因而表面海水的密度很小；由赤道向兩極，密度逐漸增大。關(guān)于不同海域的海水密度，不同的文獻給出的具體數(shù)值稍有不同，但大范圍在1.02～1.03t/m3，其中包括了水深較深處的海水密度數(shù)據(jù)。在總體和結(jié)構(gòu)的相關(guān)校核計算中，使用的海水密度通常為1.025t/m3，海水密度的極大值與其相比，增加了1/200，對于表面海水密度這個數(shù)字則更小，海水密度的變化率比1/48小得多。所以，雖然冬季海水的密度有所增加，但冬季干舷并非考慮海水密度的變化。

在公約中，最小淡水（密度為1.0t/m3）干舷為海水最小干舷減去Δ/40Tcm。這個公式反應了水密度由海水密度1.025t/m3改變到的淡水密度1.0t/m3保證排水量不變時的干舷變化。通過這個公式，保證了船舶在海水和淡水的排水量一致。這個公式與冬季干舷增加的計算公式是完全不同的。

通過淡水干舷和冬季干舷兩個計算公式的對比，可以看出，冬季干舷的計算與海水密度的改變無關(guān)。

《公約Annex II》中對夏季和熱帶的劃分原則分別作了規(guī)定，夏季為“8蒲福風級以上大風不超過10%”熱帶為“8蒲福風級以上大風不超過1%”，在這些定義中，僅涉及到風力等氣象信息，與密度無關(guān)。在規(guī)則相關(guān)有效區(qū)域內(nèi)，未劃分到夏季和熱帶范圍的海域即為適用于冬季干舷的海域。由此定義可見，冬季干舷僅考慮氣象條件，與海水密度無關(guān)，并非考慮保持船舶的排水量不變而增加冬季干舷。

（2）冬季最小干舷與結(jié)構(gòu)強度無關(guān)

按IACS的解釋，無限航區(qū)指除冰區(qū)外，船舶航行不受地理條件限制；在CSR中，規(guī)范的要求基于船舶在整個設(shè)計壽命期間航行于北大西洋波浪環(huán)境。在結(jié)構(gòu)計算中，與季節(jié)無關(guān)，即結(jié)構(gòu)計算的結(jié)果已包含對所有季節(jié)的要求。

所以，冬季最小干舷位置與結(jié)構(gòu)強度無關(guān)。

（3）冬季最小干舷與完整穩(wěn)性無關(guān)

IMO國際完整穩(wěn)定性規(guī)則2008（2008 IS CODE），對國際航行海船的完整穩(wěn)性做了系統(tǒng)的規(guī)定。根據(jù)氣象部門積累的大量風速統(tǒng)計資料，是按航區(qū)確定的，并未區(qū)分為夏季和冬季。在對國際航行的船舶進行的完整穩(wěn)性計算中，計算風壓側(cè)傾力臂時使用風壓504N/m2。計算結(jié)果對不同季節(jié)均有效。

所以，冬季最小干舷位置與完整穩(wěn)性計算無關(guān)。

（4）勘劃載重線的意義僅在于考核船舶的最小儲備浮力

勘劃載重線標志意義在于，表明該船在不同航區(qū)、不同季節(jié)中航行時所需的最小儲備浮力。與海水密度無關(guān)，與結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)性計算無關(guān)。從勘劃載重線標志意義的角度講，按照實際勘劃的夏季干舷校核的穩(wěn)性和結(jié)構(gòu)強度結(jié)果已適用于所有季節(jié)。冬季最小干舷與最小夏季干舷有關(guān)，與實際勘劃的夏季干舷和結(jié)構(gòu)吃水位置無必然關(guān)聯(lián)。

2、《公約》第6條（6）中的邏輯

《公約》第6條（6）中規(guī)定，如對船舶所核定的干舷比最小干舷為大，因而其載重線是勘劃在相當于或低于根據(jù)本議定書所核定的最低季節(jié)性最小干舷載重線位置，則僅需勘劃淡水載重線。

按本條規(guī)定，如果“所核定的最低季節(jié)性最小干舷載重線位置”是以實際勘劃的夏季干舷為基準計算，即，冬季干舷=實際勘劃的夏季干舷+結(jié)構(gòu)吃水/48，那么，就不會出現(xiàn)載重線低于“最低季節(jié)性最小干舷載重線位置”，《公約》中的第6條（6）款就沒有存在的意義。那么，可以得出推論，《公約》關(guān)于冬季干舷的計算方法為：冬季最小干舷=最小夏季干舷+結(jié)構(gòu)吃水/48。

對本條要求，按一般情況解釋，以最小干舷為基準計算各季節(jié)載重線，如果載重線是勘劃在相當于或低于冬季干舷位置，那么，夏季、冬季載重線重合，載重線為“全季節(jié)”載重線。此時，船舶包括穩(wěn)性、強度在內(nèi)的所有文件，保證的是在此載重線條件下滿足相關(guān)要求，即已經(jīng)滿足所有季節(jié)的要求，并不需要再為冬季情況增加額外的干舷。

如果冬季干舷以實際勘劃的夏季干舷為基準計算，就會出現(xiàn)如下情況。見圖1。

圖1 載重線位置對比

A船和B船主尺度完全一樣，區(qū)別是B船的結(jié)構(gòu)吃水稍高，A船按最小干舷計算的最低季節(jié)性最小干舷載重線位置高于結(jié)構(gòu)吃水位置，B船按最小干舷計算的最低季節(jié)性最小干舷載重線位置低于結(jié)構(gòu)吃水位置，忽略結(jié)構(gòu)吃水高度不同帶來的“夏季吃水/48”帶來的影響，結(jié)果出現(xiàn)結(jié)構(gòu)吃水高的B船在冬季時的載貨量反而小于結(jié)構(gòu)吃水低的A船。這是不合理的。

所以，按照《公約》中的第6條（6）款的邏輯，也可得出結(jié)論，冬季最小干舷與實際勘劃的夏季干舷以及結(jié)構(gòu)吃水位置無必然關(guān)聯(lián)。

3、夏季干舷和冬季干舷的定義

在《公約》中，對夏季干舷并沒有明確的定義，而只是規(guī)定了夏季最小干舷。按照這個邏輯，不小于夏季最小干舷的某個干舷，即滿足夏季干舷的要求，可稱之為夏季干舷，夏季最小干舷和實際勘劃的夏季干舷都是夏季干舷。對冬季干舷，也只要求了最小冬季干舷是將夏季干舷加上夏季吃水的1/48。按照定義，可以得出這樣推論：最小冬季干舷按實際勘劃的夏季干舷加上夏季吃水（結(jié)構(gòu)吃水）的1/48確定，毫無疑問是正確的，但《公約》也并未禁止使用最小夏季干舷加上夏季吃水的1/48的方法來計算，然后考慮適當余量，并保證實際不高于結(jié)構(gòu)吃水位置。

所以，將最小冬季干舷以最小夏季干舷為基準計算，從《公約》的定義上來講，也是可以講得通的。

4、關(guān)于熱帶干舷位置的解釋

按以上的解釋，出現(xiàn)了一個新的疑問，就是熱帶干舷的位置，應當以夏季最小干舷位置還是以實際勘劃的夏季干舷為基準計算？

在《公約》附則I，第1章第1條中規(guī)定（簡述）：（1）主管機關(guān)應查明在相應于核定干舷的吃水時，船舶的總縱強度是足夠的。（2）按認可的組織和適用的標準設(shè)計、建造和維護的船舶，其強度可視為達到可接受的水平。所以，熱帶干舷與結(jié)構(gòu)強度有關(guān)，應以核定的夏季干舷為基準進行設(shè)計和勘劃。而冬季干舷已經(jīng)保證了穩(wěn)性和結(jié)構(gòu)強度，所以，無需以核定的夏季干舷為基準設(shè)計和勘劃。

載重線標志設(shè)計、勘劃新思路和示例

按以上分析，筆者認為，在確定冬季干舷標志的時候，不必以實際勘劃的夏季干舷為基準，可以最小夏季干舷為基準計算冬季干舷的位置，然后再用這個位置與結(jié)構(gòu)吃水比較，可以留適當余量，如果在結(jié)構(gòu)吃水以下，則可以在此位置勘劃冬季干舷。對于干舷富裕，但最低季節(jié)干舷位置又低于結(jié)構(gòu)吃水，按《公約》不能省去冬季干舷的船舶，可以增加載貨量。

以某18萬散貨船（船長大于100m）為例，說明如下。最小夏季干舷為6431mm，按結(jié)構(gòu)吃水確定夏季干舷為6536mm，結(jié)構(gòu)吃水/48 = 381mm，以結(jié)構(gòu)吃水為基準確定的冬季干舷為6917mm，如以夏季最小干舷確定冬季干舷，則為6812mm，每厘米吃水排水量為125t，對于航程經(jīng)過冬季海域的船舶，可增加載貨量1312.5t。請見圖2。

圖2 載重線標志

根據(jù)以上分析，冬季最小干舷=最小夏季干舷+結(jié)構(gòu)吃水/48，余量可由設(shè)計者確定并與結(jié)構(gòu)吃水位置比較后確定實際勘劃位置。冬季最小干舷與實際勘劃的夏季干舷沒有必然關(guān)聯(lián)。

通常在干舷設(shè)計中，尤其對于新開發(fā)船型，會留有部分余量。隨著設(shè)計深入，結(jié)構(gòu)吃水已經(jīng)難以改動。如果此方法得到各方接受和認可，那么，在確定冬季干舷位置時可少量或者不留余量，使船舶發(fā)揮最大能力，尤其是對一個航程跨不同海域的船舶，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益是顯而易見的，也符合節(jié)能增效的時代潮流。

在探討此問題的過程中，咨詢了各主要船級社的專家，他們未發(fā)現(xiàn)邏輯上的紕漏，但由于沒有先例，需要經(jīng)專門的討論后才能做出正式的答復。