某受損船帶貨修理的浮態控制技術

李付博，殷忠偉

(舟山中遠海運重工有限公司，浙江 舟山 316131)

營運船舶海上擱淺的事故屢有發生，發生原因有航道不熟觸碰暗礁、船舶突然失控以及突發浪涌等。擱淺或觸礁事故，尤其是較為嚴重的擱淺事故會導致船舶水下部分嚴重受損，甚至大艙進水以致失去浮力，嚴重可導致船舶沉沒。

擱淺及海上碰撞事故船舶的修理，是各大修船廠的主要業務范圍，也已經有較多經驗和較深的理論儲備。但在某些情況下，擱淺受損船舶無法在海上完成卸貨，需要帶貨進入船廠進行修理。如果船舶尺度較大兼具帶貨原因無法直接進塢，則需要在碼頭進行臨時卸貨，此種工況下的船舶浮態控制事關船舶及碼頭安全，但目前國內可借鑒的相關案例及技術經驗較少。

本文以某擱淺導致嚴重受損的船(以下簡稱某船)的修理為例，從船廠角度，盡量采用低成本、可靠的方式，對擱淺受損船舶帶貨在船廠進行修理時的浮態控制技術進行研究、探討。

1 某船受損情況概述

某船為巴拿馬型散貨船，滿載載貨量76 000 t，單舷側雙層底結構，共7個大艙。該船擱淺于東海海域。擱淺時為滿載工況，擱淺導致船完全坐底，所幸坐礁并未使船舶完全沉沒。經過水下勘驗，某船2#～7#大艙區域有不同程度被礁石頂穿導致底壓載艙以及貨艙破艙；外板變形、破損面積約3 000 m2。2#～7#大艙連同雙層底壓載艙一同浮性喪失。經過臨時封堵后，某船脫離擱淺。因船體破損極其嚴重，無法在遇險海域完成全部卸貨，所以需帶貨進入船廠進行修理。

2 某船浮態控制

2.1 浮態控制目的及方法

某船帶貨進廠后，原則上需要第一時間安排進塢修理。該船因在帶有貨物的情況下，其吃水超過船廠當地最高潮位下進塢吃水要求，無法正常進塢。故需要調整浮態以達到進塢條件。某船帶貨在廠進行浮態控制的目的在于：①調整浮態以達到進塢要求；②保證在碼頭期間的船舶安全。

對船舶浮態進行控制，首先需要進行浮態計算。對于破損船舶的浮態計算一般有：①重量增加法。把進水量處理為所載貨物重量，此時仍然可以使用船舶資料中的靜水力數據；②浮力損失法。把船舶破艙處所處理為與舷外水相連而失去浮力，此時原船靜水力數據需修改后使用。對于船廠而言，因軟件及計算條件限制，故采用重量增加法進行計算較為方便。確定浮態計算方式后，需根據某船具體情況，采用合適的調載方式。浮態計算結合調載方式，即是浮態控制的主要方法。

2.2 存貨估算

對于帶貨擱淺船，存貨的估算是影響浮態計算精度的最大因素。如某船的進廠工況：7個貨艙內均有不同程度的殘煤，且殘煤泡水時間已較長，使各艙貨物重量較難確認。常規狀態下，煤的真密度約為1.3～1.5 g/cm3，堆積密度一般在0.4～0.8 g/cm3之間，隨堆積時間遞增。宏觀上看，破艙后貨物滲透率會隨著泡水時間增長而增加，一般運煤艙室破損后的進水滲透率取值為0.3，通過某船修理中實際驗證，如某船中這樣長期泡水的煤，其滲透率取值應加大至0.4左右方與實際情況吻合[1]。從微觀角度來看，不同貨物結構形式有所不同，煤的結構疏松，本身結構存在大量空隙。對于此類較難確認貨物實際重量的存貨，應進行取樣測算密度。同時，保險起見，在制定浮態調整方案時，應安排試浮進行驗證。

2.3 浮態計算及調載方式

通過現場勘驗取得原船空船重量、油水分布、存貨重量以及固定裝載等參數后，可進行浮態計算。以某船為例，破損情況為：所有雙層底完全破損進水，視為第一類艙室進水，此類進水情況較為簡單，直接將滿倉的海水視作固定貨物即可；2#～7#大艙從底部被頂穿破損，為第三類進水，此類進水特點是艙內水面與舷外海水相通，進水量會隨著吃水變化而產生變化[2]。如某船這樣較為復雜的進水類型，采用逐步逼近重量增加法進行浮態、穩性的計算，即根據船舶當前各艙的油、水、貨工況進行計算并核對初始工況，再以計劃調載量進行第一次逼近計算，得出第一次逼近計算后的吃水等參數后，調整各破損艙室載荷進行二次逼近計算，并以此類推，根據實際需要的精度決定逼近計算的次數。使用重量增加法，各次計算可直接使用原船的裝載計算機進行計算，或通過表格并查原始靜水力數據進行計算。采用表格進行計算時，首先輸入取得原船空船重量、目標油水、固定裝載等的重量重心參數，得到某船排水量和重心坐標匯總如表1所示、靜水力數據插值如表2所示、浮態參數如表3所示。在實際船舶修理中，原始靜水力數據可能有所缺失，需根據實際船舶靜水力數據表提供的參數或計算方式進行計算。

表1 某船排水量及重心坐標匯總

表2 某船靜水力數據插值

初次浮態計算可采用船舶進廠時的工況進行，以驗證裝載計算機或手工計算表格的準確性。擱淺受損船舶在廠期間的每個調載動作之前，都需要進行浮態計算作為調載指導。調載的方式包括且不限于：艙內殘貨清出、艙室抽水、臨時封堵、破損艙室封艙壓氣、加水調載等。

殘貨清出為直接全部清出或部分清出艙內的存貨來減少船舶載重，這也是帶貨船舶在廠修理時必須要完成的施工動作，其優點是效果明顯并且直截了當；缺點是清貨速度一般較慢，會推遲受損船舶首次進塢勘驗的時間點，不利于分段制作等工序的提前展開。

表3 某船浮態參數

艙室抽水為抽取船舶艙室內的壓載水或滲漏水，優點是效果明顯且易于操作；缺點是受船舶狀況影響，部分艙室因破損或日常使用無法抽水。

破損艙室封艙壓氣為：對破損極其嚴重，并且無法封堵的大艙內充氣以排出艙內滲水。具體操作為：盡量卸空艙內貨物并對零星破損處進行封堵，關閉艙蓋并對艙蓋進行加強，艙蓋與艙口圍間密封焊死，艙蓋接氣閥并通過空壓機向艙內充氣排出海水來增加浮力。空壓機排氣量決定了壓氣速度，空壓機設定壓力決定了壓氣后最終水位。艙蓋的臨時封堵及加強需考慮艙蓋本身可承受的壓力值。封艙壓氣方式的優點是不受限性，即理論上任何破損艙室都可采用此方式進行減載，可作為最終保底調載手段；缺點是成本較高，工期加長。

加水調載為調節船舶縱傾、橫傾的手段，與加固定壓載類似。實際項目修理時，采用某種或某幾種方式結合進行調載。以某船為例，最終采用清出殘貨、艙室抽水、臨時封堵以及破損艙室封艙壓氣結合的手段完成調載。

2.4 試浮

完成浮態計算和確定調載方式后，應進行試浮作最終確認。試浮可使用調載過程中的某個中間動作來進行。如卸除半個艙的殘貨。在完成試浮指定動作后，讀取船舶吃水并檢查船舶狀況，以此狀態下船舶的狀況參數進行浮態計算。如果計算得出的吃水值與實際讀取吃水值誤差不大，則視作試浮成功。試浮成功方可進行正式調載，反之需通過試浮結果校準浮態計算，直至試浮成功。

3 浮態下船體變形監控

擱淺受損船舶在進行浮態計算時，應考慮船舶總縱強度問題。調載過程中的任何階段，船舶最大彎矩、最大切應力位置均應不超標。

擱淺受損船舶在調載前、調載時以及調載后應進行主船體變形監控。可采用激光監測方法，在船尾生活區兩側架設全站儀或激光經緯儀。在各大艙橫艙壁左右延伸位置的舷側甲板架設標靶，標靶點焊在甲板面固定，調載前，調平全站儀/激光經緯儀并固定，全站儀/激光經緯儀在每個標靶中心做下標記。調載動作執行過程中，每半小時觀測各標靶原始激光點的位置，以判斷主船體整體變形情況。

4 進塢前準備

擱淺受損船舶的水下部分完整勘驗及修理需要在塢內進行。某塢可接受最大吃水船舶計算具體為：0潮位可接受的吃水 = 塢底黃海標高-當地潮高基準面-塢墩高度。

以此“0潮位可接受的吃水”查當地潮汐表，可推算出某塢可接受的最大吃水和進塢時需要趕上的潮高及對應時間。若出現碼頭上調載后依然無法直接進塢的情況，可考慮不布置塢墩進行勘驗并在塢內進行卸貨調載，或使用浮筒輔助船舶進塢。如不布置塢墩，塢底需墊沙袋來保護塢底和便于排水；如使用浮筒輔助船舶進塢，需注意塢寬限制。

5 結束語

目前，某船已順利完成廠內修理，并重新投入運營，航行中各項指標恢復如初。擱淺致損的船舶結構修理技術在各大修船企業已近成熟，但在面對嚴重的突發海損時，能給予船東在包括脫淺、拖帶以及帶貨進廠等方面幫助的船廠無疑更容易獲得船東青睞。而此類修理的安全防控最難點即為破損船舶帶貨狀態下的浮態控制。完整掌握此類特殊技術，更易在如今拼服務、拼技術的修船行業中拔得頭籌。