載運(yùn)普通液體貨物船舶穩(wěn)性衡準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的完善建議

【摘 要】 為保障裝載普通液體貨物船舶航行安全，分析《國內(nèi)航行海船法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》中船舶穩(wěn)性衡準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定，認(rèn)為該規(guī)則沒有明確裝載普通液體貨物船舶的穩(wěn)性衡準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，使得該類型船舶在適用穩(wěn)性規(guī)則時(shí)存在不確定性。運(yùn)用船舶靜力學(xué)知識(shí)和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)計(jì)算液貨艙不同裝載率時(shí)自由液面橫傾力矩及經(jīng)該自由液面修正后的船舶復(fù)原力臂和不同裝載率時(shí)液貨艙自由液面對(duì)船舶穩(wěn)性的影響，得出目前《國內(nèi)航行海船法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》穩(wěn)性衡準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)不適用于載運(yùn)普通液體貨物的船舶的結(jié)論，建議在修訂時(shí)增加相應(yīng)規(guī)定。

【關(guān)鍵詞】 船舶穩(wěn)性;穩(wěn)性衡準(zhǔn);液體貨物;自由液面

0 引 言

《國內(nèi)航行海船法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》（以下簡(jiǎn)稱《法定檢驗(yàn)規(guī)則》）規(guī)定散裝易燃液體貨物（如原油、成品油等）、散裝化學(xué)品液體貨物（如氨、乙烯、氯乙烯等）和LNG或LPG必須分別由油船、化學(xué)品液貨船、液化氣體船等專用船舶運(yùn)輸，并規(guī)定了保持其穩(wěn)性衡準(zhǔn)的特殊要求;對(duì)于非易燃易爆、無毒無腐蝕性的其他液體，如河水、海水以及密度小于1.4 t/m3的泥漿等懸浮液體（以下簡(jiǎn)稱“普通液體”）貨物并未作出使用專用運(yùn)輸船舶的規(guī)定和穩(wěn)性衡準(zhǔn)的特殊要求。

對(duì)某航運(yùn)企業(yè)裝運(yùn)泥漿貨物船舶穩(wěn)性校核調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該航運(yùn)企業(yè)采用的船舶穩(wěn)性衡準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)有液貨船穩(wěn)性衡準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)、干貨船穩(wěn)性衡準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)、挖泥船穩(wěn)性衡準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)等3種。鑒于此，有必要研究《法定檢驗(yàn)規(guī)則》中的船舶穩(wěn)性衡準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)及該標(biāo)準(zhǔn)是否適用于裝載普通液體貨物的船舶。

1 裝載普通液體貨物的船舶

裝載普通液體貨物的船舶通常由干貨船或液貨船改建。為方便裝卸，船舶貨艙的形狀（包括艙口系統(tǒng)）和水密性能要求與裝載易燃液體的液貨船有明顯不同，貨艙通常為大開口和高艙口圍。有些貨艙內(nèi)部設(shè)置了水密縱艙壁，未設(shè)置水密縱艙壁的貨艙與干貨船的貨艙相似。未設(shè)置水密縱艙壁的船舶通常用于運(yùn)輸泥漿或者其他無污染或污染較輕的普通液體貨物，因此對(duì)于貨艙的密封性能要求不高。該類液體貨物主要通過固定的或可移動(dòng)的泵裝卸，懸浮液體在運(yùn)輸中可產(chǎn)生部分沉淀。為便于裝卸貨物或清潔貨艙，貨艙通常采用較大開口設(shè)計(jì)。

2 《法定檢驗(yàn)規(guī)則》中穩(wěn)性衡準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定

船舶穩(wěn)性是船舶安全運(yùn)輸?shù)闹匾笜?biāo)之一?！斗ǘz驗(yàn)規(guī)則》第4篇的第7章對(duì)船舶穩(wěn)性衡準(zhǔn)作了具體規(guī)定，包括一般規(guī)定、穩(wěn)性一般要求和穩(wěn)性特殊規(guī)定，其中：一般規(guī)定和穩(wěn)性一般要求是所有船舶在穩(wěn)性校核時(shí)都要滿足的規(guī)定;穩(wěn)性特殊規(guī)定是特定船舶在穩(wěn)性校核時(shí)需要滿足的規(guī)定。表1為《法定檢驗(yàn)規(guī)則》中對(duì)部分船舶核算穩(wěn)性的因素內(nèi)容。

由表1可知，對(duì)于裝載液體貨物或者類似液體的可流動(dòng)性貨物的船舶，《法定檢驗(yàn)規(guī)則》要求計(jì)算船舶航行時(shí)部分裝載或者半載時(shí)船舶的穩(wěn)性。

《法定檢驗(yàn)規(guī)則》對(duì)于不在所有油艙內(nèi)設(shè)置縱艙壁的雙殼油船，要求在船舶設(shè)計(jì)階段考慮裝卸貨油過程中計(jì)算經(jīng)自由液面修正后的初穩(wěn)心高度且不小于0.15 m。如需借助一定措施達(dá)到此要求的，應(yīng)按要求編制油船裝卸操作手冊(cè)，在船舶設(shè)計(jì)時(shí)和建造完成投入營運(yùn)后，應(yīng)采取措施盡可能防止雙層底壓載水艙排空后剩余液體自由液面對(duì)船舶安全的影響。若船舶在裝卸貨油過程中或航行狀態(tài)下的初穩(wěn)心高度小于0.15 m，船舶應(yīng)采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施。

3 普通液體貨物自由液面對(duì)船舶穩(wěn)性的影響

以運(yùn)輸泥漿貨物的某船為例，計(jì)算經(jīng)自由液面修正后船舶復(fù)原力臂的變化情況，分析裝載普通液體貨物時(shí)自由液面對(duì)船舶穩(wěn)性的影響，研究普通液體貨物對(duì)船舶穩(wěn)性可能造成的影響。該船的貨艙與普通干貨船的貨艙相似，未設(shè)置水密縱艙壁，裝載的建筑泥漿屬于懸浮液體貨物，計(jì)算密度為1.2 t/m3。

3.1 液貨艙自由液面對(duì)復(fù)原力臂的修正

運(yùn)用船舶靜力學(xué)知識(shí)和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)計(jì)算不同裝載率時(shí)液貨艙的實(shí)際自由液面橫傾力矩，計(jì)算式為

M_fs=PVg 〔（y₁-y₀）cosθ+（z₁-z₀）sinθ〕（1）

式中： M_fs為橫傾時(shí)自由液面橫傾力矩，kN·m;p為液體密度，t/m3; V為液體體積，m3; g為重力加速度，m/s2;（y₀，z₀）為船舶正浮時(shí)液體重心坐標(biāo)，m;（y₁，z₁）為橫傾角為 時(shí)液體重心坐標(biāo)，m。

液貨艙自由液面橫傾力矩對(duì)船舶復(fù)原力臂的修正，計(jì)算式為

δG=∑M_fs/ △ （2）

式中：δG為船舶橫傾時(shí)自由液面對(duì)復(fù)原力臂的修正值，m;為船舶排水量，t。

經(jīng)自由液面修正后的船舶復(fù)原力臂計(jì)算式為

G1=G₀-δG （3）

式中：G1為船舶橫傾時(shí)經(jīng)自由液面修正的復(fù)原力臂，m;G0為船舶橫傾時(shí)未經(jīng)自由液面修正的復(fù)原力臂，m。

3.2 案例分析

計(jì)算不同裝載率時(shí)該船經(jīng)自由液面修正后的復(fù)原力臂和該船裝載與液體貨物同體積、同密度的干貨時(shí)復(fù)原力臂之間的關(guān)系，分析普通液體貨物對(duì)船舶穩(wěn)性的影響，其中采用面積慣性矩法計(jì)算船舶液體艙的自由液面橫傾力矩，采用計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算液貨艙的自由液面橫傾力矩，結(jié)果見圖1～圖4，其中：圖1為裝載泥漿貨物的自由液面橫傾力距;圖2為裝載的泥漿貨物對(duì)船舶復(fù)原力臂修正值;圖3為裝載泥漿貨物時(shí)經(jīng)貨物自由液面修正后的船舶復(fù)原力臂曲線;圖4為假定裝載與泥漿貨物同體積、同密度干貨時(shí)的船舶復(fù)原力臂曲線。

對(duì)比分析圖1～圖4可知：

（1）由圖1可知，泥漿貨物自由液面傾側(cè)力矩非常大，特別是部分裝載時(shí)該力矩是接近滿載時(shí)的2倍多。

（2）由圖2可知，泥漿貨物自由液面對(duì)船舶復(fù)原力臂影響明顯，特別是部分裝載時(shí)該力矩為接近滿載時(shí)的2～4倍多。

（3）根據(jù)船舶靜力學(xué)原理，船舶靜穩(wěn)性力臂曲線在原點(diǎn)處的斜率等于船舶初穩(wěn)心高度，曲線在原點(diǎn)處的斜率越大，則船舶初穩(wěn)心高度也越大。對(duì)比圖3和圖4可知，在船舶橫傾0?。?胺段冢貝安糠腫霸厥幣禾寤蹺锏淖雜梢好婊嵯災(zāi)檔痛俺蹺刃母叨?。?/p>

（4）對(duì)比圖3和圖4可知，在部分裝載時(shí)液體貨物的自由液面會(huì)顯著降低船舶復(fù)原力臂，降低船舶穩(wěn)性。

可以得出結(jié)論：對(duì)于貨艙未設(shè)置水密縱艙壁的船舶，當(dāng)船舶裝載普通液體貨物時(shí)貨物自由液面對(duì)船舶穩(wěn)性影響明顯，部分裝載時(shí)影響尤其明顯。

4 穩(wěn)性衡準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的適用性

裝載普通液體貨物的船舶，其貨艙結(jié)構(gòu)與干貨船相近。由于液體貨物與干貨物理性質(zhì)差異較大，液體貨物自由液面對(duì)船舶穩(wěn)性有較大影響，因此將干貨船穩(wěn)性衡準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)用于裝載普通液體貨物的船舶顯然是不合適的。

裝載普通液體貨物的船舶，其貨艙結(jié)構(gòu)與液貨船有明顯差異。液貨船貨艙艙口較小，水密性能要求較高，在計(jì)算船舶干舷時(shí)降低了船舶干舷，因此裝載普通液體貨物的船舶不能直接使用液貨船穩(wěn)性衡準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)。

裝載普通液體貨物的船舶，其船舶結(jié)構(gòu)與挖泥船存在較大差異。挖泥船安裝有特殊的挖泥設(shè)備，作業(yè)時(shí)有航區(qū)和天氣的作業(yè)限制。裝載普通液體貨物的船舶也不能采用挖泥船穩(wěn)性衡準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)。

裝載普通液體貨物的船舶，其貨艙結(jié)構(gòu)與勘劃作業(yè)吃水標(biāo)志的工程船存在明顯差異。勘劃作業(yè)吃水標(biāo)志的工程船設(shè)有開敞泥艙且船底還設(shè)有開啟裝置，作業(yè)時(shí)有海況限制，因此裝載普通液體貨物的船舶不能使用工程船穩(wěn)性衡準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)。

裝載普通液體貨物的船舶在適用《法定檢驗(yàn)規(guī)則》中的穩(wěn)性衡準(zhǔn)規(guī)定時(shí)，存在規(guī)定不明確的情況。

5 裝載普通液體貨物船舶穩(wěn)性衡準(zhǔn)的完善

5.1 對(duì)現(xiàn)有船舶穩(wěn)性校核的改進(jìn)建議

5.1.1 裝卸作業(yè)中船舶穩(wěn)性校核要求

通過對(duì)比分析上述計(jì)算結(jié)果可知，對(duì)于貨艙中未設(shè)置水密縱艙壁的船舶，當(dāng)部分裝載普通液體貨物時(shí)，液體貨物的自由液面對(duì)船舶初穩(wěn)心影響非常明顯，可能會(huì)導(dǎo)致裝卸貨物期間船舶初穩(wěn)心高度小于0 m，使船舶在裝卸中存在安全風(fēng)險(xiǎn)。這時(shí)應(yīng)要求該船舶在貨物裝卸過程中校核船舶穩(wěn)性，建議自由液面修正后的初穩(wěn)心高度應(yīng)不小于0.15 m。

5.1.2 航行中船舶穩(wěn)性校核要求

由表1可知，對(duì)于裝載液體貨物或者可流動(dòng)泥漿貨物的船舶，《法定檢驗(yàn)規(guī)則》通常要求校核其滿載時(shí)、半載或部分裝載時(shí)、空載時(shí)的船舶穩(wěn)性。由圖3和圖4可知，部分裝載時(shí)液體貨物自由液面對(duì)船舶復(fù)原力臂影響非常顯著，可能存在滿載時(shí)船舶穩(wěn)性校核滿足《法定檢驗(yàn)規(guī)則》要求，而半載或部分裝載時(shí)船舶穩(wěn)性校核不滿足《法定檢驗(yàn)規(guī)則》要求的情況。為了保障船舶航行安全，除了校核船舶滿載出港、滿載到港、空載出港和空載到港時(shí)的船舶穩(wěn)性外，還應(yīng)校核船舶半載或部分裝載離港時(shí)和到港時(shí)的船舶穩(wěn)性。

5.2 對(duì)《法定檢驗(yàn)規(guī)則》的改進(jìn)建議

為方便裝載普通液貨的船舶穩(wěn)性計(jì)算船，應(yīng)消除裝載普通液體貨物船舶穩(wěn)性衡準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)適用的混亂，，建議在《法定檢驗(yàn)規(guī)則》的修訂時(shí)增加適合裝載普通液體貨物船舶穩(wěn)性的特殊規(guī)定。

6 結(jié) 語

本文分析裝載普通液體貨物船舶特點(diǎn)及其穩(wěn)性衡準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的適用，認(rèn)為該類型船舶在適用穩(wěn)性衡準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)缺少相應(yīng)明確標(biāo)準(zhǔn)，指出船舶在適用《法定檢驗(yàn)規(guī)則》穩(wěn)性衡準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)該注意的事項(xiàng)，認(rèn)為《法定檢驗(yàn)規(guī)則》應(yīng)增加載運(yùn)普通液體貨物船舶穩(wěn)性衡準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周劍鋒，薛孝行，葛勁松，等.建筑泥漿對(duì)船舶穩(wěn)性的影響[J].水運(yùn)管理，2018（8）：1-4.