嚴(yán)永生,刁有明,謝忠東
(1.江蘇省運河航運公司,江蘇 淮安 223002;2.大連海洋大學(xué)機(jī)械與動力工程學(xué)院,遼寧 大連 116023)
木質(zhì)漁船在我國有著悠久的歷史,且一直沿用至今。在漁船的發(fā)展史上,曾探討了諸如“以鋼代木”、“以鋼絲網(wǎng)水泥代木”、“以合金材料代木”等多種代木方法,但總是存在各種各樣的不足之處[1]。
短時間看,完全淘汰木質(zhì)漁船很困難。我國現(xiàn)有100余萬艘各類漁船中約85%是木質(zhì)漁船,90%是小型漁船,據(jù)中國漁業(yè)互保協(xié)會測算,中國漁船有高達(dá)18%的出險概率,漁船船員年均死亡率高達(dá)140/10萬。因此,有必要對木質(zhì)漁船的安全性進(jìn)行研究。
木質(zhì)漁船多為15 m以下的小船。這些小型漁船有一個共同的特點,就是缺乏完整的技術(shù)資料,都是憑著造船工匠的傳統(tǒng)經(jīng)驗建造而成,屬傳統(tǒng)船型[2]。這些船型都是老舊船型,又沒有像鋼制漁船那樣進(jìn)行載重線的勘畫。因此,無論從理論上還是外觀上,能達(dá)到穩(wěn)性要求,顯然缺乏足夠的依據(jù)。為此,專門有學(xué)者對此進(jìn)行研究,提出了針對小型木質(zhì)漁船進(jìn)行穩(wěn)性衡準(zhǔn)的方法。
(1)下式可作為我國船長在15 m以下的小型木質(zhì)漁船三類航區(qū)穩(wěn)性標(biāo)準(zhǔn):
同時,GM叟0.4(m)
適用范圍:浸水角θ叟25°
式中B為船寬(m),f為干舷(m)。
(2)下式可作為我國小型木質(zhì)漁船二類航區(qū)穩(wěn)性標(biāo)準(zhǔn):
同時,GM叟0.4(m)
適用范圍:浸水角θ叟25°
式中B為船寬(m),f為干舷(m)。
上述方法經(jīng)長期實踐證明,簡便、快捷、切實可行,凡是經(jīng)此法進(jìn)行穩(wěn)性衡準(zhǔn)計算的船,正常使用時都是安全的。但由于長期以來,漁民安全意識淡泊,私自造船、購船,執(zhí)法部門管理困難。因此,相當(dāng)一部分漁船至今也沒有穩(wěn)性資料。
沒經(jīng)過穩(wěn)性衡準(zhǔn)計算的船,穩(wěn)性自然無法得到保證。而且漁民長期僅憑習(xí)慣來使用漁船,近年來更在內(nèi)地雇傭了一批毫無捕魚經(jīng)驗的廉價勞動力,從事漁業(yè)生產(chǎn),給漁船的穩(wěn)性帶來更多不利因素。
隨著近海資源的枯竭,近幾年新造的木質(zhì)漁船有大型化的趨勢,筆者曾經(jīng)參加過有關(guān)漁船的測繪工作,總長20 m以下的木質(zhì)漁船,都為船齡5年以上的舊船,最長的新船總長已達(dá)到31.7 m,典型布置形式如圖1、圖2所示。這些新船除了沒有完整的技術(shù)資料以外,又帶來了新的問題:
圖1 典型漁船布置形式
圖2 典型漁船布置形式
為了提高適居性,把船員艙設(shè)在甲板上,且凈高度都在2 m以上,駕駛室高度最高近3 m。這樣龐大的上層建筑,一是增加了受風(fēng)面積,引起風(fēng)壓傾斜力矩增大,二是提高了船的重心,這些都對穩(wěn)性帶來極不利的影響。
由于木材緊缺及漲價,造船者希望盡可能多地提高木材的利用率。為了充分利用龍骨的長度,對船的主尺度(尤其是船的長度)隨意更改,由此導(dǎo)致尺度比變化,進(jìn)而引起穩(wěn)性變化。漁船是個整體,主尺度之間有一定的比例關(guān)系,如下式所示:
船的長度增加,若吃水不變,則長度吃水比L/T增大,大的長度吃水比,在波浪中縱搖與起伏運動較為緩和,對穩(wěn)性有利;但B/T增大,船兩端纖瘦,對船在波浪中航行極為不利。吃水的取值,還影響到干舷值的大小,綜合國內(nèi)外資料,小型單甲板漁船的干舷,通常取0.1B較為適宜[4]。因此,主尺度中改變一個值,其余都要做相應(yīng)調(diào)整,這樣才能保證船具有良好的穩(wěn)性和阻力性能。對于私造、私購、沒有技術(shù)資料的船,這一點很難做到。
《漁業(yè)船舶法定檢驗規(guī)則》(2002)相關(guān)要求,縱通材、甲板邊板、承梁材及寬度大于200 mm的甲板和外板,其拼接方法應(yīng)采用嵌接法(如圖3所示),但現(xiàn)在都采用對接法(如圖4所示),削弱了船的總縱強(qiáng)度。
圖3 嵌接法
圖4 對接法
為了彌補(bǔ),采用大尺寸的艙口縱梁并一直延續(xù)到尾樓;另外,舷墻粗壯,上層建筑的構(gòu)件尺寸也偏大等,都導(dǎo)致重心上升,穩(wěn)性降低。舷墻上不設(shè)排水口或排水口很小,上浪后無法及時排出,等于在甲板上裝載了貨物,不僅引起重心升高,還會帶來大的自由液面,導(dǎo)致穩(wěn)性不足。魚艙內(nèi)無縱向艙壁,由于自由液面的影響,使穩(wěn)性受到削弱[5]。機(jī)艙內(nèi)兩舷都設(shè)油柜,且由管路互相連通,為防止偷油,注油孔設(shè)于機(jī)艙內(nèi),導(dǎo)致每個油柜都裝不滿,自由液面增大,對穩(wěn)性不利。
漁民簡單地認(rèn)為,船大了,就可以去深海捕魚,沒有經(jīng)過船檢部門認(rèn)可,甚至連最基本的穩(wěn)性衡準(zhǔn)計算都沒做,以前Ⅲ類航區(qū)的船,現(xiàn)在去Ⅱ類航區(qū)作業(yè),而且這種現(xiàn)象越來越多。對于同一艘船,從Ⅲ類航區(qū)到Ⅱ類航區(qū)作業(yè),單位計算風(fēng)壓P增大1倍,風(fēng)壓側(cè)傾力臂也增大1倍,則穩(wěn)性衡準(zhǔn)數(shù)K減小一半,這樣的船不經(jīng)過精確計算,穩(wěn)性很難保證。
(1)海水上浪。漁船經(jīng)常在風(fēng)浪中作業(yè),上浪不可避免。舷墻沒有足夠的排水口,讓水排出,引起漁船重心升高,削弱了GM值。尤其在冬季,上浪容易結(jié)冰,排水孔堵死,海浪不易排出,造成船傾覆。
(2)艙蓋。木質(zhì)漁船的艙蓋均為木質(zhì),風(fēng)浪大時容易隨海水浮起、飄走,魚艙沒有了艙蓋,海水大量灌入,引起超載,穩(wěn)性不足,進(jìn)而沉沒。此類事故一般發(fā)生在夜間,船員入睡,無人察覺。
(3)使用不當(dāng)。長期以來,漁民貪圖使用方便等不良習(xí)慣,也導(dǎo)致了多數(shù)傾覆事故。如遼寧省沿海作業(yè)漁船大多采用流網(wǎng)或錨流網(wǎng)作業(yè),有的船漁具全部堆放在艏部升高甲板上,還有的把魚箱堆在駕駛室上面,這些都對穩(wěn)性產(chǎn)生不利影響。流網(wǎng)船一般帶300片網(wǎng),堆在一起高度超過1 m,增大受風(fēng)面積,降低穩(wěn)性。錨流網(wǎng)船一般帶60口錨加60片網(wǎng),1口錨加1片網(wǎng)凈質(zhì)量約200 kg,總質(zhì)量約12 t。這樣質(zhì)量這么大的物品放在甲板上,必然引起漁船重心上升,穩(wěn)性降低。如果從水里撈起,還要加上水的重力,再趕上冬季結(jié)冰,后果可想而知。
《漁業(yè)船舶法定檢驗規(guī)則》(2002)中第四篇第二章第8節(jié),明文規(guī)定了每舷的排水舷口面積的大小及位置,這一條對保證木質(zhì)漁船的穩(wěn)性至關(guān)重要,一定要強(qiáng)制執(zhí)行。有人錯誤地認(rèn)為,舷墻上開了排水口,會影響船的總縱強(qiáng)度,其實不然,舷墻并不參與船的總縱強(qiáng)度,甲板參與總縱彎曲。沿船寬方向,甲板邊板是上甲板中最厚的一列。因為它是甲板板中自首至尾有效地連續(xù)構(gòu)件[6]。有的漁民擔(dān)心舷墻上開了排水口魚會跑掉,可以在排水口設(shè)置漁網(wǎng)及護(hù)欄解決這個問題(如圖5所示)。
圖5 舷墻開排水口示意圖
木材能吸水,因此木質(zhì)漁船有別于其他材質(zhì)漁船的特點是:剛下水時的空船凈質(zhì)量與使用一段時間的空船凈質(zhì)量不同。我國北方多采用松木造船,干燥松木的密度為0.55 kg/m3,浸濕后密度可達(dá)0.85 kg/m3,據(jù)調(diào)查,兩種情況下,船的吃水變化約為100 cm。剛下水時由于木材是干燥的,重心較高,容易傾覆,實踐證明木質(zhì)漁船出事故往往是在剛下水的時候,這點尤其要引起新造木質(zhì)漁船的重視。采用固定壓載,是理想的解決辦法。根據(jù)木質(zhì)漁船的情況,固定壓載布置在機(jī)艙前的魚艙內(nèi)為宜,固定壓載的重心在龍骨上的高度應(yīng)不大于0.24 m[7]。固定壓載的總質(zhì)量,一般為空船凈質(zhì)量的5%~10%[4]。
設(shè)計初期要嚴(yán)格按照設(shè)計程序及相關(guān)法規(guī)的要求進(jìn)行設(shè)計。實踐證明,要保證木質(zhì)漁船具有足夠的穩(wěn)性,必須做到兩點:一是適當(dāng)?shù)腂/T值,二是合適的干舷值。
按照相關(guān)法規(guī)要求,選取合理尺寸的船體構(gòu)件及上層建筑高度,保證強(qiáng)度但避免重心偏高。甲板上設(shè)置緊固裝置,艙蓋蓋好后上面蒙帆布,再用繩索綁緊,最后拴在緊固裝置上,避免艙蓋被海浪卷走。
魚艙內(nèi)設(shè)活動縱向艙壁,減少自由液面對穩(wěn)性的影響。
機(jī)艙油柜之間的管路設(shè)截止閥,裝滿一個后再裝另一個,這樣可以保證僅容許一個油柜存在自由液面。另外,油柜的加油管、空氣管、溢流管,均應(yīng)設(shè)置在甲板上,能有效避免火災(zāi)事故的發(fā)生。
尤其是提高漁民的安全意識,糾正他們危及漁船穩(wěn)性的不良行為,指導(dǎo)他們安全生產(chǎn),避免惡性事故的發(fā)生,減少人身及財產(chǎn)損失。
木質(zhì)漁船的穩(wěn)性問題日益嚴(yán)峻,綜合治理是一個系統(tǒng)工程,需要相關(guān)職能部門、科研機(jī)構(gòu)、大專院校等緊密配合,從不同角度出發(fā),針對管理、培訓(xùn)、監(jiān)督執(zhí)法等不同專項,采取分別治理的辦法,逐項解決。哪怕一年解決一個問題,長期下來效果就會顯現(xiàn)。
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[5]羅福才,等.木質(zhì)漁船安全問題研究[J].水產(chǎn)科學(xué),2005,(12):57-58.
[6]賈 復(fù).船舶原理與漁船結(jié)構(gòu)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1996.
[7]李 明.遼寧省木質(zhì)漁船載重線勘畫的研究[J].大連水產(chǎn)學(xué)院學(xué)報,2008,(6):218-220.