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(上海船舶研究設(shè)計院，上海 201203)

MARPOL Reg12A燃油艙保護雖已實施多年，其計算手段相當(dāng)成熟，如EXCEL、NAPA[1]或者自行開發(fā)的程序，但純文字的抽象描述對于初學(xué)者而言不便理解，同樣對于有經(jīng)驗的設(shè)計者來說，每次計算都需要查閱規(guī)范，效率不高，因此，考慮針對Reg12A在常規(guī)船型上的運用，對基本定義、計算方法、計算流程和常見問題做出圖解分析，以助對該規(guī)范有更直觀的了解和掌握。

1 適用范圍

1)適用于2010年8月1日或以后交船，總?cè)加脱b載量為600 m3及以上的所有船舶。包括以下船舶。

(1)在2007年8月1日或以后簽訂建造合同的船舶；

(2)無建造合同，在2008年2月1日或以后安放龍骨或處于類似建造階段的船舶；

(3)在2010年8月1日或以后交船的船舶；

(4)經(jīng)重大改建的船舶，包括以下船舶。

①在2007年8月1日以后簽訂改建合同；

②無改建合同，改建工程在2008年2月1日以后開工；

③改建工程在2010年8月1日以后完成。

2)適用于燃油的儲存，日用和澄清艙，不適用于溢流艙。燃油系指重油、柴油和汽油等，不包括滑油。

2 定義

關(guān)于Reg12A中各項參數(shù)的定義，針對常規(guī)船型，注釋見表1。船寬Bs和BB的定義見圖1。

表1 參數(shù)定義注釋

注：*Vnet系指考慮結(jié)構(gòu)折扣系數(shù)的凈容積。

3 計算流程

Reg12A中的第6、7、8條款對于h和w值做出了規(guī)定，即確定性計算方法。通常首先校核這兩項值是否能滿足規(guī)范要求，若否，則需要進行概率性計算。但需注意的是，概率性計算方法僅作為第6、7、8條款不滿足時的替代，其余如燃油管路、閥件布置等要求仍需滿足規(guī)范，具體計算流程參見圖2。

4 確定性計算方法

4.1 h和w的定義

h系指燃油艙位于船底殼板型線以上的最小距離要求；w系指對于燃油艙位于舷側(cè)殼板型線內(nèi)側(cè)的最小距離要求，計算公式見圖2中的確定性計算方法部分。

①根據(jù)h與B的關(guān)系式(見圖3)，可以看出，當(dāng)B≤15.2 m時，h恒等于0.76 m；當(dāng)B≥40 m時，h恒等于2.0 m。

②根據(jù)w與C的關(guān)系式(見圖4)，可以看出：當(dāng)C<5 000 m3時，單艙燃油以500 m3為邊界條件，w值有所不同；當(dāng)C≥5 000 m3時，w值完全相同；當(dāng)C≥30 000 m3時，w恒等于2.0 m。

4.2 h和w的量取

例舉Reg12A統(tǒng)一解釋中的某些特殊布置的量取方法如下。

1)在舭部彎曲區(qū)域和舭部無明顯彎曲的部位，燃油艙邊界線應(yīng)與船中平底線平行，見圖5。

2)對具有艉鰭的船舶，艉鰭不視作對燃油艙提供保護。對在艉鰭寬度內(nèi)的區(qū)域，距離h應(yīng)在艉鰭和船底殼板型線的平行線量起，見圖6。

3)對設(shè)計為固定縱傾的船舶，基線不應(yīng)用作為參考點。距離h應(yīng)在燃油艙的相關(guān)肋骨處垂直于船底殼板型線量起，見圖7。

4)對設(shè)計為底部升高的船舶，距離1.5h應(yīng)從船底殼板型線量起，但垂直于基線，見圖8。

5)在舭部彎曲區(qū)域w的量取，見圖9。

5 概率性計算方法

概率性計算方法的數(shù)學(xué)公式繁多，理解起來較為困難，現(xiàn)做出流程圖(見圖10)，可幫助對該計算方法有更直觀和深刻的理解。

5.1 對于h和w的最小要求

需要注意的是：即使概率性方法計算能夠滿足規(guī)范值，但就維護和檢查而言，所有與外殼板不接界的燃油艙與船底外板之間相距不應(yīng)小于最小值h(0.76 m)，并與舷側(cè)外板相距不應(yīng)小于最小值w(0.76/1.0 m)。

5.2 參數(shù)定義

針對常規(guī)船型，就Reg12A第11條款中各項需要量取的參數(shù)定義，注釋見表2。燃油艙與船殼底板接界的布置目前較為少見，不討論。

表2概率性計算方法的參數(shù)定義注釋m

注釋定義縱向距離Xa 自L最后端至所計及艙室最后一點的縱向距離,如圖11所示縱向距離Xf 自L最后端至所計及艙室最前一點的縱向距離,如圖11所示邊部破損垂向距離Zl垂向距離Zu水平距離yport水平距離ystar 自型基線至所計及艙室最低一點的垂直距離,必須≤Ds,如圖12所示 自型基線至所計及艙室最高一點的垂直距離,必須≤Ds,如圖12所示 在所計及艙室與船側(cè)左舷外板之間垂直于中心線量取的最小水平距離,如圖12所示? 在所計及艙室與船側(cè)右舷外板之間垂直于中心線量取的最小水平距離,如圖12所示?底部破損橫向距離Yp橫向距離Ys垂直距離Z燃油液位高度hF潮汐變化tc 從位于水線dB處或以下艙室的最左的一點,至位于船舶中心線右舷BB/2處垂直平面的橫向距離,如圖15所示 從位于水線dB處或以下艙室的最右的一點,至位于船舶中心線右舷BB/2處垂直平面的橫向距離,如圖15所示 艙室長度范圍內(nèi)Z的最小值,在其中任一給定的縱向位置上,Z為該縱向位置處船底板下端至該縱向位置處艙室下端的垂直距離,如圖15所示1.025 (dp??+tc-Zl) 0/-2.5

注：*①對于非對稱布置的燃油艙，水平距離需考慮左右兩側(cè)分別破損的概率，并求平均值。②在舭部彎曲處，如圖13和圖14所示時，則在基線以上距離小于H(H為min(B/10,3)或者艙頂)的情況下無需考慮yport/ystar。**dp定義見表1。

5.3 數(shù)學(xué)意義

在確定完上述各項參數(shù)后，可以根據(jù)成熟的EXCEL模板填入數(shù)據(jù)或者直接由NAPA得出需要的計算結(jié)果。雖然概率性計算方法較為復(fù)雜，但仔細(xì)分析其公式，還是可以得出以下規(guī)律，以幫助在計算前有一個初步、快速的判斷。

1)邊部破損。

①根據(jù)y/Bs與PST的關(guān)系式(詳見規(guī)范，此處不贅述)繪制圖16?？梢钥闯霎?dāng)y/Bs≥0.3時，邊部的水平破損概率PST即為0，則該艙的邊部破損概率PS為0[5]。

②在舭部彎曲處，若艙頂高度Zu低于H(min(B/10,3))時，無需考慮y，則可以理解為邊部的水平破損概率PST為0，則該艙的邊部破損概率Ps為0，如圖14所示。

2)底部破損。

①根據(jù)z/Ds與PBZ的關(guān)系式(詳見規(guī)范，此處不贅述)，繪制于圖16。可以看出當(dāng)z/Ds≥0.3時，底部的橫向破損概率PBZ為0，則該艙的底部破損概率PB為0[2]。

②底部破損的泄油量以壓力平衡原理為基礎(chǔ)，能夠看出當(dāng)hF+Zl>Zu時，破損后的燃油油位高于該艙艙頂，即沒有任何燃油泄露，則該艙底部破損的泄油量OB為0。

根據(jù)5.3.1～5.3.2分析可得，燃油艙保護計算前，如滿足上述條件，可直接判斷該艙平均泄油量為0，而無需再填寫其他參數(shù)。如此可簡化計算流程，提高計算效率，如圖2燃油艙保護計算的流程圖所示。

6 燃油管路閥件布置

1)與船底距離小于h，或與船舷的距離小于w的燃油管道，應(yīng)在燃油艙內(nèi)或緊鄰燃油艙安裝閥門或類似關(guān)閉裝置，且距船底不小于h/2。

2)燃油艙內(nèi)的吸阱可伸入由距離h所定義的邊界線以下的雙層底內(nèi)，但這種吸阱應(yīng)盡可能小，還應(yīng)適合于吸管尺寸和覆蓋的面積，且阱底與船底殼板的距離應(yīng)不小于h/2。

3)對于采用概率性計算方法中允許布置在距船底或舷側(cè)小于h或w位置的燃油艙，其閥門可分別位于小于h或w的位置。

4)燃油艙的空氣透氣管和溢流管不視為燃油管路，可位于距舷側(cè)小于w的位置。

為便于理解以某采用概率性計算的集裝箱船燃油輸送原理圖為例進行說明。如圖17所示，燃油艙的駁運管路與船底距離小于h，因此管路內(nèi)的遙控閥設(shè)為單作用，即故障安全型閥，且安裝高度要求不小于h/2。

7 常見問題

1)概率性計算是否需要完工版。計算中用到空船重量對應(yīng)的吃水dm，并得出dm越小、dp越小，hF越小、OB越大、OMB大、OM越大。進行燃油艙保護計算時，空船重量為初步估算，整船稱重試驗后，dm會有所變化。雖然還沒有船級社要求完工版，但建議計算時適當(dāng)減小dm，以提高平均泄油量參數(shù)OM，確保足夠的余量[3]。

2)充裝率與滲透率。規(guī)范中對于充裝率和滲透率做出了明確的規(guī)定，分別為0.98和0.99。雖然這兩項乘積對結(jié)果的影響甚微，但仍有必要對使用中的具體情況給出如下說明。

(1)凈艙容Vnet，即考慮結(jié)構(gòu)折扣系數(shù)后的艙容。根據(jù)實船情況調(diào)整，Reg12A并無規(guī)定。

(2)Reg12A中提到的燃油容量(滿艙時)系指0.98Vnet，包括小燃油艙，總?cè)加土緾以及單個燃油艙的容量要求，詳見表1。

(3)邊部破損的泄油量系指0.98×0.99×Vnet，此時需要考慮滲透率。

(4)底部破損的泄油量系指0.98×0.99×Vnet-破損后的燃油量。破損后的燃油量根據(jù)hF查艙容表。

3)位于機艙的燃油艙底部破損Yp、Ys和z的量取位于機艙的燃油艙底部破損Yp、Ys和z的量取如圖18所示。位于機艙尾部的燃油艙，一般z值會大于0.3Ds，若先填寫Yp和Ys值，會發(fā)現(xiàn)該艙完全位于dB水線以上，但若先行填寫z值，則可規(guī)避這兩項數(shù)值的填寫，直接得出該艙底部破損概率為0。

8 結(jié)論

隨著環(huán)保要求的日益嚴(yán)苛，燃油艙保護勢必成為船東、船級社和港監(jiān)在船舶設(shè)計、建造和營運時關(guān)注的重點[4]，如DNVGL Clean Design和LR ECO(P)入級符號的要求遠(yuǎn)高于Reg12A，尤其對滑油艙也有類似的保護要求，包括單個燃油艙容量不得大于1 500 m3等。此外，Reg12A在改裝船上的應(yīng)用[5]，以及對新型燃料如LNG、甲醇和行駛在極地水域的船舶如何適用等問題，還有待進一步探討和研究。

[1] 楊博.概率燃油艙保護計算在NAPA中的實現(xiàn)[J].上海造船，2010(2)：15-18.

[2] 柳衛(wèi)東.MARPOL公約經(jīng)修訂的附則I“第12A條：燃油艙保護”研究[J].船舶，2007(6)：17-22,47.

[3] 尹遜濱.有關(guān)燃油艙保護的探討[J].上海造船，2006(4)：30-32.

[4] 潘峰.船舶防油污現(xiàn)狀研究及展望[J].船舶工程，2013(A1)：1-4.

[5] 劉金剛.VLCC改裝為VLOC時燃油艙保護的設(shè)計特點[J].船舶設(shè)計通訊，2011(1):8-11.