卞吉美 楊玉東

摘 要：國(guó)際法規(guī)沒(méi)有明確規(guī)定重吊船的穩(wěn)性衡準(zhǔn)，如何準(zhǔn)確評(píng)估不僅是船舶設(shè)計(jì)要考慮的問(wèn)題，在船舶建造以及使用過(guò)程中也會(huì)不斷碰到。部分船級(jí)社（GL、DNV、BV、RINA）及監(jiān)管當(dāng)局對(duì)此給出了各自標(biāo)準(zhǔn)。其中GL對(duì)此問(wèn)題研究最為深入，本文就此問(wèn)題作簡(jiǎn)要介紹。

關(guān)鍵詞：重吊船 穩(wěn)性衡準(zhǔn)

0 序言

重吊船是指配置重吊的船舶。重吊船的服務(wù)周期分為兩個(gè)，即航行狀態(tài)和重物起吊作業(yè)狀態(tài)。起重作業(yè)又分為港內(nèi)和近海兩種環(huán)境。

雖然國(guó)際法規(guī)（國(guó)際完整穩(wěn)性規(guī)則和國(guó)際海上人命安全公約）明確規(guī)定了船舶在航行狀態(tài)下的穩(wěn)性衡準(zhǔn)，但是這些規(guī)則均不考慮起重作業(yè)特殊工況下的穩(wěn)性。

對(duì)于在港口執(zhí)行起重作業(yè)的船舶穩(wěn)性衡準(zhǔn)，國(guó)際規(guī)則沒(méi)有具體要求。

另外，在近海執(zhí)行起重作業(yè)的船舶，國(guó)際規(guī)則的適用可能會(huì)限制這些起重作業(yè)。從技術(shù)角度看，這可能是不恰當(dāng)?shù)?，因?yàn)檫@些規(guī)則的目的是確保在所有可能的海洋和氣候條件下的船舶使用壽命期間具備足夠的穩(wěn)性，而起重作業(yè)只在受控條件下完成，因此，適用國(guó)際規(guī)則可能限制正常起重作業(yè)。

此外，國(guó)際規(guī)則沒(méi)有考慮在貨物起重設(shè)備故障導(dǎo)致吊車載荷突然損失的情況的傾覆危險(xiǎn)。如果采取反向壓載措施，船舶存在動(dòng)態(tài)甚至靜態(tài)傾覆的可能性。

GL、DNV、RINA等船級(jí)社根據(jù)各自經(jīng)驗(yàn)分別給出了一系列在特定條件下評(píng)估船舶抵抗傾覆能力的穩(wěn)性指標(biāo)，來(lái)指導(dǎo)從事起重作業(yè)船的設(shè)計(jì)與使用。

其中GL在總結(jié)其多年經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，于2013年提出了一整套衡準(zhǔn)指標(biāo)?；谖覀児境薪ǖ拇笮椭氐醮爰?jí)GL。因此就該專題，專門做一介紹。

1 航行狀態(tài)下完整穩(wěn)性衡準(zhǔn)及其重吊工況下替代衡準(zhǔn)

以下規(guī)則是所有航行狀態(tài)船舶都需要滿足的規(guī)則，對(duì)類似我公司承建的20000噸重吊船以及13000噸重吊船，干舷形式為B型，即使在重吊作業(yè)狀態(tài)滿足以下指標(biāo)也不成問(wèn)題。

氣象衡準(zhǔn)定義了船舶抵抗橫風(fēng)和橫搖聯(lián)合作用的能力，船舶受到垂直于其中心線的一個(gè)定常風(fēng)壓作用，產(chǎn)生一個(gè)定常風(fēng)傾力臂lw1；假定由于波浪作用船舶由平衡角φ0向上風(fēng)一側(cè)搖至一個(gè)橫搖角φ1，在定常風(fēng)作用下的橫傾角φ0應(yīng)不大于16°或甲板邊緣浸水角的80%，取小者；然后船舶受到一個(gè)陣風(fēng)風(fēng)壓，產(chǎn)生一個(gè)陣風(fēng)傾側(cè)力臂lw2；在此情況下，面積b應(yīng)等于或大于面積a，如圖一：

至橫傾角30°復(fù)原力臂曲線下面積不小于0.055m·rad

至橫傾角40°復(fù)原力臂曲線下面積不小于0.09m·rad

在橫傾角30°與40°之間或與進(jìn)水角φf(shuō)（如該角度小于40°）之間復(fù)原力臂曲線下面積應(yīng)不小于0.03 m·rad

在橫傾角等于或大于30°處，復(fù)原力臂至少為0.2m

最大復(fù)原力臂應(yīng)在不小于25°處

初穩(wěn)性高度應(yīng)不小于0.15m

以上規(guī)則在任何情況下都應(yīng)遵守，在起重作業(yè)時(shí)也應(yīng)遵守。

如果為了完成起重作業(yè)無(wú)法滿足以上完整穩(wěn)性衡準(zhǔn)指標(biāo)，外界環(huán)境和操作限制在此作業(yè)期間確定，可以采用完整穩(wěn)性替代衡準(zhǔn)指標(biāo)。環(huán)境限制條件主要是風(fēng)速及有義波高。作業(yè)限制條件主要指最大持續(xù)作業(yè)時(shí)間。

GL給出的重吊作業(yè)完整穩(wěn)性如下替代衡準(zhǔn)：

復(fù)原力臂曲線下的面積ARL超過(guò)橫傾力臂曲線AHL下θ1 和 θ2之間面積的40%或0.03 m·rad 即ARL≥max （1.4·AHL； AHL + 0.03）

對(duì)于類似我公司20000噸重吊船及13000噸重吊船，干舷為B型，具有較大的儲(chǔ)備浮力，完全不需要采用替代衡準(zhǔn)。

2 重吊作業(yè)的一般性衡準(zhǔn)

GL針對(duì)重吊作業(yè)工況給出了以下一般性穩(wěn)性衡準(zhǔn)指標(biāo)：

船舶平衡橫傾角在重吊作業(yè)過(guò)程中不大于設(shè)計(jì)重吊機(jī)械時(shí)的最大許用靜傾角。

港內(nèi)重吊起吊作業(yè)過(guò)程中， 船舶任意位置的剩余干舷在考慮縱傾與橫傾后不得小于0.50米；海上重吊起吊作業(yè)，在操作過(guò)程中的剩余干舷不應(yīng)小于0.50米或75%最大有義波高的大者。

如果設(shè)有穩(wěn)性浮箱，浮箱的剩余干舷應(yīng)不小于0.60米。

以上衡準(zhǔn)不是替代衡準(zhǔn)，任何參與重貨起吊作業(yè)的船舶都必須滿足。除此之外，還需要考慮發(fā)生重大墜落事故后的安全評(píng)估。

3 結(jié)語(yǔ)

重吊船航行狀態(tài)的穩(wěn)性衡準(zhǔn)執(zhí)行《國(guó)際完整穩(wěn)性規(guī)則2008》。

重吊船吊裝狀態(tài)選項(xiàng)一，執(zhí)行航行狀態(tài)規(guī)則，加算橫傾角和剩余干舷（浮力）的一般規(guī)則校核；選項(xiàng)二，如果不能滿足航行狀態(tài)規(guī)則，退一步，補(bǔ)充校核替代穩(wěn)性衡準(zhǔn)。兩個(gè)選項(xiàng)中，針對(duì)橫傾角和剩余干舷（浮力）的一般規(guī)則是必須滿足的指標(biāo)。

然后，再校核失重情況下的安全評(píng)估。選項(xiàng)一，計(jì)算基于復(fù)原力臂曲線特性的簡(jiǎn)化指標(biāo)校核；選項(xiàng)二，如果選項(xiàng)一的結(jié)果顯示，無(wú)法滿足復(fù)原能量與勢(shì)能的比值要求，求解基于簡(jiǎn)化的一維橫搖角微分方程，得出動(dòng)態(tài)極限橫傾角及最終橫傾平衡角，檢查非保護(hù)性開(kāi)口浸沒(méi)情況；選項(xiàng)三，如果以上計(jì)算顯示，結(jié)果無(wú)法滿足安全要求，最后數(shù)值化求解Navier Stokes方程，然后分析結(jié)果。

最后，分艙及破艙穩(wěn)性的角度，重吊作業(yè)狀態(tài)的特殊工況，在近海，風(fēng)、浪等外界條件合適情況下，也做了適當(dāng)放松，即基于船殼破損情況下的一艙不沉。而對(duì)于港內(nèi)作業(yè)，則做了完全放松，不做要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 國(guó)際完整穩(wěn)性規(guī)則 [S] 2008

[2] GL重型貨物轉(zhuǎn)移船舶穩(wěn)性評(píng)估導(dǎo)則[S] 2013

作者簡(jiǎn)介：卞吉美（1972—），女，山東省萊州市人，職稱：高級(jí)講師，研究方向：船舶與海洋工程。