《特种用途船舶安全规则2008》对起重/铺管船设计新要求分析

2011-10-30周健

船舶与海洋工程 2011年2期

周健

（708研究所，上海 200011）

0 引言

现代海洋起重/铺管船是为海洋工程服务的大型工程船舶，主要用于海洋结构物的安装吊运和海底油气管道的铺设和维修。由于海洋工程施工的特殊性，此类船舶通常配有众多的施工人员。以往起重/铺管船设计时，从规范界定上常将其归入特种用途船而套用《特种用途船舶安全规则》，将施工人员视作船上的特殊人员。必须说明，1983年11月7日国际海事组织通过的A.534(13)《特种用途船舶安全规则》[1]（以下简称A.534）及其1986年、1987年、1996年历次修正案都没有将起重/铺管船归入特种用途船范畴，设计引用该规则只是基于与审图相关船级社的各方可接受的约定。2008年海安会第84次会议 MSC.266(84)通过了《特种用途船舶安全规则，2008》[2]（以下简称 SPS2008)以替代 A.534(13)，该规则于2008年5月13日生效。SPS2008明确将起重船、铺管船、打捞船、铺缆船、潜水支持船、地震测量船上的施工作业人员列入特殊人员。但应该注意到，仅用于提供居住和运送作业人员的船舶不适用于SPS2008规则，此外，按MODU（海上移动式钻井平台构造和设备规则）设计的船舶也不适用于SPS2008。

1 新老规则比较

特种用途船舶对安全的要求等级按老规则是视船上特殊人员的数量而异，特殊人员多者，安全性要求高，A.534将特种用途船舶分为50名以下特殊人员、50名以上但不超过200名特殊人员、200名以上特殊人员等3档。由于规范、规则等对各类船舶的船员定额没有限制，而船舶设计时的主要指标是船上总定员数，对船员和特殊人员的划分存在较多人为因素。

SPS2008对船上人数的界定作了重要修改，即不再按特殊人员人数划分，而是按船上核定的总定员人数划分。分为不超过60人、60人以上但不超过240人、240人以上等3档。

表1为新老规则的对照比较，可见，新老规则的差异主要在对破舱稳性计算方法和衡准要求上。

表1 新老规则比较

2 分舱和破舱稳性

SPS2008对特种用途船舶的分舱和破舱稳性要求作了重大修改。A.534对破舱稳性的要求是采用确定性方法处理，即 50人以下特种用途船除机舱外，B/5纵舱壁以外任意一舱破损；50人至200人船，包括机舱，B/5纵舱壁外任意一舱破损，对船长大于100m者，还需考虑防撞舱壁破损；200人以上者，则完全按照客船的分舱和破舱稳性要求，包括客船的可浸长度、许可舱长、破舱稳性等一系列要求。而SPS2008则引用新的SOLAS（海上人命安全公约）[3]对客船的破舱稳性计算方法，即客船的概率破舱稳性方法，只是按定员数量的分档，对要求的分舱指数 R进行不同程度的折减，如 60人以下取0.8R，60人至240人按人数在0.8R与R之间线性插值，240人以上R不作折减。

为了研究起重/铺管船分舱和破舱稳性的特点，对SOLAS新规则中客船的概率破舱稳性作一叙述。

2.1 要求的分舱指数R

与货船不同，客船要求的分舱指数除了与船舶的分舱长度Ls有关外，还与船上的定员与配备的救生艇的可用人数有关。

其中：N=N1+2N2；

N1——救生艇可供使用人数；

N2——船舶在 N1以外允许载运的人数（包括船员）。

2.2 达到的分舱指数A

其中：sA、pA、lA——分别为夏季载重吃水、部分载重吃水和轻载吃水下达到的分舱指数。对于每个部分指数均为所考虑的全部破损情况所起作用的总和

其中：i——所考虑的每一舱或舱组；

Pi——所考虑的舱或舱组可能浸水的概率，不考虑任何水平分隔，计算与货船相同；

Si——所考虑的舱或舱组浸水后的残存概率，包括水平分隔的影响，与货船仅取最终平衡阶段的不同：

其中：Sint——最终平衡阶段之前所有浸水中间阶段的残存概率，当横倾角≥15°，则Sint=0；

Smom——经受住横倾力矩heelM 的残存概率，而横倾力矩：

其中：Mpass——乘客集中一舷倾侧力矩；

Mw——风压倾侧力矩；

Msurv——一舷降放满载救生艇筏造成的倾侧力矩；

Sfinal——最终平衡阶段残存概率，当平衡角≥15°为 0。

2.3 破舱稳性衡准

A≥R

且 As、 Ap、 Al分别≥0.9R

此外，当定员≥240人时，乘员达400人或以上时，则上述3种吃水下以及从首垂线量起0.08L以内涉及所有舱室破损中应满足Si=1；乘员少于400人时，则3种吃水下舷侧破损Si不小于0.9 。

分析上述破舱稳性的衡准要求，起重/铺管船要满足SPS2008须注意如下各点：

1) 起重/铺管船从满足作业功能要求，通常主船体从艉至防撞舱壁设2道连续的纵舱壁。边舱主要用作压载、调载舱，艏艉还作定位绞车舱，而纵舱壁之间则作为机舱及各类辅助设备舱。按 A.534只要宽度＞B/5，则中间部分无需考虑分舱及破舱稳性的要求。从方便使用角度，中间各设备舱之间的通道可不设水密门。而按SPS2008，用概率法计算破舱稳性则要考虑所有的舱及其组合的浸水概率和残存概率对分舱指数的贡献，因此中舱也须考虑适当的水密分隔。在总体布置时应适当注意，中舱长度不可太长。

2) 以往起重铺管船只要人为将特殊人员数定在200人以内，则总定员数的提高不会影响分舱及破舱稳性的衡准。设计时人员定额的数量大多从满足舱室布置的角度考虑。而SPS2008则不同，首先，总定员数及救生艇人数直接影响要求的分舱指数。其次，乘客的人数决定的集中一舷力矩和救生艇筏的人数决定的艇筏悬挂一舷力矩将影响残存概率S，所以按新规则，起重/铺管船的人员定额不再是只与舱室布置有关的参数，而且还将对分舱和破舱稳性产生重大影响，在进行设计任务书论证时必须引起充分重视。

3 实例分析

以某起重船为例，分别按A534和SPS2008的要求进行破舱稳性计算，并对计算结果进行分析。

该船主尺度如下：

分舱情况如图1所示：

图1 分舱布置图

3.1 按A534要求进行破舱稳性计算

用确定性方法计算破舱稳性，由于边纵舱壁离舷侧距离大于 B/5，所以破损范围仅限于纵舱壁外侧，按两舱破损划分，一舷有 16组破损状况，与出港和到港2种初始状态组合，共有32种破损组。残存稳性GM的衡准要求为：

1) 横倾角，平衡前不超过 20°，平衡状态不超过7°；

2) 进水最终阶段GM不小于0.05m；

3) 复原力臂曲线GZ最大值不小于0.1m；

4) 复原力臂曲线超过平衡位置应有20°正值范围。

计算结果各衡准值如图2、3所示。

图2 残存稳性GM和倾角衡准

图3 残存稳性复原力臂曲线衡准

各破损状况平衡横倾角在0.1～5.3°之间；GM在 9.8～14.1m 范围内；GZ最大值在 2.8～4.5m 之间；复原力臂正值范围在 46～49°之间。上述数据表明，该船破舱稳性是相当富裕的，主要是由于起重船设计作业吃水比航行吃水大的多，航行状态下干舷富裕量大，因而破损后剩余干舷较高，使残存稳性比较富裕。