浅谈非自航绞吸式挖泥船分舱与拖航安全性

李卫

（中国电建集团港航建设有限公司，天津 300467）

随着我国疏浚行业、港口航道行业、沿海工业的不断发展，在最近几年中，我国自行设计水平呈不断上升趋势，出现越来越多的大型非自航绞吸式挖泥船，其中，单船的挖泥能力现已达到约3000 ～4500m2/h。目前，我国大部分绞吸式挖泥船属于非自航船舶，船体型线都选用结构简单的箱型船型，另外，在拖航时，挖泥船不安排值班人员，在这种情况下，对船首最小高度要求并不作要求，也不对船弧、舶楼等进行设计。因此，在拖航过程中，船首经常出现埋首现象与甲板上浪现象，尤其是如果选用功率比较高的拖轮时，如果海况恶劣、风浪大，高速航行的挖泥船将面临极严重的甲板上浪现象，很可能破坏密封设施，从而导致船体进水。一旦船体内出现进水现象，因挖泥船上无人，要想及时发现以上问题，并采取及时有效的解决措施，其难度是非常高的。通过对中国规模较大的航道工程企业的发展历史进行深入分析后，不难发现，在拖航过程，这些企业中的非自航绞吸式挖泥船均发生过进水现象，最终爆发船舶沉没等海难重大事故。在拖航过程中，尽管没有人，并不会对人们的生命安全造成严重威胁，但挖泥船一般造价高、燃油舱容量大，因此造成的环境污染、财产损失等后果是极为严重的。所以一定要高度重视和深入研究非自航绞吸式挖泥船在拖航过程中的破舱稳性。

通过对非自航绞吸式挖泥船在破舱稳性中出现的各种安全隐患进行深入考察和了解，为对其相应有效的改进设计方案进行研究，对当前我国船舶在拖航过程中出现的浸水问题进行有效减少和预防，本文以一般货船破舱稳定性的相关规定作为主要依据，详细计算和深入分析了当前我国较为普遍、典型的两种非自航绞吸式挖泥船在拖航过程中的破舱稳性。

1 案例分析

本文共选用2 艘绞吸式挖泥船，这两种船舶的布置存在一定的共同点，即挖泥产量约为4000m3/h，均为钢桩台车定位，不同点主要体现在排距方面。两艘船舶的主要不同之处为：第一，一艘船舶中设有1 台水下泥泵、1 台舱内泥泵，属于整体式上层建筑，简称为单泵船。其中，单泵船船宽约18.1m，船总长约86.5m，型深约5.4m，吃水约3.4m；第二，第二艘船舶中设有1 台水下泥泵、2 台舱内泥泵，属于分体式上层建筑，简称为双泵船。其中，双泵船的船宽约18.1m，船总长约86.3m，型深约5.3m，吃水约3.7m。对于以上类型的绞吸式挖泥船，其破舱稳性遭受的影响，主要体现在以下几个方面：第一，在船舶的首尾需要布设钢桩台车与绞刀桥架，所以在船体的首尾中间设有开槽。其体积是比较大的，因此储备浮力较小；第二，船舶两侧边舱的容量比较大，一旦某一侧边舱内出现进水情况，船舶便会出现较为显著的横倾现象；第三，机舱与泵舱的尺寸偏大，一旦破损，常常会有很多的水进入；第四，在泵舱区和机舱中设有局部水密纵舱壁，形成边舱，一旦单边出现破损现象，整个船舶便会出现极为严重的横向倾斜。

2 破舱稳性的计算方法

2.1 基于确定性方法的计算

针对基于确定性方法的计算，主要具有以下几点说明：第一，根据重线公约对若干个机舱内进水所提出的要求，主要是针对船长大于100m 的船舶提出来的，而本文案例中的船舶船长小于100m，不过在假定进水时，本文对以上规定要求进行了借用；第二，本案例中的两艘船舶，因二者均设置了大量的机械设备，与机舱之间的区别并不大，所以选用和机舱相同的泵舱、辅泵舱的渗透率。

2.2 基于概率衡准方法的计算

基于概率衡准方法的计算，在整个计算过程中，主要进行如下一些条件假定，即针对一般的干货船，部分载重吃水、最深分舱载重吃水是破舱稳性计算吃水的主要内容。其中，对于最深分舱载重吃水时的GM 值，常常会选用和完整稳性要求较为接近的极限GM 值。针对本案例中的绞吸船，如果对以上提及的极限GM 值进行选用，则空船的重心高度低于其船的重心高度。另外，绞吸船的上甲板普遍低于其的空船重心，在液体被装载消耗以后，绞吸船的空船重心高度便会降低。所以，针对极限GM 对应的重心高度，其达到难度是非常高的，几乎是很难实现的。综上所述，本文空船重心高度定为最深分舱载重吃水时对应的重心高度。

3 计算结果相关分析

3.1 基于确定性方法的计算结果分析

针对未满足破舱稳性要求的数种破损状态计算结果进行深入分析后，不难发现，之所以破舱稳性未得到满足，就是因为不对称进水而导致出现较为严重的横向倾斜，严重淹没空气管等开口，因为储备浮力偏小而导致船舶出现严重倾覆现象。针对以上未满足衡准要求的情况进行深入分析后，本文提出了以下改进措施：

第一，当机舱发生破损现象时，因为两艘船机舱的体积比较大，两艘船均会出现严重倾覆现象。一般来说，大型的绞吸船常常会安有5 ～6 台柴油机，如果柴油机设立在两个机舱中，会大大提高柴油机的管理难度，因此，现有绞吸船一般都集中设置在一个机舱中。所以，当非自航绞吸式挖泥船的机舱发生破损现象时，要想使破舱稳性要求得以满足，几乎是不可能的。根据相关规定，如果船舶的船身长度比较短，则可以不对机舱提出要求。故本文根据以上规定，没有对机舱提出破损要求。

第二，在桥架区，非自航绞吸船常设有较长的储存舱。另外在船尾端与桥架耳轴位置处，常会分别设置一对小舱。实际上，如果设置的舱长度比破损长度小，在极大程度上会影响破舱的稳性，同时会造成邻近舱破舱长度的加大。当单舱出现破损现象时，如果储存舱容量非常大，在这种情况下，进水口极易被淹没，通过对计算结果深入分析后，不难发现，为对以上问题进行有效解决，可以对桥架耳轴处小舱的分舱、储存舱、调整尾压载舱三者的比例进行合理调整，对储存舱长度进行合理缩短，对前后小舱的长度进行适当加大。采用以上改进措施，并不会对船舶的使用性能造成严重影响，实现难度并不大。在调整分舱长度后，经过重新计算后，不难发现，在发生破舱以后，所有舱均能够满足破舱稳性的要求。

第三，为对辅助电动设备进行合并设置，宜在泵舱中单独设划分出一个舱，在泵舱和辅泵舱之间设置水密门。

第四，布设边舱的做法予以取消，选用纵向分隔做法，对比破损长度小的舱应尽量避免。

3.2 基于概率衡准方法的计算结果分析

通过对基于确定性方法的计算结果进行深入分析后可知，其破舱稳性无法满足要求，所以本文选用概率衡准方法重新计算一次。根据计算结果可知，基于概率衡准方法的货船破舱稳性能够满足要求，不过在对分舱进行修改后，能够有效地提高分舱指数，充分说明在改进分舱后，能够有效提高破损安全性。

4 结论与建议

4.1 结论

第一，对于大型绞吸船，如果没有合理分舱，要想满足一般破舱稳性要求，几乎是不可能的。

第二，通过本文对两艘较为典型的非自航绞吸船进行深入分析后，不难发现，根据确定性法进行计算，大多数单舱破损进水情况均无法达到规定要求。所以针对以上类似的船舶，其因拖航引发的舱室进水、船室破损等现象，一定要对其给予高度关注和重视，只要出现浸水现象，船舶极易出现沉没等严重后果。

4.2 建议

第一，当前我国现有的非自航绞吸式挖泥船，在海况比较恶劣条件下，严禁拖航；当海况较为正常时，为避免出现甲板上浪现象，应对拖航速度进行有效控制。在拖航之前，一定要将封舱工作做好，工作一定要细致化。为避免风浪打断空气管与通风管，一定要增强空气管与通风管的结构强度。

第二，在对非自航绞吸式挖泥船进行设计建造时，在进行分舱设计时，一定要对其破舱稳性进行深入考虑，严禁设计的舱室小于破损长度；针对舱室横向划分设计方案，应尽量避免；在条件允许的情况下，为对船首储备浮力、船首高度进行提高，对破舱稳性进行改善、对甲板上浪现象进行减少，一定要考虑布设首楼的方案。