载运普通液体货物船舶稳性衡准标准的完善建议

【摘 要】 为保障装载普通液体货物船舶航行安全，分析《国内航行海船法定检验技术规则》中船舶稳性衡准标准的相关规定，认为该规则没有明确装载普通液体货物船舶的稳性衡准标准，使得该类型船舶在适用稳性规则时存在不确定性。运用船舶静力学知识和计算机仿真技术计算液货舱不同装载率时自由液面横倾力矩及经该自由液面修正后的船舶复原力臂和不同装载率时液货舱自由液面对船舶稳性的影响，得出目前《国内航行海船法定检验技术规则》稳性衡准标准不适用于载运普通液体货物的船舶的结论，建议在修订时增加相应规定。

【关键词】 船舶稳性;稳性衡准;液体货物;自由液面

0 引 言

《国内航行海船法定检验技术规则》（以下简称《法定检验规则》）规定散装易燃液体货物（如原油、成品油等）、散装化学品液体货物（如氨、乙烯、氯乙烯等）和LNG或LPG必须分别由油船、化学品液货船、液化气体船等专用船舶运输，并规定了保持其稳性衡准的特殊要求;对于非易燃易爆、无毒无腐蚀性的其他液体，如河水、海水以及密度小于1.4 t/m3的泥浆等悬浮液体（以下简称“普通液体”）货物并未作出使用专用运输船舶的规定和稳性衡准的特殊要求。

对某航运企业装运泥浆货物船舶稳性校核调查发现，该航运企业采用的船舶稳性衡准标准有液货船稳性衡准标准、干货船稳性衡准标准、挖泥船稳性衡准标准等3种。鉴于此，有必要研究《法定检验规则》中的船舶稳性衡准标准及该标准是否适用于装载普通液体货物的船舶。

1 装载普通液体货物的船舶

装载普通液体货物的船舶通常由干货船或液货船改建。为方便装卸，船舶货舱的形状（包括舱口系统）和水密性能要求与装载易燃液体的液货船有明显不同，货舱通常为大开口和高舱口围。有些货舱内部设置了水密纵舱壁，未设置水密纵舱壁的货舱与干货船的货舱相似。未设置水密纵舱壁的船舶通常用于运输泥浆或者其他无污染或污染较轻的普通液体货物，因此对于货舱的密封性能要求不高。该类液体货物主要通过固定的或可移动的泵装卸，悬浮液体在运输中可产生部分沉淀。为便于装卸货物或清洁货舱，货舱通常采用较大开口设计。

2 《法定检验规则》中稳性衡准的相关规定

船舶稳性是船舶安全运输的重要指标之一。《法定检验规则》第4篇的第7章对船舶稳性衡准作了具体规定，包括一般规定、稳性一般要求和稳性特殊规定，其中：一般规定和稳性一般要求是所有船舶在稳性校核时都要满足的规定;稳性特殊规定是特定船舶在稳性校核时需要满足的规定。表1为《法定检验规则》中对部分船舶核算稳性的因素内容。

由表1可知，对于装载液体货物或者类似液体的可流动性货物的船舶，《法定检验规则》要求计算船舶航行时部分装载或者半载时船舶的稳性。

《法定检验规则》对于不在所有油舱内设置纵舱壁的双壳油船，要求在船舶设计阶段考虑装卸货油过程中计算经自由液面修正后的初稳心高度且不小于0.15 m。如需借助一定措施达到此要求的，应按要求编制油船装卸操作手册，在船舶设计时和建造完成投入营运后，应采取措施尽可能防止双层底压载水舱排空后剩余液体自由液面对船舶安全的影响。若船舶在装卸货油过程中或航行状态下的初稳心高度小于0.15 m，船舶应采取相应的补救措施。

3 普通液体货物自由液面对船舶稳性的影响

以运输泥浆货物的某船为例，计算经自由液面修正后船舶复原力臂的变化情况，分析装载普通液体货物时自由液面对船舶稳性的影响，研究普通液体货物对船舶稳性可能造成的影响。该船的货舱与普通干货船的货舱相似，未设置水密纵舱壁，装载的建筑泥浆属于悬浮液体货物，计算密度为1.2 t/m3。

3.1 液货舱自由液面对复原力臂的修正

运用船舶静力学知识和计算机仿真技术计算不同装载率时液货舱的实际自由液面横倾力矩，计算式为

M_fs=PVg 〔（y₁-y₀）cosθ+（z₁-z₀）sinθ〕（1）

式中： M_fs為横倾时自由液面横倾力矩，kN·m;p为液体密度，t/m3; V为液体体积，m3; g为重力加速度，m/s2;（y₀，z₀）为船舶正浮时液体重心坐标，m;（y₁，z₁）为横倾角为 时液体重心坐标，m。

液货舱自由液面横倾力矩对船舶复原力臂的修正，计算式为

δG=∑M_fs/ △ （2）

式中：δG为船舶横倾时自由液面对复原力臂的修正值，m;为船舶排水量，t。

经自由液面修正后的船舶复原力臂计算式为

G1=G₀-δG （3）

式中：G1为船舶横倾时经自由液面修正的复原力臂，m;G0为船舶横倾时未经自由液面修正的复原力臂，m。

3.2 案例分析

计算不同装载率时该船经自由液面修正后的复原力臂和该船装载与液体货物同体积、同密度的干货时复原力臂之间的关系，分析普通液体货物对船舶稳性的影响，其中采用面积惯性矩法计算船舶液体舱的自由液面横倾力矩，采用计算机仿真计算液货舱的自由液面横倾力矩，结果见图1～图4，其中：图1为装载泥浆货物的自由液面横倾力距;图2为装载的泥浆货物对船舶复原力臂修正值;图3为装载泥浆货物时经货物自由液面修正后的船舶复原力臂曲线;图4为假定装载与泥浆货物同体积、同密度干货时的船舶复原力臂曲线。

对比分析图1～图4可知：

（1）由图1可知，泥浆货物自由液面倾侧力矩非常大，特别是部分装载时该力矩是接近满载时的2倍多。

（2）由图2可知，泥浆货物自由液面对船舶复原力臂影响明显，特别是部分装载时该力矩为接近满载时的2～4倍多。

（3）根据船舶静力学原理，船舶静稳性力臂曲线在原点处的斜率等于船舶初稳心高度，曲线在原点处的斜率越大，则船舶初稳心高度也越大。对比图3和图4可知，在船舶横倾0啊？0胺段冢贝安糠肿霸厥币禾寤跷锏淖杂梢好婊嵯灾档痛俺跷刃母叨取？

（4）对比图3和图4可知，在部分装载时液体货物的自由液面会显著降低船舶复原力臂，降低船舶稳性。

可以得出结论：对于货舱未设置水密纵舱壁的船舶，当船舶装载普通液体货物时货物自由液面对船舶稳性影响明显，部分装载时影响尤其明显。

4 稳性衡准标准的适用性

装载普通液体货物的船舶，其货舱结构与干货船相近。由于液体货物与干货物理性质差异较大，液体货物自由液面对船舶稳性有较大影响，因此将干货船稳性衡准标准用于装载普通液体货物的船舶显然是不合适的。

装载普通液体货物的船舶，其货舱结构与液货船有明显差异。液货船货舱舱口较小，水密性能要求较高，在计算船舶干舷时降低了船舶干舷，因此装载普通液体货物的船舶不能直接使用液货船稳性衡准标准。

装载普通液体货物的船舶，其船舶结构与挖泥船存在较大差异。挖泥船安装有特殊的挖泥设备，作业时有航区和天气的作业限制。装载普通液体货物的船舶也不能采用挖泥船稳性衡准标准。

装载普通液体货物的船舶，其货舱结构与勘划作业吃水标志的工程船存在明显差异。勘划作业吃水标志的工程船设有开敞泥舱且船底还设有开启装置，作业时有海况限制，因此装载普通液体货物的船舶不能使用工程船稳性衡准标准。

装载普通液体货物的船舶在适用《法定检验规则》中的稳性衡准规定时，存在规定不明确的情况。

5 装载普通液体货物船舶稳性衡准的完善

5.1 对现有船舶稳性校核的改進建议

5.1.1 装卸作业中船舶稳性校核要求

通过对比分析上述计算结果可知，对于货舱中未设置水密纵舱壁的船舶，当部分装载普通液体货物时，液体货物的自由液面对船舶初稳心影响非常明显，可能会导致装卸货物期间船舶初稳心高度小于0 m，使船舶在装卸中存在安全风险。这时应要求该船舶在货物装卸过程中校核船舶稳性，建议自由液面修正后的初稳心高度应不小于0.15 m。

5.1.2 航行中船舶稳性校核要求

由表1可知，对于装载液体货物或者可流动泥浆货物的船舶，《法定检验规则》通常要求校核其满载时、半载或部分装载时、空载时的船舶稳性。由图3和图4可知，部分装载时液体货物自由液面对船舶复原力臂影响非常显著，可能存在满载时船舶稳性校核满足《法定检验规则》要求，而半载或部分装载时船舶稳性校核不满足《法定检验规则》要求的情况。为了保障船舶航行安全，除了校核船舶满载出港、满载到港、空载出港和空载到港时的船舶稳性外，还应校核船舶半载或部分装载离港时和到港时的船舶稳性。

5.2 对《法定检验规则》的改进建议

为方便装载普通液货的船舶稳性计算船，应消除装载普通液体货物船舶稳性衡准标准适用的混乱，，建议在《法定检验规则》的修订时增加适合装载普通液体货物船舶稳性的特殊规定。

6 结 语

本文分析装载普通液体货物船舶特点及其稳性衡准标准的适用，认为该类型船舶在适用稳性衡准标准时缺少相应明确标准，指出船舶在适用《法定检验规则》稳性衡准标准时应该注意的事项，认为《法定检验规则》应增加载运普通液体货物船舶稳性衡准标准。

参考文献：

[1] 周剑锋，薛孝行，葛劲松，等.建筑泥浆对船舶稳性的影响[J].水运管理，2018（8）：1-4.