SOLAS 破舱稳性新要求对2020 年及以后新造客滚船的影响

2020-02-24张华

广船科技 2020年4期

张华

（广船国际技术中心）

0 引言

2017 年7 月15 日生效的国际海事组织（简称IMO）决议MSC.421(98)中，对《国际海上人命安全公约（简称SOALS）》中关于破舱稳性的要求做了大幅度的修改，因新规适用于2020 年及以后的新造船舶，故将此SOLAS 新规简称为SOLAS2020。相应地，将现行的适用于2009 年以后建造的船舶的SOLAS 破舱稳性要求简称为SOLAS2009。

本文从法规条文以及实际算例两个方面比较了SOLAS2020 的破舱稳性要求相比SOLAS2009 的不同之处，揭示新规的要求显著高于现行法规要求，对以后的客船尤其是客滚船的设计提出了更大的挑战。

1 新旧法规条文对比

1.1 适用范围

SOLAS2009 的现行破舱稳性要求适用于2009年1 月1 日或以后安放龙骨或处于类似建造阶段的船舶。

SOLAS2020 的破舱稳性新规适用于符合下列条件之一的船舶：

（1）2020 年1 月1 日或以后签订合同的船舶；

（2）无建造合同，但在2020 年7 月1 日或以后安放龙骨或处于类似建造阶段的船舶；

（3）交船日期在2024 年1 月1 日或以后的船舶。

1.2 要求的分舱指数R

SOLAS2009 对客船的“要求的分舱指数R”为

R=1-5000/(Ls+2.5N+15225)

式中：

Ls=船舶分舱长度

N=N1+2×N2

N1=救生艇可供使用的人数

N2=船舶在N1 以外允许载运的人数（包括高级船员和普通船员）

SOLAS2009 中客船“要求的分舱指数R”与分舱长度、船上总人数以及救生艇配置有关。分舱长度越长、船上总人数越多、救生艇容量越小，则要求的分舱指数R 值越大。在这三个影响R 值的因素中，船上总人数和救生艇容量的影响较大，分舱长度Ls 相对公式中的其他数值是个小量，故它的变化对R 值影响很小。

SOLAS2020 对客船的“要求的分舱指数R”见表1。

SOLAS2020 中客船“要求的分舱指数R”仅与船上总人数有关。船上总人数越多，则“要求的分舱指数R”值越大。另外要注意的是，在SOLAS2009的R 值计算公式中的N 与SOLAS2020 的R 值计算公式里的N 是不相同的。

图1 是新旧SOLAS“要求的分舱指数R”按船上总人数变化曲线的对比。从图中可以看到，SOLAS2020 新规对指数 R 的要求全面高于SOLAS2009，这个差距在船上总人数为1350 时达到最大。

图1 要求的分舱指数R 对比

上图中，SOLAS2009 的R 值曲线基于：

（1）分舱长度Ls 为260m；

（2）救生艇按SOLAS 最低要求配置，对于国际航行短途客船按船上总人数的30%配置，对于国际航行长途客船按船上总人数的100%配置。

表1 SOLAS2020 要求的分舱指数

表2 最终阶段生存概率计算参数对比

表3 客滚船滚装处所进水时最终平衡阶段生存概率比较

1.3 生存概率Si

任何初始装载工况下的任何破损情况的生存概率Si 应取进水中间阶段的Si、进水最终平衡阶段的Si 以及经受住横倾力矩的Si 这三者中的最小值。

SOLAS2020 新规在进水最终平衡前的中间阶段的生存概率和经受住横倾力矩的生存概率的计算公式上相比于现行的SOLAS2009 没有区别，而对进水最终平衡阶段的生存概率的计算公式进行了调整。

进水最终平衡阶段的生存概率计算公式为：

式中，

GZmax 是最大正复原力臂；

Range 是从平衡横倾角量取的正复原力臂范围；

K 为一个介于0 到1 之间的因数，跟平衡横倾角有关；

GZmax 不得取为大于TGZmax，Range 不得取为大于TRange。

从表2 可以看出，SOLAS2020 对客滚船在滚装处所发生进水时提出了不一样的要求，并且，由于新规是将公式中的分母增大了，那么对于同样的破损情况，按新规计算得到的生存概率只会小于或等于按SOLAS2009 计算的结果，见表3。因为“达到的分舱指数A”与生存概率正相关，这也就意味着，对客滚船来说，按新规计算的“达到的分舱指数A”也必然会小于或等于按现行法规计算的结果。

另外，在SOLAS 艏部破损和底部破损中，生存概率必须等于1，而在SOLAS 舷侧破损中，生存概率必须不小于0.9。所以在这三种破损中，最大正复原力臂GZmax 和正复原力臂范围Range 都有最小限制值。

进水最终平衡阶段，对SOLAS2020 客滚船，且滚装处所进水时，艏部破损、底部破损的GZmax 不能小于0.20 米，Range 不能小于20 度，舷侧破损的GZmax 不能小于 0.13 米，Range 不能小于13.12 度；对SOLAS2020 客船其他情况以及SOLAS2009 客船，艏部破损、底部破损的GZmax 不能小于0.12 米，Range 不能小于16 度，舷侧破损的GZmax 不能小于0.08 米，Range 不能小于 10.50 度。

进水中间阶段，因为SOLAS2020 和SOLAS2009的生存概率计算公式都是

所以艏部破损、底部破损的GZmax 不能小于0.05 米，Range 不能小于7 度，舷侧破损的GZmax不能小于0.03 米，Range 不能小于4.59 度。

2 实船计算验证

2.1 算例说明

本文对3 个客滚船实船项目分别按SOLAS2009和SOLAS2020 进行了破舱稳性计算，计算内容包括分舱指数、艏部破损、舷侧破损和底部破损。

表4 主要参数

表5 初始条件

表6 计算结果比较（分舱指数）

表7 计算结果比较（艏部破损最小许用GM）

表8 计算结果比较（舷侧破损最小许用GM）

计算使用的软件为NAPA2018.3。

三个算例的主要参数如表4 所示。

计算所用的初始条件如表5 所示。

2.2 分舱指数

按SOLAS 要求，“达到的分舱指数A”应不小于“要求的分舱指数R”。

分舱指数计算结果如表6 所示。从表中可以看到，相比SOLAS2009，SOLAS2020 的“要求的分舱指数R”大幅提高，而“达到的分舱指数A”则有小幅降低。3 个算例都能满足SOLAS2009 的要求，但在“要求的分舱指数R”提高以及“达到的分舱指数A”降低的双重影响下，只有算例1 能满足SOLAS2020 的要求，而其他两个算例距离新规要求则相差很远。

2.3 艏部破损

算例1 和算例2 中，有滚装处所在艏部破损中破损，所以按SOLAS2020 计算得到的最小许用GM更高；算例3 中，滚装处所未延伸至艏部破损范围内，故按新旧法规计算得到的结果是相同的。

2.4 舷侧破损

三个算例都有从舷侧到舷侧的大滚装处所，这样的滚装处所在舷侧破损中无法避免会被破损，所以三个算例按SOLAS2020 计算得到的最小许用GM都更高。其中算例3 中，最深分舱吃水DS 下的某个破损工况因为进水点高度的限制，正复原力臂范围Range 小于13.12 度，导致无法通过增大GM 来使生存概率达到要求值0.9。