渔船勘划载重线有关问题释疑
2021-09-08浙江欣海船舶设计研究院冯振玉
浙江欣海船舶设计研究院 冯振玉
自2000年《渔业船舶法定检验规则》(以下简称《ZY2000法规》)颁布之日起,渔船勘划载重线就正式列为检验监督管理的项目之一。至于渔船为什么要勘划载重线,以及勘划标准所具有的特色,一直是专业人士所关注的问题,现针对《ZY2000法规》将这些问题以问答的形式诠释如下:
1、《载重线公约》不适用渔船,为什么渔船要引进载重线?
答:船舶勘划的载重线,是提示船舶营运装载要留有一定储备浮力的安全警示线。渔船也是船,而且船员素质普遍偏低,对于安全问题更需要予以警示,这是渔船勘划干舷的主要原因。从另一方面看,《载重线公约》也不适用于船长小于24m的船舶和150总吨以下的现有船等,但国内这类“不适用”的海船以及内河船,全部都在要求勘划载重线,渔船当然也可以仿效。既然储备浮力也是渔船安全的技术指标之一,主管机关是必须给予规定到位的,因而在2000年《渔业船舶法定检验规则》中也引进了载重线。
渔船常年在海上捕捞作业,因船只的特色和工作环境的复杂,其勘划的条件与商船相比会有较大的差异,两者兼顾的因素很难面面俱到。估计《载重线公约》不适用渔船也是一种规避性的简化。但这并不影响渔船主管部门的自行规定,包括引用《载重线公约》的原理以及部分勘划条件的改变。
2、《1977年国际渔船安全公约》没有勘划载重线的要求,为什么渔船规定要勘划?
答:《1977年国际渔船安全公约》虽然没有明确要求勘划载重线,但其第39条有“可允许的最大营运吃水”及“可允许的最大营运吃水应经主管机关认可”的规定。从条例上理解,这“可允许的最大营运吃水”应该就是限定最小干舷的载重线吃水。至于“经主管机关认可”问题,因在公约中并没有阐明认可的条件,认可就是一句空话。《ZY2000法规》对勘划载重线的规定,就是为填补《1977年国际渔船安全公约》该项认可的空白。
3、所有渔船都是富裕干舷,为什么还要勘划载重线?
答:所谓的富裕干舷,是指实际勘划干舷大于按公约核定的最小干舷。是否富裕需要经过核算之后才能拍板定性,没有经过标准的核算,也就没有富裕之说。渔船连勘划干舷的标准都没有制定,怎知其是富裕干舷?
退一步说,几乎所有交通船舶最终勘划的载重线,也没有正好勘划在核定最小干舷之处的,也就是说所有船舶勘划的干舷“都是富裕干舷”。但那丝毫不能成为免除载重线勘划的理由,也不能成为《ZY2000法规》当中不做规定的理由。
4、为什么ZY2000规则规定“当核定的载重线不超过设计吃水的110%时,可不考虑对船舶强度的影响”?
答:因《载重线公约》原有规定是:“主管机关应查明在新核定干舷的吃水时,其相应船体一般结构强度是足够的。按照主管机关所承认的船级社的要求所建造和维修的船舶,可以认为具有足够的强度”。这里说的“可以认为具有足够的强度”需要积极的去理解。事实上,由于设计经验等问题,渔船完工后的空船重量往往会超过设计阶段的初估,包括资深的设计单位也出现过这种状况,而且比较严重。这种情况下的载重线必须重新勘划,如何判定重新勘划的载重线是否满足规范的强度要求呢?通常处理有以下几种方法:
1)新勘划的载重线不能超过设计的结构吃水,超过的一律予以否定。这是最简单的处理方法,但显得粗暴缺乏理论依据。
2) 用重新勘划的载重线吃水,代入规范的公式进行验算,若原船的实际尺寸也能满足新吃水的要求即可,否则不予认可。这样处理较1)的处理方式上了一个档次,但并不全部到位。
3)按新载重线的吃水代入公式计算后,实船原有的尺寸不能满足怎么办?直接将花费千百万的成船废掉,那绝对是不可能的。因为船舶建造规范都有足够的安全裕度,其应力的安全系数可以达到4~5,结构安全系数约在1.8~2.2之间,载重线适当超过结构设计吃水应是没有问题的。具体处理只要两者对比,实船板薄的尺寸并未达到换板要求的腐蚀裕度,就可以适当的考虑放行。
4)按《ZY2000法规》规定直接判断,重新勘划吃水未超过1.1d就直接予以放行。重新勘划吃水达到1.1d(d设计吃水)时,强度直接认可的理由:
①从SOLAS公约规定破舱稳性限界线的定义“系指在舷侧低于舱壁甲板上表面76mm处所绘的线”,这种吃水情况下还去校核稳性肯定是确认了结构强度没有问题。单甲板船的舱壁甲板都是干舷甲板,距离干舷甲板76mm时已经大大超过了结构设计吃水,既然公约都认可船舶强度没有问题,执行者又何必去谨小慎微?
②实践业已证明,当鱼汛较好时,渔民经常超载归港,且吃水远远超过设计吃水10%的比例,但这种装载从来没有发生过结构性事故的案例。
③渔船不同部位允许最大的腐蚀极限为25%~40%,按腐蚀25%计,用规范的公式反推结构吃水,其有不小于60%的安全裕度,故超越设计吃水10%其结构强度仍应在认可范围。
④实际设计者进行计算时,结构尺寸多为偏大取值,其安全性又增大了一重保险。
实船超过设计吃水重新勘划载重线是常有的事,尽管有上述或更多的处理方法,但具体到现场验船师的处理,因没有具体的标准处理会存在一定的难度,甚至掌控不好尺度。为此,《ZY2000法规》直接规定了“当核定的载重线不超过设计吃水的110%时,可不考虑对船舶强度的影响”,可以按此标准直接封闭,免去现场验船师实时处理的麻烦。
5、如何验证吃水未超过1.1d时对结构强度没什么影响?
答:在《钢质海洋渔船建造规范1998》的结构计算公式中,其船底板、舷侧板、甲板的尺寸都与吃水d没有任何关系,只要船壳板、甲板不受影响,基本就可以放心大胆地进行尝试。
与吃水d有关系的仅是船底骨架的高度h及面板剖面积A,另有局部骨材的剖面模数W。其相关公式主要有:
2.4.3.1 实肋板在中纵剖面处腹板高度及面板剖面积:
h=42(B+d)-70(mm);A=3.5d-0.5(cm2)
2.5.2.1 在船中纵剖面处中桁材的高度在任何情况下不得小于700mm,且不小于h=L+42d+530 (mm);
2.5.3.2.1 在箱形中桁材内的船底骨材和内底骨材,W=22sdl2(cm3)
2.5.7.2 组合肋板船底骨材的剖面模数W=(1.5-2.5l1)sdl2(cm3)
2.6.2.2 除首、尾尖舱外,主肋骨剖面模数W=csdl2(cm3)
2.6.3 首、尾尖舱内的肋骨剖面模数W=2.3sdDl (cm3)
2.6.4 甲板间及上层建筑肋骨的剖面模数 (且不小于10cm3)
这些与d相关的公式按110%设计吃水代入计算后的尺度变化情况见表1。
从表1的计算结果可以得出的结论是,用110%d代入公式计算,其对实船的强度并没有什么影响。故《ZY2000法规》直接给出载重线勘划可以超过设计吃水10%的规定,至少是方便了一线验船师的直接封闭,免去了求证的纠结。至于是否科学可行,尚没见到反对方的举证。
表1 载重线勘划在110%设计吃水时对结构强度的影响
6、对于拖、围网渔船为什么要勘划丰收工况的载重线?
答:众所周知,如果赶上鱼汛好的时刻,一网渔获物装满全舱还会另有剩余,这些剩余的渔获物渔民也不会弃之于大海,而是堆积在甲板上。这是一种经常出现的超载工况,虽然此时可以不考虑船体强度问题,但完整稳性问题必须考虑,已经有不少因甲板随意裝鱼而引发翻沉的案例。为从源头上杜绝类似危险的苗头,拖网、围网船勘划丰收载重线是十分必要的。另在完整稳性要求核算的工况方面,增加了5)、6)两种基本装载工况与之配套:即5)丰收返航(渔获物100%,燃料、淡水、食品及备品30%,定量甲板渔获物);6)丰收到港(渔获物100%,定量甲板渔获物)。同时进行诠释:“丰收返航和丰收到港,是考虑拖网、围网渔船在遇特大丰收时,允许在甲板上规定的范围内,用拦鱼板加装定量的渔获物。此范围和装载量由设计部门核算后确定,并在稳性报告书中提示船长应注意的事项。此类装载状态的吃水,允许超出设计吃水的限度在10%以内”。另又指出“5)、6)两种工况仅对拖网、围网渔船适用,计算了这两种工况,则3)满载返航和4)满载到港的两种工况可免于计算”。
载重线本身是一种营运安全的警示线,必须考虑到各种工况存在的可能。有人说我国渔船已经没有这种丰收的工况,所以给予了忽略。老实说,这是由于渔业资源贫乏所导致的现象,甚至都没有装上半舱的可能,那么是否也要把3)满载返航和4)满载到港的工况给予忽略呢?当然不可以!规则规定的工况就是强制校核的工况,如果没有进行具体的说明而忽略了网船丰收工况的规定,一旦由此而引发的事故,则设计单位和审图验船师肯定都会被追究责任的。
随着对资源保护的重视,拖、围网渔船的丰收工况还是大有希望的,即使在现有的条件下,个别的运气也不是没有可能,渔民惜鱼如金的操作仍会存在安全的隐患。故勘划网船的丰收载重线,仍旧是规则完善安全技术条件不可或缺的重要举措之一。
7、渔船基本干舷的公式F0=0.1L2+300mm是怎么来的?
答:渔船载重线需要由主管机关自己制定,因无先例可循,只能借鉴《载重线公约》的相关规定自行梳理,且不宜照搬照抄。
渔船海上作业的工况复杂,加之尺度较小和船员素质偏低等因素,渔船勘划载重线的原则应是干舷适当的高于按《载重线公约》核定的商船干舷。为贯彻该原则当时采取了双项举措,一是基本干舷要高于载重线公约的基本干舷;二是尽量减少干舷负值的修正。在基本干舷方面,最为理想的是能找出一个简单好记的公式,使其能覆盖且不小于《载重线公约》基本干舷的数值,免去查找表格及插值的繁琐。经过推敲比较,最终优选出来公式为F0=0.1L2+300,现将该公式决定的基本干舷与《载重线公约》表列的基本干舷进行对比如表2。
表2 渔船公式的基本干舷与公约表列基本干舷的对比(mm )
8、渔船吃水标志的勘划为什么“与众不同”?
答:所谓的与众不同有三点:一是渔船水尺勘划的基准是从龙骨线(龙骨板上边缘)量起,而不是从龙骨板的下缘量起;二是读数以水尺横线标记的上缘为准,而不是以下缘为准;三是当有低于龙骨线的突出物达到一定的深度时,需要绘出船舶触底警示的深度标记。
既然水尺用于测量吃水,就应将水尺勘划的基准点与吃水定义的基准点等同,这样水尺的读数才有实际的意义。吃水的基准点应按公约、规则、规范的定义计取:
SOLAS公约的定义是:吃水(d)系指从船长中点处龙骨线至相关水线的垂直距离。
载重线公约的定义是:夏季吃水系自龙骨上缘量至载重线标志的圆圈中心。并规定夏季载重线是以通过圆圈中心且标有S的线段上边缘表示。其他载重线也以线段的上边缘表示。
吨位丈量公约的定义是:对于适用现行《国际船舶载重线公约》的船舶,其吃水相当于按该公约所勘定的夏季载重线。
《国内航行海船法定检验技术规则》对工程船舶应勘划允许最大作业吃水线标志的特别要求是:“最大作业吃水线标志线段上缘与最大作业吃水线相齐。”
船舶建造规范对吃水的定义是:在船长中点处,由平板龙骨上缘量至夏季载重线的垂直距离。另在CCS入级规范第2分册第1章1.13.6中同样有“最大作业吃水线标志线段上缘与最大作业吃水线相齐”的规定。
综上所述,公约、规则和规范定义的吃水都是从龙骨线开始计量,且都计量至水尺标志线段的上缘为准,这些规定应是强制执行的标准,不能违背。如果水尺勘划以龙骨板下缘为准、读数以水尺标记的下缘为准,这样的水尺与公约、规则和规范的规定对不上号,应属于错误的勘划!其使用的价值也要大打折扣。
至于说从平板龙骨下缘量起是考虑船舶搁浅的需要,这种想法是多余的。任何船舶在水上航行,即使小型船舶在平静水域的航行,也得至少给纵摇升沉运动留下几十厘米的触底余量,相对而言,那平板龙骨的厚度对于“搁浅”又算得了什么呢?
综上所述,渔船水尺勘划的基准点从龙骨线开始,以水尺的上缘作为读数的标准,是正确无误的。那超出龙骨线一定深度的特殊标注,是预防触底的提醒,其与舷侧标注侧推符号和球鼻艏符号的安全警示是同等重要的!应该说渔船载重线的勘划具有一定的“鱼鲜味”。
9、《ZY2000法规》载重线篇存在的问题
1)“中国沿海”所增加的季节热带区域的划分
①热带区域季节的划分超越了《载重线公约》的范围
a)《载重线公约》的划分是:在中国的沿海仅南海的局部才有热带季节,具体区域是自香港至吕宋岛的苏阿尔港再沿吕宋岛、萨马岛与莱特岛的连线以西的南海水域;其热带季节期是自1月21日至4月30日;夏季自5月1日至1月20日。除此热带区域季节之外,中国沿海其他海域全年都按夏季季节对待。
b)《ZY2000法规》除去保留了《载重线公约》规定的南中国海的季节热带区域外,还照搬了《交通船法规》将“中国沿海”全部增加了季节热带区域,这种超越《载重线公约》的区域划分,并没有令人信服的理由。
②季节划分的标准与《载重线公约》相悖
a)《载重线公约》是以风力的级别大小及风暴次数多少为标准来划分季节的:ⅰ)夏季系指蒲氏8级(34kn)或8级以上的风力不超过10%的季节。ⅱ)热带系指蒲氏8级(34kn)或8级以上的风力不超过1%季节,且于10年中任何一单独日历月份内在5°平方区域内,热带风暴不得多于1次。
如图4所示,comsol计算得到的A处(顶部、中部)温度数值与现场实测曲线基本吻合,数值相差不大,comsol仿真所得到的数据与实测数据误差均在5%以内,证明该comsol模型具有一定可靠性,可以用来分析在不同影响因素下筏形基础内温度场变化。
b)《ZY2000法规》是照搬了以气温的高低为标准而进行季节的划分。将热带季节定为自4月16日至9月30日气温较高的季节,此时正是中国沿海台风较多的季节,不符合公约热带季节期的规定。
总之,中国沿海所增加的季节热带区域以及季节划分的原则,完全与《载重线公约》的规定相悖,这是不能成立的明显错误。
2)照搬了“以下甲板作为干舷甲板”的规定是多余的
载重线公约第3条(9)规定:“由船东选择并经主管机关批准,可将下一层甲板指定为干舷甲板,但该甲板至少在机器处所与艏、艉尖舱舱壁之间应是全通的和永久性的前后连续甲板,并且横向也是连续的……”
该条由船东申请并经主管机关批准,期间要履行的手续是麻烦的,耐心等待批准的时间是不可预知的。可以肯定,设计单位绝对不会主动使用下一层甲板作为干舷甲板,船东也不会去自寻烦恼,估计主管机关也会乐于减少审批事项的滋扰。
对于公约第3条(9)的规定,《法定检验实施指南》IACS UI LL 40有这样的评述:“假如能从载重线公约中删去涉及下层甲板作为干舷甲板这一部分内容,而吨位和载重线两者仍能清楚的分开,当然将更为可取”。可见,该条款的出炉,本身就是模糊的。删去该条,丝毫不会影响船舶吨位的丈量和载重线的勘划,而且还会取得从源头上排除干扰的效果。
有人认为引用第3条(9)可以降低露天甲板上门槛、开口围板的高度。此说未免过分牵强。若按公约附则第2条(6)“如果实际干舷甲板以下至少一个标准上层建筑高度的假想干舷甲板作为核定的干舷甲板,则实际干舷甲板可按照第12,14-1至20,23,24和25条的规定作为上层建筑甲板处理,此时,最终吃水应不超过核定的干舷甲板对应的吃水。”的规定去执行,同样可以降低上述门槛、开口围板的高度,另可在实际干舷减少方面占有一定的优势(因核定最小干舷是固定值,标准的上层建筑高度才1800mm,实船上层建筑高度至少要2200mm,两者相加的数值相差不小于400mm)。何况该条既不用船东自主选择,也不必经过主管机关批准,对实际应用更为简便有利。
有人认为保留第3条(9)的规定,方便上层建筑开的舷门只保持风雨密。
该船是富裕干舷船,完全可以灵活运用第2条(5)“第10条至第26条的所有各项规定适用于核定最小干舷的每艘船舶。当船舶核定的干舷大于最小干舷时,如果主管机关对所具备的安全性条件满意,则这些要求可予放宽”的规定。舷门是为了进出货物的方便,其门内自然要有甲板支撑,能开门处也就是“假想甲板”处应是个真实的甲板,且该甲板按第2条(6)已经满足了最小干舷的要求。公约第21条只要求干舷甲板以下的舷侧开口的构造才需要保证水密,此时的舷门已经在干舷甲板之上,只要门槛高度不低于230mm且满足风雨密要求就可以了。
3)最小夏季干舷计算公式F=F0+f1+f2+f3中,遗漏了甲板线位置的修正和最小船首高度的修正渔船甲板线位置不与计算型深等高也是很有可能的,条款中只是陈述了位置不同的可能,但公式中却遗漏了这项修正f。
公约第40条最小干舷计算的规定有:“夏季最小干舷是将第28条列表中查出的干舷,按第27条修正……如第39条适用时,亦应按该条修正”。这第39条就是最小干舷的规定。所谓适用时,就是船首最小高度不能用改变船首的结构布置来满足要求,而只能用降低吃水来保证其高度,这降低吃水量就是干舷修正的增加量,但公式中遗漏了该项的修正f。
《ZY2000法规》对载重线的规定还有其他一些特点,在此不再一一赘述。