某受损船带货修理的浮态控制技术

李付博，殷忠伟

(舟山中远海运重工有限公司，浙江 舟山 316131)

营运船舶海上搁浅的事故屡有发生，发生原因有航道不熟触碰暗礁、船舶突然失控以及突发浪涌等。搁浅或触礁事故，尤其是较为严重的搁浅事故会导致船舶水下部分严重受损，甚至大舱进水以致失去浮力，严重可导致船舶沉没。

搁浅及海上碰撞事故船舶的修理，是各大修船厂的主要业务范围，也已经有较多经验和较深的理论储备。但在某些情况下，搁浅受损船舶无法在海上完成卸货，需要带货进入船厂进行修理。如果船舶尺度较大兼具带货原因无法直接进坞，则需要在码头进行临时卸货，此种工况下的船舶浮态控制事关船舶及码头安全，但目前国内可借鉴的相关案例及技术经验较少。

本文以某搁浅导致严重受损的船(以下简称某船)的修理为例，从船厂角度，尽量采用低成本、可靠的方式，对搁浅受损船舶带货在船厂进行修理时的浮态控制技术进行研究、探讨。

1 某船受损情况概述

某船为巴拿马型散货船，满载载货量76 000 t，单舷侧双层底结构，共7个大舱。该船搁浅于东海海域。搁浅时为满载工况，搁浅导致船完全坐底，所幸坐礁并未使船舶完全沉没。经过水下勘验，某船2#～7#大舱区域有不同程度被礁石顶穿导致底压载舱以及货舱破舱；外板变形、破损面积约3 000 m2。2#～7#大舱连同双层底压载舱一同浮性丧失。经过临时封堵后，某船脱离搁浅。因船体破损极其严重，无法在遇险海域完成全部卸货，所以需带货进入船厂进行修理。

2 某船浮态控制

2.1 浮态控制目的及方法

某船带货进厂后，原则上需要第一时间安排进坞修理。该船因在带有货物的情况下，其吃水超过船厂当地最高潮位下进坞吃水要求，无法正常进坞。故需要调整浮态以达到进坞条件。某船带货在厂进行浮态控制的目的在于：①调整浮态以达到进坞要求；②保证在码头期间的船舶安全。

对船舶浮态进行控制，首先需要进行浮态计算。对于破损船舶的浮态计算一般有：①重量增加法。把进水量处理为所载货物重量，此时仍然可以使用船舶资料中的静水力数据；②浮力损失法。把船舶破舱处所处理为与舷外水相连而失去浮力，此时原船静水力数据需修改后使用。对于船厂而言，因软件及计算条件限制，故采用重量增加法进行计算较为方便。确定浮态计算方式后，需根据某船具体情况，采用合适的调载方式。浮态计算结合调载方式，即是浮态控制的主要方法。

2.2 存货估算

对于带货搁浅船，存货的估算是影响浮态计算精度的最大因素。如某船的进厂工况：7个货舱内均有不同程度的残煤，且残煤泡水时间已较长，使各舱货物重量较难确认。常规状态下，煤的真密度约为1.3～1.5 g/cm3，堆积密度一般在0.4～0.8 g/cm3之间，随堆积时间递增。宏观上看，破舱后货物渗透率会随着泡水时间增长而增加，一般运煤舱室破损后的进水渗透率取值为0.3，通过某船修理中实际验证，如某船中这样长期泡水的煤，其渗透率取值应加大至0.4左右方与实际情况吻合[1]。从微观角度来看，不同货物结构形式有所不同，煤的结构疏松，本身结构存在大量空隙。对于此类较难确认货物实际重量的存货，应进行取样测算密度。同时，保险起见，在制定浮态调整方案时，应安排试浮进行验证。

2.3 浮态计算及调载方式

通过现场勘验取得原船空船重量、油水分布、存货重量以及固定装载等参数后，可进行浮态计算。以某船为例，破损情况为：所有双层底完全破损进水，视为第一类舱室进水，此类进水情况较为简单，直接将满仓的海水视作固定货物即可；2#～7#大舱从底部被顶穿破损，为第三类进水，此类进水特点是舱内水面与舷外海水相通，进水量会随着吃水变化而产生变化[2]。如某船这样较为复杂的进水类型，采用逐步逼近重量增加法进行浮态、稳性的计算，即根据船舶当前各舱的油、水、货工况进行计算并核对初始工况，再以计划调载量进行第一次逼近计算，得出第一次逼近计算后的吃水等参数后，调整各破损舱室载荷进行二次逼近计算，并以此类推，根据实际需要的精度决定逼近计算的次数。使用重量增加法，各次计算可直接使用原船的装载计算机进行计算，或通过表格并查原始静水力数据进行计算。采用表格进行计算时，首先输入取得原船空船重量、目标油水、固定装载等的重量重心参数，得到某船排水量和重心坐标汇总如表1所示、静水力数据插值如表2所示、浮态参数如表3所示。在实际船舶修理中，原始静水力数据可能有所缺失，需根据实际船舶静水力数据表提供的参数或计算方式进行计算。

表1 某船排水量及重心坐标汇总

表2 某船静水力数据插值

初次浮态计算可采用船舶进厂时的工况进行，以验证装载计算机或手工计算表格的准确性。搁浅受损船舶在厂期间的每个调载动作之前，都需要进行浮态计算作为调载指导。调载的方式包括且不限于：舱内残货清出、舱室抽水、临时封堵、破损舱室封舱压气、加水调载等。

残货清出为直接全部清出或部分清出舱内的存货来减少船舶载重，这也是带货船舶在厂修理时必须要完成的施工动作，其优点是效果明显并且直截了当；缺点是清货速度一般较慢，会推迟受损船舶首次进坞勘验的时间点，不利于分段制作等工序的提前展开。

表3 某船浮态参数

舱室抽水为抽取船舶舱室内的压载水或渗漏水，优点是效果明显且易于操作；缺点是受船舶状况影响，部分舱室因破损或日常使用无法抽水。

破损舱室封舱压气为：对破损极其严重，并且无法封堵的大舱内充气以排出舱内渗水。具体操作为：尽量卸空舱内货物并对零星破损处进行封堵，关闭舱盖并对舱盖进行加强，舱盖与舱口围间密封焊死，舱盖接气阀并通过空压机向舱内充气排出海水来增加浮力。空压机排气量决定了压气速度，空压机设定压力决定了压气后最终水位。舱盖的临时封堵及加强需考虑舱盖本身可承受的压力值。封舱压气方式的优点是不受限性，即理论上任何破损舱室都可采用此方式进行减载，可作为最终保底调载手段；缺点是成本较高，工期加长。

加水调载为调节船舶纵倾、横倾的手段，与加固定压载类似。实际项目修理时，采用某种或某几种方式结合进行调载。以某船为例，最终采用清出残货、舱室抽水、临时封堵以及破损舱室封舱压气结合的手段完成调载。

2.4 试浮

完成浮态计算和确定调载方式后，应进行试浮作最终确认。试浮可使用调载过程中的某个中间动作来进行。如卸除半个舱的残货。在完成试浮指定动作后，读取船舶吃水并检查船舶状况，以此状态下船舶的状况参数进行浮态计算。如果计算得出的吃水值与实际读取吃水值误差不大，则视作试浮成功。试浮成功方可进行正式调载，反之需通过试浮结果校准浮态计算，直至试浮成功。

3 浮态下船体变形监控

搁浅受损船舶在进行浮态计算时，应考虑船舶总纵强度问题。调载过程中的任何阶段，船舶最大弯矩、最大切应力位置均应不超标。

搁浅受损船舶在调载前、调载时以及调载后应进行主船体变形监控。可采用激光监测方法，在船尾生活区两侧架设全站仪或激光经纬仪。在各大舱横舱壁左右延伸位置的舷侧甲板架设标靶，标靶点焊在甲板面固定，调载前，调平全站仪/激光经纬仪并固定，全站仪/激光经纬仪在每个标靶中心做下标记。调载动作执行过程中，每半小时观测各标靶原始激光点的位置，以判断主船体整体变形情况。

4 进坞前准备

搁浅受损船舶的水下部分完整勘验及修理需要在坞内进行。某坞可接受最大吃水船舶计算具体为：0潮位可接受的吃水 = 坞底黄海标高-当地潮高基准面-坞墩高度。

以此“0潮位可接受的吃水”查当地潮汐表，可推算出某坞可接受的最大吃水和进坞时需要赶上的潮高及对应时间。若出现码头上调载后依然无法直接进坞的情况，可考虑不布置坞墩进行勘验并在坞内进行卸货调载，或使用浮筒辅助船舶进坞。如不布置坞墩，坞底需垫沙袋来保护坞底和便于排水；如使用浮筒辅助船舶进坞，需注意坞宽限制。

5 结束语

目前，某船已顺利完成厂内修理，并重新投入运营，航行中各项指标恢复如初。搁浅致损的船舶结构修理技术在各大修船企业已近成熟，但在面对严重的突发海损时，能给予船东在包括脱浅、拖带以及带货进厂等方面帮助的船厂无疑更容易获得船东青睐。而此类修理的安全防控最难点即为破损船舶带货状态下的浮态控制。完整掌握此类特殊技术，更易在如今拼服务、拼技术的修船行业中拔得头筹。