关于改善海上自卸砂船稳性相关问题的探讨

陈辉

（扬州海事局，江苏 扬州 225009）

1 前言

自卸砂船以其特殊的构造，能够实现快速卸货，在沿海填海工程中发挥了重要作用。但是，海上自卸砂船仍存在非法改装船舶、超载运输、非法采矿、雇佣无证人员参与船舶营运、逃避海事管理机构监管等一系列问题，船舶安全无法得到保障，易发生重大水上交通事故，造成群死群伤事故发生。

2019 年10 月5 日，平潭综合实验区晟海船务有限公司所属的“东泓”轮在台湾浅滩附近水域处锚泊期间翻沉，船上11 人失踪，构成重大等级水上交通事故。2020 年7 月25 日，“宏翔819”轮在台湾浅滩附近水域吸砂作业过程中翻沉，船上9 人遇险，其中1 人获救，4 人死亡，4 人失踪，构成较大等级水上交通事故。

近年来，海上自卸砂船事故频发，均造成较大人员伤亡和财产损失。通过对目前已发布的自卸砂船事故原因进行归纳总结，导致事故发生多为公司管理、船员操作、恶劣天气等方面原因。但自卸砂船发生事故时，较多情况下为船舶短时间内翻沉，在目前可查询的报道中，未见有自卸砂船断裂等方面的报道。船舶翻沉原因较多，最主要还是船舶稳性丧失。如何通过技术手段，提高自卸砂船的稳性，是迫切需要解决的问题。

2 影响自卸砂船稳性的因素

2.1 重心高度的影响

自卸砂船之所以具有快速自卸的优点，关键在于其货舱底部的形状。自卸砂船的货舱开口呈长大形状，其下部沿纵向设置的全通斜壁（货舱倾斜底板），使其横剖面呈V 字型，货物由于重力作用，沿着V 型斜壁自动滑移到货舱底部，通过货舱底部正中间的卸货口，滑落到沿纵向循环运转的卸货皮带上来完成卸载。V 型货舱斜底板虽然具有散货自行滑移的优点，但也会导致另一个缺点：货物的重心以及船舶的总重心高高在上。V型货舱底的横剖面近似一个倒立的三角形，使得货舱的舱容几乎减少一半，只有在高于斜底板以上，货舱的形状才近似长方体，为达到设计的舱容，只能以升高货舱围板高度来实现或者通过货物积载于货舱上部甚至货舱围板之上的装载方式，导致货物的重心高高在上，容易形成超过最大许用重心高度的不良装载状况。此时，船舶在某些微小因素影响下，极容易出现倾覆的危险[1]。

2.2 自由液面的影响

形成自由液面的原因，存在多种情况，一是抽吸的海砂中含水量较大，砂斗内存在大量积水，从而产生自由液面，对船舶稳性产生不良的影响；二是砂斗底部为非水密结构，船舶在吸砂时或在雨天航行时水可通过砂斗底部渗漏到砂舱内，造成舱底水槽积水，从而产生自由液面，对船舶稳性产生不良的影响；三是在恶劣海况条件下，船舶发生纵倾，由于首部输送带出口部分较为容易进水，也易形成自由液面。

自由液面会对初稳性高度和稳性曲线产生影响，自由液面宽度越大，则自由液面惯性矩越大，影响越显著。自卸砂船由于货舱双层底内存在自由液面，故导致初稳性高降低，稳性变差[2]。

2.3 货物横向移动的影响

一是在货舱内的货物会发生横向移动，使船舶产生一个横倾力矩，并减小了进水角，对船舶的稳性产生非常不利的影响。二是如果船舶货物堆装超过舱口围顶部，超出部分的货物在航行中也会发生横向移动。

3 自卸砂船/自吸自卸砂船现行技术法规存在的问题

3.1 关于船舶舱口盖的设置

《国内航行海船法定检验技术规则2020》第11 篇4 章对自卸/自吸自卸砂船提出了相关的附加要求。第2 节4.2.1（2）：货舱口和输砂出口如未能按上述（1）要求设置舱盖，应满足相关要求[3]。自《国内航行海船法定检验技术规则2020》生效后，新建自卸砂船绝大部分均未设置舱盖。因为设置舱盖是不利于其快速装卸货物的；同时，根据自卸砂船船舶所有人逐利的本质，超载行为较为常见，不设置舱口盖，从一定程度上相当于放纵自卸砂船的超载。

3.2 关于船舶稳性的计算

《国内航行海船法定检验技术规则2020》第11 篇4 章4.2.2.2：货舱口和输砂出口如未能按本节4.2.1.1（1）要求设置风雨密舱口盖，在各载砂工况下，应计入砂层表面存在海水自由液面对稳性的影响。此处考虑到了自由液面的影响问题，在计算过程中可能考虑的是船舶正常工况（图1）下的稳性，而未考虑到船舶实际装载情况下（图2）船舶稳性计算。

图1

图2

一旦装载的不均匀或者航行过程中存在风浪情况，可能出现（图3）的状况，则船舶会出现横倾，并且情况会逐渐恶化。

4 改善自卸砂船稳性的相关建议

4.1 改进优化自吸自卸/自卸砂船的船型设计

针对目前自卸砂船多采用V 型或者W 型舱口，为减小自由液面影响，降低船舶重心高度。建议参照矿石船舶的建造设计（图4）。在原舱口高度不变的情况下，设置顶边舱。

图4

一是可以降低重心高度，在接近舱口围顶部的部分，货舱装载量较原设计要少，有效降低重心高度；二是顶边舱的设计可以有效增加储备浮力；三是货舱口的宽度变小，货物从中部开始装载，有利于在装货时货物装载的均匀性，防止出现货物在一侧堆积造成横倾；四是在货舱和舱口围区域的自由液面减小，可以有效降低自由液面的影响；五是可以增加船舶的纵向结构强度，利于船舶的安全。

4.2 强化船舶的稳性计算

从目前见诸报端的，无论是内河自卸砂船还是海上自卸砂船，船舶翻扣的情形较为常见。要对自卸砂船稳性方面进行详细的研究。稳性计算应考虑各种极端情况，比如不加舱口盖的自卸砂船，应考虑海砂自然堆高超出舱口围顶部条件下的稳性计算。

4.3 对输送带位置进行重新布置

目前自卸砂船/自吸自卸砂船的输送架均布置在船舶前方，在进行填海或者码头条件较差情况下，具备一定的优势。但是也存在一定的缺陷，一是导致船舶盲区加大，影响驾驶员的视线；二是首楼前部存在缺口，且根据2020 法规，首楼舱口可不设置舱盖，在船舶纵倾条件下，船首上浪，容易发生船头进水的情况。

建议可采用输送带布置在尾楼与货舱之间的位置（图5），此类输送架可以旋转，调整输送角度。一是可以减少船舶的盲区，避免输送架影响驾驶员的视线；二是船舶可保持水密的完整性，减少首部上浪时船体进水的风险。

图5

4.4 货舱应安装钢质舱口盖

《国内航行海船法定检验技术规则2020》对自卸砂船的附加要求中，在一定条件下可不设置舱口盖。根据现场实际情况，按照之前法规建造的自卸砂船，也基本上采用的是吊离式舱口盖，船舶所有人在使用过程中基本会弃之不用，主要是为了便于装卸货及从事非法活动时超载。

建议自卸砂船应安装钢质风雨密舱口盖，且舱口盖不应采用吊离式舱口盖，可采用折叠式舱口盖或者侧移式舱口盖。在船舶装载完毕后，应盖上舱口盖。加装舱口盖在一定程度上可减少船舶超载的可能。

4.5 船舶应设置舭龙骨

在船舶建造时应加装舭龙骨，在舭部距离横摇中心最远的部位设置舭龙骨，使得船舶的横摇角减小，最小倾覆力臂增大，使得稳性得到改善。