淺議半潛船完整穩(wěn)性標(biāo)準(zhǔn)

1、淺議半潛船完整穩(wěn)性標(biāo)準(zhǔn)摘要：半潛船作為特種重件運輸船型，在其裝卸貨 和運輸過程中都對完整穩(wěn)性校核有很高的要求。目前各船級 社關(guān)于半潛船的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)各不相同。本文對這些穩(wěn)性衡準(zhǔn)指 標(biāo)進行分析比較，利用已有的航次工況和經(jīng)驗數(shù)據(jù)，得出適 合半潛船運輸行業(yè)的校核標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)鍵詞：半潛船；完整穩(wěn)性analysis on intact stability of semi-submersib1e heavylift vesselxie wei ming, sun hao(cosco shipping co. , ltd technical center,guangzhou 510623)abstract :iti

2、smost importantfor thesemi-submersibleheavyliftvessel as theheavylifttype to check its intact stability during loadout and transportation. most of ship classifications or institutes have different rules and guidelines on this field. in this paper these relevant rules and guidelines are an alyzed wit

3、h data from real transportation condition. it，s indicated which rules and guideline is more suitable for practices.key words： semi-submersible vessel； heavylift；stability1引言半潛船通常被定義為利用甲板運輸超大和超重型貨物 的船舶，它的主要目標(biāo)貨物是半潛式平臺、鉆井平臺、導(dǎo)管 架、集裝箱橋吊、船體分段、駁船或者挖泥船組、游艇及模 塊等。半潛船通常沒有傳統(tǒng)的貨艙，它和自航甲板運輸船不 同的是其船體主要由幾十個壓載水艙組成，并且能

4、下潛至水 線面以下。半潛船通常型深較小，有寬敞平坦的甲板，因而 有較大的b/d比值，這也導(dǎo)致半潛船最大復(fù)原力臂對應(yīng)角比 其它船型要小。半潛船的設(shè)計有很多種，最為常見的有專門設(shè)計的半潛 式船和由油輪改造的半潛船。專門設(shè)計的半潛船通常尾部有 專門設(shè)計的浮箱，首部有高大水密的駕駛臺。半潛船通常有以下幾種裝貨方式：(1) 滑軌方式：貨物通過滑軌從碼頭滑至船的甲板上, 在這個過程中船的壓載水系統(tǒng)用來抵消貨物在移動過程中 船舶所產(chǎn)生的橫傾力矩，同時壓載水系統(tǒng)還可以調(diào)節(jié)船的吃 水來抵消潮差的影響；(2) 滾裝方式：通過貨物自身的輪子或者托車將貨物 滾裝上船；(3) 吊裝方式：通過叉車、浮吊或岸吊將貨物吊裝上

5、 甲板;(4) 浮裝方式：通過壓載水調(diào)節(jié)將半潛船裝貨甲板下 潛至水下一定深度，貨物浮在水面移動至甲板正上方，排出 壓載水的同時將貨物托出水面。半潛船作為特種重件運輸船，無論在浮裝浮卸貨物過程 中還是在運輸過程中都對其完整穩(wěn)性有很高的要求。然而也 正是由于半潛船的特殊性和高風(fēng)險性，之前并沒有完整的和 有針對性的規(guī)范來規(guī)定半潛船在各種作業(yè)狀態(tài)時所遵循的 標(biāo)準(zhǔn)，近些年各大船級社和海事部門陸續(xù)推出了半潛船穩(wěn)性 的一些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。這些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定對半潛船作業(yè)的環(huán)境和 穩(wěn)性要求各有不同，本文針對不同規(guī)范的規(guī)定進行比較，以 中遠航運所屬的半潛船運輸實例說明半潛船的完整穩(wěn)性的 關(guān)鍵參數(shù)校核方法。2有關(guān)規(guī)范半潛船

6、完整穩(wěn)性的要求及分析2. 1參考規(guī)范(1) 中國海事局船舶與海上設(shè)施法定檢驗規(guī)則2011；(2) 中國船級社鋼質(zhì)海船入級規(guī)范；(3) dnv rules for ships pt.3 ch.3 sec. 9 ；(4) imo res. a. 749 (18) code on intact stability for all type of ships covered by imo instruments；(5 ) gl noble denton guidelines for marinetransportations 0030/nd。半潛船的完整穩(wěn)性分析分為兩部分：一是航行時的完整 穩(wěn)性；另一

7、是下潛作業(yè)的完整穩(wěn)性。上述這些規(guī)范中，認(rèn)知度和權(quán)威性最高的是國際海事組 織 imo 的 imo res. a. 749 (18) code on intact stab訂ity, 其他船級社的規(guī)范在航行穩(wěn)性的規(guī)定中大都參照了 im0的規(guī) 定，如表1所列。表1完整穩(wěn)性規(guī)定參數(shù)由表1可以看出，各個機構(gòu)對半潛船的完整穩(wěn)性校核標(biāo) 準(zhǔn)都是基本按照imo res. a. 749 (18)的規(guī)定，這些規(guī)定適 用于校核大多數(shù)常規(guī)類型的船舶。其中g(shù)l noble denton專 門針對半潛船制訂了一套完整穩(wěn)性校核標(biāo)準(zhǔn)，其中在穩(wěn)性消 失角、最大復(fù)原力臂對應(yīng)的橫傾角、初穩(wěn)性高度和氣象衡準(zhǔn) 校核這四項上與im0的標(biāo)準(zhǔn)

8、有較大差異。2.2完整穩(wěn)性校核范圍半潛船結(jié)構(gòu)有其特殊的雙層甲板，即低層的裝貨甲板 (舉升甲板)和高層的生活甲板。低層的裝貨甲板上面完全 封閉并且水密，高層甲板和低層甲板之間結(jié)構(gòu)也完全水密， 定義半潛船的浸水點通常都在生活甲板以上，因此半潛船的 浸水點通常比較高。在gl noble denton guidelines (0030/nd)中明確說明了穩(wěn)性校核范圍的取值不小于表2 要求。在這一點上，im0c0de并沒有明確指出半潛船適用的 校核范圍。如果船舶的最大運動響應(yīng)幅度可以通過 模型測試的方法預(yù)先得知，那么完整穩(wěn)性校核的最小范圍可 以用公式(20 + 0.8 9 )來確定，其中9為在設(shè)計海況加

9、 上設(shè)計風(fēng)速所引起的船舶運動響應(yīng)幅度的最大值，單位為 度。表2完整穩(wěn)性校核范圍2. 3最大復(fù)原力臂對應(yīng)橫傾角校核最大復(fù)原力臂對應(yīng)橫傾角校核標(biāo)準(zhǔn)中，dnv rules for ships pt. 3 ch. 3 d中規(guī)定，如果在完整穩(wěn)性校核中不能滿 足 imo code on intact stability (2008 is code) part a, ch. 2.2的規(guī)定(最大復(fù)原力臂橫傾角25deg),那么 可以使用part b, ch. 2. 4. 5中的規(guī)定(最大復(fù)原力臂橫 傾角15deg)o imo code part b的規(guī)定是專門針對海工支持 船無法滿足part a 2. 2章節(jié)

10、中的標(biāo)準(zhǔn)的，同時在2.4. 1. 1 節(jié)中im0有說明本校核標(biāo)準(zhǔn)適用海工支持船長度小于100m。 而gl noble denton專門針對半潛船的標(biāo)準(zhǔn)值為15dego以 平臺運輸工況為例，由于自升式鉆井平臺在干拖過程中樁腿 通常完全收起，這種狀態(tài)下平臺的重心很高，船舶最大復(fù)原 力臂對應(yīng)的橫傾角通常都小于25deg,所以這種情況下采用 gl noble denton和dnv的校核標(biāo)準(zhǔn)更為合理。以中遠航運所屬的20 000 dwt半潛船運輸母船為例， 其運輸某平臺時的裝載工況如表3所列，其航行完整穩(wěn)性的 校核結(jié)果對比如表4所列，其完整穩(wěn)性曲線如圖1所示。表3平臺運輸裝載工況表4完整穩(wěn)性校核結(jié)果圖1

11、完整穩(wěn)性曲線2.4初穩(wěn)性高度校核imo、ccs、dnv均要求經(jīng)過自由液面修正后初穩(wěn)性高度 gm要大于0. 15 m,其中im0的規(guī)定中并沒有涉及到半潛船 下潛作業(yè)的這種特殊工況的穩(wěn)性要求。中國海事局船舶與 海上設(shè)施法定檢驗規(guī)則2011第7章和中國船級社鋼質(zhì)海 船入級規(guī)范第2篇第9節(jié)中，dnv的rules for classification of ships part5 chapter7 中對半潛船下潛 作業(yè)的風(fēng)浪條件、自由液面、初穩(wěn)性高都做了詳細的規(guī)定。gl noble denton中對半潛船的規(guī)定是下潛穩(wěn)性大于0. 15 m, 而建議航行時的gm值經(jīng)過自由液面修正后不小于1.0 mo2.5

12、氣象衡準(zhǔn)校核imo、ccs、dnv和gl noble denton規(guī)定中氣象衡準(zhǔn) 存在較大差異。在im0中規(guī)定k=b/a大于1. 0,即b部分的 面積要大于a部分的面積，如圖2所示。而在gl noble denton 中則規(guī)定k= (a+b) / (b+c)大于1.4,即被風(fēng)傾力臂曲線 分割gz曲線在風(fēng)傾力臂曲線上方的面積a不小于剩余的風(fēng) 傾力臂曲線下方面積的40%,如圖3所示。產(chǎn)生上述差異的主要原因是由半潛船結(jié)構(gòu)及其貨物特 殊性所決定的，因為半潛船和傳統(tǒng)的船型不同，其裝載的貨 物都擁有較高的重心和較大的受風(fēng)面積，這跟駁船及海洋工 程支持船較類似，imo code中b/a>l. 0規(guī)定是

13、針對最惡劣 狀態(tài)的，這顯然不符合半潛船的特性。以中遠航運所屬的20, 000 dwt半潛船運輸母船為例，其裝載集裝箱橋吊時的工況 如表5所列，其航行完整穩(wěn)性校核結(jié)果對比如表6所列，其 航行完整穩(wěn)性校核對比如表6所列，其完整穩(wěn)性曲線如圖4 所示。按照im0的方法計算的k值是小于1,而這類型的貨載 在行業(yè)內(nèi)已執(zhí)行了幾十年。因此gl noble denton中采用了 (a+b) / (b+c) >1. 4的規(guī)定更符合半潛船的特點。圖 2 imo res. a. 749 (18)、dnv、ccs 天氣衡準(zhǔn)圖 3 gl noble denton guidelines 天氣衡準(zhǔn)表5橋吊運輸裝載工況表

14、6完整穩(wěn)性校核結(jié)果(下轉(zhuǎn)第頁)(上接第頁)圖4完整穩(wěn)性曲線3結(jié)論通過比較imo、ccs、dnv和gl noble denton針對半潛 船的完整穩(wěn)性校核標(biāo)準(zhǔn)，闡述了在最大穩(wěn)性消失角、最大回 復(fù)力臂對應(yīng)橫傾角、初穩(wěn)性高度和氣象衡準(zhǔn)校核參數(shù)上的不 同規(guī)定。通過實例分析不難發(fā)現(xiàn)，半潛船由于自身結(jié)構(gòu)和貨 物多變的特殊性，使得imo、ccs、dnv的部分規(guī)定對于半潛 船的完整穩(wěn)性校核都比較保守，如果全部照搬imo規(guī)范作為 校核標(biāo)準(zhǔn)，那半潛船運輸?shù)呢浄N將受到很大的限制。而gl noble denton完整穩(wěn)性的校核標(biāo)準(zhǔn)，則更多地考慮了半潛船 船型及實際營運工況的特點，其標(biāo)準(zhǔn)也被行業(yè)內(nèi)認(rèn)可。參考文獻1 guidelines for marine transportations 0030/nd. g1 nobledenton, 2010.2 船舶與海上設(shè)施法定檢驗規(guī)則（國內(nèi)航行海船法定 檢