大型集裝箱船舶許用靜水灣矩的合理應用

夏少生　龔瑞平

船體結構必須具有在各種外力的作用下不發生極度變形和破壞的能力。大型集裝箱船舶設計除了要考慮船體結構在大扭轉變形條件下的極限強度和腐蝕變量，還要充分考慮大貨艙開口對船體結構的影響。本文基于大型集裝箱船舶許用靜水彎矩的設計初衷，探討不同許用值的合理應用，以促使船岸相關單位和人員統一認識，進一步提高大型集裝箱船舶運營效益和碼頭資源利用率。

1 大型集裝箱船舶許用靜水彎矩的設計

初衷

集裝箱船舶通常采取班輪運營模式，在同一航次中掛靠多個港口裝卸集裝箱，并且在各個港口裝卸的集裝箱的數量、箱型和質量互不相同，導致難以用相對固定的裝載模式校核船體工況。鑒于此，船舶設計單位往往從雙層底壓載水艙設計、橫艙壁支撐結構設計、縱骨型材選擇等方面入手，并考慮船舶在海上和港內兩種不同工況下所受外力情況，在設計階段根據船級社規范要求針對船舶縱向強度設計集裝箱船舶海上和港內許用靜水彎矩（見表1），其中：海上許用靜水彎矩反映船體結構在不同載荷狀態和北大西洋惡劣海況下，抵抗各種外力作用而不發生變形和破壞的能力;港內許用靜水彎矩反映船體結構在港內風浪較小和裝卸作業不對稱的情況下，抵抗各種外力而不發生變形和破壞的能力。船舶所有人通常將許用靜水彎矩作為下限值載明于造船合同中，并記錄于船舶裝載手冊中供船長參考。

2 大型集裝箱船舶許用靜水彎矩的合理應用

集裝箱船舶在運營過程中需要掛靠多個港口實施裝卸作業，而各個港口裝卸的集裝箱的數量、箱型和質量難以與船舶良好工況對裝卸作業的要求保持一致，從而使船舶配載面臨一定挑戰。合理調節壓載水量能夠有效改善船舶縱向強度，并確保船舶吃水差符合要求，而長度超過300 m的大型集裝箱船舶對壓載水內循環的要求更高。當船舶在滿載情況下通過淺點或運河時，需要采取一定措施控制吃水：如果減少載箱量或候潮開航，船舶可能無法順利完成航次任務;如果減少壓載水量，船舶在短時間內難以達到海上許用靜水彎矩下的強度要求。此時，有經驗的船長和船隊管理人員會建議大副根據天氣和海況，將船舶壓載水量調節至合適水平，在短時間內利用港內許用靜水彎矩與海上許用靜水彎矩之間的差值，確保船舶順利通過淺點或運河后，再盡快增加壓載水量使船舶恢復到海上工況。

3 相關船級社規范及理念

“船舶位于港內”并不等同于“船舶處于港內狀態”：前者表述的是船舶位置，而后者表述的是船體強度。有學者認為：在風平浪靜的海面上，雖然船舶并不位于港內，但船體抵抗外力的強度實際就是港內強度?？紤]到海上涌浪及天氣的不確定性，實踐中通常不建議船舶長時間保持港內強度。

英國勞氏船級社認為：在距離深海6 n mile左右且風力不超過蒲福風級6級的港灣、河口、海灣、潟湖等相對平靜的水域，船體抵抗外力的強度可視為港內強度。挪威船級社認為船舶許用靜水彎矩是漸進變化的曲線，據此擬推出不同季節和海域的波浪系數（見表2），從而指導船方根據天氣和海況確定許用靜水彎矩范圍。國際船級社協會認為：在裝卸貨物、進出船塢、螺旋槳部分露出水面等情況下，可視為船舶處于港內狀態。中國船級社認為：要求離開碼頭的船舶一律使用海上強度，這是對船級社規范的誤解;當船舶在航道或運河內通行時，可根據天氣和海況合理確定并使用港內許用靜水彎矩。建議船舶設計和建造單位將此設計初衷標注于新造船舶的裝載手冊中，以指導船舶實際操作。

4 結束語

安全、準班、滿載是大型集裝箱船舶的主要運營目標。大型集裝箱船舶配載計劃需要克服航道水深和岸橋參數等限制，充分利用現有資源，實現船舶載箱率、船時效率、船舶工況的動態優化，從而使船舶順利完成航次任務。除了完善信息共享機制外，船岸之間還應加強技術交流和探討，特別是對國際公約和船級社規范中難以量化的相關概念，需要基于其設計初衷統一認識，從而使船舶操作和運營更加順暢，航線效益顯著提升。

（編輯：張敏 收稿日期：2021-08-02）