運木船的特徵
現代運木船大多是低速尾機型,單甲板有首樓,艙室很少,多為2-3個。由於木材積載因數較一般散貨大的多,因此有較大的艙容,貨艙結構型式多為箱型,在每個貨艙內的骨架為同一高度,而且艙內強肋骨、管路突出部分少。運木船的貨艙長度大致約為船長的65-72%左右。
為了增加貨艙的有效容積,同時考慮滿艙時船舶重心高,甲板上堆木後受風面積增大,風壓中心升高及甲板木材結冰對穩性的影響,運木船的相對船寬較大。20000t以上的運木船載重量與船寬之間統計關係為:
20000t以下中小型運木船關係式為:
運木船的型深是由艙容、穩性、乾舷、貨艙剖面型式、結構強度等來確定的,為了減少受風面積,改善空放時的航行性能,一般取滿足乾舷和穩性要求的較小型深值。
為了便於裝卸,提高工作效率,一般都有很大的甲板開口,同時起貨設備能力大,運木船起貨設備的起重量一般為20-25t, 1974年加拿大建造的“海達君主”號,裝有50t全旋起貨機兩台,裝船率達1000t/h,卸貨時控制連通式壓載水艙,利用船的橫傾滾卸木材達到快速裝卸貨的目的。由於甲板上要堆裝木材,一般約占總載貨量的1 /3,因此甲板、艙口蓋、舷牆、縛固木材的力柱都得到了加強,為了保證船舶的穩性,它還有足夠的壓載水艙。
綜上所述,由於木材貨的特性,決定了運木船與一般散貨船有許多不同之處,這些不同之處正是運木船的特殊性。
運木船的綁紮系統
為保證木材甲板貨的運輸安全,應有安全可靠的木材綁紮系統。木材綁紮系統通常由防護立柱、系索等裝置和安全通道組成。
防護立柱
現代的運木船通常採用鋼質防護立柱,有固定式和可倒式之分。貨艙之間的區域通常安裝固定式立柱,貨艙範圍內則需要安裝可倒式立柱,以方便裝卸貨物。立柱的間距不超過3m。
系索
木材甲板貨應在其全長範圍內,用系索有效系固。典型的綁紮系索系統包括擺動索、橫跨綁紮鏈和拱背綁紮索,例,32000 DWT運木船的擺動索見圖1、橫跨綁紮鏈和拱背綁紮索的布置分別見圖2和圖3。
大型船舶甲板上木材堆放高度較高,需加系若干拱背綁紮索。拱背綁紮索是用一根很長的鋼絲繩,從木材堆垛一端的一舷甲板眼環上拉出,繞過甲板木材拉至對而一舷的立柱交叉纏繞,再拉到另一舷的對應立柱上同樣交叉纏繞,重複上述方法,使鋼絲繩在木材上呈“S”型走向,最後在甲板上適當位置結束。拱背綁紮索中間不設收緊設備,也不需拉緊,在其上裝載木材貨物之後,可自動壓緊。
安全通道
運木船在航行期間,若船舶甲板上或甲板下沒有方便的通道供船員從居住艙室安全到達航行期間可能進入的船上需要工作的其他處所,應提供按下列任一方法設定的安全通道。
在木材甲板貨頂部的每側設定垂直間距不超過330mm,在貨物之上的高度至少為1m的欄索或欄桿。通常會裝在舷側的立柱上。另外一根帶有收緊裝置拉緊的救生鋼索需設定在靠近船中心線處。
在木材甲板貨頂部靠近船中處提供一條走道。走道由兩行間隔1m左右。在行走而以上高度不小於1m的縱向欄桿或護欄索組成,每行至少有三排橫索或橫桿。欄桿支柱間距不超過3m,用釘或等效的方法固定在木材甲板貨上。如果以上兩種通道均不布置,則須在高出木材甲板貨大約2m、儘可能靠近船中處安裝鋼絲繩救生索,使裝備有吊索保護系統的船員能鉤掛在上面。
1.在木材甲板貨頂部的每側設定垂直間距不超過330mm,在貨物之上的高度至少為1m的欄索或欄桿。通常會裝在舷側的立柱上。另外一根帶有收緊裝置拉緊的救生鋼索需設定在靠近船中心線處。
2.在木材甲板貨頂部靠近船中處提供一條走道。走道由兩行間隔1m左右。在行走而以上高度不小於1m的縱向欄桿或護欄索組成,每行至少有三排橫索或橫桿。欄桿支柱間距不超過3m,用釘或等效的方法固定在木材甲板貨上。如果以上兩種通道均不布置,則須在高出木材甲板貨大約2m、儘可能靠近船中處安裝鋼絲繩救生索,使裝備有吊索保護系統的船員能鉤掛在上面。
32000 DWT運木船的安全通道設定採用2所述的方法,見圖4。
運木船的穩定性
大宗貨物木材的船舶運輸同其它貨物有所不同,運木船的穩性是船舶安全的重要保障。而運木船穩性的優劣,需要使用多項穩性指標來綜合衡準。以下分析運木船穩性,並提出提高運木船穩性的安全對策。
運木船的穩性要求
1)運木船所核算的各種裝載情況經自由液面修正後的初穩性高度均應為正值,且出港時的初穩性高度不應小於0. 15m;
2)穩險力臂曲線最大值應不小於0.25m;
3)運木船到港情況及航行途中情況均應假定木材甲板的重量由於吸水而增加10%;
4)進行結冰計算時,應按實際情況計算結冰。
運木船的穩性計算
船運木材品種較多,其積載因數較大,一般在1.3 -3.2 ,而且甲板所裝木材所占比例也較大,船舶穩性往往趨於偏低。因此,精確地計算船舶穩性,保證其滿足本船航線上任何情況下的安全穩性要求,是確保運木船航行安全的關鍵。計算和繪製靜穩性力臂曲線時,可計入木材甲板貨物入水體積75%的浮力,即木材甲板貨物的滲透率為25 %。為此,船舶穩性計算書中應提供專門的資料。
船長應按最不利的運輸狀況計算和核對穩性。
1)木材甲板貨物由於吸水而增重10%,重心取為甲板貨物的重心;
2)木材甲板貨物外表面的結冰重量按實際情況增加;無實際結冰資料時按一般貨船結冰量的3倍計算;重心取在甲板貨物的上表面上;
3)燃料消耗將使液艙產生自由液面並且船舶底部重量減小,兩者均使船舶穩性減小;兩者綜合影響的最不利值可取在航程的3 /4到4 /5處。
若本國無船舶穩性要求,則應按國際海事組織的完整穩性建議校核穩性。該建議的要點如下:
1)靜穩性力臂曲線(GZ線)下面積在0°到40°或進水角(取小者)間不小於0. 08m. rad(米弧度);
2)靜穩性力臂(G2)的最大值不小於0.25m;
3)經自由液面修正、甲板貨物吸水增重修正及甲板結冰增重修正後的初穩性高度(GM)大於0;離港時的初穩性高度(GM)不小於0. 15m。
穩性過大會增加綁索的受力,對船舶安全不利。因此,穩性高度一般不超過船寬的3%,以0.5-0.8m為最佳,視船型而定。在實際工作中,如果將穩性衡準指標更加簡化,那將更為方便。船舶設計部門為船舶提供“臨界穩性高度曲線”,其縱坐標為臨界穩性高度,橫坐標為吃水或排水量。船舶裝載木材後,經自由液面修正後的穩性高度值,在任何情況下均大於臨界穩性高度,即可判定船舶的裝載情況符合前述穩性要求。根據船舶實際航行的狀況,當船長對本船穩性沒有充分的把握時,可以考慮將船舶穩性的最低值在臨界穩性高度的基礎上再加上一個安全餘量,通常安全餘量可取0.15-0.2m。
現存問題
SOLAS公約對普通乾貨船的破艙穩性,是基於夏季載重吃水和與其對應的部分載重吃水的計算結果來進行校核,對運木船的破艙穩性並未明確必須按夏季木材載重吃水及其對應的部分載重吃水來校梳特別是對在裝運甲板木材貨的情況(以下簡稱“運木情況”)如何考慮破艙穩性要求沒有說明。這樣對於運木船這一穩性要求特殊的船型,就出現了沒有統一明確的破艙穩性要求的狀況,以至於產生了設計者和船級社莫衷一是的局面。
運木船破艙穩性目前的困境,主要表現在以下兩個方面:
1)對運木情況是否要進行破艙穩性校核尚有爭議;
2)如果需要進行校核,在採用的校核方法上又各執一詞。
運木情況破艙穩性校核的必要性
目前,以LR為代表的船級社認為,凡是獲得木材載重線標誌的船舶,可以不考慮在木材載重吃水(運木情況)時的破艙穩性,只要考慮在木材載重吃水時的完整穩性要求即可,而未獲得木材載重線標誌的船舶在裝載木材甲板貨時,必須按SOLAS公約第II -1章B-1部分的要求來校核破艙穩性飛其理由是:由於在船舶假定破損時,除了船體艙室破損時進水外,木材甲板貨的綁紮系統也將同時被損壞,木材甲板貨將會部分或全部流失,木材甲板貨的附加浮力也將同時消失,船舶排水量將會因木材甲板貨的流失而減少,船舶重心高度也將相應大大下降,從而船舶穩性狀態將大有改變。這樣就可以在原來的木材載重吃水中扣除全部木材甲板貨而成為一種部分吃水的裝載狀態,這時其初穩性高度必將大大高於最小許用初穩性高度。
已經按此方法通過審查的新建船舶有廣船國際的26300 DW T運木散貨船及天津新港船廠的27000 DW T運木散貨船,均入LR級。
而以DN V為代表的船級社則認為,對勘劃木材載重線的船舶,必須進行裝運木材甲板貨時的破艙穩性校梳其主要理由是:船舶在破損時,並不一定引起木材甲板貨的大量流失根據統計資料,船舶在與其它船隻相碰撞時,一般與之相遇的船,多是相似規模的尺度,多數破損發生在水線附近和型深以下的船體部分,破損範圍達型深以上而損及甲板木材綁紮系統的情況並不多。而且DN V在破艙計算的要求中也考慮到了垂向破損損及甲板木材綁紮系統的情況。在這種情況下,船舶裝運木材甲板貨後較低的初穩性高度就對破艙後的穩性構成了極大的威脅,也因此有必要進行破艙穩性的分析和校梳目前已滿足船級社對有木材載重線船舶裝運甲板木材時破艙穩性要求的船舶有上海船廠的24000DW T運木散貨船和靖江船廠12000DW T運木散貨船,所入船級有DNV, ABS和NK。
運木情況破艙穩性校核方法
在不裝載甲板木材或未按ICLL和IMO Res.A715(17)要求裝運甲板木材的情況下,所有船級社都要求按普通乾貨船的要求來校核破艙穩性提出運木情況破艙穩性要求的船級社,最初都曾提出或考慮過按普通乾貨船的要求來校核運木情況下的破艙穩性。但這種方法在理論和實踐上都存在著較大困難和不合理性。