譚寶殊，王世杰

(1.北京數(shù)碼易知科技發(fā)展有限責(zé)任公司，北京100007;2.江蘇省船舶設(shè)計(jì)研究所有限公司，江蘇鎮(zhèn)江212003)

0 引言

隨著船舶噸位大型化發(fā)展，航道通過量逐年遞增，航道利用效率得到大幅度提升，但是實(shí)際噸位與配閘管理計(jì)劃不相符合。這是由于逃繳規(guī)費(fèi)和過閘費(fèi)有利可圖，使得船舶瞞報(bào)噸位現(xiàn)象一直存在，從而造成調(diào)度失誤連帶船舶滯留。這一行為不僅嚴(yán)重?fù)p害了國家經(jīng)濟(jì)利益，同時(shí)帶來了安全隱患。

治理船舶瞞報(bào)噸位，主管機(jī)關(guān)對船舶噸位丈量的有效復(fù)核尤為重要。本文嘗試通過對國內(nèi)航行的新建船舶、現(xiàn)有船舶的噸位證書現(xiàn)狀、圖紙情況及容積計(jì)算方法分析，結(jié)合公約法規(guī)要求，建立一套完整的支撐船舶噸位丈量復(fù)核的計(jì)算解決方案。

1 船舶噸位情況分析

1.1 船舶噸位丈量的定義及用途

船舶噸位丈量的目的主要是核定船舶的總噸位GT和凈噸位NT。

(1)總噸位表示丈量確定的船舶總?cè)莘e，主要作用為:

①表示船舶大小;

②表示一個(gè)國家或一家船公司船舶的擁有量;

③計(jì)算造船費(fèi)用、租船費(fèi)用、保險(xiǎn)費(fèi)用;

④在有關(guān)的國際公約和船舶規(guī)范中用來區(qū)別船舶的等級;

⑤用以衡量對設(shè)備的要求和技術(shù)管理的標(biāo)準(zhǔn);

⑥有些國家用作造船補(bǔ)助金、航海補(bǔ)助金等的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn);

⑦用于船舶登記、檢驗(yàn)、引水費(fèi)、拖駁費(fèi)、碼頭和浮筒的停泊費(fèi)等的計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。

(2)凈噸位表示丈量確定的船舶有效容積，主要作用為:

①港口稅、引水費(fèi)、燈塔費(fèi)和停泊費(fèi)的計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn);

②蘇伊士運(yùn)河和巴拿馬運(yùn)河的通行稅。

1.2 船舶噸位需要復(fù)核的情況

1.2.1 新建船舶噸位的復(fù)核

(1)所有新建船舶、某些現(xiàn)有船舶以及轉(zhuǎn)級船舶，需要進(jìn)行噸位丈量復(fù)核，配備有效的《船舶噸位證書》。

(2)新建船舶在施工過程中可能存在因結(jié)構(gòu)或者布置調(diào)整，完工船舶與送審詳細(xì)圖紙資料不完全一致的現(xiàn)象，因此，如新建船舶完工前發(fā)生涉及影響船舶噸位丈量改變的狀況，應(yīng)重新提交或補(bǔ)充相關(guān)完工圖紙和技術(shù)資料報(bào)批。

1.2.2 現(xiàn)有船舶噸位的復(fù)核

現(xiàn)有船舶需要噸位丈量復(fù)核分為2種情況:

(1)證書可信度不高，船舶主管機(jī)關(guān)要求丈量。

(2)經(jīng)改裝或者改建，主管機(jī)關(guān)認(rèn)為各種改建或改裝對其現(xiàn)有總噸位有實(shí)質(zhì)上的變更。

通過實(shí)船勘測，測定船舶主尺度等主要容積影響因素，用來對比審查船圖一致性，以確保船舶噸位計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的可靠性。后續(xù)方可參照進(jìn)行噸位計(jì)算，保證證書簽發(fā)噸位的準(zhǔn)確性。

1.3 證書適用法規(guī)

主管機(jī)關(guān)規(guī)定，內(nèi)河船舶簽發(fā)《內(nèi)河船舶噸位證書》，國內(nèi)海船簽發(fā)《海上船舶噸位證書》。同進(jìn)還規(guī)定，船舶噸位丈量復(fù)核，規(guī)范法規(guī)更替不溯及過往船舶，即現(xiàn)有船舶復(fù)核沿用證書簽發(fā)時(shí)適用法規(guī)。因此，全面計(jì)算方案應(yīng)覆蓋多年份規(guī)范法規(guī)。

(1)內(nèi)河船舶計(jì)算分支［1，2］主要包括:

《內(nèi)河船舶噸位丈量規(guī)范》(1986)、《內(nèi)河船舶噸位丈量規(guī)范》(1995)、《內(nèi)河船舶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》(1999)、《內(nèi)河船舶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》(2004)、《內(nèi)河船舶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》(2007修改通報(bào)、《內(nèi)河船舶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》(2008修改通報(bào))、《內(nèi)河船舶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》(2011)。

(2)國內(nèi)海船計(jì)算分支［3，4］主要介紹:

《海船法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》(1992)、《國內(nèi)航行海船法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》(2004)、《國內(nèi)航行海船法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》(2006修改通報(bào))、《國內(nèi)航行海船法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》(2008修改通報(bào))、《國內(nèi)航行海船法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》(2011)。

1.4 圖紙信息分析

新建船舶初次檢驗(yàn)應(yīng)提交涉及船舶噸位丈量的審批圖紙與計(jì)算資料。

(1)內(nèi)河船舶應(yīng)具備的圖紙主要包括:

船體說明書、總布置圖、型線圖與型值表、靜水力曲線圖、主要橫剖面圖、基本結(jié)構(gòu)圖。

(2)國內(nèi)海船應(yīng)具備的圖紙主要包括:

總布置圖、型線圖與型值表、艙容圖、基本結(jié)構(gòu)圖、中橫剖面圖、干舷計(jì)算書。

一般來說，新建船舶圖紙資料齊全，現(xiàn)有船舶圖紙資料相對不完備，因此，單一的計(jì)算方法無法滿足圖紙情況不一的船舶需要。

為了方便計(jì)算復(fù)核數(shù)據(jù)，需要完整地分析船舶設(shè)計(jì)資料，查找可以用于船舶容積計(jì)算的資料。

分析發(fā)現(xiàn)，對于有資料船舶，可使用數(shù)據(jù)信息包括靜水力曲線中排水容積曲線，邦戎曲線，型線圖與型值數(shù)據(jù)等。對于無資料船舶，通過實(shí)船丈量，采用簡單公式法或者辛浦生法(簡稱辛氏法)進(jìn)行計(jì)算。

2 計(jì)算方案

2.1 計(jì)算流程圖

通過收集船舶主尺度等基本信息，分別計(jì)算量噸甲板以下、以上所有圍蔽處所及其他應(yīng)計(jì)入或者扣除的型容積，這些容積加減計(jì)算得到總?cè)莘e，通過公式及表格插值計(jì)算得到總噸位和凈噸位。

內(nèi)河船噸位計(jì)算流程圖、國內(nèi)海船噸位計(jì)算流程圖分別如圖1、圖2所示。圖中:V1為表示量噸甲板以下所有圍蔽處所的型容積，m3;V2為表示量噸甲板以上所有圍蔽處所的型容積，m3;V3為表示量噸甲板以上應(yīng)計(jì)入的固定載客開敞處所的型容積，m3;V4為量噸甲板以上應(yīng)計(jì)入的固定載貨開敞處所的型容積，m3。

2.2 復(fù)核

在計(jì)算復(fù)核中，應(yīng)仔細(xì)核對船舶噸位計(jì)算書所基于的參數(shù)是否與實(shí)船復(fù)核的尺寸一致或者在規(guī)定的測量誤差范圍內(nèi)。如噸位計(jì)算書所基于的總長、上(量噸)甲板長、船寬、型深、貨艙口圍板的長度、寬度的測量值與實(shí)船復(fù)核相關(guān)參數(shù)(未實(shí)船復(fù)核的參數(shù)與批準(zhǔn)圖紙參數(shù)比較)未超過0.5%，其余影響噸位的主要尺寸誤差未超過1%(2 m以下的尺寸誤差可酌情放寬)，則計(jì)算復(fù)核采用船舶噸位計(jì)算書中的相應(yīng)數(shù)據(jù)。否則，采用實(shí)測值。

圖1 內(nèi)河船噸位計(jì)算流程圖

圖2 國內(nèi)海船噸位計(jì)算流程圖

3 計(jì)算方法設(shè)計(jì)

容積計(jì)算中，V2、V3、V4的計(jì)算相對簡單，本文僅對量噸甲板以下V1的計(jì)算方法進(jìn)行展開說明。

3.1 公式法

僅內(nèi)河船舶，可采用式(1)直接計(jì)算。

式中:k為系數(shù)，單體船k=1，雙體船k=2;d為設(shè)計(jì)滿載吃水，m;Cb為設(shè)計(jì)滿載吃水時(shí)的方形系數(shù);Cwp為設(shè)計(jì)滿載吃水時(shí)的水線面系數(shù);LS為設(shè)計(jì)滿載水線長，m;B為型寬，m，對于雙體船，B取片體的型寬;D為型深，m;D'為修正型深，m，按式(2)計(jì)算:

式中:h為梁拱高，m;hS為船首舷弧高度，m;hW為船尾舷弧高度，m。

3.2 船型估算法

針對設(shè)計(jì)滿載水線長30 m及以下無資料內(nèi)河船舶，船型估算法輸入選項(xiàng)見表1。

結(jié)合表1按式(3)計(jì)算:

式中:L為上甲板長度，m;C為系數(shù)，按式(4)計(jì)算:

當(dāng) C＜0.7時(shí)，C=0.7。

針對設(shè)計(jì)滿載水線長小于24 m的國內(nèi)海船，船型估算法輸入選項(xiàng)見表2。

結(jié)合表2按式(5)計(jì)算:

式中:C'為系數(shù)，按式(4)計(jì)算。

表1 內(nèi)河船型估算法輸入選項(xiàng)表

表2 國內(nèi)海船船型估算輸入選項(xiàng)表

3.3 查排水容積曲線

通過計(jì)算修正型深數(shù)值，查閱靜水力數(shù)據(jù)表或者靜水力曲線圖，對應(yīng)的排水容積數(shù)據(jù)或者曲線項(xiàng)目，可插值求得V1。

3.4 查邦氏曲線

通過查邦氏曲線，采用辛氏法［1，4，1］進(jìn)行拋物線法近似計(jì)算。

提供選項(xiàng):10站和20站。邦氏曲線20站輸入值或10站對應(yīng)面積值，見表3。

表3 邦氏曲線輸入項(xiàng)目表

結(jié)合表3，按式(6)計(jì)算:

式中:LPP為垂線間長，m;A0、A1、…、A20分別表示 0站面積、1站面積、…、20站面積;∑SM為辛氏乘數(shù)之和。

3.5 船體為簡單幾何形狀船

提供簡單幾何形狀計(jì)算，包括柱體、椎體、球體、正方體、長方體等，用于規(guī)則體積計(jì)算。

3.6 辛氏法

根據(jù)表4量噸甲板長度和等分?jǐn)?shù)對應(yīng)表，從而確定記錄數(shù)目和輸入項(xiàng)目，見表5。

結(jié)合表5按式(7)、式(8)計(jì)算:

式中:LT為量噸甲板長度，m;A為各等分處橫剖面面積，m2。

表4 等分?jǐn)?shù)表

表5 辛氏法輸入項(xiàng)目表

3.7 型值表法

綜合分析單隧道船、雙隧道船、雙艉鰭船、雙體船線型特點(diǎn)，設(shè)計(jì)表6主型值表和表7附加型值表(如適用)，采用辛氏法和梯形法進(jìn)行計(jì)算，主型值表和附加表采取計(jì)算值扣除方式，即:船舶量噸甲板以下容積=主型值表計(jì)算值-附加型值表計(jì)算值［4］。

設(shè)定船舶尾垂線、基線、中縱剖線交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，表6、表7中，X表示船長方向橫剖面距艉垂線距離，Y表示型寬方向半寬值，Z表示型深方向高度值，XYZ單位為m。

表6 主型值表

表7 附加型值表(內(nèi))和(外)

4 結(jié)語

通過對國內(nèi)航行船舶噸位計(jì)算多種方法和適用法規(guī)多年份的全面搭建，為用戶根據(jù)船舶證書和圖紙資料情況，有選擇性地進(jìn)行船舶噸位計(jì)算提供了全面支持方案。該解決方案后經(jīng)程序開發(fā)，作為“船舶噸位丈量計(jì)算模塊”集成在海事局“船舶噸位丈量管理系統(tǒng)”中使用，全面通過海事局實(shí)際運(yùn)用驗(yàn)證。由于該方案的開發(fā)受時(shí)效和成本控制，設(shè)計(jì)中僅考慮全面性和計(jì)算準(zhǔn)確性，對精確性把握不足。后續(xù)可根據(jù)需要，考慮引入船舶三維模型，對各項(xiàng)容積進(jìn)行精確計(jì)算，進(jìn)一步提高計(jì)算精度。

［1］ 中華人民共和國海事局.內(nèi)河船舶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則(2004)及修改通報(bào)［M］.北京:人民交通出版社，2004.

［2］ 中華人民共和國海事局.國內(nèi)航行海船法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則(2004)及修改通報(bào)［M］.北京:人民交通出版社，2004.

［3］ 盛振邦.船舶靜力學(xué)［M］.上海:上海交通大學(xué)出版社，1992.

［4］ 朱珉虎.內(nèi)河船舶設(shè)計(jì)手冊［M］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1996.

［5］ 中華人民共和國海事局.內(nèi)河船舶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則［M］.北京:人民交通出版社，2011.

［6］ 中華人民共和國海事局.國內(nèi)航行海船法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則［M］.北京:人民交通出版社，2011.