姜惠,田兆波,劉山,秦桐

(中國(guó)船級(jí)社青島分社,山東 青島 266000)

雙甲板遠(yuǎn)洋漁船(以下簡(jiǎn)稱漁船)是指布置有一層連續(xù)下甲板的船舶(通常從船艉延伸至船艏),上層甲板為網(wǎng)具等捕撈設(shè)備,下層甲板常布置為凍結(jié)間、洗魚(yú)臺(tái)、漁獲物初加工處所[1]。這種布置在漁船船型中較為常見(jiàn),其優(yōu)點(diǎn)顯而易見(jiàn):一方面魚(yú)獲物自上而下靠重力進(jìn)入下層甲板的接收艙內(nèi),效率很高;另一方面,下層連續(xù)甲板的布置為理魚(yú)、加工和冷凍提供了更大的工作空間,便于布置各種設(shè)備以及提供更好的工作和居住環(huán)境[2-3]。雙甲板漁船能夠滿足歐盟衛(wèi)生要求,是符合國(guó)際市場(chǎng)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)的專業(yè)化遠(yuǎn)洋漁船。

中國(guó)籍漁船法定檢驗(yàn)的依據(jù)是《遠(yuǎn)洋漁船法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》[4](下文簡(jiǎn)稱《法規(guī)》)。與其他海船干舷甲板的定義不同,漁船對(duì)于甲板有其特別的定義,即工作甲板?！斗ㄒ?guī)》對(duì)工作甲板定義為:“工作甲板系指用于捕撈作業(yè)的最深作業(yè)水線以上的最低一層連續(xù)甲板。若漁船設(shè)有兩層或多層連續(xù)甲板,也可將位于最深作業(yè)水線上面的較低一層甲板作為工作甲板?！币簿褪钦f(shuō),兩層甲板均可以選作工作甲板,但需遵守的《法規(guī)》規(guī)定內(nèi)容不盡相同,對(duì)雙甲板漁船設(shè)計(jì)有影響。

實(shí)際漁船審圖中發(fā)現(xiàn),許多設(shè)計(jì)單位忽略了《法規(guī)》中工作甲板相關(guān)規(guī)定的關(guān)聯(lián)性,沒(méi)有充分、全面地考慮工作甲板選取對(duì)雙甲板漁船設(shè)計(jì)的影響,造成漁船布置等不滿足《法規(guī)》規(guī)定。因此,首先分析《法規(guī)》關(guān)于工作甲板對(duì)主尺度、艙壁設(shè)置以及載重線的規(guī)定;以一艘37.5 m雙甲板漁船為例,對(duì)比選取其上、下甲板作為工作甲板核定干舷的計(jì)算結(jié)果,分析工作甲板的選取對(duì)雙甲板漁船設(shè)計(jì)的影響。

1 《法規(guī)》工作甲板有關(guān)內(nèi)容解析

《法規(guī)》中與工作甲板有關(guān)的規(guī)定主要集中在主尺度、艙壁設(shè)置,以及載重線3個(gè)方面。

對(duì)于雙甲板漁船,若選下甲板作為工作甲板,下甲板以下的部分為主船體,上下甲板間的部分作為上層建筑處理;若選上甲板,上甲板以下(包括上下甲板間部分)均為主船體。

1.1 主尺度

船舶的主尺度是船舶設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),是進(jìn)行基本設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)[5]?！斗ㄒ?guī)》對(duì)型深的定義為:“從龍骨板上緣量至工作甲板舷側(cè)處橫梁上緣的垂直距離?！睂?duì)于有兩層以上全通甲板的漁船,選取的工作甲板不同,對(duì)應(yīng)的型深不同,直接影響漁船的容積,且影響漁船的安全性和使用性能。船長(zhǎng)指量自龍骨板上緣的最小型深85%處水線總長(zhǎng)的96%,或沿該水線從艏柱前緣至舵桿中心的長(zhǎng)度,取大者。艏垂線為艏柱前緣與計(jì)量長(zhǎng)度的水線交點(diǎn)的垂線。不同的型深對(duì)應(yīng)不同的計(jì)量長(zhǎng)度的水線,即對(duì)應(yīng)不同的法定船長(zhǎng)和艏垂線位置。因此,工作甲板的選取對(duì)主尺度的影響最直接也最關(guān)鍵的是影響漁船型深,型深不同又影響船長(zhǎng)和艏垂線位置,進(jìn)而影響與船長(zhǎng)有關(guān)的艉垂線和船中的位置。

1.2 艙壁設(shè)置

《法規(guī)》第五篇規(guī)定,工作甲板選取直接影響防撞艙壁和水密艙壁的設(shè)置。防撞艙壁至艏垂線的距離范圍依據(jù)船長(zhǎng)決定,比如船長(zhǎng)L<45 m的漁船,防撞艙壁與艏垂線之間的距離應(yīng)≥0.05L且≤0.05L+1.35 m。不同的工作甲板對(duì)應(yīng)不同的艏垂線位置,影響防撞艙壁的位置。防撞艙壁在工作甲板以下不得設(shè)人孔、門、通風(fēng)導(dǎo)管或其他任何開(kāi)口。水密艙壁應(yīng)向上延伸至工作甲板,且應(yīng)能至少支承水頭壓力達(dá)到工作甲板所產(chǎn)生的壓力。

對(duì)于雙甲板漁船,若工作甲板取下甲板,下甲板以下的艙壁保證水密,上下甲板之間保證風(fēng)雨密,防撞艙壁在工作甲板以上的延伸部分允許必要的開(kāi)孔。若工作甲板為上甲板,水密艙壁和防撞艙壁應(yīng)水密延伸至上甲板,防撞艙壁不允許有除規(guī)定的管子穿過(guò)以外的任何開(kāi)孔,這大大提高了對(duì)上下甲板之間艙壁的要求。

1.3 載重線

載重線是《法規(guī)》對(duì)船體開(kāi)口封閉條件及船舶最大裝載吃水線的規(guī)定[6]。船舶最大裝載吃水決定了干舷的大小,干舷大小直接關(guān)系到漁船的儲(chǔ)備浮力。船舶具有足夠的干舷可以保證有一定的儲(chǔ)備浮力,且可減少甲板上浪[7-8]?！斗ㄒ?guī)》關(guān)于載重線規(guī)定的主要內(nèi)容有載重線標(biāo)志的勘劃、核定干舷的各種條件和最小干舷的計(jì)算等,工作甲板選取對(duì)這3方面均有影響。

載重線和甲板線標(biāo)志均應(yīng)勘劃在船中處;甲板線上邊緣應(yīng)與工作甲板的上表面向外延伸與船殼外表面之交點(diǎn)等高;從甲板線上邊緣垂直向下量至載重線標(biāo)志的圓環(huán)中心的距離等于所核定的夏季干舷。之前已分析過(guò)工作甲板不同會(huì)影響船中位置,將直接影響甲板線和載重線標(biāo)志的勘劃位置。

漁船夏季最小干舷按下式進(jìn)行計(jì)算核定。

F=F0+f1+f2+f3+f4+f5+f6+f7+f8

(1)

式中:F0為基本干舷,mm,計(jì)算式是關(guān)于船長(zhǎng)的函數(shù);f1～f8分別為船長(zhǎng)小于100 m、方形系數(shù)Cb、艙口蓋、計(jì)算型深、甲板線位置、工作甲板凹槽、上層建筑,以及舷弧對(duì)干舷的修正值,mm。

船長(zhǎng)、封閉的上層建筑、舷弧,以及船體的豐滿度(方形系數(shù)Cb)都對(duì)干舷值有一定的影響。船長(zhǎng)越大,需要的儲(chǔ)備浮力越大,即干舷應(yīng)該越大。所以船長(zhǎng)是確定干舷的一個(gè)基本參數(shù)。Cb的大小影響到儲(chǔ)備浮力與排水量的比例,Cb大的船儲(chǔ)備浮力(即水上部分)所占比例小,水下體積大,可灌入的海水量也多,最小干舷要求大一些。封閉的上層建筑和舷弧都會(huì)增加船舶的儲(chǔ)備浮力,因此會(huì)影響最小干舷的大小,但其有效性還取決于其上開(kāi)口的封閉條件和位置。

對(duì)于核定干舷的條件,若工作甲板取下甲板,上甲板上的艙口、門口和通風(fēng)筒等由位置1變?yōu)槲恢?,在開(kāi)口保護(hù)、船艏高度等方面要求相對(duì)降低,與原來(lái)相比進(jìn)水后風(fēng)險(xiǎn)提高,但下甲板并不具備露天上甲板的排水能力,建議提高對(duì)上層甲板的排水能力。參考《1966年國(guó)際載重線公約》(簡(jiǎn)稱《公約》),《公約》中規(guī)定:“如果實(shí)際干舷甲板以下至少一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)上層建筑高度處的假想干舷甲板作為核定的干舷甲板,則實(shí)際干舷甲板可以按照規(guī)定作為上層建筑甲板處理,此時(shí),最終吃水應(yīng)不超過(guò)核定的干舷甲板對(duì)應(yīng)的吃水?！币簿褪钦f(shuō),將上甲板作為工作甲板時(shí),如果將比上甲板低一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)上層建筑高度的假想甲板作為工作甲板時(shí)仍然滿足最小干舷要求,則此時(shí)實(shí)際工作甲板(上甲板)可作為上層建筑甲板處理。但是《法規(guī)》目前暫未引入《公約》這一條款。

2 算例分析

選取一艘37.5 m雙甲板拖網(wǎng)漁船,分別選其上、下甲板作為工作甲板按照《法規(guī)》要求進(jìn)行算例分析。

該船船體主要參數(shù)為:總長(zhǎng)37.75 m、型寬8.4 m、型深3.9 m(至下甲板)/6.1 m(至上甲板)。

2.1 主尺度和艙壁設(shè)置

選取不同甲板作為工作甲板時(shí)主尺度和艙壁設(shè)置對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 不同工作甲板主尺度和艙壁設(shè)置的對(duì)比

從表中可以看出,選擇下甲板作為工作甲板時(shí),型深小,船長(zhǎng)也小,艏垂線和防撞艙壁位置靠后,水密艙壁只需延伸至下甲板,對(duì)上下甲板間艙壁的布置要求降低。選擇上甲板作為工作甲板時(shí),防撞艙壁位于FR63,且需延伸至上甲板,而下層甲板在此肋位處為纜索艙,位置過(guò)于靠前,前半部分空間較為狹小,難以利用。另外,這種選擇使得該船錨鏈筒恰好在此處穿過(guò),無(wú)法做到防撞艙壁上無(wú)開(kāi)孔,對(duì)錨鏈艙的布置及建造實(shí)施非常不利。水密艙壁也需延伸至上甲板,且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算壓頭應(yīng)量至上甲板。上下甲板間的凍結(jié)間和漁獲物加工處所之間雖然布置了艙壁,但艙壁上有較大開(kāi)口,開(kāi)口處的艙門很難做到水密。且任何一道魚(yú)艙艙壁向上延伸至上甲板都會(huì)阻隔凍結(jié)間或漁貨處理間,會(huì)影響船上漁獲物的連續(xù)處理工作,給船上生產(chǎn)作業(yè)造成阻礙。通過(guò)上述分析可知,雙甲板漁船上下甲板間艙室布置特殊,若取上甲板作為工作甲板,滿足法規(guī)艙壁設(shè)置的要求存在諸多困難。

型深大小將直接影響漁船結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)性。在進(jìn)行穩(wěn)性計(jì)算時(shí),上下甲板間不論是作為上層建筑還是主船體均會(huì)計(jì)入,若上下甲板間的舷側(cè)結(jié)構(gòu)為水密,兩種選取方式對(duì)穩(wěn)性計(jì)算影響較小;但若上下甲板間舷側(cè)結(jié)構(gòu)為非水密,即為非封閉上層建筑,在取下甲板作工作甲板時(shí),干舷較小,無(wú)法滿足定常風(fēng)下橫傾角不大于甲板邊浸水角80%的要求(即氣象衡準(zhǔn)要求)。

漁船結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)《鋼質(zhì)遠(yuǎn)洋漁船建造規(guī)范》(2021)[9](以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》)對(duì)型深的定義為:“在船中處,沿船舷由龍骨線量至上層連續(xù)甲板橫梁上緣的垂直距離?！鄙蠈舆B續(xù)甲板取船體的最高一層全通甲板,即工作甲板選取對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度影響較小。

2.2 干舷計(jì)算

分別將上、下甲板作為工作甲板,計(jì)算夏季最小干舷,基本干舷及各干舷修正值計(jì)算結(jié)果對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 不同工作甲板干舷計(jì)算的對(duì)比 mm

從表2可見(jiàn),不同的工作甲板,核定干舷時(shí)的基本干舷和干舷修正值均有差別,則使夏季最小干舷不同,最終影響漁船的吃水和型深。

選擇下甲板作為工作甲板時(shí),核定的夏季最小干舷很小,對(duì)應(yīng)的夏季吃水和型深小,位于下甲板以下,可裝載的漁獲物少。當(dāng)工作甲板為上甲板時(shí),夏季吃水變大,吃水會(huì)超過(guò)下甲板,可多裝漁獲物。

基本干舷值和干舷修正值與船的主要參數(shù)有關(guān),選取不同工作甲板核定干舷時(shí)主要參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表3。

表3 不同工作甲板干舷計(jì)算主要參數(shù)對(duì)比

結(jié)合表3數(shù)據(jù)對(duì)表2進(jìn)行分析,取工作甲板為下甲板時(shí),由于F0是有關(guān)船長(zhǎng)的函數(shù),船長(zhǎng)小,基本干舷小;封閉上層建筑的有效長(zhǎng)度影響了f1和f7,上下甲板間為封閉的上層建筑,其有效長(zhǎng)度與船長(zhǎng)接近,不需要進(jìn)行船長(zhǎng)修正(f1=0),但上層建筑對(duì)儲(chǔ)備浮力有利,使干舷減小,上建有效長(zhǎng)度越長(zhǎng),干舷減除量f7越大;方形系數(shù)小于0.68,不需要進(jìn)行方形系數(shù)修正,即Cb小的船最小干舷要求小一些;上甲板上的露天魚(yú)艙艙口蓋所在位置為位置2,無(wú)需進(jìn)行艙口蓋修正;型深大小直接影響f4;由于甲板線取值均為其工作甲板,對(duì)f5無(wú)影響;該船為艉滑道拖網(wǎng)漁船,艉部的艉滑道使工作甲板形成凹槽,但在下甲板處影響很小,故f6較小,艉滑道凹槽對(duì)干舷的影響在上層建筑修正時(shí)予以考慮;舷弧為艏不足艉多余,f8增加的干舷較小。

由于工作甲板的不同導(dǎo)致計(jì)算時(shí)型深、上層建筑和舷弧存在較大差別,從表2可以看出,f1、f4、f7和f8變化較大,使干舷計(jì)算值相差較大,其中封閉上層建筑對(duì)干舷計(jì)算值的影響最大。但無(wú)論選擇哪一層甲板作為工作甲板,上下甲板間的部分或作為船體,或作為上層建筑,都會(huì)對(duì)減少干舷產(chǎn)生貢獻(xiàn)。夏季最小干舷不同,影響夏季吃水,夏季吃水反應(yīng)了船舶的載貨能力。

由上述對(duì)比分析可以看出,工作甲板的選取會(huì)造成漁船主尺度、艙壁設(shè)置、干舷、載貨量等方面的區(qū)別,對(duì)比見(jiàn)表4。

表4 不同工作甲板選取的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

從表4可以看出,在對(duì)雙甲板漁船進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),可根據(jù)所需的側(cè)重點(diǎn)選取工作甲板。

若考慮盡可能大的裝載量,選上甲板為工作甲板;但此時(shí)載重線會(huì)勘劃在上下甲板之間,水沒(méi)過(guò)下甲板,那么上下甲板間的結(jié)構(gòu)在規(guī)范設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按照主船體強(qiáng)度要求,而不能將其作為上層建筑進(jìn)行設(shè)計(jì);且水密艙壁和防撞艙壁需要延伸至上甲板,提高了對(duì)上下甲板間的要求,需要改變艙室布置,難滿足連續(xù)處理加工作業(yè)。

若為方便漁船作業(yè),將下甲板定為工作甲板,需要降低設(shè)計(jì)吃水犧牲一部分裝載量,但對(duì)水密艙壁、防撞艙壁、舷側(cè)結(jié)構(gòu)等要求均可降低,上下甲板間也可作為上層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),且能較好地實(shí)現(xiàn)船上漁獲物的連續(xù)處理工作。但下甲板并不具備露天上甲板的排水能力,進(jìn)水后風(fēng)險(xiǎn)提高,建議提高對(duì)上層甲板的排水能力。

另外,基于干舷計(jì)算和穩(wěn)性計(jì)算可知,雙甲板漁船保持上下甲板間舷側(cè)的水密性對(duì)滿足載重線相關(guān)要求和穩(wěn)性衡準(zhǔn)要求是必須的,一旦此區(qū)域破損導(dǎo)致連續(xù)進(jìn)水,船舶設(shè)計(jì)將低于法規(guī)要求的標(biāo)準(zhǔn),無(wú)法保證安全性。

3 結(jié)論

在漁船設(shè)計(jì)時(shí)主尺度要素確定、總體布置、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面相互影響、相互銜接,需要設(shè)計(jì)人員全面、系統(tǒng)地理解法規(guī)各項(xiàng)條款的關(guān)聯(lián)性,反復(fù)權(quán)衡漁船各種主要和次要功能的要求,使各方面的相互關(guān)系達(dá)到最佳狀態(tài)。

1)工作甲板的定義直接決定型深,進(jìn)而影響船長(zhǎng)和艏垂線位置等漁船主尺度參數(shù),影響漁船設(shè)計(jì)、安全性和經(jīng)濟(jì)效益。

2)工作甲板選取對(duì)防撞艙壁和水密艙壁的布置影響較大。工作甲板取上甲板時(shí),防撞艙壁位置過(guò)于靠前,這部分空間往往較為狹小,難以利用,且較難做到防撞艙壁上無(wú)開(kāi)孔;上下甲板之間布置了凍結(jié)間和漁獲物處理間,將水密艙壁延伸至上甲板會(huì)影響船上的生產(chǎn)作業(yè),滿足此布置存在困難。

3)工作甲板的不同對(duì)雙甲板漁船最主要的影響是在載重線方面,即干舷值以及船體開(kāi)口保護(hù),進(jìn)而影響設(shè)計(jì)吃水的大小,決定了漁船的載貨能力,是漁船設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素。工作甲板取下甲板時(shí),載貨量少,對(duì)船體強(qiáng)度、干舷、穩(wěn)性要求降低,需滿足的上甲板在開(kāi)口保護(hù)(艙口、門檻高度、通風(fēng)筒等)方面要求相對(duì)降低,但需提高上甲板的排水能力。

目前,《法規(guī)》在定義工作甲板時(shí)未涉及結(jié)構(gòu)方面的要求,而《公約》中在對(duì)下層甲板定為干舷甲板時(shí)有如下規(guī)定:“在貨艙范圍內(nèi),這種干舷甲板的結(jié)構(gòu)最低限度應(yīng)在船側(cè)并在通至上甲板的每一水密艙壁的橫向設(shè)有用骨架予以適當(dāng)支持的邊板,邊板的任何布置均應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)上的要求?！边@對(duì)上下甲板間的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了要求,建議《法規(guī)》在定義工作甲板時(shí)參考《公約》對(duì)干舷甲板的定義補(bǔ)充結(jié)構(gòu)方面的要求。