破舱稳性新规范探讨

破舱稳性新规范探讨孙家鹏（上海船舶研究设计院，上海 200032）摘要：从破舱稳性计算方法出发，对破舱稳性新规范与现行相应的规范进行了比较，对决定破舱稳性的各个因素的变化规律及其对分舱指数的影响做了一定的分析，并通过某集装箱船，总结了提高分舱指数的方法，同时对新规范中一些较难理解的内容做了一定的解析。

关键词：船舶破舱稳性；SOLAS2009；概率性方法；分舱指数中图分类号：U661.2+2 文献标识码：B 文章编号：1005-9962(2009) 04-0028-06Abstract: The forthcoming new rules and current effective rules of damage stability are compared based on the calculational methods of damage stability. The varying pattern of the factors determining the damage stability and their effects on the subdivision index are analysed. The methods of enhancing the subdivision index are summed up for a container vessel. Some parts of the new rules that are relatively ambiguous are explained.Key words:ship damage stability; SOLAS2009; probabilistic method; subdivision index1 背景当前评估干货船的破损生存能力的概率性方法[1]（以下简称Reg25）是对296起破损事故进行回归分析得出[2]的。

由于样本有限，加之近十几年各种新的船型、新的破损事故的出现，它的一些原则在今天看来不是十分合理。

并由于所有船的破损机制都是相同的，因此应将评估客船和货船的破损生存能力统一起来。

基于以上情况，一项命名为HARDER (Harmonization of rules and design rationale)的项目于2000年3月由欧盟和IMO发起，旨在用概率性方法评估涵盖于IMO公约中的所有船舶。

HARDER 共有19个成员，包括欧洲9个国家的船级社、科研机构、大学等。

HARDER项目于2003年5月结束，提交给IMO并通过载重线与渔船安全子委会（SLF）进行了讨论。

破舱稳性新规范（以下简称SOLAS2009）于第80次海安会被采纳，并定于2009年1月1日生效[3]。

在MSC82次会议上，给出了SOLAS2009的暂时解释性文件，最终的解释文件于2008年7月SLF第51次会议给出[4,5]。

新规范适用于2009年1月1日起安放龙骨的船舶，各大船级社对新规范的变化情况给予了宣讲或提出了送审的要求[6-8]，并对规范中较难理解的内容给予解释说明。

然而对于设计人员来说，更关心的是如果现有的船不满足新规范时，应该如何使用最简单有效的办法来达到新规范的要求，这也就需作者简介：孙家鹏，男，工程师。

1979年生，现从事船舶总体设计与研究。

要对破损稳性的计算原理及方法进行深入地研究。

如果能逐项对新老规范公式中的各个参数进行对比分析，得出各个参数的变化对分舱指数的影响，并给出一个由简到难的计算方案，则是一件很有意义的事情。

2影响分舱指数A的各个参数的讨论概率性破损稳性的要求是计算的分舱指数A 大于要求的分舱指数。

为了达到此要求就是要增大RA值减小值。

适用于干货船和客船的SOLAS2009是基于Reg25规则的，也就是说同样是对破损概率与生存概率的乘积进行一种加权平均。

客船相对货船来说，只是增加了几项特殊条款，如需要考虑中间进水状态、横倾力矩等。

因此本文只针对干货船进行说明。

R2.1 要求的分舱指数R当分舱长度大于100m时，要求的分舱指数分别为：SL1/3Reg25 : (0.0020.0009)SR L=+(1)1521281SOLAS2009：+−=SLR(2)当分舱长度不小于80m但不大于100m时，要求的分舱指数要在以上两式上给予折减，公式相同，这里不再列出。

当分舱长度相同时，分舱指数随船长的变化趋势如图1所示，另外从文后的2.2.4的分析中看出，SOLAS2009要求的不小于Reg25要求的值。

因此单从要求的分舱指数来看，SLRSLR— 28 — 孙家鹏：破舱稳性新规范探讨新规则有了较大幅度的提高。

图1 要求的分舱指数随船长的变化2.2 达到的分舱指数A通常来说船长在设计初期已经确定，想通过缩短船长来降低需要的分舱指数R 不大现实。

因此比较切实的方法是如何提高达到的分舱指数A 值，其值为：∑=iiSP A (3)式中：P 为破损概率；为生存概率。

S 可见，要达到满意的分舱指数，就是要考虑各个舱或舱组的P 及其，使其乘积的总和最大。

对于S P 值，要考虑由纵向分隔引起的缩减因数r 的影响，对于值，要考虑水平分隔V 的作用。

下面对此4个参数分别探讨。

S 2.2.1 破损概率P 的探讨通过对统计数据的相关性分析[9]，当不考虑横向破损时，破损概率P 取决于破损位置)(x a 和破损长度)(y b ，而这两者又不相关，因此，联合破损概率),(y x f 可以写成：)()(),(y b x a y x f ⋅=。

当不考虑防撞舱壁及尾尖舱端壁破损时：0.4 1.6 0.5 Reg25 : () 1.2 0.5x x a x x ⎧+<⎪=⎨>⎪⎩如果如果 (4)SOLAS2009 : () 1 a x = (5)也就是说当不考虑艏艉时，对于Reg25，船中前的破损概率相同，中后的破损概率递增，对于SOLAS2009，破损概率和沿船长方向的位置无关。

另外，可以初步判断出，当横向水密舱壁数目相同时，对于Reg25，在保证生存概率的情况下，将船中前的水密舱壁间距适当增大，有可能会增加值。

而对于SOLAS2009来说，将横向水密舱壁均匀分布，或者将靠近艏艉端的舱室适当缩短，靠近船中的舱室适当放大来获得较大的生存概率，将有利于提高值。

S R R 1.0 0.8 0.6 0.4 0.20.080 130 180 230 280 330 380L S /mR 为了进一步说明问题，以一个200m 长、9个均布的水密横舱壁的“方箱船”为例，从图2中可以看出，当无因次破损长度相同时，对于SOLAS2009，艏艉的破损概率PDF 相同，相对于其他位置有较大的提高，也就是在满足规范及布置的要求的同时，适当的增加艏艉尖舱的长度会对值有较大的影响。

J R 通过表1可以比较清楚地看出防撞舱壁的长度对分舱指数的影响。

在表2中通过舱（舱组）破损概率的对比，可以看出新规范对于一舱破损的概率相对变大。

表1与表2中的数值只是用来说明一种趋势，实际要考虑规范对舱的大小的规定及实际情况。

JP D F图2 无因次破损长度的破损概率表1 防撞舱壁的长度对分舱指数的影响防撞舱壁无因次长度 艏尖舱破损的 贡献值A i 达到的分舱 指数A 0.050 0.03120 0.49009 0.060 0.03888 0.49207 0.0700.04762 0.49366 0.080 0.05770 0.49530 0.100 0.07183 0.49659 0.125 0.08986 0.49684 0.1500.100820.49385表2 舱（舱组）破损概率P i规则SOLAS2009 Reg25 达到的分舱指数1舱 2舱3舱 4舱 5舱0.49703 0.42229 0.07190 0.00879 0.000000.41116 0.45981 0.12628 0.00275 0.00000合计1.00000 1.00000上海造船 2009年第4期（总第80期） — 29 —2.2.2 纵向分隔引起的缩减因数r 的影响当设有纵向舱壁时，可以用某个区域的破损概率P 乘以横向缩减因数r 来表示内侧空间不浸水的概率，即单独边舱浸水的概率。

对于Reg25，系数r 只与纵向界限之间的平均距离与最深吃水处的船宽的比值以及无因次破损长度有关，在SOLAS2009中，除了以上两个因素，还与破损位置有关。

r 随的变化如图3所示。

图中的MID 表示舱室的前后端位于的首末端之内，END 表示舱室的一端与的首末端重合。

从图中可见，对于Reg25，其趋势为一条=0.2折点的直线，对于SOLAS2009，其趋势为一条逐渐变缓的曲线。

当>0.2时，SOLAS2009的B b /B b /S L S L B b /B b /r 值有一定的提高，破损同样横向深度的概率相对变大，也就是说设置比较深的纵向舱壁的影响相对变大。

总体来说，SOLAS2009相对于Reg25，r 的变化不大。

图3 缩减因数r 随b /B 的变化2.2.3 生存概率S 的探讨对于生存概率S ，包括波浪作用的和其他因素作用的。

对于，采用的仍是基于统计数据的恢复力臂GZ 曲线特性法w S a S w S [10]：12max Reg25: 0.1020GZS K ⎡=⋅⋅⎢⎣⎦范围⎤⎥(6) 14max SOLAS2009: 0.1216GZS K ⎡⎤=⋅⋅⎢⎥⎣⎦范围 (7) 从公式（6）和（7）可以看出，一方面，当系数K 值为1时，对于Reg25，GZ 曲线下20°的范围内GZ max 不小于0.1m 时，S 达到1。

而对于SOLAS2009，GZ 曲线下16°的范围内GZ max 不小于0.12m 时，S 才达到1。

因此，新规范要严格一些。

另一方面，以上公式方括号内的值由1/2次方变为1/4次方，当其值小于1时，显然后者更大。

K 值取决于船舶破损后的横倾角。

Reg25规定最大横向破损不超过中线，SOLAS2009规范规定最大横向破损范围可达到船宽的一半。

因此，在型线比较瘦的艏艉，对于SOLAS2009来说，会引起更大范围的横向破损，稳性曲线会损失较大。

但另一方面，相对大量的进水可能会起到调倾的作用，使K 值变大。

a S 包括进水中间状态、风引起的横倾等，这些只在考虑客船的生存概率时给予考虑。

2.2.4 水平分隔引起的缩减因素V 的影响当相应的水线以上设有水平分隔时，可以用某个区域的生存概率S 乘以缩减因数V 来表示此水平分隔以上不浸水的概率。

对于最高水平分隔的定义如式（8）、（9）所示。

max H max max Reg25: 0.056(1/500)250m7250mS S S S H d L L L H d L =+−≤=+> (8)1 0.8 0.6 0.4 0.20.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.5r max SOLAS2009: 12.5S H D =+ (9)式中：d 为不同的初始状态的下的吃水，为最深吃水。