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1、第二章 海船法规的相关内容2.1 概述船舶的设计和建造必须接受船籍国政府的法定检验。法定检验是指:为保障船舶和海上人命、财产的安全,防止水域环境污染以及保障起重设备安全作业等,按照船舶与海上设施法定检验规则(简称“法规”)和政府的法令、条例,对船舶进行所规定的各项检查和检验,以及在检查和检验满意后签发或签署相应的法定证书。法定检验是强制执行的,由政府的主管机关执行,也可以由主管机关认可的船级社或其他组织执行。我国政府的主管机关是中华人民共和国海事局(由原中华人民共和国船舶检验局和港务监督局合并组成)。中国船级社承担船舶及海上设施的具体检验业务。船舶除了接受法定检验以外,对入级船舶,还需接受所入

2、船级社的入级检验。船舶入级检验是指按照船级社制订的船舶入级与建造规范(简称“规范”)来检验船舶是否符合其规定,如符合就授于相应的入级标志,并载入该船级社的船舶录。入级检验由船级社执行。我国的船级社是中国船级社,简称“CCS”。船舶入级和入哪个船级社由船东决定。船舶检验包括初次检验和营运期间的各种检验,初次检验主要是设计图纸的审查和建造检验。图纸审查是指新船或改建船舶在设计阶段,按规定的送审图纸资料目录将设计资料送交审图部门审查,审图部门审查后提出对设计图纸资料的审查意见书,设计单位依此修改设计并提交对审图意见的答复书。这个图纸审查的过程通常称为“送审”。送审通过的图纸资料和审查意见书是船舶建造

3、中船检部门验船师检验的依据。从以上所述可知,船舶设计必须满足法规和规范的要求。船舶设计和建造人员应该了解、熟悉和掌握法规和规范的内容。建造规范中与总体设计相关的规定与法规的要求基本是一致的,因此本章仅介绍我国海船法规中的有关内容。我国现行的船舶与海上设施法定检验规则(1999年)是根据中华人民共和国船舶和海上设施检验条例的规定,由我国原船舶检验局制订。内容包括:国际航行海船、非国际航行海船、内河船舶、起重设备、海上拖航、集装箱、潜水系统与潜水器、海上移动平台、海上浮式装置、海上固定设施等十个法定检验技术规则。其中“国际航行海船法定检验技术规则”7共分七篇,分别是:检验发证、吨位丈量、载重线、船

4、舶安全、防止船舶造成污染的结构与设备、船员舱室设备、乘客定额与舱室设备。第四篇“船舶安全”所包括的内容最多,共分14章和6个附则。我国法规对国际航行海船的法定检验技术规则与我国政府已批准、接受、承认或加入的国际公约(包括修正案)、议定书和规则的内容是完全一致的。主要的国际公约和规则有: 1966年国际载重线公约,简称“载重线公约”; 1969年国际船舶吨位丈量公约,简称“吨位丈量公约”; 1974年国际海上人命安全公约,简称“SOLAS公约”; 经1978年议定书修订的1973年国际防止船舶造成污染公约,简称“MARPOL 73/78公约”; 1972年国际海上避碰规则,简称“避碰规则”; 国

5、际海事组织(IMO)其他已经生效的有关决议和规则。国际公约和规则是在不断修正和完善,以上各公约自制订和生效以来,已有许多的修正案,这里不一一列举。国际航行船舶除了要满足国际公约以外,还要注意遵守某些相关国家或地区的规定,例如澳大利亚码头工人法规、苏伊士运河规则等。非国际航行的船舶不受国际公约和规则的约束。结合我国的具体情况,我国原船舶检验局专门制订了非国际航行海船法定检验技术规则8,规则的规定在某些方面相对国际公约和规则的要求有所降低。应当指出,现行的法规和规范是人们根据船舶设计、建造和使用的经验和认识并在现有的科学技术水平条件下制订的,随着科学、技术的发展和人们认识的深化,法规和规范是在不断

6、改进和完善。因而在新船型、新技术的开发中会碰到现行法规和规范一些无法回答的问题。在这种情况下,设计者应根据新船的具体情况,在保证安全和不污染环境的基本原则下,可以有所创新。当然这种创新应有科学依据,并应获得主管机关的审查同意。法规的内容非常广泛,涉及船舶的各个方面,条文的规定很具体,这里不能一一介绍。本章仅介绍与总体设计关系密切的部分内容。这些内容是:载重线、完整稳性、分舱和破舱稳性、吨位丈量以及船舶消防的有关规定,并以国际航行船舶为主。其他有些内容分散在相关章节中介绍。需要说明的是,法规防污染的规定十分重要,其中防止油类污染规定对油船的设计关系重大,其中与油船总体设计有关的主要是油船的分舱规

7、定,因此我们将其归在分舱和破舱稳性一节中作简要介绍。2.2 载重线2.2.1 概述载重线是法规对船舶最大装载吃水线以及船体开口封闭条件的规定。船舶最大装载吃水决定了干舷的大小。船舶的营运实践表明,装载过重、干舷不足,常常是发生海难事故的一个重要原因。因此,船舶必须具有足够的干舷,这一认识很早就已被人们接受。国际上早在1930年就制定了“国际载重线公约”,作为核算船舶最小干舷,限制船舶营运中装载吃水的规则。现行的国际载重线公约是1966年签订的(简称“ICLL 66”)。国际海事组织1988年的议定书对1966年国际载重线公约进行了修订,该议定书于2000年生效。对于非国际航行船舶,法规根据我国

8、沿海实际情况制定了核算最小干舷的规则。计算方法相对国际公约的规则作了一些简化。船舶具有足够的干舷一方面可以保证有一定的储备浮力,另一方面可以减少甲板上浪。如果干舷太小,航行中甲板容易上浪,而甲板上浪造成的后果是船的重量增加,重心升高,初稳性高GM下降,并可能冲坏甲板上的设备及封闭设施,也影响船员作业和人身安全。干舷的大小直接关系到船的储备浮力,如果甲板上浪来不及排掉,或者船体开口的封闭设施被破坏而导致海水灌入船体,此时如储备浮力不足船就容易下沉,甚至发生沉没或倾覆。船首甲板最容易上浪,为此,“载重线”法规还规定了最小船首高度。一般干舷较小的海船设置首楼主要也就是为了减少首部甲板上浪,满足法规最

9、小船首高度的要求。规定船舶最小干舷主要从甲板淹湿性和储备浮力这二个基本点来考虑,与此相关的主要因素有以下几个方面:(1) 影响甲板淹湿性的因素影响甲板淹湿性的因素很多,除了干舷大小以外,船在波浪中的纵摇和升沉运动的幅度,舷弧的大小和船首的高度、船体型线(特别是前体型线)、上层建筑的地位和大小等都是重要的影响因素。在其他条件相同时,就船舶在波浪中的运动幅度而言,显然与航区的风浪情况有密切关系,不同海区的风浪情况不同,同一海区在一年内各时期的风浪也不一样。因此公约将世界海区按风浪条件划分成若干个“季节区”,同一海区在不同时期也可能分属不同“季节区”。船在不同“季节区”内航行,要求的最小干舷不同。“

10、载重线”法规中所定义的季节区与日常生活中所说的冬、夏季属于不同的概念。季节区共分为:北大西洋冬季区、冬季区、夏季区、热带区、夏季淡水区和热带淡水区。淡水区是考虑淡水与海水密度不同对载重线的影响。世界海区中各季节区的划分可查阅国际航行海船法规中“商船用地带、区域和季节期海图”。我国沿海属于夏季区和热带区。船舶载重线是按季节区来勘划的。通常船舶的航线要穿越若干个季节区,因此,一般情况下,船舶将可能到达的季节区的载重线都勘划在载重线标志上。(2) 影响储备浮力大小的因素船舶要求的储备浮力首先与船的大小有关,船长大相应的储备浮力应多些,干舷要求也大些。除了干舷以外,封闭的上层建筑、舷弧以及船体的丰满度

11、(CB)对储备浮力都有一定的影响。封闭上层建筑和舷弧都形成了一定的储备浮力,它们的存在都是有利的。方形系数CB的大小影响到储备浮力与排水量的比例,当CB较小时,船体水下部分较瘦,储备浮力(即水上部分)所占比例大,相反,CB大者,储备浮力所占比例小。因此CB大的船最小干舷要求大一些。此外,对于在甲板上装运木材的船舶,由于甲板木料货本身具有浮力且可阻挡甲板上浪,因此这类船舶的干舷要求也可适当降低些。(3) 水灌进主船体内部的可能程度水灌进主船体内部的可能程度影响了储备浮力的有效性,如果这种可能性很小,所需的储备浮力也可减少。法规在确定船舶的最小干舷时,将船舶分为“A”型船舶和“B”型船舶两大类。“

12、A”型船舶水灌进主船体的可能性较小,因此要求的最小干舷比B型船舶要小一些。“A”型和“B”型船舶的定义如下:“A”型船舶 专为载运散装液体货物而设计的一种船舶。这种船舶其露天甲板具有高度的完整性;货舱仅设有小的出入口,并以钢质或等效材料的水密填料盖来封闭;载货空间具有较低的渗透率。“B”型船舶达不到上述“A”型船舶各项条件的所有船舶。(4) 船舶的破舱稳性船舶的破舱稳性好,即使船体破损水灌进主船体内部,船舶的安全性仍有保障,因此船舶的破舱稳性与最小干舷有关系。载重线公约对船长超过150m的“A”型船舶提出了破舱稳性的要求。同时还规定船长大于100m的B型船舶如果破舱稳性满足有关的规定,则最小干

13、舷也可以减小,直至可降到与A型船舶一样的干舷。法规关于“载重线”规定的主要内容有:核定干舷的各种条件、最小干舷的计算、载重线标志的勘划等。本节仅介绍国际载重线公约的部分主要内容,关于非国际航行船舶载重线的规定详见法规非国际航行海船法定检验技术规则8中第3篇的内容。2.2.2 名词定义和有关规定(1) 干舷与干舷甲板干舷是指船中处从甲板的上缘量至有关载重线的垂直距离。干舷甲板通常是最高一层露天全通甲板,该甲板上所有露天开口设有永久性的关闭装置,其下所有的舷侧开口设有永久性的水密关闭装置。对具有不连续的干舷甲板的船,该露天甲板的最低线及其平行于升高甲板部分的连续线取为干舷甲板。应船东要求经主管机关

14、批准,也可选取较低一层甲板作为干舷甲板,但应符合有关的规定,此时干舷甲板以上那部分船体在计算最小干舷时视为上层建筑。(2) 船长( L )、船中和首尾垂线船长是指最小型深85处水线总长的96,或沿该水线从首柱前缘至舵杆中心线的长度,取其大者。如果该水线以上的首轮廓线呈凹形(如球首),则凹形的最后一点作为量取船长的前端点,如凹形最后一点在该水线以下则不予考虑。船中是指上述定义的L的中点。首尾垂线是指定义L的前后端点的垂线。需提醒注意的是,这里定义的船长与船舶主尺度中定义的船长不同,应根据型线图仔细确定,一旦出错,后续的计算都将有错。(3) 型深( D )与计算型深( D1 )型深( D )是从龙

15、骨板上缘量至干舷甲板船侧处横梁上缘的垂直距离。计算型深( D1 )是船中处型深加上该处干舷甲板的厚度,当露天甲板上设有敷料时,再加上按T(LS)/L计算的值,其中T为敷料平均厚度,S为上层建筑总长。(4) 船宽( B )除另有规定外,船宽B是指船舶的最大型宽。(5) 方形系数( CB )方形系数按下式确定: CB = / (L×B×d1) (2.2.1)式中:d1最小型深的85; 吃水d1处的型排水体积。(6) 上层建筑、封闭上层建筑和上层建筑有效长度( E )上层建筑是指干舷甲板上从舷边跨到舷边或侧壁板离舷边向内不大于0.04B的第一层建筑。后升高甲板视为上层建筑。上层建

16、筑长度( S )是位于船长L范围内的上层建筑长度。封闭上层建筑是指结构坚固,端壁及侧壁上的开口设有符合要求的风雨密关闭装置的上层建筑。当端壁开口关闭时,如上层建筑内的船员不能经过内部通道前往机舱和其它工作处所,则这些上层建筑不能视为封闭上层建筑。上层建筑有效长度( E )是指宽度从舷边至舷边,高度不小于标准高度的封闭上层建筑长度;如宽度从舷边内缩,则其有效长度按长度中央处实际宽度与该处船宽之比修正减小;如高度低于标准高度,则还需按实际高度与标准高度之比例修正减小,超过标准高度则不予修正。上层建筑标准高度见表2.2.1。表2.2.1 上层建筑的标准高度 ( m )L(m)3075125后升高甲板

17、0.901.201.80其它上层建筑1.801.802.30 注:中间船长标准高度用线性插值法求。后升高甲板的有效长度,如它设有完整的前端壁,应为后升高甲板的长度,最长可达0.6L,如前端壁不完整,则应视为小于标准高度的尾楼。(7) 凸形甲板有效长度凸形甲板是指干舷甲板上,其结构至少与上层建筑一样坚固,但不伸至舷边,其宽至少为船宽的60以上的建筑;如没有上层建筑,凸形甲板长度至少为0.6L。凸形甲板的有效长度是将其全部长度按其平均宽度与船宽的比例折减而得,如果凸形甲板的高度小于表2.2.1中“其他上层建筑”的标准高度,则还需以实际高度与标准高度之比来修正减小。(8) “位置1”和“位置2”“位

18、置1”是指在露天干舷甲板和后升高甲板上,以及位于从首垂线起船长的四分之一以前的露天上层建筑甲板上。“位置2”是指位于从首垂线起船长四分之一以后的露天上层建筑甲板上。(9) 船体开口的特别规定为保证船体的密性要求,载重线公约中对船体开口和开口的关闭装置有详细的规定,这里列举主要的几点。 封闭上层建筑上所有出入口的门要求风雨密,门槛高度至少高出甲板380mm。 货舱口和其他舱口的结构和保持风雨密的措施要取得主管机关的认可。 通风筒的开口除特别规定外,应有风雨密的封闭装置。 空气管高度在干舷甲板上至少为760mm,在上层建筑甲板上至少为450mm。 舱口、出入口和通风筒等围板或门槛在“位置1”或“位

19、置2”处的高度至少应满足表2.2.2的要求。表2.2.2 围板及门槛最小高度项目在“位置1”的高度(mm)在“位置2”的高度(mm)舱口围板600450机舱棚出入口的门槛600380升降口通道的门槛600380通风筒围板900760(10) B60型船舶船长超过100m的B型船舶,在计算干舷时,其基本干舷取为B型船舶表列干舷值减去了对应船长的B型船舶表列干舷与A型船舶表列干舷值之差的60,这种船称为B60型船舶。B60型船舶必须满足下列条件:对船员的保护设施和排水装置是足够的;在“位置1”和“位置2”的舱盖符合有关要求;船长不大于150m时,不包括机舱在内的任意一舱破损时,满足破舱稳性的有关要

20、求;船长大于150m时,机舱破损也应考虑。(11) B100型船舶当基本干舷的减小值增大到B型船舶表列干舷和A型船舶表列干舷的总差值时(即B型船舶的基本干舷取为A型船舶的表列干舷),这种船称为B100型船舶。B100船舶的破舱稳性要求更高,破舱规定为:船长不大于150m时,不包括机舱在内的任意相邻两舱破损时,应满足破舱稳性的要求,船长大于150m时,机舱作为单独浸水的情况也应考虑。2.2.3 国际航行船舶最小干舷计算船舶最小干舷计算中,夏季最小干舷的计算是其他各季节区最小干舷计算的基础。1. 夏季最小干舷( Fmin )计算 Fmin = f0 + f1 + f2 + f3 + f4 + f5

21、 (2.2.2)式中:f0基本干舷,也称为表列干舷( mm ); f1船长L100m的B型船舶最小干舷的修正( mm ); f2方形系数对最小干舷的修正( mm ); f3型深对最小干舷的修正( mm ); f4有效上层建筑和凸形甲板对最小干舷的修正( mm ); f5非标准舷弧对最小干舷的修正( mm )。按上式计算所得的Fmin50mm时,取Fmin = 50mm;当在“位置1”的舱盖不符合“载重线”公约要求时,Fmin取不小于150mm。对于不配备船员的非机动船舶,最小干舷可按计算所得值减小25。实船所取的夏季干舷(FS)应不小于Fmin。式(2.2.2)中各项的计算如下:(1) 基本干

22、舷f0公约以船长为参数分别给出了A型船和B型船的基本干舷表,表2.2.3和表2.2.4分别是部分船长的A型船舶和B型船舶的基本干舷。表2.2.3 A型船舶部分船长的基本干舷船长m干舷mm船长m干舷mm船长m干舷mm船长 m干舷mm船长 m干舷mm船长 m干舷mm船长 m干舷mm50443656398084195105911012931251546140180351455666538185596107411113091261563141182052467676668286997108911213261271580142183753478686808388398110511312421281598

23、143185354490696938489799112011413591291615144187055503707068591110011351151376130163214518865651671720869261011151116139213116501461903575307273387940102116611714091321667147191958544736468895510311811181426133168414819355955974760899691041196119144213417021491952605737577390984105121212014591351719

24、15019686158776786919991061228121147613617341511984626007780092101410712441221494137175315220006361378814931029108126012315111381770153201664626798289410441091276124152813917871542032表2.2.4 B型船舶部分船长的基本干舷船长 m干舷mm船长m干舷mm船长 m干舷mm船长 m干舷mm船长 m干舷mm船长 m干舷mm船长m干舷mm50443656448088795117211014791251793140210951

25、455666598190596119011115001261815141213052467676748292397120911215211271837142215153478686898394298122911315431281859143217154490697058496099125011415651291880144219055503707218597810012711151587130190114522095651671738869961011293116160913119211462229575307275487101510213151171630132194014722505854

26、473769881034103133711816511331959148227159559747848910541041350119167113419791492293605737580090107510513801201690135200015023156158776816911096106140112117091362021151233462601778339211161071421122172913720431522354636157885093113510814401231750138206515323756462979868941154109145912417711392087154

27、2396表列的基本干舷实际上是“标准船”的夏季最小干舷。该“标准船”具有以下特征:光甲板(干舷甲板上无上层建筑和凸形甲板);方形系数CB = 0.68;L / D1 = 15;首尾具有标准舷弧。通常实际船舶与标准船不一样。因此式(2.2.2)中f1 f5是对“标准船”夏季最小干舷的修正。如果B型船舶在“位置1”的舱口盖不符合载重线公约的有关规定时,基本干舷在表2.2.4所列值的基础上必须再增加一个数值,具体规定详见法规有关条文。(2) L100m的B型船舶干舷修正值f1L100m的B型船舶,其封闭上层建筑有效长度(E)小于船长的35时,f1为: f1=7.5(100L )(0.35E/L) (

28、mm) (2.2.3)不满足上述条件的船f1 = 0(3) 方形系数对干舷的修正值f2 (mm) (2.2.4)当实船的方形系数CB0.68时,取f2 = 0(4) 型深对干舷的修正值f3 (mm) (2.2.5)式中: 当实船的D1 < L / 15时,一般情况下取f3 = 0。如果船中部具有长度不小于0.6L的封闭上层建筑,或具有全通的凸形甲板或具有延伸全船的分立封闭上层建筑与凸形甲板的组合体时,干舷可按式(2.2.5)计算结果减小(即f3取为负值)。此情况下如果上层建筑或凸形甲板的高度小于标准高度,则干舷减小值f3应乘以实际高度与标准高度之比值。(5) 上层建筑和凸形甲板对干舷的修

29、正值f4 (mm) (2.2.6)式中:上层建筑和凸形甲板的总有效长度等于L时的干舷减小值。当L24m, =350mm;L = 85m, = 860mm;L122m, = 1070mm; 中间L 值的用插入法求得。 K上层建筑和凸形甲板的总有效长度小于L时的折扣系数,从表2.2.5查 得。表2.2.5 系数K的值上层建筑和凸形甲板的总有效长度00.1L0.2L0.3L0.4L0.5L0.6L0.7L0.8L0.9LLA型船K值(%)0714213141526375.387.7100B型船K值(%).有首楼无分立桥楼05101523.532466375.387.7100.有首楼并有分立桥楼06.

30、312.71927.536466375.387.7100注: (1) 上层建筑和凸形甲板总有效长度为中间值时,K值按内插法求。 (2) B型船当桥楼有效长度小于0.2L时,K值应在、中间用内插法求。 (3) B型船当首楼有效长度l大于0.4L时,K值取情况的值;当l< 0.07L时,表列K值应减去5×(0.07Ll) / 0.07L。 (6) 舷弧对干舷的修正值f5公约给出了标准舷弧值(见表2.2.6)。当船舶的实际舷弧为非标准舷弧时,应分别计算出前半段和后半段舷弧的不足或多余数SF和SA。此外还规定,当实船封闭首尾楼超过标准高或为标准高度而其舷弧比干舷甲板为大时,实船干舷甲板

31、舷弧可增加一个S值。修正值f5按下式计算: (mm) (2.2.7)式中:l封闭上层建筑的总长度(m); SF前半部舷弧的不足或多余数; SA后半部舷弧的不足或多余数; S 如封闭首楼或尾楼的高度为标准高度,而有比干舷甲板为大的舷弧,或其 舷弧相同但高度大于标准高度时,干舷甲板舷弧的增加值S为: S = Sp + Sf , Sp或Sf = (mm)其中:y 在首垂线或尾垂线处上层建筑的实际高度与标准高度之差(mm); L首楼或尾楼的平均封闭长度,取不大于0.5L(m); L 船长(m)。舷弧不足或多余数SF和SA及后半部标准舷弧数SAO按表2.2.6计算。根据计算结果,如SF和SA均小于0,表

32、示首尾舷弧都不足,按式(2.2.7)计算增加干舷;其他情况按以下规则确定:若SF0而SA0,则:取SA0,SF不变;若SF0,则:当SA0.75 SAO,SF和SA都不变; 当SA0.5 SAO,SF = 0,SA不变; 当0.5 SAOSA0.75 SAO,SF按比例减小,SA不变。按式(2.2.7)计算结果f5为负值时(表示实际舷弧比标准有多余),还需满足其他条件后方可减少干舷。详见法规有关规定。表2.2.6 舷弧计算位置实际舷弧高(1)标准舷弧高(2)差数(3) = (1)(2)乘数(4)乘积(5) = (3)×(4)尾垂线25(L/3+10)1距尾垂线L/611.1(L/3+

33、10)3距尾垂线L/32.8(L/3+10)3船中01 SAO = (2)/8 SA = (5)/8船中01距尾垂线L/35.6(L/3+10)3距尾垂线L/622.2(L/3+10)3首垂线50(L/3+10)1 SF = (5)/8以上所述的舷弧通常是指干舷甲板的舷弧,如果船舶设有贯通干舷甲板全长且具有标准高度的上层建筑,则舷弧量自上层建筑甲板。此时如上层建筑高度超过标准高度,则舷弧值可增加一个数值。该值为:首尾垂线处为最小高度差数Z,在距首、尾垂线L/6和L/3处分别为0. 444Z和0.111Z。2季节区干舷计算(1) 热带区干舷FTFT = FSdS / 48 (mm) (2.2.8

34、)式中:FS夏季干舷 (mm); dS夏季吃水,即龙骨上缘至实际勘划的夏季载重水线的距离 (mm)。热带干舷不得小于50mm,“当位置1”的舱口盖不符合法规有关要求的船舶,FT不得小于150mm。(2) 冬季区最小干舷FWFW = FS + dS (mm) (2.2.9)(3) 淡水最小干舷FF (mm) (2.2.10)式中:夏季载重水线时的海水排水量(t); TPC夏季载重水线处在海水中每一厘米吃水吨数(t / cm)。(4) 热带淡水最小干舷FTFFTF = FFdS (mm) (2.2.11)(5) 冬季北大西洋区最小干舷FWNA (2.2.12)3船首最小高度沿首垂线自夏季载重线或设

35、计纵倾的水线至露天甲板舷侧上缘的船首最小高度hfmin不小于按下式计算所得。 (2.2.13)式中:L船长(m); CB方形系数,取不小于0.68。法规规定,如上述所要求的船首高度是用舷弧来达到的,则该舷弧应自首垂线量起至少延伸到船长的15处。如果它是用设置上层建筑来达到的,则上层建筑应自首柱延伸至首垂线以后至少0.07L处。不配备船员的非机动船舶,可免除船首最小高度的要求。为适合特殊要求的船舶,如达不到最小船首高度的要求,经主管机关同意,可另行考虑。2.2.4 载重线和甲板线标志为了便于识别与监督,法规规定所有船舶均应按规定的式样在船的两舷永久性地勘划载重线和甲板线标志。船舶各种装载情况下的

36、吃水均不得超过航区所对应的季节区的载重线。国际航行船舶的载重线和甲板线标志如图2.2.1所示。对于客船,还应勘划对应于所核准的分舱吃水的载重线标志。对于载运甲板木料货的船舶,还需勘划木材载重线标志。图2.2.1 国际航行船舶载重线和甲板线标志图2.2.1中的圆环中心应位于船长L的中点,各载重线段的上边缘为对应的载重水线,与圆环相交的一段水平线的上缘通过圆心,两侧的字母 CS为中国船级社的组织标志。圆心距甲板线上缘的垂直距离等于所核定的夏季干舷。甲板线为长300m,宽25mm的一条水平线。甲板线上缘应与计算型深D1所确定的干舷甲板上缘相一致。有关载重线勘划中的详细规定见法规有关条文。应当注意的是

37、,如按载重线公约核定的干舷与船体强度、完整稳性、分舱和破舱稳性所决定的干舷不一致时,我国法规规定应取其中最大者。2.3 完整稳性完整稳性是指船舶未受破损时受外力作用发生倾斜而不致倾覆,当外力作用消失后,船舶仍能回复到原来平衡位置的能力。完整稳性对船舶的安全性有重要的影响,也是船舶最基本的一项重要技术性能。法规对各类船舶的完整稳性规定了衡准要求。2.3.1 稳性衡准稳性的衡准包括以下两个方面的要求:1. 气象衡准气象衡准(Weather criterion)也称为突风和横摇衡准,该衡准是规定船舶所受的风浪等外力,计算出倾侧力矩与船舶的复原力矩,如果船的复原能力大于等于倾侧外力,则认为船舶满足气象

38、衡准的稳性要求,即通常所说的稳性衡准数K1的要求。倾侧力矩计算中外力作用的物理模型有以下两种:第一种模型是假定船舶无航速横对波浪发生共振横摇,当横摇到向风一侧的最大幅度时,遇到一阵突风的吹袭,此情况下要求船舶不倾覆。这种模型要求计及共振横摇后的船舶最小倾覆力矩应大于等于风压倾侧力矩。我国法规原来都采用这种模型,现行法规对非国际航行船舶仍然是这样要求。第二种模型是假定船舶首先在一个定常风作用下产生一个初倾角,然后受波浪作用而发生横摇,当横摇到向风一侧的最大幅度时,再受到一突风的吹袭,船舶在此状态下不倾覆。突风的作用力规定为定常风的1.5倍。国际海事组织(IMO)关于完整稳性的衡准采用这种模型。我

39、国现行法规规定国际航行船舶采用IMO的稳性衡准和计算方法。上述二种模型的稳性衡准数计算方法是不同的,风压倾侧力矩和横摇角的计算规定也不一样。本节主要介绍IMO的稳性衡准规则。2 稳性曲线的特征值由于船体形状不同,船舶在不同横倾角下所产生的复原力矩也不同。图2.3.1表示的是两艘不同船舶的静稳性曲线,可见形状差别很大。这种稳性曲线形状的差别对船舶的稳性产生不同的影响。根据对因为稳性不足而发生海难事故的船舶和长期安全航行船舶的稳性曲线参数的统计研究,法规对船舶稳性曲线的特征值作了规定。稳性曲线在零点处切线的斜率代表初稳性高度(切线在1弧度处的垂向坐标即为初稳性高GM),对稳性曲线特征值的要求也包括

40、初稳性高度值。图2.3.1 静稳性曲线形状IMO的稳性衡准中,除有特殊规定的船舶以外,对各类船舶的稳性曲线特征值规定为: 至横倾角30°时复原力臂曲线下的面积应不小于0.055mrad。 至横倾角40°或进水角F(若F40°)时的复原力臂曲线下的面积应不小于0.09mrad。 在横倾角30°与40°之间或30°与F之间(若F40°)复原力臂曲线下的面积应不小于0.03mrad。 横倾角等于或大于30°处的复原力臂最大值至少为0.2m。 最大复原力臂对应角最好大于30°,但不得小于25°。 经自由

41、液面修正后的初稳性高应不小于0.15m。我国法规对非国际航行船舶,除了特别规定的以外,各类船舶的静稳性曲线特征值规定为: 横倾角等于30°处的复原力臂应不小于0.20m。如船体进水角F小于30°时,则进水角处的复原力臂应不小于该规定值。 最大复原力臂所对应的横倾角应不小于30°。当船宽与型深比B/D大于2时,最大复原力臂所对应的横倾角可以减小按下式计算所得的值: 式中:D船舶的型深,m; B型宽,但当B2.5D时,取B = 2.5D; K稳性衡准数(按非国际航行船舶关于完整稳性的规定来计算,不同于2.3.2节所述的规定),当K1.5时,取K = 1.5。 经自由液

42、面修正后的初稳性高不小于0.15m。2.3.2 IMO规则稳性衡准数的计算国际航行船舶在各种装载情况下的稳性衡准数K,应符合下式要求:K = b /a 1 (2.3.1)式中:a表示风浪等外力所做的功,b为船舶复原力所做的功,在静稳性曲线上a、b分 别为突风作用力臂对应角左右两部分的面积(详见图2.3.2)。 式(2.3.1)的计算步骤如下:1. 风压倾侧力臂的计算定常风作用下的风压倾侧力臂lW1按下式计算 (2.3.2)式中:P风压,取504(Pa),对有限航区的船舶,经主管部门同意,可适当减小; AV水线以上船和甲板货的侧投影面积(m2); Z 受风面积中心距水下侧面积中心的距离(m),水

43、下侧面积中心可近似取为吃 水的一半处; 排水量 ( t )。突风作用下的风压倾侧力臂lW2为:lW2 = 1.5 lW1 (2.3.3)应注意的是,非国际航行船舶稳性计算方法中计算风压倾侧力臂时,风压P是按不同航区确定的,且风压力臂Z规定为受风面积中心距水面的距离。2. 横摇角的计算横摇角A(°)按下式计算: (2.3.4)式中:系数K按表2.3.1查得; 系数X1根据型宽吃水比(B/d)由表2.3.2查得; 系数X2根据方形系数CB由表2.3.3查得; 系数s根据横摇周期T由表2.3.4查得; 系数r按下式计算: (2.3.5)式中:OG重心距水线的距离(m),重心在水线以上为正,

44、在水线以下为负; dm平均吃水(m)横摇周期T按下式计算: (S) (2.3.6)式中:系数C = 0.373 + 0.0230.43× LWL× 10-3,其中LWL为水线长度(m); GM经自由液面修正后的稳性高(m)。表2.3.1 系数K01.01.52.02.53.03.54.0尖舭型船K1.00.980.950.880.790.740.720.700.70注:表中ABK为舭龙骨总面积或方龙骨的侧投影面积,或这些面积之和(m2)表2.3.2 系数X1B / d2.42.52.62.72.82.93.03.13.23.33.43.5X11.00.980.960.950

45、.930.910.900.880.860.840.820.80表2.3.3 系数X2CB0.450.500.550.600.650.70X20.750.820.890.950.971.00表2.3.4 系数sT6781214161820s0.1000.0980.0930.0650.0530.0440.0380.0353. 面积a、b的计算图2.3.2 稳性衡准数K稳性衡准数K = b/a,式中a和b 分别表示稳性曲线图上的两块面积,见图2.3.2。a、b可按以下方法求得:将式(2.3.2)和式(2.3.3)算得的定常风压倾侧力臂lW1和突风压倾侧力臂lW2标在图2.3.2的竖坐标上,过这二点分

46、别作与横坐标的平行线,得到与GZ曲线的交点O和C,O对应定常风作用下的横倾角O。自O向轴的负方向量取按式(2.3.4)算得的横摇角A得1点。再自坐标原点O向轴的正方向量取2,2为进水角或50°或3(3为图中GZ = lW2的直线与GZ曲线的第2个交点角)中的小者。过1和2分别作轴的垂线交GZ曲线得A、B两点,从而构成面积a(图中ACD)及面积b(图中BCE)。面积a、b分别为: (2.3.7)如果利用动稳性曲线(如图2.3.3所示)计算,则a、b分别为 (2.3.8)式中:ld 1、ld 2和ld c分别为1,2和C处的动稳性力臂。见图2.3.3。图2.3.3动稳性力臂4. 关于稳性

47、曲线的计算计算稳性曲线时,除主船体以外,按规定还可计入下列各部分: 符合载重线公约封闭上层建筑要求的第一层及第二层上层建筑(非国际航行船舶规定只计入上层连续甲板上第一层上层建筑)。 符合封闭上层建筑要求的且设有通向上层甲板的补充出口的干舷甲板上的第一层甲板室。 凸形甲板和关闭装置符合风雨密要求的货舱口。 干舷甲板上不能视为封闭的第一层上层建筑或甲板室的进水开口以下部分。5. 关于进水角计算的规定进水角是指船舶倾侧至进水口时的横倾角。关于进水口的规定为:凡是水能通过船侧、上层连续甲板、上层建筑或甲板室的非风雨密关闭的开口及非风雨密的货舱口、通风筒等进入船体内,应视为进水角开口。对于小开口,如通过钢缆、锚链、索具的孔和流水孔、泄水管、卫生管等管口,一般不作为进水口。通常,船上的进水口有多处,应取对应进水角最小的开口为进水口。应注意,在不同排水量时最先进水的开口可能不是同一开口,在不能明显确定时,应以这些开口分别计算进水角曲线,最终的进水角曲线是由进水角较小的曲线段组成。6. 关于自由液面对稳性影响的计算液舱自由液面的存在影响船舶的稳性,使稳性变差,因此稳性计算中应计及自由液面的影响。IMO规则规定,初稳性高度和稳性曲线应根

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