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第二代完整稳性衡准,未来新标尺

来源:水动力学研究与进展 【在线投稿】 栏目:综合新闻 时间:2020-09-15

对所有海上船舶而言,完整稳性是船舶安全性的重要基础之一,是船舶设计建造的强制性法定要求,船舶设计,特别是新船型的开发与之密切不可分。作为强制性法定要求的船舶稳性规范,对船舶安全航行至关重要。随着第二代完整稳性衡准在未来几年内的强制实施,将对我国造船工业产生巨大的影响。

强制实施影响巨大

多年来,人们一直在坚持不懈地探索能够保证船舶航行安全的完整稳性衡准。尽管人们对复杂海况下船舶的运动了解的还不是很充分,但是仍然从大量的船舶操作和航行事故中总结很多经验和教训。正是基于这些经验教训和对船舶流体力学认识的不断加深,国际海事组织(IMO)从上世纪中后期就一直致力于制定和修订适用于所有船舶类型的完整稳性衡准。近年来,随着现代船舶设计技术和船舶流体性能研究的持续发展,经IMO稳性、载重线和渔船安全分委会(SLF)多年的工作,起草了《2008年完整稳性规则》(2008 IS Code),即第一代完整稳性规则,IMO于2008年12月4日通过并颁布了该项规则,其中的PART A已于2010年7月1日正式强制生效。

现行有效的《2008年完整稳性规则》,主要由船舶静力学理论以船舶在静水中静止时在横风、横浪作用下的复原力臂曲线的参数来描述,并作为船舶稳性的评估方法。该衡准是根据20世纪中期收集的船舶营运统计资料和气象衡准制定的规定性规则,主要是基于经验背景,无法体现船舶类型及其操作和环境条件的多样化,也无法体现现代船舶水动力学研究的新成果,最主要的是现行的完整稳性衡准仅仅是船舶稳性失效模式之一,对其它会导致发生船舶倾覆或人员伤害、货物损害的稳性失效模式没有涉及。因此,目前基于经验背景的规定性规则不足以防止动态稳性现象导致的船舶倾覆的发生。

进入二十一世纪以来,完整稳性的其他失效模式,因其对船舶安全的风险日益明显,国际海事组织(IMO)已将制定第二代完整稳性衡准提上议事日程。这个稳性规范由薄弱性衡准和直接计算衡准等组成,将包括船舶丧失动力时的瘫船稳性、与操纵性有关的横甩以及复原力变化引起的参数横摇等内容。其中薄弱性衡准分为两个层次衡准,首先船舶依据稳性评价里的第一层次衡准进行判定,不符合其要求的船舶,须依据第二层次衡准进行判定。不符合薄弱性衡准的船舶须进行直接计算衡准的判定。

基于新的稳性失效模式(纯稳性丧失、参数横摇、骑浪/横甩、瘫船、过度加速度5种失效模式)建立的第二代完整稳性衡准,将改变以往依靠经验公式制定衡准的方法,引入稳性直接评估的概念,同时对新颖船舶、超尺度比船舶的稳性提供个性化的稳性评估,对现有完整稳性(IS)衡准将是一场全新的大变革。第二代完整稳性衡准将作为2008 IS规则的补充和替代方法,同时也是为新设计建造船舶和现有营运船舶提供操作指南而将成为2008 IS规则强制性要求的一部分,为船舶设计和营运操纵提供依据和指导,同时也对船舶设计提出了更高的要求。

第二代完整稳性衡准考虑了波浪中船舶实际航行时的倾覆现象和倾覆风险,完全不同于目前正在执行的基于静水力和经验背景的2008完整稳性规则。第二代完整稳性衡准的强制实施将对船舶工业届带来巨大影响,是目前迫切需要我国工业界积极参与和应对的新海事法规之一。IMO于2019年2月的SDC 6次会议初步完成了薄弱性衡准、稳性直接评估和操作限制/指南的全部技术内容的制定工作。并将于2021年初完成全部衡准文本的正式起草,届时将报送IMO海上安全委员会批准发布。根据IMO计划,第二代完整稳性衡准将首先作为非强制性要求推荐开展试用,在为期4~5年的试用期内收集使用经验。完善后,最终作为强制性要求推广。第二代完整稳性衡准考虑了船舶的一些特殊倾覆现象和风险,补全了现有国际规则所没有覆盖到的事故模式,能够有效提高船舶在恶劣海况下的动稳性安全水平,对于提高船舶安全水平,降低人命安全风险具有重大意义。第二代完整稳性衡准一旦强制执行,船舶设计就必须对不满足要求的新造船型进行改进或采取操作限制/操作指南的方式,满足衡准后该产品才能进入国际市场。

关键技术突破是难点

第二代完整稳性衡准已成为全球海事、造船和航运业重点关注亟待解决的问题,是关系船舶安全的重要一环。

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