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[aa]集装箱船舶满载航行零压载水方案 　　 第29卷第2期xx年6月上?海?海?事?大?学?学?报Journal ofShanghaiMariti meUniversityVo.l29?No.2Jun.xx:1672-9498 　　 (xx)02?0017?04集装箱船舶满载航??零压载水方案汪益兵(浙江国际海运职业技术学院航海工程学院,浙江舟山?316021)摘?要:为更好地保护海洋环境和提高船舶营运效益,根据集装箱船舶的稳性衡准最基本条件及集装箱绑扎设备的受力等对船舶稳性的要求,在保证船舶处于合适稳性范围下,探讨减少使用压载水问题,系统描述对集装箱船舶满载航行时实践?零压载水(zero ballast)的经验做法.关键词:集装箱船舶;船舶安全;零压载水:U617.7;X52????文献标志码:APropos alonzeroballastin fully ladencontainershi psWANGYibing(School ofNauticalEng.,Zhejiang InternationalMariti meCollege,Zhoushan Zhejiang316021,China)Abstract:Aording tothe stabilityof container ships andthe stressof container ships!lashing equip?ment,reducing theusage ofthe ballastwaterin containerships isdiscussed underthe basiondition ofcontainerships!suitable stabilityin orderto protectthe marine enviornment andi mprovethe ships!operational efficiency.The approachof zero ballast infully ladencontainershipsis alsosystematicallydepicted.K eywords:containership;ship safety;zeroballast:xx?08?30?修回日期:xx?02?25作者简介:汪益兵(1970?),男,浙江兰溪人,副教授,硕士,研究方向为航海技术和航海教育,(E?mail)zi mcwyb@126.0?引?言集装箱船通常利用压载水使自身处于良好的适航状态.但在保证船舶安全航?的同时,压载水的使用给海洋环境和船舶营运等带来诸多弊端.因此,人们开始努?消除使用压载水造成的危害并竭?减少甚至避免使用压载水.1?减少使用压载水的益处1.1?有利于保护海洋环境据统计,全球每?有85000多艘船舶运载和排放超过100亿t压载水,而平均每吨压载水中含有浮游生物1.1亿多个.这些浮游生物进入陌生水域将严重威胁当地海洋环境,破坏生态平衡.全球环保基金组织(GEF)把通过船舶压载水引入新环境的有害生物及其影响列为当前严重威胁海洋生态环境安全的4大危害之一,由此产生的环境问题已引起全世界的高度重视.为防止并控制船舶压载水传播有害水生物和病原体,国际海事组织(I MO)及各航运大国纷纷制定相关措施,严格控制压载水排放.I MO于xx?2月通过#国际船舶压载水及其沉积物控制和管?公约?(以下简称#压载水公约?);美国、澳大利亚及欧洲一些国家制定并实施压载水管?的强制性规定;18我国全面完成全球压载水管?项目(GloBallast),并就实施公约和相关导则展开专题研究.然而,I MO海洋环境保护委员会及全球压载水管?项目组均认为,目前尚无适合于船舶压载水处?的最有效办法,如#压载水公约?中管?压载水?换的规定%也仅停留在防止非本地水生物种的蔓延,但容许航运船舶在符合公约规定的海域排放或?换船舶压载水,同样致使这些海域受到污染.??%#压载水公约??第B?4条压载水?换规定,进?压载水?换的船舶:.1凡可能时,均应在距最近陆地至少200n mile,水深至少为200m的地方进?此种压载水?换并考虑本组织制定的指南..2当船舶?能按第1.1款进?压载水?换时,应考虑第1.1款所述指南,在尽可能远离最近陆地的地方,并在所有情况下距最近陆地至少50n mile,水深至少为200m的地方进?此种压载水?换..3当无法满足这些要求时,可为船舶指定进?压载水?换的区域,所有船舶应根据船舶压载水管?计划的规定对设计用来装载压载水处所的沉积物进?清除和处?.1.2?有利于提高船舶营运效益1.2.1?节省船舶营运成本 　　 (1)消除使用压载水对海洋环境造成污染的多种方法包括采用压载水处?剂以及在打进和排放压载水时双重杀菌,上述方法均存在处?成本昂贵的问题,前者还会给海洋造成再次污染. 　　 (2)使用压载水必将减少货载.集装箱船的压载?为总载重?的30%~40%,如1艘3800TEU集装箱船舶设计压载水舱容约为20000m3,实际运营中常装载有5000m3压载水.因此,携带压载水航?造成船舶货载能?的巨大浪费. 　　 (3)国际燃油价格?断上涨,航运成本大幅上升,迫切要求减少使用压载水,这亦有利于提高航速,减少航?时间,降低营运成本.以1艘排水?50000t、船速24kn的集装箱船舶为例,每日耗油?150,t现加载2000t压载水,根据在航速一定的条件下,燃油消耗?与排水?的关系原?计算,每日耗油?增加4t左右. 　　 (4)置换压载水过程消耗燃油,增加成本.换装作业?能影响航?速度,??能使船舶停车从而影响营运效益.另外,其在使用上还存在很大的局限性. 　　 (5)日本等国引航计费与吃水有关的方法增加压载水管?的难度,促使船舶少装压载水或于离港前尽?排水,在进出港前调平吃水,以减少费用支出.20世纪80?代后期以来,大型化集装箱船?断增加,吨位也越来越大,对港口接纳能?提出新要求.限于港口水深?足,一些大型船舶必须候潮进出港口;有的港口及航道已经难以容纳大型船舶的出入及装卸货,使航运公司蒙受巨大损失.而安全利用最少?的压载水能有效调整船舶吃水.通常,1艘6000TEU的集装箱船在满载时的每厘米吃水吨数(TPC)在80t/cm左右,8000TEU的集装箱船满载时的TPC在100t/cm左右,即少装1000t压载水可以使船舶吃水减少十几厘米,显然,减少压载水的使用对减少吃水的效果相当明显.1.2.2?避免对船舶安全产生不利影响使用压载水对船舶安全航?至关重要.随着I MO和港口国对使用压载水要求的提高,通常采取在大洋上置换压载水的方法,而采用该方法会出现以下问题: 　　 (1)置换过程中难以确保船舶的剪?、弯矩及稳性在允许范围内,须特别考虑恶劣海况对船舶产生附加的剪切?和扭矩应?问题,压载水舱超压或负压,在某段时间内可能导致稳性和强度?符合要求,以及?换压载水时自由液面的变化(也称晃荡载荷)对航?中船舶横向摇摆和纵向扭矩的影响. 　　 (2)压载水置换过程中船舶吃水和吃水差对船舶正常航?的影响,机舱冷却水正常供应压?的保持及螺旋桨沉深变化对螺旋桨推?和转矩的影响. 　　 (3)航?中压载泵的使用对机舱电?负载航?安全供应提出?高的要求;同时考虑机械设备故障的因素,应有必要的备件以应付可能出现的故障.鉴于此,在海况、天气等条件?满足时,尽??要进?压载水置换,以保证船舶安全航?.2?减少使用压载水的理论研究??集装箱船使用压载水的目的包括使船舶处于合适稳性范围、船舶强度?受损伤和保证最佳的倾侧状态等.其中,最主要的是保证船舶处于合适稳性范围,本文就此对减少使用压载水进?探讨.集装箱船舶的稳性既要满足船舶稳性衡准最基本的条件,又要考虑绑扎设备的受?等对船舶稳性的要求,因此对集装箱船舶稳性范围体现在对初稳心高度h GM上.在实践中,集装箱船舶最佳的初稳心高度值h*GM=m in{h GMC+C*h,h GMmax} 　　 (1)式中:h GMC为我国#船舶与海上设施法定检验规则?对船舶初稳心高度的最小值要求;C*h是1个安全余?,h GMmax是假定的最大初稳心高度.上式给出集装上?海?海?事?大?学?学?报??第29卷?第箱船舶最佳初稳心高度计算模型,有较强的适用性.鉴于船舶稳性大小和压载水的使用都与集装箱船舶重心高度有关,因此,可通过变换式 　　 (2)来分析各因素之间的关系h KG=?0&Z0+P&Z P+G&Z g+B W&Z b? 　　 (2)式中:h KG为船舶最佳初稳心高度下船舶的重心高度;?0为空船排水?,Z0为空船重心距基线高度;P为集装箱货载总重?;Z P为集装箱货载合重心高度;G为各油水舱载荷?和船舶常数的总重?,Z g为其合重心的垂向坐标;B W为船舶压载水重?,Z B为其合重心的垂向坐标;?为船舶排水?,数值上等于?0+P+G+B W.通过式 　　 (3)求出压载水重?B W=P(h KG-Z P)+?0(h KG-Z0)+G(h KG-Z g)Z B-KG 　　 (3)??为使船舶在获得最佳初稳心高度前提下压载水为0,必须满足P(h KG-Z P)+?0(h KG-Z0)+G(h KG-Z g)=0 　　 (4)因此,当集装箱货载合重心高度Z P=KG+?0(h KG-Z0)+G(h KG-Z g)P时,达到压载水重?B W为0.这样的货载合重心高度Z P可在实践中获得.以笔者1次海上实践为例,?O船(5500TEU)从温哥华开往釜山,开航前船舶状况为:重油2929.1,t重心高度8.61m;柴油172.6,t重心高度2.28;t淡水378,t重心高度13.2m;船舶常数550,t重心高度14.52m;空船重?24225,t重心高度15.14m;船上货载重?P为28037.7,t配载后货载合重心为17.31m;船上没有压载水,即B W为0.当时船舶排水??为56292.4,t横稳心高度h KM为20.08m,最后得出船舶初稳心高度为2.78m,经自由液面修正后为2.75m,船舶稳性处于合适状态.同时,在优化纵向受?时,需将较重的集装箱配在船中区域,使船舶纵向受?处于较良好状态,实际产生的最大剪?为允许值的38%,实际承受的最大弯矩为允许值的52%、最大扭矩为允许值的24%,均在船舶承受范围之内.可见,无论是提高集装箱载重?,还是减少压载?,都要尽可能降低集装箱合重心高度.因此,集装箱配载时应遵循下重上轻的原则,避免出现重箱压轻箱现象.此外,可以进一步求得近似的最少压载?.首先,确定h GM的上下限范围{h GMl,h GMu}.h GM的上限值h GMu可在将全部承运的集装箱从舱底自下而上、按重?由大到小的顺序配船后求得,而h GM的下限值h GMl则在按上述相反的顺序将集装箱配船后求得.然后,要得到与最优初稳心高度值h*GM相吻合的h GM值且压载?最少,应有h*GM?{h GMl,i GMu}.考虑集装箱配载遵循下重上轻的原则,故h*GM应尽可能接近h GMu的大小,即h*GM(h GMu;另外,航?途中油水消耗等情况(包括自由液面等因素的影响)会使船舶初稳心高度减小,故h GMu应有一定的富余?,设该富余?为?h GM1,即h GMu=h*GM+?h GM1.3??零压载水方案的实践集装箱船舶尽可能少使用压载水?仅?论上可?,而且也被许多船舶所实践.本着安全、环保、经济、有效的原则,许多集装箱航运公司大?提倡合?管?压载水,要求最少?装载和排放压载水;有的公司规定,如果船舶携带的压载水超过一定数?(如2000t或4000,t?同类型的船舶要求?同),则必须向公司书面说明原因.目前,集装箱船在跨洋航?时通常为满载,现代化的计算机配载软件可将船上货物进?合?分配,保证船舶的稳性、强度以及合适的吃水、吃水差等,以往必须通过加载一定压载水来达到船舶适航的做法正逐渐被?零压载水这种新颖的操作方案所代替.具体实施步骤如下: 　　。