基于SOLAS 公約體系的國(guó)際船舶破艙穩(wěn)性發(fā)展綜述

張 偉 喬薛峰 高曉磊 孫明宇

（中國(guó)船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院 上海 200011）

0 引 言

隨著經(jīng)濟(jì)全球化和國(guó)際貿(mào)易的不斷發(fā)展，國(guó)際海運(yùn)也蓬勃發(fā)展起來。目前，國(guó)際海運(yùn)已占到全球貿(mào)易的90%以上，對(duì)全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。船舶在航行中可能會(huì)發(fā)生船體破損事故，從而導(dǎo)致船上人員生命安全受到威脅，并造成財(cái)產(chǎn)損失以及環(huán)境污染等問題。由于船體破損事故往往會(huì)造成嚴(yán)重后果，所以引起了國(guó)際社會(huì)對(duì)船舶航行安全意識(shí)的不斷增強(qiáng)，相關(guān)規(guī)范也隨之不斷發(fā)展和完善。

1 近年海損事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

船舶在海上航行時(shí)會(huì)發(fā)生各種海損事故。英國(guó)勞氏船級(jí)社對(duì)2000—2010 年間發(fā)生的船舶海損事故進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)[1]，如圖1 和圖2 所示。

圖1 2000—2010 年間發(fā)生的船舶海損事故（按船型）

圖2 2000—2010 年間發(fā)生的船舶海損事故（按原因）

由統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，接近一半的海損事故是船舶沉沒（約占49%，通常是船體破損后進(jìn)水導(dǎo)致），而通常船舶沉沒造成的危害十分嚴(yán)重。為應(yīng)對(duì)該問題，國(guó)際海上人命安全公約（international convention for safety of life at sea, SOLAS）于1914 年首次被提出。破損事故同時(shí)推動(dòng)了相關(guān)規(guī)范的產(chǎn)生和發(fā)展，而規(guī)范的不斷發(fā)展和完善也對(duì)破損事故的預(yù)防起到了決定性作用。自SOLAS 公約被提出后，破損事故已明顯減少。據(jù)英國(guó)勞氏船級(jí)社海損事故統(tǒng)計(jì)，在1910 年，平均每100 艘船中就有1 艘發(fā)生海損，而2010 年則降低到平均每670 艘船才有1 艘發(fā)生海損。由于破損事故占了海損事故的大部分，因此也可認(rèn)為破損事故的發(fā)生概率大幅降低了。

2 基于SOLAS 公約體系的破艙穩(wěn)性規(guī)范發(fā)展

船舶破艙穩(wěn)性已經(jīng)歷超1 個(gè)世紀(jì)的發(fā)展。1889年，在美國(guó)華盛頓舉辦的國(guó)際海運(yùn)會(huì)議[2]對(duì)船舶破艙穩(wěn)性進(jìn)行了首次嘗試。其規(guī)定客船需要設(shè)置足夠數(shù)量的艙壁，以確保當(dāng)任意2 個(gè)相鄰艙室進(jìn)水時(shí)，船舶依然能夠保持足夠的穩(wěn)性。其本質(zhì)是要求客船可以保證具有兩艙不沉的分艙標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 泰坦尼克號(hào)和SOLAS 1914

2.1.1 泰坦尼克號(hào)

泰坦尼克號(hào)是隸屬于英國(guó)白星航運(yùn)公司的1 艘奧林匹克級(jí)郵輪，全長(zhǎng)約269 m，是當(dāng)時(shí)世界上體積最龐大、內(nèi)部設(shè)施最豪華的郵輪。泰坦尼克號(hào)是按照兩艙不沉的分艙標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)的，可以在任意2個(gè)相鄰水密艙室破損進(jìn)水的情況下仍然具有足夠的穩(wěn)性。因?yàn)楫?dāng)時(shí)沒有人能夠想象有比2 個(gè)相鄰主艙室艙壁處破損更嚴(yán)重的情況，所以泰坦尼克號(hào)在當(dāng)時(shí)也被認(rèn)為理論上是“不可沉沒”的。

然而就在泰坦尼克號(hào)從英國(guó)南安普敦出發(fā)駛往美國(guó)紐約的處女航中，讓所有人都意想不到的事發(fā)生了。1912 年4 月14 日，泰坦尼克號(hào)在全速航行狀態(tài)下與冰山相撞，造成右舷艏部至船舯部分船體破裂，導(dǎo)致海水迅速涌入艏部6 個(gè)水密艙室，并最終于次日凌晨在船體斷裂成兩截后沉入大西洋海底。泰坦尼克號(hào)的沉沒最終導(dǎo)致船上搭載的2 224 人中，1 514 人不幸罹難。

2.1.2 SOLAS 1914

為應(yīng)對(duì)泰坦尼克號(hào)沉沒帶來的挑戰(zhàn)，以英國(guó)為首的13 個(gè)主要航運(yùn)國(guó)召開會(huì)議，并于1914 年1 月20 日簽署了《1914 年國(guó)際海上人命安全公約》（SOLAS 1914）。該公約本應(yīng)于1915 年7 月1 日生效，但因第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)，導(dǎo)致該公約并未生效。

SOLAS 1914 關(guān)于破艙穩(wěn)性的規(guī)定適用于國(guó)際航行且載客超過12 人的機(jī)械推進(jìn)商船[3]。其關(guān)于破艙穩(wěn)性的要求主要是規(guī)定船舶的分艙標(biāo)準(zhǔn)，并通過可浸長(zhǎng)度和分艙因數(shù)來確定單艙最大長(zhǎng)度。其中分艙因數(shù)取決于船長(zhǎng)和船舶類型，其值在0.34 ~ 1之間變化。分艙因數(shù)和分艙標(biāo)準(zhǔn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：分艙因數(shù)F≤ 0.5，兩艙不沉；分艙因數(shù)F＞ 0.5，一艙不沉。

除此之外，考慮到船舶首部撞擊和觸底的破損情況，SOLAS 1914 分別額外對(duì)船舶首部區(qū)域和船底部區(qū)域給出了相應(yīng)的特殊要求。對(duì)于船舶首部區(qū)域，要求對(duì)于不同的分艙因數(shù)和船長(zhǎng)的船舶進(jìn)行適當(dāng)?shù)膮^(qū)域分艙；對(duì)于船底部區(qū)域，則要求船舶在合適的位置設(shè)置適當(dāng)?shù)碾p層底。此外，SOLAS 1914還要求船舶在合適的位置設(shè)置防撞艙壁、尾尖艙壁以及機(jī)艙前后艙壁。

SOLAS 1914雖然對(duì)船舶分艙設(shè)置了一些規(guī)定，但是其在衡準(zhǔn)破損時(shí)只考慮破損后的浮態(tài)，而沒有對(duì)破損后的剩余穩(wěn)性進(jìn)行衡準(zhǔn)。在某些特殊的情況下，船舶可能會(huì)出現(xiàn)限界線并沒有浸沒但穩(wěn)性并不富裕的情況，所以仍然需要對(duì)船舶破損后的剩余穩(wěn)性進(jìn)一步研究和修訂。

2.1.3 泰坦尼克號(hào)可浸長(zhǎng)度曲線

結(jié)合SOLAS 1914 的規(guī)定，分析泰坦尼克號(hào)的破損情況。其由15 個(gè)橫向水密艙壁分割成16 個(gè)主要艙室，如圖3 所示。

圖3 泰坦尼克號(hào)艙室劃分

由圖4 所示泰坦尼克號(hào)可浸長(zhǎng)度曲線[4]可知,雖然其為兩艙不沉船舶，但實(shí)際上大部分區(qū)域更接近三艙不沉，艏部區(qū)域更是滿足四艙不沉。

圖4 泰坦尼克號(hào)可浸長(zhǎng)度曲線

然而由于與冰山猛烈碰撞，導(dǎo)致泰坦尼克號(hào)艏部6 個(gè)艙室進(jìn)水，超出了其承受破損的能力，最終導(dǎo)致沉沒。

2.2 SOLAS 1929、SOLAS 1948 和SOLAS 1960

2.2.1 SOLAS 1929

相較于SOLAS 1914，于1929 年通過的SOLAS 1929 在第1 版的基礎(chǔ)上進(jìn)行了相應(yīng)的修訂。對(duì)于分艙標(biāo)準(zhǔn)，其規(guī)定分艙因數(shù)F可以小于0.34，此時(shí)船舶應(yīng)具有三艙不沉的能力[5]。對(duì)于艏部分艙以及防撞艙壁等的特殊要求，SOLAS 1929 也進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整。此外，SOLAS 1929 還引入了內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)破艙穩(wěn)性影響的規(guī)定。對(duì)于凡擬裝設(shè)足夠密性的甲板、內(nèi)殼板或縱艙壁以嚴(yán)格限制水流動(dòng)的船, 在計(jì)算中對(duì)涉及此類結(jié)構(gòu)的有利或不利影響均應(yīng)考慮并使主管機(jī)關(guān)滿意，這主要是為了避免類似愛爾蘭皇后號(hào)遠(yuǎn)洋客輪沉沒的事故再次發(fā)生。該船于1914 年5 月29 日與1 艘船舶相撞后，在圣勞倫斯河沉沒。盡管其內(nèi)部設(shè)置了一定數(shù)量的水密艙壁,也攜帶了足夠的救生艇，但其僅在14 min 內(nèi)就傾覆沉沒，最終導(dǎo)致船上1 477 人中的1 012 人喪生。調(diào)查結(jié)果顯示該船內(nèi)部縱向艙壁的存在加速了橫傾，從而導(dǎo)致船舶快速傾覆沉沒。

2.2.2 SOLAS 1948

SOLAS 1914 和SOLAS 1929 雖然提出了相關(guān)的破艙穩(wěn)性要求，但并沒有對(duì)破損后的剩余穩(wěn)性提出要求。為應(yīng)對(duì)這種缺陷，SOLAS 1948 除了對(duì)船舶的分艙提出相應(yīng)要求以外，也首次對(duì)船舶在規(guī)定的破損后剩余穩(wěn)性提出了具體要求。

首先，SOLAS 1948 規(guī)定對(duì)于分艙因數(shù)F＜0.5的船舶，需要考慮相鄰的2 個(gè)主艙室破損，而對(duì)于分艙因數(shù)F ＞0.5 的船舶，只需要考慮1 個(gè)主艙室破損。相應(yīng)的舷側(cè)破損范圍規(guī)定如下：

縱向： min（3%L+3.05, 10.67）（L為計(jì)算船長(zhǎng)，m）；

橫向：B/5（B為船寬，m）；

垂向：從雙層底向上至限界線。

對(duì)于船舶破損后的剩余穩(wěn)性要求[6]則為：對(duì)于對(duì)稱破損，要求剩余穩(wěn)性高度大于0；而對(duì)于不對(duì)稱進(jìn)水，則要求橫傾角一般不大于7°（特殊情況下不大于15°），而且限界線不允許被浸沒。此外，在SOLAS 1948 中，橫貫進(jìn)水裝置以及進(jìn)水中間狀態(tài)的概念也首次被提出。

2.2.3 SOLAS 1960

SOLAS 1960 對(duì)船舶破損情況及破損后剩余穩(wěn)性的衡準(zhǔn)[7]進(jìn)行了一些調(diào)整。首先，對(duì)于分艙因數(shù)F≤0.33 的船舶，要求考慮相鄰的3 個(gè)主艙室破損；對(duì)于分艙因數(shù)0.33 ＜F≤0.5 的船舶，要求考慮相鄰的2 個(gè)主艙室破損；而對(duì)于分艙因數(shù)F＞0.5 的船舶，只需考慮1 個(gè)主艙室破損。另外，SOLAS 1960對(duì)舷側(cè)破損范圍的垂向范圍進(jìn)行了重新規(guī)定，要求從基線以上向上無限制；而對(duì)于破損后的殘存穩(wěn)性，則要求對(duì)稱破損的剩余穩(wěn)性高度大于0.05。

2.3 A.265（VIII）

德國(guó)的WENDEL 教授于1960 年在其所發(fā)表的論文中首次提出“船舶破艙穩(wěn)性的概率性方法”這一概念。他描述了基于破損事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的破艙穩(wěn)性替代方法。在WENDEL 教授和其他一些學(xué)者的研究工作基礎(chǔ)上，IMO 于1973 年通過了A.265（VIII）。這是IMO 對(duì)概率性破艙穩(wěn)性的首次嘗試，新規(guī)范的制定原則是保證其安全水平基本上與SOLAS 1960 的要求相當(dāng)。

2.3.1 概率性方法

新的概率性方法之所以被引入是因SOLAS 1960存在一些問題。首先，SOLAS 1960 中關(guān)于客船分艙和破艙穩(wěn)性的規(guī)定是基于1913—1914 年召開的第1 次國(guó)際安全會(huì)議期間的研究結(jié)果制定的。這些研究主要發(fā)生在1912—1924 年，而且研究也是基于當(dāng)時(shí)存在的船型開展的。所以SOLAS 1960 并沒有考慮過去50 年在船型設(shè)計(jì)方面的顯著改變， 一些既有的確定性方法已失去了實(shí)用意義。此外，隨著關(guān)于船舶破艙穩(wěn)性研究工作的廣泛開展，也逐漸發(fā)現(xiàn)既有的確定性方法存在一些缺陷。

此概率性方法的原理[8]是基于概率性的原理規(guī)定船舶要求達(dá)到的分艙指數(shù)R和分艙指數(shù)A的計(jì)算方法，并要求A≥R。為確定R和A的計(jì)算方法，在規(guī)范制定的過程中主要利用了包括破損位置、破損尺寸、海況和其他信息的船舶碰撞海損報(bào)告，包含航行吃水和滲透率等信息的航行報(bào)告、2 艘破損船舶在波浪中的模型試驗(yàn)，以及為了分析船寬型深比影響而進(jìn)行的若干補(bǔ)充模型試驗(yàn)。

2.3.2 要求達(dá)到的分艙指數(shù)R

考慮到提升船舶安全級(jí)別的同時(shí)，又要保證規(guī)范能夠在避免過度犧牲經(jīng)濟(jì)或服務(wù)代價(jià)的前提下實(shí)施。R的公式是由對(duì)新船整個(gè)分析樣本中得到的A值取中間值所得，由此基本可以保證一半的現(xiàn)有船舶仍能滿足新規(guī)范的要求。根據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)其與載重線船長(zhǎng)和船上人員數(shù)量相關(guān)，具體公式見式（1）：

式中：Ls為分艙長(zhǎng)度，m；N為船上人員數(shù)，N=N1+2N2（其中：N1為救生艇可供使用的人數(shù)；N2為船舶在N1以外允許載運(yùn)的人數(shù)）。

2.3.3 達(dá)到的分艙指數(shù)A

基于概率性的思想，達(dá)到的分艙指數(shù)A是由將所有對(duì)分艙指數(shù)有貢獻(xiàn)的破損組合的破損概率乘以破損后的殘存概率所得到的值相加得到，參見式（2）：

式中：a為計(jì)入艙室在船長(zhǎng)方向位置的破損概率；p為評(píng)估縱向破損范圍的變化對(duì)破損概率的影響；s為評(píng)估進(jìn)水最終平衡階段的干舷、穩(wěn)性和縱傾的影響，即破損后的殘存概率。

破損概率需要同時(shí)考慮a和p的影響，即等于ap。其是在基于一些簡(jiǎn)單化假定并結(jié)合一定破損統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上得到的。破損統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)[9]為向政府間海事協(xié)商組織（intergovernmental maritime consltative organization, IMCO）上報(bào)的811 組破損信息，其中包含296 組被撞船的船長(zhǎng)、船寬、破損位置、破損長(zhǎng)度和破損深度等數(shù)據(jù)。根據(jù)破損統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，分別得到了破損位置分布和破損長(zhǎng)度分布密度，如圖5 和圖6 所示。

圖5 破損位置分布密度

圖6 破損長(zhǎng)度分布密度

破損后的殘存概率取決于吃水、初穩(wěn)性高GM、破損艙室滲透率以及環(huán)境條件等因素。為確定船舶傾覆時(shí)波高和相關(guān)因素之間的關(guān)系，英國(guó)和美國(guó)分別進(jìn)行了相應(yīng)的模型試驗(yàn)研究工作，最終的模型試驗(yàn)結(jié)果顯示了臨界有義波高與GM以及干舷之間的關(guān)系，如下頁圖7 所示。

圖7 臨界有義波高與GM 以及干舷的關(guān)系

實(shí)際上，臨界有義波高可以由GM和干舷的關(guān)系式表示。

此外，根據(jù)統(tǒng)計(jì)的被撞船舶的海況報(bào)告，得到了有義波高分布曲線，如圖8 所示。

圖8 有義波高分布曲線

船舶在一定GM和干舷條件下破損后殘存的概率實(shí)際上就等于有義波高分布曲線上有義波高不超過臨界有義波高（與GM和干舷相對(duì)應(yīng)的值）的概率。所以船舶破損后的殘存概率可以由有義波高分布曲線得到。在具體計(jì)算時(shí)，考慮到船舶運(yùn)營(yíng)的各種情況，破損后的殘存概率s是由規(guī)范規(guī)定的3 個(gè)中間狀態(tài)吃水加權(quán)得到的。

除了要求A≥R以外，考慮到純粹的概率性方法在某些情況下可能會(huì)導(dǎo)致船舶設(shè)計(jì)出現(xiàn)一些不可接受的缺陷，新規(guī)范中也包含額外的關(guān)于分艙和破艙穩(wěn)性的確定性要求，以求達(dá)到和SOLAS 1960近似相同的安全標(biāo)準(zhǔn)。

1975 年通過的SOLAS 1974 正式將A.265（VIII）引入，并將其作為確定性破艙穩(wěn)性的替代方法。雖然全新的概率性破艙穩(wěn)性方法被引入，但是由于當(dāng)時(shí)概率性破艙理論研究和船舶破損統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的相對(duì)匱乏，人們對(duì)概率性破艙穩(wěn)性方法仍缺乏足夠的信心，因此在具體應(yīng)用時(shí)，確定性方法仍然優(yōu)先于概率性方法。

2.4 MSC.19（58）

直至SOLAS 1974，關(guān)于破艙穩(wěn)性的規(guī)定仍然只限于客船，對(duì)于貨船并沒有相應(yīng)的要求。IMO 在1990 年通過了MSC.19（58），其在之前SOLAS 公約的基礎(chǔ)上增加了B-1 部分，首次對(duì)貨船的破艙穩(wěn)性提出了相應(yīng)的要求[10]。該部分適用于船長(zhǎng)超過100 m 的貨船（在MARPOL、IBC、IGC、SPS、ICLL 及其他規(guī)范中有特殊規(guī)定的貨船除外），并規(guī)定了貨船破艙穩(wěn)性的概率性方法。

貨船的概率性方法仍然采用和A.265（VIII）相同的破損統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。不過考慮到貨船與客船不同，MSC.19（58）相對(duì)于A.265（VIII）有一些改動(dòng)。比如采用兩吃水（即最深分艙吃水和部分吃水）作為初始工況，并且要求達(dá)到的分艙指數(shù)R的計(jì)算公式也與客船不同，且只與分艙長(zhǎng)度有關(guān)，見式（3）：

除此以外，在破艙穩(wěn)性計(jì)算過程中還考慮了水線以上水平分隔的影響，而且破損后的殘存概率主要采用平衡凈傾角、最大正復(fù)原力臂和正復(fù)原力臂范圍這3 個(gè)參數(shù)來衡量。相比于A.265（VIII），貨船概率性方法并沒有額外的確定性破艙穩(wěn)性要求。

之后，IMO 在1996 年通過MSC.47（66），并將MSC.19（58）關(guān)于貨船概率性破艙的適用范圍擴(kuò)展到80 m 及以上的貨船。對(duì)于船長(zhǎng)大于100 m的貨船仍采用式（3）計(jì)算R，而對(duì)于船長(zhǎng)為80 ~100 m 的貨船，則另外規(guī)定了R的計(jì)算式：

式中：Ro為由式（3）計(jì)算得到的相應(yīng)R值。

3 客船和貨船破艙穩(wěn)性的統(tǒng)一

3.1 統(tǒng)一的原因

在貨船的概率性破艙穩(wěn)性規(guī)定MSC.19（58）被提出后，IMO 開始討論再次修改客船確定性破艙穩(wěn)性的必要性。因?yàn)楫?dāng)時(shí)關(guān)于貨船的破艙穩(wěn)性基于概率性方法，而關(guān)于客船的破艙穩(wěn)性則基于確定性方法。雖然關(guān)于客船也提出了基于概率性的方法，但其只作為替代方法，而且在應(yīng)用時(shí)確定性方法優(yōu)先于概率性方法。經(jīng)過研究和討論，IMO 最終的結(jié)論是對(duì)客船和貨船應(yīng)該采用統(tǒng)一的基于概率性方法的破艙穩(wěn)性，而不是再次修改已有的客船確定性方法。

3.2 歐盟委員會(huì)HARDER項(xiàng)目

歐盟委員會(huì)于2000—2003 年開展的HARDER項(xiàng)目，旨在統(tǒng)一規(guī)范和設(shè)計(jì)原理，開發(fā)對(duì)客船和貨船都適用的概率性破艙穩(wěn)性方法。在實(shí)施過程中，HARDER 主要采用破損統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、數(shù)值模擬及模型試驗(yàn)等方法對(duì)船舶破艙穩(wěn)性進(jìn)行了系統(tǒng)研究。

相對(duì)于A.265（VIII），HARDER 包含了一些由各船級(jí)社及組織統(tǒng)計(jì)的截至2000 年的最新海損事故。當(dāng)時(shí)最終的數(shù)據(jù)庫總共包含各類海損事故2 946 起，其中930 起事故與船舶碰撞相關(guān)，具體數(shù)據(jù)如表1 所示[11]。

表1 所有類型海損事故數(shù)據(jù)來源

3.3 綜合安全評(píng)估

新的統(tǒng)一的概率性破艙穩(wěn)性方法基于風(fēng)險(xiǎn)分析，其符合IMO 的基于風(fēng)險(xiǎn)分析的評(píng)估方法，尤其是綜合安全評(píng)估。一般來說，船舶破損可能會(huì)危及船上人員安全，造成船舶自身及其貨物等財(cái)產(chǎn)的損失，同時(shí)危害到海洋環(huán)境。船舶破損后可能造成的后果主要取決于船舶的類型以及尺度，而其影響的相對(duì)權(quán)重需要采用綜合安全評(píng)估的方法進(jìn)行。[12]

圖9 顯示了基于不同破艙穩(wěn)性要求而對(duì)船舶和法規(guī)進(jìn)行的分類。

圖9 基于破艙穩(wěn)性要求的船舶和法規(guī)分類

在第1 個(gè)層級(jí)，首先根據(jù)船上人員危害的風(fēng)險(xiǎn)控制將商船進(jìn)行分類。因?yàn)閷?duì)船上人員危害的程度不同，貨船和客船首先被區(qū)分開來。然后，再根據(jù)破損后可能造成的不同后果將貨船分為干貨船和液貨船。干貨船可能會(huì)導(dǎo)致船舶自身及其貨物等財(cái)產(chǎn)的損失；而液貨船則還可能會(huì)對(duì)海洋環(huán)境造成嚴(yán)重的影響，而且該影響所造成的后果甚至?xí)^船舶自身及其貨物等財(cái)產(chǎn)的損失。

為了得到統(tǒng)一的客船和貨船破艙穩(wěn)性，需要對(duì)不同類型船舶破損后可能造成的各種后果（如船上人員危害、財(cái)產(chǎn)危害和海洋環(huán)境危害等）都采用統(tǒng)一的定量經(jīng)濟(jì)損失的形式來衡量。由此，不同類型船舶破損后造成的后果就可以直接按照綜合安全評(píng)估程序進(jìn)行相互比較。盡管此評(píng)估方法頗受爭(zhēng)議，但它使統(tǒng)一客船和貨船（在MARPOL、IBC、IGC、SPS、ICLL 及其他規(guī)范中有特殊規(guī)定的貨船除外）的破艙穩(wěn)性工作得以實(shí)行。

3.4 統(tǒng)一的客船和貨船破艙穩(wěn)性

在HARDER 項(xiàng)目及其他研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，IMO 于2005 年通過了MSC.194（80）[13-14]，其中對(duì)客船和貨船的破艙穩(wěn)性進(jìn)行了統(tǒng)一修訂，規(guī)定了統(tǒng)一的基于概率性方法的客船和貨船破艙穩(wěn)性要求。

對(duì)于要求達(dá)到的分艙指數(shù)R，新規(guī)定對(duì)客船以及分艙長(zhǎng)度100 m以上的貨船與80 ~ 100 m的貨船，分別給出了以下計(jì)算公式。

對(duì)于分艙長(zhǎng)度大于100 m 的貨船：

對(duì)于分艙長(zhǎng)度為80 ~ 100 m 的貨船，仍采用公式（4），但Ro應(yīng)采用式（5）計(jì)算得到。

對(duì)于客船：

對(duì)于達(dá)到要求的分艙指數(shù)A，客船和貨船在計(jì)算中都是采用三吃水（即最深分艙吃水、部分分艙吃水以及輕載航行吃水）作為初始工況，并且破損后的殘存概率都采用平衡凈傾角、最大正復(fù)原力臂以及正復(fù)原力臂范圍這3個(gè)參數(shù)來衡量。但是對(duì)于殘存概率的計(jì)算，客船和貨船還是有些不同：比如對(duì)于貨船，只需要考慮進(jìn)水平衡后的最終狀態(tài)；而對(duì)于客船，則還需考慮進(jìn)水中間狀態(tài)的衡準(zhǔn)情況。

此外，類似于A.265（VIII），統(tǒng)一的破艙穩(wěn)性方法仍對(duì)客船增加了額外的確定性破艙穩(wěn)性要求。

4 統(tǒng)一后的概率性破艙穩(wěn)性發(fā)展

統(tǒng)一的概率性破艙穩(wěn)性方法自提出后就備受爭(zhēng)議：有人懷疑統(tǒng)一的概率性破艙在某些方面并沒有提供與確定性破艙相同的安全等級(jí)；有人認(rèn)為對(duì)于客滾船車輛甲板進(jìn)水的特殊情況在SOLAS 新規(guī)范的破艙穩(wěn)性中并沒有特別考慮；還有人認(rèn)為需要提高要求達(dá)到的分艙指數(shù)R，以保證更安全的設(shè)計(jì)。為了更深入分析和理解船舶破艙穩(wěn)性問題，歐盟委員會(huì)隨后在這方面組織并開展了相關(guān)研究。

于2005—2009 年開展的SAFEDOR 項(xiàng)目主要研究采用基于風(fēng)險(xiǎn)分析的船舶設(shè)計(jì)理念以降低風(fēng)險(xiǎn)。SAFEDOR 的研究結(jié)果顯示：對(duì)于郵輪和客滾船，那些可以被采用確定性破艙設(shè)計(jì)的船所保護(hù)的危險(xiǎn)破損情況，卻可能在采用概率性破艙設(shè)計(jì)的船中遭受危險(xiǎn)。因此為了完全應(yīng)用概率性破艙，應(yīng)該顯著提高郵輪和客滾船的破艙穩(wěn)性要求。

另一個(gè)于2009—2012 年開展的GOALDS[15]項(xiàng)目則旨在解決2 個(gè)主要問題：一是對(duì)于將破損后殘存概率的計(jì)算公式應(yīng)用于那些對(duì)穩(wěn)性要求很敏感的船（如大型郵輪和客滾船）時(shí)，存在嚴(yán)重的擔(dān)憂；二是當(dāng)前破艙穩(wěn)性只考慮了船舶的碰撞破損，但根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，觸底破損也很重要，尤其對(duì)于客船。通過開展GOALDS 項(xiàng)目，更新了碰撞和觸底事故數(shù)據(jù)庫，發(fā)展了1 個(gè)改進(jìn)的破損后殘存概率的計(jì)算公式，并建議要求達(dá)到的分艙指數(shù)R應(yīng)該在現(xiàn)有的SOLAS 2009 要求的基礎(chǔ)上顯著提高。另外，也發(fā)展了1 套全新的觸底破損進(jìn)水的殘存模型。

上述歐盟委員領(lǐng)導(dǎo)研究工作的一些成果目前已經(jīng)體現(xiàn)于最新規(guī)范對(duì)破艙穩(wěn)性的要求中。2017年通過的最新破艙穩(wěn)性要求MSC.421（98）[16]，在此前規(guī)范的基礎(chǔ)上主要進(jìn)行了2 個(gè)修訂：一個(gè)是對(duì)進(jìn)水最終階段的殘存概率公式進(jìn)行調(diào)整；另一個(gè)是對(duì)客船要求達(dá)到的分艙指數(shù)R的公式進(jìn)行調(diào)整，而且其值只與船上人員數(shù)N（與之前規(guī)范規(guī)定計(jì)算得到的N不同）相關(guān)，如表2 所示。

表2 客船要求達(dá)到的分艙指數(shù)R

5 結(jié) 語

基于SOLAS 體系的國(guó)際船舶破艙穩(wěn)性規(guī)范發(fā)展至今已有100 多年，不僅積累了很多破損統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，而且破艙穩(wěn)性的理論研究也取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。但是，當(dāng)前的破艙穩(wěn)性規(guī)范仍存在很多需要研究和解決的問題，比如：隨著破損統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)更新而導(dǎo)致的破損概率分布的進(jìn)一步更新和發(fā)展；內(nèi)河以及沿海航運(yùn)的發(fā)展也會(huì)給當(dāng)前并非基于概率性的船舶觸底破損衡準(zhǔn)帶來一些問題；未來是否會(huì)像第2 代完整穩(wěn)性衡準(zhǔn)對(duì)第1 代完整穩(wěn)性衡準(zhǔn)的顛覆那樣產(chǎn)生全新的破艙穩(wěn)性評(píng)估體系也未可知。

此外，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，國(guó)際航運(yùn)市場(chǎng)可能會(huì)迎來一些全新的挑戰(zhàn)。比如當(dāng)前比較熱門的無人智能船舶的發(fā)展，必然會(huì)對(duì)船舶破艙穩(wěn)性的要求以及破損后的船舶響應(yīng)提出新的挑戰(zhàn)。

由此可見，船舶破艙穩(wěn)性規(guī)范必然會(huì)隨著時(shí)代的發(fā)展不斷更新進(jìn)化，最終滿足不同時(shí)代人們對(duì)船舶航行安全的需求。