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DNV·GL新规范对敞口多用途船总体设计的影响及减少上浪的措施 摘要：DNV·GL新规范对敞口多用途船总体设计给出了明确的规范要求，需要研究新规范的变化及其对敞口多用途船总体设计的影响，用以指导后续研发设计。新规范的变化包括敞口耐波性模型试验时的最不利谱峰周期、船舶纵倾、船舶初稳性高，以及货舱进水后的完整稳性。该文以13 000载重吨敞口多用途船为例，分析新规范对总纵强度和舱底排水系统的影响，对比3型敞口多用途船的耐波性模型试验，总结出了减少甲板上浪的措施。由于货舱进水高度要求的降低，船体总纵弯矩和剪力下降明显，可以进一步节省船体结构钢材。新规范提高了货舱舱底排水系统的冗余度，不仅舱底泵需要冗余，舱底管系也需要冗余且特殊强调为环形管系。减少上浪的最有效措施是将上层建筑布置在首部且上层建筑宽度达到船宽，或在船首设置一定宽度和高度的防浪罩或挡浪板以有效阻挡上浪。 引 言近年来，能够适装超高工程设备且垂直运输的敞口(无舱盖)多用途船日渐流行，越来越多的船东提出多用途船需要具备这一功能。国际海事组织(International Maritime Organization，IMO)目前仅针对敞口集装箱船有通函MSC/Circ.608/Rev.1《敞口集装箱船临时导则》(简称“临时导则”)2019年7月，DNV·GL(Det Norske Veritas-Germanischer Lloyd)船级社更新了规范，对1个或多个货舱无舱盖的集装箱船，以及无舱盖或部分或全部敞开货舱盖航行的多用途船和普通干货船，要求强制性授予船级符号HATCHCOVERLESS，对敞口船舶给出了明确的规范条款，同时需要主管当局豁免有关载重线公约的相关要求1 DNV·GL敞口多用途船新规范的变化1.1 敞口耐波性模型试验的最不利谱峰周期建议值DNV·GL新规范要求耐波性试验在长峰不规则波中进行，采用的波谱为JONSWAP谱，模型试验水池应制造出在最不利波浪周期情况下有义波高为8.5 m的波浪，迎浪和首斜浪最不利谱峰周期的建议值为：式中：此外，也可基于切片理论，由模型试验水池直接计算船舶在不同浪向、不同船速、不同波浪周期下的运动情况，得出船与水面之间的最大相对运动所对应的波浪周期。陡波、破碎波和纵摇通常对货舱进水的影响最大，而对于长度小于170 m的船舶，纵摇相应的最不利谱峰周期不超过11 s，然而在11 s内产生有义波高8.5 m的波浪是不切实际的，德国汉堡水池(Hamburgische Schiffbau Versuchsanstalt，HSVA)的做法是对所有敞口船的最不利谱峰周期都选取11 s。1.2 模型试验时的船舶纵倾DNV·GL新规范要求模型试验时应配载至敞口航行的最大吃水且正浮，如营运纵倾明显不同于设计纵倾，则应包括附加的纵倾情况。如果模型试验时船舶正浮，则运营工况的纵倾可在±0.5 %船舶分舱长度(1.3 模型试验时的船舶DNV·GL新规范要求模型试验时，船舶DNV·GL认为1.4 敞口货舱进水后的完整稳性DNV·GL对敞口多用途船货舱进水后的完整稳性在新规范中给予了明确的规定，与MSC/Circ.608/Rev.1“临时导则”和原GL特殊要求相比差异明显(见表1)。DNV·GL新规范最大的变化是货舱进水高度仅为舱底以上2.0 m，远低于MSC/Circ.608和原GL的要求。由于耐波性模型试验要求任一敞口货舱每小时最大上浪进水量应不超过货舱敞口面积乘以400 mm/h，且舱底排水能力应不小于下述5项要求中之最大者：(1)由综合模型试验确定的海上航行状态下最大的货舱每小时上浪进水量；(2)100 mm/h的降雨量(不考虑所设置的防雨棚)；(3)模型在横浪无动力状态下耐波性试验所测得的货舱每小时上浪进水量乘以安全系数2；(4)最大敞口货舱内消防所需要水量的133%；(5)相当于封闭货舱所需要的排量。货舱进水由甲板上浪和降雨两部分组成，考虑最恶劣的横浪无动力状态，货舱最大进水率为400 mm/h×2 + 100 mm/h=900 mm/h，舱底以上2.0 m的进水高度相当于2.2 h不开启舱底排水系统。由于新规范提高了货舱舱底排水系统(包括舱底管系)的冗余度，能够保证货舱舱底排水系统在任何状态下可用，因此DNV·GL新规范假定货舱进水高度2.0 m是合适的。2 DNV·GL新规范对总体设计的影响2.1 船体结构总纵强度由于新规范要求的货舱进水高度大幅降低，敞口多用途船的船体结构总纵强度可以大幅下降。以13 000载重吨敞口多用途船为例，分别按照原GL要求和DNV·GL新规范要求进行计算，不同工况下的总纵弯矩和剪力占许用值比例的对比结果见图2。图2表明