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船舶中垂对油轮配载的影响

新闻来源:中国船检    浏览量:468 张勇 2018-09-20
        在油轮运输实践中,油轮的中垂,特别是大型油轮的中垂的存在具有普遍性,但不同的管理公司和船舶对中垂的拿捏差异很大,这经常影响到油轮在经营中的适货性。
        船舶中垂的产生
        中垂(SAGGING)是因为船体的前后受到大小相等、方向相反的弯矩作用,使船体发生弯曲变形。船舶在载货的情况下,因为船舯处的浮力小于重力,船首与船尾的浮力大于重力,在弯矩的作用下,船舯发生下垂的变形。船舯处受到的弯矩最大,因此也是产生中垂量最大的位置,我们通常所说的船舶弯矩指的就是船舯处的弯矩。
        为了方便本文的表述,特为本文做以下定义。相对中垂值,船舯实际吃水与船艏和船艉平均实际吃水的差值。这个值就是我们在日常运营过程中经常提及的中垂值。即,δd=d¤-(dF+dA)/2(式中d¤为船舯平均吃水,dF为艏平均吃水,dA为艉平均吃水)。绝对中垂值,船舯的实际吃水与船舶为刚体时在相同装载条件下的船舯吃水的差值。这个值就是在配载中要预留出的吃水增加值。即,δd¤=d¤-dM(式中dM为平均吃水,也就是船舶为刚体条件下的船舯吃水)。
        中垂对经营的影响
        有些船舶管理公司并不关注船舶中垂,体系文件中没有专门的规定,又缺少统一的操作标准对船舶进行指导,因此造成船舶在做配载计划时,对中垂扣减量的掌握比较随意。最极端的情况是,有的船舶在做配载时,简单地用港口或者航道的最大限制吃水(即船舶最大允许吃水)减去相对中垂值,作为配载时的吃水依据,这显然是错误的,因为船体中垂部分的排水量无论如何不会为零。此种不当的配载计划将使预计可承载货量大大减少,导致航次运费收入的降低,甚至因达不到一些货载的最低装量要求而无法成交,这极大地影响了经营人员在商业谈判中的竞争力,也造成了船公司的巨大损失。
        以一艘VLCC(超大型油轮)为例,其DEADWEIGHT SCALE(载重量标尺),满载时的TPC(厘米排水量)为179.5吨。根据实践经验,重载时的相对中垂值可达25~30厘米。但这并不是说在做配载计划时,可以简单地用最大允许吃水减去相对中垂值,这样的配载计划会使装量减少约4500吨,最后的船舯吃水也达不到最大允许吃水。正确的作法应该是使用平均吃水,即用限制吃水减去绝对中垂值,作为配载计划的依据。那么如何在预配载时,估算出绝对中垂值和平均吃水,并使其与最后的实际数值相吻合呢?
        根据业界的经验,船舶相对中垂的安全极限值约为LBP/800,而在通常满载状态下的正常值约为LBP/1200。以VLCC为例,船舶的LBP(柱间长)约为320米,则相对中垂的安全极限值约为40厘米,满载时的正常值约为26.67厘米。
        为了把船舶的弯矩(BM)控制在安全范围以内,油轮的配载仪(loading computer)通常采用百分制校核法,即把船舯的静水最大许用弯矩设定为100%,在此弯矩下,中垂量达到设计安全极限值。在制定配载计划时,配载仪不允许BM(%)(弯矩百分比)大于100%,满载状态下BM(%)通常控制在60%~70%,正好与上文中的LBP/1200基本吻合,此时的相对中垂量=BM(%)×LBP/800。
        众所周知,通过计算船舶准确的实际排水量,就可以对照载重量标尺查出其平均吃水。要计算出实际排水量,需根据其水线下的船体线型通过积分的方法求得,但由于船体是一个多变的线型,加之不同的船型又存在差异,使得精确求解成为一个复杂的数学问题。但很多业内人士早已通过一些简便的数学办法,得到了平均吃水的估算方法,本文不在此对其推理过程进行赘述。
        因船体在水线下的部分是流线型,船舯的排水体积比船首和船尾大,因此在计算平均吃水时船舯吃水所占权重较大。行业内的习惯估算方法是,按照六面吃水来计算船舶平均吃水,即:dM=(dF+6*d¤+dA)/8。
        假设VLCC的LBP为320米,港口的吃水限制为20米,即船舶的最大吃水为20米。通过下表可以计算出各种船舯弯矩情况下的绝对中垂量和平均吃水,以此作为进行配载时的依据。以弯矩是60%为例,相对中垂量为24厘米,而绝对中垂量仅为6厘米,二者的差为18厘米,对应的排水量或载重吨的差值达3500吨。如果我们按照这种方法进行预配载,可以比前文中提到的直接减去24厘米吃水的方式多装3500吨货。以VLCC典型航线沙特的拉斯坦努拉港(RAS TANURA)到中国宁波港为例,如果运价市场为2018年WS50,则每吨运费为7.84美元,多装3500吨货可以增加27440美元的运费收入,相当于日收益(TCE)增加约500美元,全年可增加约18万美元的收益,在目前惨淡的运费市场下,这笔增收对船东来说也是可观的。
        实践中的灵活运用
        1、吃水的实际测定
        不同的船型,由于船体结构的差异,其纵向船体弹性系数是不同的。而同一条船,随着船龄的增加,船体的弹性系数可能也会变小。由于以上原因,船舶在相同负载下的相对中垂会存在些微差异。为了对中垂值有更准确的掌握,可以通过对各种重载状态下的船舶吃水进行实际观测,结合配载仪给出的弯矩百分比进行校对,以确定其中垂估算调整系数K,作为日后制定配载计划的依据。即,相对中垂量=K×BM(%)×LBP/800。这样可以大大提高配载计划的准确性。
        2、合理配载减小船舶中垂
        根据相对中垂量估算公式,K×BM(%)×LBP/800,可知降低弯矩百分比是减小相对中垂量的最有效方式。在非满舱装载时,在尽可能达到平吃水的前提下,应减少船舯附近货舱的装货量,增加船艏、船艉货舱的装货量,从而减小中垂,这样可以有效控制船舶的最大吃水,并在达到最大允许吃水时,可以实现最多装货量。
        3、公司的提示与审核
        在做配载计划(stowage plan)时,预配后的排水量值要和本船的载重量标尺上对应的数值进行比对,确认计算吃水值与载重量标尺上相对应的吃水保持一致,其比对结果在预配图上做相应标注,防止人为因素导致错误的吃水计算。
        上图是某公司配载计划的标准格式。其中,Loading Master Draft(配载仪吃水)中的船舯吃水(M/m)等于艏艉吃水(F/m和A/m)的均值,且与载重量标尺上的吃水相同。此吃水加上SAGGING(绝对中垂)等于最大限制吃水。另外,配载计划的载重量是货油、压载水、淡水、燃油、常数等的总和,且与载重量标尺中在该吃水时的对应载重量相等。
        管理严格的公司,除了要求船长对大副的配载计划进行审核外,还要求岸基的管理人员再次审核。在确定无误后,方可报送相关方。
        笔者希望通过本文的分析,引起油轮船东及管理公司对船舶中垂管理的重视,尽可能地将其标准化或写入体系文件,以使船岸双方都得有规可循,避免在实际的业务操作过程中,花费太多的时间就装量问题讨价还价,这即不科学,也是对公司资源的一种浪费。
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