國際船舶檢驗協會(IACS)針對大型集裝箱船結構強度的兩項新標準將于今年7月1日正式生效。
這兩標準的推出,緣于一集裝箱船船體斷裂的沉沒事故。2013年6月17日,由新加坡港駛往沙特阿拉伯吉達港的商船三井8110TEU型集裝箱船“MoL Comfor”號,在距離阿曼塞萊拉港430海里處突發事故,船體斷裂成兩截,隨后船體前部不明原因突然起火,并在5天后沉沒。這起事故被認為迄今為止最慘烈的一起集裝箱船船體斷裂事故,令整個航運界一片嘩然。業界質疑,這個事故是屬個案還是同類型船舶的“基因問題”,眾說紛紜,尚未最終定論。但IACS吸取了這一事故的教訓,提高了集裝箱船的安全標準,編制了兩個針對集裝箱船結構強度的統一要求,即UR S11A和UR S34。上述兩個UR已經在IACS內部通過并將于今年7月1日生效。
據中國船級社有關專家介紹,UR S11A是針對集裝箱船船體總縱強度的統一要求,UR S34提出了集裝箱船有限元直接分析載荷工況的功能要求。
這兩個新標準包含了哪些新內容?首先說UR S11A標準。在UR S11A生效之前,有一UR S11標準,該標準給出了包括集裝箱船在內的各種類型船舶總縱強度的統一要求。S11A生效后,S11適用于集裝箱船之外的其他船舶,S11A適用于集裝箱船。S11A與S11兩個標準的主要區別:一是凈厚度方法。S11的總縱強度校核基于建造厚度,即船體梁的承載能力,船體梁載荷作用下的應力基于船舶的建造厚度計算所得,而S11A的強度校核采用與共同結構規范(CSR)類似的凈厚度方法??紤]到船型的差別,根據集裝箱船腐蝕的實測數據,S11A給出了集裝箱船各結構的腐蝕增量。二是新的波浪載荷公式。經過對集裝箱船、客船等瘦長型船為主的樣船開展的線性和非線性水動力計算,統計回歸后,最后形成新的波浪彎矩和波浪剪刀公式,新公式給出了波浪彎矩和波浪剪刀更大。三是屈服強度。因為凈厚度的變化,許用應力與原要求不同。四是屈曲強度。S11A中的屈曲強度借鑒CSR的屈曲強度校核方法,這是和S11相比一個明顯變化。五是極限強度。S11A增加了船體梁極限強度的要求。根據集裝箱船的特點,修改了雙層底系數和材料系數;根據集裝箱船結構型式,對各構件所采用的單元類型的規定進行了修改和補充。六是對大型集裝箱船提出了附加要求。同時對于超巴拿馬型集裝箱船給出了附加要求。
再看UR S34標準。IACS新要求的目的是:通過規定統一的載荷工況,在所有船級社對集裝箱船進行有限元強度評估時取得一致的安全水平。通過計算和回歸分析S34中有限元載荷要求是在各船級社集裝箱船規范的載荷準則基礎上形成的更高水平的要求。這種新要求對各船級社的影響,取決于各船級社規范和新要求的差異。S34中裝載計算工況,已被大多數船級社納入,這種計算工況對船體梁的靜、動載荷增大,提高了集裝箱船的結構強度,因此對結構尺寸影響較大。
總之,UR S11A通過加強集裝箱船船體各結構的強度,加強貨艙區域的強度和加大船板厚度的尺寸,來加強各種類型集裝箱船的總縱強度。而UR S34是對集裝箱船結構安全所要求最基本的載荷工況下開展計算分析,對整船的有限元分析,貨艙段有限計算分析評估的結構構件強度及主要結構構件進行定義。充分考慮了船體梁及局部區域的靜載荷和動載荷,加大了船體強度的要求。對集裝箱船實施UR S11A、UR S34兩標準,相當于對油船與散貨船實施共同結構規范(HCSR),增加了船體結構強度,加大了鋼材的用量。
集裝箱船是我市骨干船舶建造企業的主船型,像金海重工在建的是9400TEU大型集裝箱船,中遠(舟山)造船、揚帆集團、歐華造船等船企都在建造中小型集裝箱船。最近,長宏國際也接到建造2500TEU國內沿海集裝箱船??梢奤R標準的實施對我市影響較大,除了在船舶設計時加大了計算量,提高了極限強度、屈服強度、剪切強度等,同時對有限元載荷規定了高水平的功能性要求,統一了集裝箱船結構強度的底線。通過規定貨艙段計算最低限度的裝載計算工況,形成了船中貨艙區域結構強度的基線。在船舶建造中要符合UR標準,只有通過提高材料的強度等級來解決,這就要求多用高強度鋼材,或加大構件和船板的尺寸。這樣,既增加了造船的難度,又增加了造船的成本。各建造集裝箱船的船企,切勿掉以輕心,務必認真應對。(傅智業)