关于冬季和北大西洋冬季干舷的探讨

郑文军 卢 雷 王 巍

对《国际载重线公约》进行认真分析，探讨了在《公约》允许的框架内，对已有多年历史的船舶干舷计算进行合理改进的方法，为提高船舶的经济性提供了崭新的思路。

国际载重线标志的设计和勘划有50多年的历史，设计、施工、检验过程已经程式化，也正因此，业界缺少对其深入理解以及做出改变的动力。在长期的工作实践和思考过程中，我们认为关于冬季和北大西洋冬季干舷（为描述方便，除特别说明外，以下仅讨论冬季干舷）的位置的确定上仍有讨论的空间。

一直以来，冬季载重线干舷是以实际勘划的夏季干舷为基准进行计算，但在《1966年＜国际载重线公约＞的1988年议定书》（以下简称公约）中，并没有做这样明确的要求。本文从基本理论知识、公约本身的逻辑和定义几个方面探讨了冬季载重线干舷可以最小夏季干舷为基准设计和勘划的可能性和合理性。如可行，对于大部分常规设计的船舶来说，可以通过仅改变载重线冬季干舷标志的设计即可提高船舶的载货量，在保证安全的基础上充分利用船舶现有能力，增加经济效益。

为简便起见，本文仅针对常规船型，即夏季最小干舷小于结构吃水，实际的夏季干舷勘划在结构吃水处，平直龙骨、斜直甲板、结构吃水不低于夏季干舷、无木材干舷、无甲板凹槽等影响干舷计算的其它特殊因素。

目前的常规算法是：首先，根据公约要求，计算夏季最小干舷，并在确定船舶基本参数时，确保夏季最小干舷位置不低于船舶结构吃水位置，将实际的夏季干舷勘划在结构吃水处。然后，以此勘划的夏季干舷为基础确定冬季干舷位置。即，冬季干舷=实际勘划的夏季干舷+结构吃水/48。

以最小夏季干舷为基准确定冬季干舷

1、勘划冬季干舷的意义

按《公约》要求，冬季最小干舷是将夏季干舷加上夏季吃水的1/48而得到的干舷。关于增加的这部分干舷的意义，业界有两种看法：1）在冬季，由于海水密度高，需要降低吃水，用于保证排水量不超出船舶设计值，结构计算基于结构吃水，所以，冬季干舷与结构吃水位置有关；2）计算完整稳性时，由于气象条件的改变，冬季需要提供更高的稳性衡准，稳性计算基于结构吃水，所以，冬季干舷与结构吃水位置有关；3）按气象条件，冬季要求更大的储备浮力，相应增加干舷。即仅从储备浮力的要求解释其意义，与《公约》规定的最小冬季干舷有关，与稳性和结构强度要求无关，与结构吃水位置无必然联系。

（1）冬季最小干舷与海水密度无关

表面海水的密度与温度和盐度有关。一般地说，在赤道地区由于水的温度很高，盐度很低，因而表面海水的密度很小；由赤道向两极，密度逐渐增大。关于不同海域的海水密度，不同的文献给出的具体数值稍有不同，但大范围在1.02～1.03t/m3，其中包括了水深较深处的海水密度数据。在总体和结构的相关校核计算中，使用的海水密度通常为1.025t/m3，海水密度的极大值与其相比，增加了1/200，对于表面海水密度这个数字则更小，海水密度的变化率比1/48小得多。所以，虽然冬季海水的密度有所增加，但冬季干舷并非考虑海水密度的变化。

在公约中，最小淡水（密度为1.0t/m3）干舷为海水最小干舷减去Δ/40Tcm。这个公式反应了水密度由海水密度1.025t/m3改变到的淡水密度1.0t/m3保证排水量不变时的干舷变化。通过这个公式，保证了船舶在海水和淡水的排水量一致。这个公式与冬季干舷增加的计算公式是完全不同的。

通过淡水干舷和冬季干舷两个计算公式的对比，可以看出，冬季干舷的计算与海水密度的改变无关。

《公约Annex II》中对夏季和热带的划分原则分别作了规定，夏季为“8蒲福风级以上大风不超过10%”热带为“8蒲福风级以上大风不超过1%”，在这些定义中，仅涉及到风力等气象信息，与密度无关。在规则相关有效区域内，未划分到夏季和热带范围的海域即为适用于冬季干舷的海域。由此定义可见，冬季干舷仅考虑气象条件，与海水密度无关，并非考虑保持船舶的排水量不变而增加冬季干舷。

（2）冬季最小干舷与结构强度无关

按IACS的解释，无限航区指除冰区外，船舶航行不受地理条件限制；在CSR中，规范的要求基于船舶在整个设计寿命期间航行于北大西洋波浪环境。在结构计算中，与季节无关，即结构计算的结果已包含对所有季节的要求。

所以，冬季最小干舷位置与结构强度无关。

（3）冬季最小干舷与完整稳性无关

IMO国际完整稳定性规则2008（2008 IS CODE），对国际航行海船的完整稳性做了系统的规定。根据气象部门积累的大量风速统计资料，是按航区确定的，并未区分为夏季和冬季。在对国际航行的船舶进行的完整稳性计算中，计算风压侧倾力臂时使用风压504N/m2。计算结果对不同季节均有效。

所以，冬季最小干舷位置与完整稳性计算无关。

（4）勘划载重线的意义仅在于考核船舶的最小储备浮力

勘划载重线标志意义在于，表明该船在不同航区、不同季节中航行时所需的最小储备浮力。与海水密度无关，与结构强度和稳性计算无关。从勘划载重线标志意义的角度讲，按照实际勘划的夏季干舷校核的稳性和结构强度结果已适用于所有季节。冬季最小干舷与最小夏季干舷有关，与实际勘划的夏季干舷和结构吃水位置无必然关联。

2、《公约》第6条（6）中的逻辑

《公约》第6条（6）中规定，如对船舶所核定的干舷比最小干舷为大，因而其载重线是勘划在相当于或低于根据本议定书所核定的最低季节性最小干舷载重线位置，则仅需勘划淡水载重线。

按本条规定，如果“所核定的最低季节性最小干舷载重线位置”是以实际勘划的夏季干舷为基准计算，即，冬季干舷=实际勘划的夏季干舷+结构吃水/48，那么，就不会出现载重线低于“最低季节性最小干舷载重线位置”，《公约》中的第6条（6）款就没有存在的意义。那么，可以得出推论，《公约》关于冬季干舷的计算方法为：冬季最小干舷=最小夏季干舷+结构吃水/48。

对本条要求，按一般情况解释，以最小干舷为基准计算各季节载重线，如果载重线是勘划在相当于或低于冬季干舷位置，那么，夏季、冬季载重线重合，载重线为“全季节”载重线。此时，船舶包括稳性、强度在内的所有文件，保证的是在此载重线条件下满足相关要求，即已经满足所有季节的要求，并不需要再为冬季情况增加额外的干舷。

如果冬季干舷以实际勘划的夏季干舷为基准计算，就会出现如下情况。见图1。

图1 载重线位置对比

A船和B船主尺度完全一样，区别是B船的结构吃水稍高，A船按最小干舷计算的最低季节性最小干舷载重线位置高于结构吃水位置，B船按最小干舷计算的最低季节性最小干舷载重线位置低于结构吃水位置，忽略结构吃水高度不同带来的“夏季吃水/48”带来的影响，结果出现结构吃水高的B船在冬季时的载货量反而小于结构吃水低的A船。这是不合理的。

所以，按照《公约》中的第6条（6）款的逻辑，也可得出结论，冬季最小干舷与实际勘划的夏季干舷以及结构吃水位置无必然关联。

3、夏季干舷和冬季干舷的定义

在《公约》中，对夏季干舷并没有明确的定义，而只是规定了夏季最小干舷。按照这个逻辑，不小于夏季最小干舷的某个干舷，即满足夏季干舷的要求，可称之为夏季干舷，夏季最小干舷和实际勘划的夏季干舷都是夏季干舷。对冬季干舷，也只要求了最小冬季干舷是将夏季干舷加上夏季吃水的1/48。按照定义，可以得出这样推论：最小冬季干舷按实际勘划的夏季干舷加上夏季吃水（结构吃水）的1/48确定，毫无疑问是正确的，但《公约》也并未禁止使用最小夏季干舷加上夏季吃水的1/48的方法来计算，然后考虑适当余量，并保证实际不高于结构吃水位置。

所以，将最小冬季干舷以最小夏季干舷为基准计算，从《公约》的定义上来讲，也是可以讲得通的。

4、关于热带干舷位置的解释

按以上的解释，出现了一个新的疑问，就是热带干舷的位置，应当以夏季最小干舷位置还是以实际勘划的夏季干舷为基准计算？

在《公约》附则I，第1章第1条中规定（简述）：（1）主管机关应查明在相应于核定干舷的吃水时，船舶的总纵强度是足够的。（2）按认可的组织和适用的标准设计、建造和维护的船舶，其强度可视为达到可接受的水平。所以，热带干舷与结构强度有关，应以核定的夏季干舷为基准进行设计和勘划。而冬季干舷已经保证了稳性和结构强度，所以，无需以核定的夏季干舷为基准设计和勘划。

载重线标志设计、勘划新思路和示例

按以上分析，笔者认为，在确定冬季干舷标志的时候，不必以实际勘划的夏季干舷为基准，可以最小夏季干舷为基准计算冬季干舷的位置，然后再用这个位置与结构吃水比较，可以留适当余量，如果在结构吃水以下，则可以在此位置勘划冬季干舷。对于干舷富裕，但最低季节干舷位置又低于结构吃水，按《公约》不能省去冬季干舷的船舶，可以增加载货量。

以某18万散货船（船长大于100m）为例，说明如下。最小夏季干舷为6431mm，按结构吃水确定夏季干舷为6536mm，结构吃水/48 = 381mm，以结构吃水为基准确定的冬季干舷为6917mm，如以夏季最小干舷确定冬季干舷，则为6812mm，每厘米吃水排水量为125t，对于航程经过冬季海域的船舶，可增加载货量1312.5t。请见图2。

图2 载重线标志

根据以上分析，冬季最小干舷=最小夏季干舷+结构吃水/48，余量可由设计者确定并与结构吃水位置比较后确定实际勘划位置。冬季最小干舷与实际勘划的夏季干舷没有必然关联。

通常在干舷设计中，尤其对于新开发船型，会留有部分余量。随着设计深入，结构吃水已经难以改动。如果此方法得到各方接受和认可，那么，在确定冬季干舷位置时可少量或者不留余量，使船舶发挥最大能力，尤其是对一个航程跨不同海域的船舶，产生的经济效益是显而易见的，也符合节能增效的时代潮流。

在探讨此问题的过程中，咨询了各主要船级社的专家，他们未发现逻辑上的纰漏，但由于没有先例，需要经专门的讨论后才能做出正式的答复。