渔船稳定性评估系统外文翻译资料

 2022-07-28 15:19:31

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渔船稳定性评估系统

Marcos Miacute;guez Gonzaacute;lez，Pilar Caamantilde;o Sobrino，Rafael Tediacute;n Aacute;lvarez，Vicente Diacute;az Casaacute;s , Alba Martiacute;nez Loacute;pez , Fernando Loacute;pez Pentilde;a

摘要

由捕鱼引发的事故和船舶的损失位居海事部门事故发生数量的前列，而这些事故通常由船舶失稳及其相关的问题所导致。渔船船员通常不知道如何应对这些情况，并且不能适当评估他们的船舶正在遭受的风险。这就是我们试图去处理解决的问题，即如何创建一个可以充当渔船船员助手的系统，它能在任何时候，以极为方便、清晰和易懂的方式，提供不依赖于使用者培训水平的渔船稳性方面
的信息。本研究呈现的是这样的一个系统：它有能力对大多数船舶负载条件下引发船舶不稳定的主要原因加以处理，并以非常易懂的方式提供船舶稳性信息。 最后，通过对该系统可用性的分析，展示了系统的易操纵性，其结果也在这里介绍。

关键词：渔船；稳性；决策支持；导向系统

1.引言

渔业占西班牙国内生产总值的0.2%，约有70000人从事渔业工作。虽然这个数字不是很高，但渔业具有很明显的区域特征，在高度依赖渔业地区的GDP贡献可达到接近15%的价值（Pena et al., 2009）。在西班牙，加西利亚有超过一半的西班牙渔船和工人，是与渔业部门更有关联的地区。

尽管其所提供的就业比例相对较小，但渔业也是工业事故多的行业之一。在加利西亚，在工作期间的捕鱼活动造成了非常多的致命事故，仅次于建筑行业（MTI，2009）。在世界范围内，美国的捕鱼排在工业事故的第二位，而在英国，捕鱼是最危险的活动（Womack，2002）。

以代表西班牙的加利西亚为例，分析有关致命工业事故的数据（Artai，2001; Xunta，2007），可以看出，大多数伤亡事件是由于船只事故（或海上事故），这些事故由于稳定性问题（倾覆或大倾斜）造成的损失占一半，主要是中小型船只（24米以下）图1。

捕鱼是在恶劣的环境下进行的，有很多情况下经济压力导致工作在危险的条件下进行，使船队和船员处于危险之中。这些事故可能是由许多因素引起的，但通常是由它们的连续触发。无论如何，这些事故的主要原因是船只及其船员在航行过程中所面临风险意识的缺乏，这通常是由于训练不足和机组人员信息不足造成的，特别是中小长度船只。

稳定性相关事故是较多伤亡人数的事故。 这是因为这些事故突然发生在很短的时间内，这不足以让机组人员达到安全区域或使用救生装置，而且这些意外往往意味着船只的损失。 在渔船的高异质性之中，根据船长可以做出根本的划分：长度大于和小于24米。 这种差异确定了国际安全标准和船员培训的应用领域。

观察统计数据，可以理解，由于稳定性问题造成的事故中长度超过24米的船舶比小于24米的船舶发生的事故少，原因是在恶劣天气下大型船舶能比小船出现更好的航行条件。此外，大型船舶的船员训练有素，有更高的了解和处理船舶稳定性的能力。他们可以客观地评估每种装载情况下的风险，并妥善使用船上可用的方法来执行这些任务（MEF，2000）。

很明显，中小长度船只船长能够以主观的方式评估船舶在特定情况下的稳定性。然而，这些评估是根据以往的经验，通常不包括稳定性相关的事故。因此，他们难以评估稳定性的降低可能导致危险情况。这个事实，加上需要不惜一切代价，尽可能地捕鱼，这意味着在不利的天气条件下和高度的超载下航行，导致稳定性的降低，连同其他偶尔的因素导致事故。这些偶尔的因素是非常多样的，但不能确保风雨密度或货物不足是最常见的。无论如何，对于正在进行的实际风险的无知是可以理解的（U.S. Coast Guard, 1999）。然而，如果船长有客观的信息或训练来对这种情况进行评估，那么这种情况就会发生很大变化。

虽然这个问题在国际上被接受，但很少有解决方案已经被采用，例如简单的手册到小型渔船船主(Gudmundsson, 2009)和船员可以访问的船上系统。

为便于设计和开发替代系统，已经研究了每个选项的优点和缺点。 该系统基于一些基本要求，包括易用性，易理解和易安装，安装成本低，使用寿命长，操作快捷，处理不同航行条件和稳定故障的能力。

2.拟议的稳定性评估系统

2.1背景

如今，超过24米长度的渔船的稳定性要求包括在欧洲联盟1997年在托雷莫利诺斯通过并于1999年修订的“国际议定书”（IMO，1993）（CUE，1998; CUE，1999）。对于较小的船舶，国家当局有责任强加其他稳定性要求。在西班牙，这些要求包括在“the Real Decreto 543/207”（MEF，2007）。小于12米的船舶必须按照ISO 12217标准执行稳定性评估（AENOR，2002; AENOR，2003）。这些标准是基于船舶的正位力臂（GZ）曲线的静止水条件下的分析以及初始中心高度。但是他们并没有考虑到一艘特定船可以安全航行的海上状态（这取决于其稳定性水平，其尺寸与其他参数之间的差异）或动力学不稳定性的可能影响（船速，航向等应考虑）。（Womack and Johnson，2005; Deakin，2006,2010）可以对这些标准的缺点和不足之处进行详细的描述，并考虑到海域和动态问题的影响（Womack and Johnson，2005; Deakin，2006,2010）。

然而，虽然海事组织正在研究更为充分的稳定性标准，但现行的评估船舶稳定性的监管方式是确保履行这些要求（Wolfson Unit，2004）。

在海上，渔民能够通过使用“稳定书”知道是否适应这些标准（其指示，不能保证船只的安全）是唯一的方法，本书仅包含四个稳定条件，包括将上述的监管要求进行验证以及稳定条件计算步骤。 这个步骤是令人困惑和耗时的，它总是考虑到船长有足够的训练来了解这些步骤。 因此，如果可以（只有长度超过12米的船只是强制性的），船员不会频繁使用稳定性书（Wolfson Unit，2004）。 然而，在大多数情况下，经验是评估船舶稳定性水平的唯一方法。

业内人士认为，造成这些稳定性事故的主要因素之一是对船舶稳定情况的无知，为解决这一问题而进行了一些工作。

在（Wolfson Unit，2004）中，介绍了现有技术在这一领域的详细分析，观察了四种不同的替代方案。在挪威，船长使用上面有颜色代码和货物可位于地方的一般描述地A4海报来确定安全、中、高风险的情况。在美国，提出了一种装载矩阵（Womack，2002），其中包括对装载情况和天气条件的更详细的风险评估。它比以前的替代方案更完整，但是当船舶有大量的水箱和隔间时，矩阵可能是复杂的并且难以理解。在加拿大使用第三个选项，并在车载计算机应用程序中实现加载矩阵，也考虑到滚动和俯仰运动，当超过某些限制时触发警报。最后，冰岛方法基于由制动波，将气象预测与车载滚动运动测量系统相结合。

在（Deakin，2006）中，作者提出了与挪威稳定性海报相似的方法来显示英国舰队的稳定性信息。 然而，在这种情况下，与每种情况相关的风险等级不仅取决于装载状况，GZ曲线的分析和装载项目的布置，而且还取决于其他船舶特性，如长度，宽度和干舷和海洋 状态（有效波高）。这一工作将在后续部分再次进行，图2。

2.2要求

这里提出的系统是从对上述系统的分析以及一套基本要求开发的，考虑到它是在中小型船舶上使用，并且对这些系统的船员进行训练船只类型非常低，系统与之前谈到的稳定性海报一样，也非常容易使用和理解。同时，在采购，安装和运行方面应该是负担得起的，由于船舶类型的变化，系统应该很容易解决。第二，它应该能够以最准确的方式再现最大数量的装载条件，如稳定矩阵，但以更简单的方式，特别是在具有许多水箱的船舶的情况下。为了做到这一点，计算机应用程序是最好的选择，遵循加拿大和冰岛的方法。最后，系统应该能够处理涉及船舶不稳定的所有可能的情况，而不是如上述一些系统仅限于重大问题。

这些情况应包括动态稳定现象和静态现象，因为它们是事故的常见原因，通常伴随着一些静态稳定性问题。 导致稳定性相关事故的最常见问题，系统应该能够应对，分为四组（Womack和Johnson，2003）：

1.重量分布变化。不检查初始重量分布变化之后的稳定性标准可能导致由初始重量分布变化引起的船舶稳定性下降的情况。 他们自己通常不会造成事故，但是由于船舶的能力下降，可能会发生这样的情况：在理论上安全的条件下，可能会发生严重的倾斜甚至翻倒。 以下类包含在此组中：
1）船舶结构及其设备的变化，提高重心降低了稳定水平。
2）使用空间的变化，导致出现未研究和潜在危险的装载条件。

　　2.操作情况。在这个组中，我们可以包括在捕鱼过程中可能发生的所有这些情况，由于操作不正确或意外情况，或与其他情况相结合可能意味着船舶的严重风险（Womack和Johnson，2003）。 1）超载，减少干舷和稳定水平。
2）加载不当，提高重心，堵塞。
3）清理港口或发生货物换班。
4）重的悬挂载荷，导致大的倾斜角度，并提高重心。
5）渔具接地，引起突然减速，增加船尾干舷。

3.天气情况。这些情况包括在逆流气候条件下的导航，或由于其他原因导致的稳定性下降，如不适当的装载。根据监管要求，一些不会被视为危险的环境或风力条件可能会使干舷或高重心下降。 1）进水/淹水，由于船舶操作不良导致自由表面或淹水。
2）破碎波。在稳定的情况下，在大海中航行时特别危险。
3）风。造成一些些具有非常大的深度和大的上层建筑的船只的倾斜增加，并且在低稳定性情况下是危险的。
4）冰。对于在寒冷环境中航行的船舶，冰层形成导致重心的升高。

4. 动态不稳定。 这些情况发生在船只正在航行中，是与船舶和海浪之间的相互作用有关的稳定性问题（Belenky和Sevastianov，2007，Neves和Rodriguez，2006，Womack和Johnson，2005）。它们的表现与初始稳定性无关，尽管它们的效果对于较大的稳定性边缘而言降低。与稳定性降低相关的这些现象可能导致船舶的倾覆或损失。避免这些情况的最佳方法是避免出现这些情况的速度范围和航线。 1）参数共振，涉及突然的高振幅滚动运动，如果不够稳定。容易导致舶倾覆。
2）与静止水相比，海上航行的稳定性下降，船舶的稳定性降低。 在低稳定性条件下船舶更加危险。
3）由于船舶的转向能力的损失，在随浪和斜顺浪中航行。在深海和稳定性低的情况下尤其危险。

2.3系统

2.3.1海洋建筑软件

为了评估船舶的静态稳定性，有必要使用能够从其船体形式的整合获得船舶的静水特性的海洋建筑软件，用于一组不同的吃水，横倾和纵倾，以及也能够获得由给定负载条件产生的平衡和稳定性值。为此，工程研究综合小组开发了海洋建筑软件。该系统符合上述要求，还包括一个分舱模块，给了船舶的舱室和油箱定义，以及装载状态模块，能够从每个水箱等级和其他装载项目获取装载状态参数。从这些模块获得的数据中，稳定模块计算出船舶的不完整和损坏稳定性值。该系统还可以计算在给定负载条件下船舶的平衡值，包括纵倾和横倾角度，吃水以及整套静水值。

虽然这是一个非常易于使用的工具，但它不是由没有工程背景的人操作的。 因此，随后开发了全新的应用程序SKIPPER。该应用程序包括以前软件的稳定性和平衡计算算法，但是具有更简单的结构和用户友好的界面，安装在具有触摸屏的微型电脑中，可以容易地安装在任何新的或操作的船舶中。

2.3.2系统描述

为了满足使用简单和简单的要求，船员在系统中引入的参数必须减少到限定船舶装载状态的基本要素。在这种情况下，这些参数是不同油箱的等级以及不同负荷项目的值和近似位置。

这些值通常船长知道，因为他们非常清楚，他们携带多少货物，它在哪个舱内，它们在水箱中有多少燃料或水，它们携带的渔网的大致重量是多少，位于甲板上的渔网在哪里？（但如前所述，他们不能将这些值与船舶的稳定性联系起来）。可以看出，为了更加简化系统，用户不需要引入每个装载项目的确切位置。 他只需要选择一个具有自己的重心的船舶的区域（以前由设计者定义）。 就油船来说，如果船舶装备有远程探测，则该系统被设计为能够将这些值作为输入，并以全自动的方式计算油箱装载量，从而减少船长所需的信息。

作为安装在船上的第一步，设计人员必须通过配置文件配置每个船只的软件。其船体形式，容纳方式（包括不同类型的货物及其渗透性），淹水点，甲板，最低要求的干舷，轻型和其他船舶细节以及船舶及其重心的所有可能情况下的载荷。该模型由负载可以位于的区域组成，在研究船舶的操作之后必须由设计人员定义。每个区域都有一个大致的重心，它是分配给与每个区域相关的负载的重心。正确选择区域和相关重心的准确定义是系统具有良好性能的基础。需要设计师的经验来定义所有这些区域和通常存放在其中的货物的垂直重心。考虑到与这些区域相关的垂直重心与船舶的稳定性非常相关，必须考虑到这一点，并且应该始终考虑一定的余量，以使系统始终保持安全。设计人员还应介绍将在用户界面中显示的船舶总体布置的不同图表。所有这些数据都不会被用户修改。

一旦所有数据，即船体形式，船舶特征和图表，舱室定义和装载条件定义输入系统，系统将自动计算船舶的平衡和稳定性。这包括前后吃水，横倾和纵倾角度以及由其稳定性曲线分析产生的参数，即复原力臂（GZ）的正范围，GZ最大值及其相应的角度，初始重心高度，干舷和下降角度。

如下一

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