渔船倾覆事故原因分析及对策研究.pdf

第 卷第 期 年 月水道港口 收稿日期：；修回日期：基金项目：国家重点研发计划项目（）；贵州省科技重大专项项目（黔科合重大专项字 ）；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目（）作者简介：李晓松（），男，河北高邑县人，高级工程师，主要从事通航安全研究、事故调研分析等工作。：（），通讯作者：李笑晨（），男，河南洛阳人，助理研究员，博士，主要从事通航安全研究。：渔船倾覆事故原因分析及对策研究李晓松，李笑晨，孔宪卫（交通运输部天津水运工程科学研究所 港口水工建筑技术国家工程研究中心，天津 ）摘要：为提高渔船的管理水平，保障船舶及生命安全，通过对某渔船倾覆事故的调查研究，还原了事故发生的过程，分析了事故发生时的船舶载重、船舶稳性、风压力，利用船舶模拟试验进行了仿真验证。结果表明，该事故是一起由突发罕见的极端性短时大风天气导致的水上交通事故，针对该事故提出了科学的防范措施和建议。关键词：倾覆事故；船舶稳性；船舶载重；风压力；船舶操纵模拟器中图分类号：文献标识码：文章编号：（）渔船作为施工“交通船”，在工程施工过程中发挥着不可替代的作用，而渔船事故的发生严重威胁船舶、船员的生命财产安全，因此，研究渔船事故发生的原因，并提出科学的防范措施，显得尤为重要 。截至 年底，中国渔业船舶数量已达到 万艘，其中机动渔船占比较大，约 万艘，非机动渔船 万艘，渔业人口和渔业从业人员达 万人。但由于海上交通条件、船舶硬件设施等因素的影响，渔业船舶在海上因突发状况造成财产和人身损害的事故不断发生。通过对某省 年 年 起渔业船舶水上事故统计数据分析可知，渔船事故类型主要包括碰撞、火灾、倾覆、触损、机损、风灾、其他等类，其中倾覆事故造成船毁人亡的重大损失相对较多。将渔业船舶海上事故成因分别总结为 个方面，分别是不良的作业环境、渔业船舶管理制度的缺陷、船东和船员的不安全操作及船舶本身存在风险，其中不良的作业环境对渔船的安全影响最大 。目前，国内外对运输船沉船事故研究较多，祝元胜 分析了水泥船发生倾覆的原因，提出散装水泥船建造及管理的改进措施。王建军等 通过对货轮沉船事故原因的调查研究，分析了船舶管理不当可能是导致潜在缺陷的原因；李中鹏等 对韩国“世越”号客轮沉船事故进行调查，分析了船舶潜在隐患，推测了人为因素、舵设备故障、触礁是事故发生几种可能原因；张宝刚等 通过对运砂船倾覆事故进行深入分析，从船舶、船公司、管理部门 个层面提出相应的预防措施。本文通过对某渔船倾覆事故的调查研究，对事故发生时的船舶载重、船舶稳性、风压力进行了理论计算，利用船舶操纵模拟器进行了仿真验证，并针对事故原因提出了科学的防范措施和建议。事故概述 事故发生过程 年月 日 时左右，某渔船载运食物和施工人员，从焦炭码头驶往施工船，途中遭遇强对流突风天气，船舶发生倾覆，事故造成 人死亡。船舶基本资料见表，船舶倾覆过程见图，轨迹见图。年 月李晓松，等渔船倾覆事故原因分析及对策研究图 船舶倾覆过程示意图 图 船舶 轨迹图 表 船舶基本资料 船名船舶种类 船舶材质 总长 船长 型宽 某渔船渔船钢制 型深 设计吃水 总吨 净吨 主机功率 航区 沿海 事发水文气象条件（）事发前后气象情况。在港区气象卫星、天气雷达、地面自动气象观测数据的基础上，结合事故周边“通旭”轮风力记录数据（见图 ），对事发水域天气系统进行了分析还原，：时至 ：时，某渔船轮从焦炭码头出发，风力总体不大，瞬时极大风速最大为 （风力级）；：时，船舶从北侧西岸出发，此时风力维持在 级及以下；：时，受到超级单体风暴影响，风力开始急剧增大，风力达到 级，同时伴有暴雨和冰雹；：时至 ：时，风力持续增大，瞬时极大风速达 （风力 级）。（）事发前后波浪情况。经向事发水域周围船舶调查，某渔船轮开航时（：时）海面风力较弱，且港池水域有一定的遮蔽条件，海面浪高在 以下，属于正常海况；倾覆事件发生时（：时）海面有强风并伴有暴雨和冰雹，能见度极低，周围船舶无法准确判断波浪情况，但事发地海图水深在 以上，推测在短时的强风作用下也会造成波浪加剧，强风伴随着加剧的波浪，对船舶航行安全造成叠加影响。图 “通旭”轮测风仪风力数据走势图 图 事故位置潮汐曲线图 （）事发前后水文情况。根据 年潮汐表（东海海区）资料（见图），年月 日港区 ：时的低潮高为 ，：时的高潮高为 ，事发时段为当日最高潮，处于高平潮时段，无涨落潮流。水道港口第 卷第 期图 事件发生前后周边船舶位置 事发港区通航环境（）事发水域情况。根据事故位置实测海图，事发海域海图水深在 以上，附近未发现浅点、碍航物等。（）港区通航情况。事故发生时附近的船舶位置如图 所示，事发时南作业港区附近共有 艘船舶。“津航浚 ”船在南二突堤堤头港池锚泊，“通旭”船在焦炭码头北侧停泊维修；“长安门”、“鑫华泰”、“中建半潜驳 ”在焦炭码头停泊；“瑞鹏”轮在焦炭码头南 泊位进行装卸作业；“中交通运 ”、“日港拖 ”艘拖轮在协助“亿通”轮靠泊南 泊位。事故原因分析 船舶载重量情况分析（）载运人员、物资情况。经现场调查及资料分析可知，船舶共载员人（人均体重按 计，总重约 ），载运物资包括伙食补给和其他物品约 、船员行李物品约 ，此外还有该船自带的燃油约 、淡水约 。船上燃油、淡水、载运物品和船上人员的总重量约为 。表 参考船舶相关资料 参考船舶总长 垂线长度 型宽 型深 设计吃水 空船重量 参考船舶 参考船舶 （）船舶载重情况分析。根据船舶证书上相关参数和现场船舶尺度的测量数据，同时参考了港区艘相似船舶的参数（见表），推算出某渔船的空船重量约为 。用 软件建立了某渔船的模型 （见图 ），在设计吃水（）时的排水量为 ，可得出船舶载重量约为 。事发时船舶载重量约为 ，远小于某渔船的载重能力，不存在超载现象。图 “某渔船”轮建模模型 船舶稳性分析（）船舶稳性要求。根据 国内海洋渔船法定检验技术规则 中船舶完整稳性的要求 ，：经自由液面修正后的初重稳距 应不小于 ；：当横倾角等于或大于 时，复原力臂 应至少为 ；：最大复原力臂（）对应的横倾角应大于或等于 。上述稳定要求中：为初重稳距，是指船舶正浮或小角度倾斜时横稳心与重心之间的垂向距离；为复原力臂，也称稳性力臂，即重力和浮力作用线之间的距离。（）船舶稳性分析。根据渔船模型计算分析，在载重 的情况下，计算所得的初重稳距与复原力臂曲线特性衡准值都满足规范要求。具体如表 和图 、图 所示。年 月李晓松，等渔船倾覆事故原因分析及对策研究图 某渔船轮性能模型 图 船舶复原力臂曲线 表 某渔船轮稳性计算结果 指标内容指标要求 计算数值初重稳距初重稳距 复原力臂最小复原力臂 最大复原力臂对应横倾角最大复原力臂对应横倾角 船舶风压力计算（）相关要求。依据 渔业船舶法定检验规则（船长大于或等于 国内海洋渔业船舶 ）及航海其他相关经验公式 ，当船舶的最小倾覆力矩（或倾覆力臂）风压力矩（或风压力臂）时，船舶处于稳定平衡状况，反之则处于不稳定平衡状态或随机平衡状态。（）风压计算。风力计算。作用在船舶水线以上部分的风力，计算公式如下 （）（）式中：为风力，；为形状系数，取值 ；为高度系数，取值 ；为受风构件的正投影面积，取值 ；为风速，。风压力矩计算。作用在船舶水线以上部分的风压力矩，计算公式如下 （）式中：为风压倾覆力矩，；为风力，；为风压力臂，取值 。船舶倾覆力矩。船舶倾覆力矩的计算公式如下 （）式中：为船舶倾覆力矩，；为船舶浮力，与船舶最小倾覆力一致，取值 ；为倾覆力臂，取值 。表 某渔船风压力计算 序号风力风压力 风压力矩 倾覆力矩 结果级 满足级 满足级 满足级 满足 级 满足 级 不满足 级 不满足表 对不同风力情况下风压力及力矩进行了计算，按事发水域附近船舶实测最大风力 计算，风可能对船舶作用的最大风压倾覆力矩为 ，而船舶自身抵抗外力矩的倾覆力矩为 ，当时的风压倾覆力矩远大于船舶的倾覆力矩，因而可能会因风压作用直接造成船舶倾覆。船舶仿真模拟验证（）试验船型建模。本文采用 分离型数学模型方法建立船舶操纵运动的数学模型 ，船舶操纵运动方程如下水道港口第 卷第 期 （）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）式中：为船舶质量，可由 得到，为海水密度，取 ；为船舶的排水体积；为 方向的绝对速度，为 方向的绝对速度，为垂直水平面的角速度；和 分别为动力定位船舶所装备的推进器和舵产生的主动力及力矩；、分别为船舶重心在随船坐标系的位置；、为转动惯量；、为作用于船体上的所有力和力矩。试验中建立了渔船三维模型（见图 ）。（）试验船型测试。本试验对不同风力情况下渔船的横倾角进行了数值计算，计算结果如图 所示。试验中风力等级由级逐级递增，风力在级及以下时，横倾角基本在 以内；风力达到级时，最大横倾角达到 ，此时船舶自身抵抗外力矩勉强可以克服；在出现 级风力时，横倾角达到 ，船舶横倾角接近船舶如水角度 ；出现 级风力时，短时间内横倾角超过 ，船舶倾覆，在遭遇 级风时，船舶瞬间倾覆。图 渔船三维模型 图 不同风力情况下渔船横倾角变化过程 对策及相关建议（）加强对施工水域自然环境的掌握，对施工期内的风、流、浪、流、潮位加强监测、分析、预报，根据环境条件，进一步完善突发气象条件下的应对措施。（）加强与气象部门的合作，施工水域可增设气象监测监控设备，提高施工水域气象监测精度，提升突发极端恶劣天气预警的及时性、准确性。（）本次船舶倾覆事件，暴露出部分交通船存在抵抗风浪能力不足的安全风险，建议研究制定交通船作为施工辅助船舶的准入标准。（）目前，对于涉水施工企业工程船舶所必须的通勤、补给用交通船舶尚未有专门的规定，施工单位很难准确把握交通船舶的选用原则，建议研究制定行业认可的交通船选用标准或规程。（）加强技术攻关，从提升船舶稳性、抗沉性、储备浮力角度推进新型交通船的设计、改造技术。（）工程施工中各单位、各船舶要进一步提高有关人员安全风险辨识能力，加强各单位、各施工船舶间的沟通协调，保障施工及人员安全。结论本文通过对某渔船倾覆事故的调查研究，还原了事故发生的过程，提出了科学的防范措施和建议。（）目前，国内外对运输船沉船事故研究较多，对渔船研究相对较小，原因分析主要采用现场调查的方法进行，本文利用理论计算的方法分析了渔船沉没时的载态、稳性和风压力矩，并用船舶模拟器进行仿真验证，表明该渔船在出现 级及以上大风时会出现倾覆的事故。年 月李晓松，等渔船倾覆事故原因分析及对策研究（）通过研究可知，某渔船未超载，稳性符合航行安全要求，发生事故的主要原因为该船突遭极端大风，因风压产生的倾覆力矩远超船舶的抗倾覆力矩，造成船舶倾覆。参考文献：张炳强 日照港石臼港区防波堤对附近水域水流的影响：基于两起事故的分析 港口经济，（）：李军 日照港石臼港区船舶引航避让渔船研究 中国水运：上半月，（）：王启友，戴烨飞渔业船舶水上安全事故案例选编 北京：中国农业出版社，朱晖，陈淑娜 渔业船舶海上事故成因与对策分析 中国渔业质量与标准，（）：，（）：祝元胜 内河散装水泥船事故原因分析及安全管理对策 武汉造船，（）：，（）：王建军，赵庆涛 轮南中国海沉船事故分析 航海技术，（）：李中鹏，伍生春 韩国“世越”号客轮沉船事故分析 中国水运：下半月，（）：张宝刚，包国江，杨卫东 上海港北港水道运砂船倾覆事故分析及对策 世界海运，（）：蔡计强，谌志新 基于 软件的渔业船舶完整稳性分析 渔业现代化，（）：，（）：中华人民共和国海事局 国内海洋渔船法定检验技术规则 ：中华人民共和国海事局公告 号 北京：人民交通出版社，中华人民共和国渔业船舶检验局 渔业船舶法定检验规则（船长大于或等于 国内海洋渔业船舶 ）：国渔检（通）号文 北京：人民交通出版社，渔业船舶检验局 渔业船舶法定检验规则 北京：人民交通出版社，张建侨，孙一艳 渔船风荷载计算方法的比较研究 渔业现代化，（）：，（）：韩若会，李晓松，黄伟军基于船舶操纵模拟的桥区水域通航安全研究 水道港口，（）：，（）：孔宪卫，张庆河，李晓松，等基于船舶操纵模拟的桥区水域通航风险评价研究 哈尔滨工程大学学报，（）：，（）：，（，）：，：；