楊 建 華

（上海交通大學(xué)，上海 200240）

1 船型和艉部特征

汽車滾裝船由于貨艙容積率很低，為了增加載貨量，需要將船舶主尺度長、寬、高都盡可能地增加，因此滾裝船普遍船身高大，分為多層甲板，并在適當(dāng)?shù)膮^(qū)域增加升降甲板以滿足不同貨物高度的要求。為了不影響車輛進(jìn)出、方便貨物整齊排列，貨艙內(nèi)一般不設(shè)橫艙壁，支柱也很少，必需的設(shè)備盡量靠兩舷側(cè)布置。艉部普遍采用方艉，在艉部正中央或艉側(cè)邊設(shè)有碩大的艉門兼作艉跳板，方便滾裝貨物進(jìn)出。因此，汽車滾裝船的整體外觀具有明顯的特征，如瑞典籍“卡羅斯”號滾裝船即為典型的汽車滾裝船之一（見圖1）。

圖1 “卡羅斯”號滾裝船

汽車滾裝船為了提高運(yùn)輸效率，通常航速要求較高，常規(guī)設(shè)計航速約為20kn，船體中段肥胖，艏、艉部線型瘦削。瘦削的艉部線型和方艉設(shè)計在汽車滾裝船上形成了一對矛盾的綜合體，致使該區(qū)域水線以下線型變化特殊。而常規(guī)采用艉機(jī)艙設(shè)計的汽車滾裝船，其艉部布置正位于線型顯著外飄的過渡區(qū)域，與普通運(yùn)輸船相比，具有明顯的特征和難度，與機(jī)艙相對應(yīng)的煙囪部分設(shè)于舷側(cè)位置，因此汽車滾裝船的艉部設(shè)計和布置是與眾不同的。如圖2所示為某 5200車位汽車滾裝船的艉部線型與主機(jī)布置。該船全長182.8m，型寬32.2m，至干舷甲板型深 14.95m，至頂層甲板型深 34.33m，設(shè)計吃水8.4m，載重量 10400t，設(shè)計航速 20kn，續(xù)航力20000n mile。

圖2 5200車位汽車滾裝船艉部線型與主機(jī)布置圖

艉部車道跳板的設(shè)計與布置是汽車滾裝船的一大重點和難點，其要求在符合坡度、長度、寬度的基礎(chǔ)上，盡可能短而低布置，以降低尾門的重量、重心及操作難度并降低成本。為此汽車滾裝船的干舷甲板在計算值、貨運(yùn)碼頭距水線以上高度和機(jī)艙布置等條件允許下，應(yīng)盡可能降低，以達(dá)到優(yōu)化設(shè)計。而干舷的降低同時又增加了尾部線型過渡的難度，作為相應(yīng)的優(yōu)化配置，主機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)的選型和布置顯得尤為重要。

2 主推進(jìn)系統(tǒng)布置

為了達(dá)到最優(yōu)化設(shè)計，汽車滾裝船系列經(jīng)常采用軸系向艉部略微傾斜的布置形式，這樣使主機(jī)既能滿足油底殼布置要求，使軸心線處于一定的高度上，又能滿足干舷高度不影響主機(jī)吊缸拆撿要求。同時，螺旋槳能滿足艉部推進(jìn)要求，在設(shè)計水線和干舷一定，尾部縱剖面線位置受KM（初穩(wěn)心高度）值限制不能顯著提高的情況下，有效降低了螺旋槳所在的軸心線位置，加大了葉梢與船殼板的間隙，提高了推進(jìn)效率，降低了螺旋槳激振力對船體的傳遞。圖3所示為典型的向艉傾斜0.5°的主推進(jìn)軸系布置。

圖3 典型的向艉傾斜0.5°的主推進(jìn)軸系布置

當(dāng)然這種傾斜布置有一定的難度，即精確的計算定位和安裝工藝控制，由于存在傾斜角度，更容易發(fā)生“失之毫厘，差之千里”的誤差可能性。根據(jù)總體性能計算要求，通常以螺旋槳的中心點作為理論基點，以便總體計算和輪機(jī)布置能找到共同的基點。一旦該基點和傾斜角度確定后，主推進(jìn)系統(tǒng)的布置也即確定。在CAD中先以1:1的比例如實繪制再進(jìn)行整體旋轉(zhuǎn)，可以得到精確的制圖效果，省卻了不斷進(jìn)行傾斜計算的麻煩。但在定位尺寸標(biāo)注的時候必須考慮到船廠現(xiàn)場測量的可能性和合理性，對于螺旋槳的中心點現(xiàn)場是無法精確測量的，因此理論基點并不能作為現(xiàn)場的測量基點，在理論定位尺寸標(biāo)注的基礎(chǔ)上還應(yīng)該加注可以實測的定位基點作為現(xiàn)場參考定位值；基準(zhǔn)面的選擇也應(yīng)為艙壁面、法蘭端面、艉柱端面等以便現(xiàn)場測量；另外傾斜軸系的標(biāo)注應(yīng)盡可能分段多標(biāo)注幾個可供現(xiàn)場參考的定位值，以免去船廠現(xiàn)場不斷進(jìn)行傾斜計算的麻煩，有利于安裝工藝的控制。

3 機(jī)艙布置

根據(jù)汽車滾裝船的尾部特征，機(jī)艙布置具有 3大特點。其一，底層設(shè)備少，可利用空間非常有限，管路布置復(fù)雜緊湊，維修通道狹窄；其二，大量設(shè)備和油艙布置在水線面以上的平臺，機(jī)艙段重心位置偏高，對全船的GM（初穩(wěn)性高度）值有影響；其三，煙囪位于舷側(cè)，排氣和風(fēng)管布置困難。圖 4為5200車位汽車滾裝船上平臺（距基線10.15m高度）平面布置圖。

圖4 5200車位汽車滾裝船上平臺平面布置圖

從圖中可以看到機(jī)艙后部布置了大量的油、水艙，幾百噸的重量分布，重心比常規(guī)船明顯上移；配有分油機(jī)、供油單元等設(shè)備的分油機(jī)間被無奈地上移在這一層，這在普通運(yùn)輸船上是不多見的；前后通風(fēng)管都從兩舷側(cè)導(dǎo)入機(jī)艙，且為狹長形，以保證不影響上甲板及以上的車道布置；主、輔機(jī)排氣管從左舷側(cè)的煙囪往上布置，管路彎頭和長度增加，明顯增加了排氣阻力，尤其是主機(jī)排氣管，經(jīng)過詳細(xì)的阻力計算并嚴(yán)格控制廢氣鍋爐的阻力，主機(jī)的排氣背壓幾乎沒有余量，排氣稍有不暢就有可能影響主機(jī)正常工作。

4 機(jī)艙逃口布置

機(jī)艙逃口的布置也是汽車滾裝船的一大難點。根據(jù)SOLAS （國際海上人命安全公約）規(guī)定，貨船上每一A類機(jī)器處所應(yīng)設(shè)有2條脫險通道，并應(yīng)滿足：2部鋼梯彼此盡可能遠(yuǎn)離，通往該處所上部同樣遠(yuǎn)離的門，從該門至開敞甲板設(shè)有通道，其中一部鋼梯應(yīng)位于一個受到保護(hù)的環(huán)圍內(nèi)，該環(huán)圍滿足相應(yīng)的耐火完整性要求，受保護(hù)環(huán)圍的內(nèi)部尺寸應(yīng)至少為800mm×800mm[1]。通常機(jī)艙內(nèi)除了主梯道外，前部空間比較寬敞，可以從前艙壁或附近某艙壁處布置出一個全封閉的環(huán)圍通道用作應(yīng)急逃口，通往上甲板上的開敞區(qū)域。而汽車滾裝船的貨艙布置決定了機(jī)艙的上方和前方都是貨艙區(qū)域，且艙壁甲板一直往上延伸，形成了全封閉空間而沒有開敞甲板，貨艙的中間任何區(qū)域也不允許有一個獨立的環(huán)圍空間，因此在汽車滾裝船上無法從機(jī)艙前艙壁處逃生。如果考慮從舷側(cè)設(shè)置應(yīng)急脫險通道，同樣受到水線以下部分線型變化劇烈的影響，無法將通道一直延伸到機(jī)艙底層。最后只能考慮在艉部船中位置利用非常有限的空間布置出一個通往上平臺機(jī)艙后部的通道（如圖4所示），經(jīng)舵機(jī)間進(jìn)入舷側(cè)的脫險通道后再通往最高處的開敞甲板。

圖5 5200車位汽車滾裝船底層平面布置

這樣的布置基本能滿足SOLAS要求，也能達(dá)到逃生目的，但就機(jī)艙內(nèi)人員遇險逃生時的緊急情況來說，顯然不是一個很好的逃生方法。尤其是在機(jī)艙底層，空間狹小，艉部基本無設(shè)備布置，常規(guī)巡視檢修均在機(jī)艙前部，一旦發(fā)生險情，從前部經(jīng)過主機(jī)側(cè)的通道到達(dá)后部的逃生口所花費的時間，將會錯過最好的逃生良機(jī)；并且機(jī)艙底部主要設(shè)備就是主機(jī)，如果主機(jī)處發(fā)生險情的話，人員根本無法到達(dá)艉部區(qū)域逃生。圖5為5200車位汽車滾裝船底層（距基線3.5m高度）平面布置圖。因此，汽車滾裝船的機(jī)艙應(yīng)急逃口布置值得深思，也許還能布置得更合理。

5 結(jié) 語

通過對汽車滾裝船的造型、主推進(jìn)系統(tǒng)、機(jī)艙及其逃口等艉部布置特征的論述，既反映了與常規(guī)運(yùn)輸船的不同風(fēng)格，又可以看出近年來國內(nèi)滾裝船的設(shè)計和建造水平已趨成熟，并具有自主知識產(chǎn)權(quán)，成為我國造船工業(yè)快速發(fā)展、做大做強(qiáng)所取得的成效之一。

[1] 國際海事組織. 國際海上人命安全公約[S]. 人民交通出版社，2005.