黃孟光
(廣東新船重工有限公司,廣州510111)
隨著人民生活水平的提高,人們對食物原料的要求也越來越高。海鮮作為傳統(tǒng)的高檔食材,為確保其新鮮生猛,最關(guān)鍵的是解決運輸問題。本文針對海上活魚運輸這一問題,結(jié)合一艘1600m3活魚運輸船的方案設(shè)計過程,從功能性、完整性、簡潔性、經(jīng)濟性四個方面進行探討。
任何一艘船舶均有其特定的功能,就是說這艘船能用來做什么。在船舶方案設(shè)計階段,應(yīng)首先充分理解船東建造該船的意圖,了解該類船的一些特殊性,并在整個方案設(shè)計過程中始終圍繞如何實現(xiàn)該船的特定功能這一主線來展開。
本船最基本的用途就是用于漁場與港口或港口與港口之間活魚的轉(zhuǎn)運,船上一切系統(tǒng)均服務(wù)于活魚運輸這一目的。從根本上講,它就是一艘運輸特殊貨物的運輸船。
相比常規(guī)貨船,本船具有一些特殊的系統(tǒng),如活魚裝卸系統(tǒng)、魚艙海水循環(huán)系統(tǒng)、魚艙熱絕緣系統(tǒng)等,而且魚艙內(nèi)部結(jié)構(gòu)必須保證光滑,防止魚活動時被刮傷。為實現(xiàn)魚艙活魚的迅速裝卸,在每個活魚艙內(nèi)需安裝一道移動式趕魚板,以保證在卸魚作業(yè)時能迅速將魚艙內(nèi)所有魚卸干凈,因此設(shè)計時要把魚艙設(shè)計成所有剖面一致,確保趕魚板能順暢移動。而為了保證魚艙內(nèi)魚的生存,魚艙內(nèi)設(shè)有一套海水循環(huán)系統(tǒng),其中還包含有氧氣供給系統(tǒng)、臭氧消毒系統(tǒng)、紫外線殺菌系統(tǒng)、魚艙廢棄物過濾系統(tǒng)等,此系統(tǒng)涉及設(shè)備繁多,管路復(fù)雜,而且管徑也很大,故設(shè)計初始階段必須充分考慮該系統(tǒng)設(shè)備及管路的布置及安裝空間。另外,為適應(yīng)活魚的長途運輸,魚艙溫度需保持在80C左右,這是因為魚的活動量跟水溫有關(guān),溫度越高,魚就越活躍,相應(yīng)的魚艙內(nèi)氨化物的含量就上升越快,而氨化物的含量上升到一定值時就會導(dǎo)致魚死亡。因此,設(shè)計時需充分考慮魚艙內(nèi)外溫差因素,盡量減少魚艙與外界的熱交換。
綜合上述活魚運輸?shù)奶厥庑枰?,本船采用帶平行中體的常規(guī)運輸船線型,在中部設(shè)左右兩個魚艙,魚艙區(qū)域采用雙底、雙殼、雙甲板形式,魚艙前部設(shè)活魚系統(tǒng)泵艙,后部為機艙,機艙內(nèi)靠魚艙區(qū)域預(yù)留足夠空間,以安裝活魚系統(tǒng)泵浦等設(shè)備,具體布置參見圖1。
圖1 總布置圖
為了更好地實現(xiàn)瘦高本船上述功能性的要求,主要從以下幾個方面考慮:
(1)主尺度
結(jié)合功能性及經(jīng)濟性考慮,確定船長、型寬、型深。根據(jù)船旗國法規(guī)要求,本船噸位需控制在2 000 GRT以內(nèi)。而出于經(jīng)濟性考慮,又希望裝載量越大越好,這是因為本船主要的系統(tǒng),如臭氧消毒系統(tǒng)、紫外線殺菌系統(tǒng)、二氧化碳剝離系統(tǒng)等,其配套受裝載量變化影響很小,裝載800 m3與1 600 m3的系統(tǒng)配套很多都基本相同;另外由于本船魚艙自由液面比較大,在選擇船寬時需特別關(guān)注穩(wěn)性方面的影響等。因此,本船確定主尺度為:
(2)船型系數(shù)
主要從船舶阻力性能方面考慮,選取方形系數(shù)、菱形系數(shù)。根據(jù)實際運營需要,初步選定本船傅汝德數(shù)為Fn=0.241, 并按此傅汝德數(shù)查閱船舶設(shè)計手冊,選取合適的方形系數(shù)和菱形系數(shù)。本船確立方形系數(shù)為0.671;菱形系數(shù)為0.687。
主尺度及主要船型系數(shù)確定后,就著手繪制船舶線型。線型繪制時主要考慮阻力性能、穩(wěn)性及總布置等因素,著重關(guān)注橫剖面系數(shù)、水線面系數(shù)、橫剖面面積曲線形狀、設(shè)計水線形狀以及平行中體和浮心縱向位置等??紤]到活魚艙的布置需要,本船平行中體相比設(shè)計手冊推薦值稍微加長了一些。
本船總體布局時,主要關(guān)注以下幾個方面:
(1)油水艙柜大致前后,左右對稱分布,使船舶在各種裝載工況時浮態(tài)不會有太大變化;
(2)作為調(diào)整浮態(tài)的壓載艙設(shè)在首尾端,從而以最小的壓載量實現(xiàn)浮態(tài)調(diào)整的目的;
(3)功能艙室與生活艙室分區(qū)布置,功能艙室主要在尾樓,而生活艙室集中在首部;
(4)協(xié)同考慮各系統(tǒng)布置,尤其是管徑比較大的通風(fēng)、排氣及空調(diào)管系的布置;
(5)充分考慮主要設(shè)備的吊裝、維護通道需要,機艙、泵艙、魚艙均設(shè)有設(shè)備吊裝口。
本船結(jié)構(gòu)采用框架結(jié)構(gòu)形式。全船強框架均勻、整齊分布??v向艙壁結(jié)合支柱形成兩道縱向支撐強框架,將主船體橫向結(jié)構(gòu)大致分成三等分。橫向強框架按2.4 m間距均勻布置,并將水密橫艙壁、液艙分隔艙壁以及上建分隔艙壁、支柱等均設(shè)置在強框架內(nèi)。垂向則以梯道圍壁作為整個上建的中心支撐結(jié)構(gòu),將由駕駛室至泵艙的梯道設(shè)在整個上建的中心位置,上下對齊,使得梯道周圍強橫梁及縱桁的跨距大致相同,從而確??v、橫結(jié)構(gòu)尺寸基本一致。
上面提到的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計理念的最基本的內(nèi)涵就是以最少的材料構(gòu)造出盡可能大的空間,而且由于其結(jié)構(gòu)的連續(xù)性,減少了許多不必要的過渡結(jié)構(gòu)。
本船整個上層建筑內(nèi)圍壁,除非有防火分隔要求,均采用支柱結(jié)合裝修壁型式,這樣不僅可減輕空船重量,而且艙室的分隔、布局也靈活了很多。比如,衛(wèi)生單元的布置、安裝不再受圍壁的限制,空調(diào)管路、通風(fēng)管路、電纜等也不必設(shè)穿艙構(gòu)件,其走向分布、安裝維護都簡便了很多。從而可以降低施工難度、減少多工種交叉作業(yè),縮短工程周期,節(jié)約建造成本。
本船梯道圍壁也不是每層都設(shè)。露天甲板至艏樓甲板梯道因其上下層均設(shè)有圍壁,而且圍壁上已安裝有按防火分區(qū)要求的防火門,因此該梯道也就沒必要設(shè)圍壁及防火門了。這樣做的效果不僅省去了建造圍壁及防火門的成本,同時還可省去了封閉梯道所需的照明、通風(fēng)及火警等系統(tǒng)配套。
本船用電負荷大致如下:
船東開始時提議電站配置如下:
但是,由于C32發(fā)電機相對C18發(fā)電機貴很多,1臺C32的價格接近2臺C18。因此,我們推薦采用4臺C18,電站總功率為 4 x 450kW。這樣不僅造價減少,而且由于4臺發(fā)電機采用同一機型,既方便船上電網(wǎng)管理,也利于維護保養(yǎng),減少維護費用。
經(jīng)濟性主要從兩方面考慮:一方面從船東角度出發(fā),主要考慮該船的初始投資及今后的運營和維護成本;另一方面,從船廠角度考慮,主要是注重船舶的建造成本。關(guān)于初始投資,主要是由前面提到的船舶的功能性決定的。而針對如何降低運營、維護和建造成本,則主要體現(xiàn)在前面提到的完整性、簡潔性方面。例如,通過提高阻力性能來降低運營成本,通過合理簡化來降低維護和建造成本。
本文結(jié)合1 600 m3活魚運輸船方案設(shè)計過程,闡述了船舶方案設(shè)計的一種理念,即以功能性為主線,以經(jīng)濟性為最終目的,以完整性、簡潔性為過程的設(shè)計理念。對于科班出身的設(shè)計人員,需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容很多,學(xué)校畢業(yè)后在實際設(shè)計工作中往往還是不知如何入手,因此希望本文對新入門設(shè)計人員能夠起到拋磚引玉的作用,對廣大同僚能有所啟發(fā)。
[1]中國船舶工業(yè)總公司編.船舶設(shè)計實用手冊-總體分冊[M].