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        6 500 DWT 集裝箱滾裝船滾裝通道設(shè)計(jì)

        2021-08-11 01:21:10方晨鑫李健
        船舶設(shè)計(jì)通訊 2021年1期
        關(guān)鍵詞:設(shè)置

        方晨鑫,李健

        (上海船舶研究設(shè)計(jì)院,上海201203)

        0 前 言

        6 500 DWT 集裝箱滾裝船是為德國船東Nordic-Hamburg 公司開發(fā)設(shè)計(jì),美國BCL 公司運(yùn)營使用,由江蘇新?lián)P子造船有限公司承建的新型無限航區(qū)集滾船。該船入DNV·GL 船級,是一艘單機(jī)、單槳的集裝箱滾裝船,總長120 m、型寬20 m、型深9 m、設(shè)計(jì)吃水6.3 m, 擁有456 TEU 的集裝箱裝載能力和總計(jì)1 500 m2的滾裝貨物裝載空間。

        該船車輛艙設(shè)有全連通的兩層小車甲板和一層重車甲板, 二甲板從Fr 35 至Fr 69 為小車甲板,車輛艙凈高2 057 mm,上甲板從Fr 15 至Fr 65 為小車甲板,車輛艙凈高2 054 mm,尾樓甲板從Fr 3 至Fr 65 為重車甲板,車輛艙凈高4 994 mm。 尾部設(shè)一部艉斜跳板,各型車輛通過艉斜跳板進(jìn)入艉樓甲板車輛艙, 艉樓甲板車輛艙前端設(shè)有風(fēng)雨密艙壁門,車輛可通過該門從艉樓甲板裝載至第三、第四貨艙蓋上,或通過固定坡道往下進(jìn)入上甲板及二甲板的滾裝區(qū)域。 船舶可在尾部裝卸滾裝貨物的同時(shí)利用岸吊裝卸集裝箱,既具備獨(dú)立封閉的滾裝貨艙和集裝箱貨艙,又設(shè)有集、滾共用區(qū)域可進(jìn)行兩種貨物的比例調(diào)配(見圖1),具有裝載形式靈活和裝卸效率較高的特點(diǎn)。

        圖1 裝載區(qū)域概況

        1 滾裝通道布置

        1.1 定義

        滾裝處所,按照SOLAS 公約的定義,系指通常不予分隔并通常延伸至船舶的大部分長度或整個(gè)長度的處所,能以水平方向正常裝卸油箱內(nèi)備有自用燃料的機(jī)動(dòng)車輛和/或貨物 (在鐵路或公路車輛、運(yùn)載車輛(包括公路或鐵路槽罐車)、拖車、集裝箱、貨盤、可拆槽罐之內(nèi)或之上,或在類似裝載單元或其他容器之內(nèi)或之上的包裝或散裝貨物)。 通俗地講就是指貨艙或裝貨甲板,這里的“貨”指商品車。

        滾裝通道設(shè)備是用于溝通碼頭與船上各層甲板裝貨位置的通道設(shè)備。 通道設(shè)備主要包括車輛跳板、活動(dòng)甲板、內(nèi)部坡道、尾門、首門、舷門、艙壁門等。

        1.2 艉斜跳板布置

        滾裝船上的跳板分為尾跳板和側(cè)跳板,尾跳板設(shè)在船舶尾部,一般與船中心線成30°~45°夾角(也有與船中心線平行的,即直跳板),根據(jù)需要可單側(cè)或雙側(cè)設(shè)置。 側(cè)跳板布置在船舶中部,多用于小車(轎車)的快速裝卸,載荷一般比尾跳板小。 該船根據(jù)船東固定航線的碼頭設(shè)施情況,設(shè)置了與船中心線成30°夾角的單側(cè)艉斜跳板。

        滾裝船的跳板一般設(shè)在重車甲板,其原因是重車在常規(guī)車輛甲板上進(jìn)行坡道滾裝作業(yè), 既不環(huán)保,也不安全。 由于該船要實(shí)現(xiàn)重車裝載到三號及四號貨艙蓋,如果將艉斜跳板、重車甲板、艙蓋上平面三者均設(shè)在同一高度,對該船的重車滾裝裝卸及綁扎都會比較有利,這個(gè)方案的艉樓甲板距滿載水線5.38 m,相對較高,所以艉斜跳板的布置高度問題就需要在設(shè)計(jì)之初開展多方案比較, 選擇最優(yōu)方案。

        方案一:按照常規(guī)思路將艉斜跳板設(shè)置在尾樓甲板(見圖2),根據(jù)船東提供的紐約伊麗莎白港和百慕大哈密爾頓港碼頭及潮位的信息,碼頭距水面高度范圍約1.6~3.4 m,考慮到在極端工況下,該船的最小吃水遇到碼頭最高潮位時(shí),艉樓甲板與碼頭的高度差為4 865 mm,在艉斜跳板安全工作傾斜角7.5°的工況下,其設(shè)計(jì)長度將超過38 m(見圖3),艉斜跳板的最高點(diǎn)在收藏狀態(tài)將高于露天甲板19 m,接近煙囪的高度;整套設(shè)備重量預(yù)估為130 t,泵站功率預(yù)估為2×65 kW, 這個(gè)尺度的艉斜跳板在折疊收藏時(shí)也會占用大量甲板空間,壓縮其他系統(tǒng)的布置空間,會給該船的后續(xù)設(shè)計(jì)帶來很多困難。

        圖2 方案一:艉斜跳板設(shè)置在重車甲板(即艉樓甲板)

        圖3 方案一:艉斜跳板設(shè)置在重車甲板(即尾樓甲板)

        方案二:艉斜跳板設(shè)置在上甲板+固定式重車坡道(見圖4),艉斜跳板的長度會大幅降低至20 m 以內(nèi),艉斜跳板的尺度會比較理想,但是這種方案需要設(shè)置從上甲板到艉樓甲板的固定坡道。 該方案的缺點(diǎn)是固定坡道會壓縮上甲板的滾裝空間, 導(dǎo)致該甲板損失至少30 個(gè)小車車位,同時(shí)大面積的固定坡道也不利于重車的裝載和綁扎,從總體布置上看,對于該船本來就不大的滾裝處所來說是不夠合理的。

        圖4 方案二:艉斜跳板設(shè)置在上甲板+固定式重車坡道

        方案三:艉斜跳板設(shè)置在上甲板+活動(dòng)坡道(見圖5),艉斜跳板的長度會大幅降低至20 m 以內(nèi),艉斜跳板的尺度會比較理想。 活動(dòng)坡道不占用滾裝車位。 但是,該方案的缺點(diǎn)是增加了一項(xiàng)大型滾裝設(shè)備(滿足重車通行的活動(dòng)坡道)的建造及安裝成本,同時(shí)活動(dòng)坡道相對于固定坡道也降低了裝卸效率,增加了運(yùn)營期間船東的設(shè)備維護(hù)成本。

        圖5 方案三:艉斜跳板設(shè)置在上甲板+活動(dòng)坡道

        綜上所述,3 個(gè)方案都有各自的優(yōu)缺點(diǎn) (見表1),也都有各自需要克服的困難和需要優(yōu)化的地方。通過方案比較,該船最終采用了比較獨(dú)特的解決方案四:下沉式艉斜跳板+上坡式汽車艙(圖6),將艉斜跳板的高度設(shè)置在重車甲板以下1.5 m、上甲板以上1.28 m 處,在兩層滾裝甲板之間。 在艉斜跳板入口處設(shè)置小范圍過渡甲板及6°固定斜坡道過渡到重車甲板,甲板坡道的上下端進(jìn)行圓弧過渡。 由于該坡道的范圍橫跨了整個(gè)汽車艙,整個(gè)甲板坡道上也具備車輛裝載能力,固稱之為“上坡式汽車艙”。這個(gè)方案較好地解決了多方問題。 首先,該方案的艉斜跳板長度相對方案一減小了11 m,預(yù)估設(shè)備重量減少40 t,泵站功率降低30 kW。 其次,該方案既保證大車可以無障礙地裝載到艙蓋,又降低了方案二中上甲板損失的小車車位。 再則,該方案也不需要增加大型滾裝設(shè)備。 艉斜跳板的工作范圍,包括高度和角度能夠涵蓋該船??康膬蓚€(gè)碼頭(紐約伊麗莎白港和百慕大哈密爾頓港)的潮差,對于高頻次的靠港裝卸貨不需要候潮,達(dá)到了該船的設(shè)計(jì)目標(biāo):靈活高效的裝卸能力。

        表1 艉斜跳板布置方案對比

        圖6 方案四:下沉式艉斜跳板+上坡式汽車艙

        該船的上甲板及二甲板滾裝區(qū)域的甲板長度在扣除9.5°固定坡道后正好具備小車的安全掉頭空間,并且在機(jī)艙布置方面,艉斜跳板和固定斜坡道下方原車輛艙的空間劃給了機(jī)艙,解決了副機(jī)吊缸高度和舵機(jī)艙高度緊張的問題。

        1.3 艙壁門布置

        艙壁門是橫艙壁通道的關(guān)閉設(shè)備,該船重車甲板車輛艙前端壁設(shè)置一套邊鉸鏈?zhǔn)揭簤候?qū)動(dòng)滾裝艙壁門與艙蓋上的滾裝處所相通。考慮到裝卸順序(艙蓋上的滾裝裝卸完成后再進(jìn)行重車甲板的滾裝裝卸),該船的艙壁門開啟方向設(shè)置為朝艉向開啟。艙壁門采用無支柱無門檻設(shè)計(jì)(見圖7),在重車甲板車輛艙凈高4 994 mm, 艙蓋上橫向最多裝載4輛拖車,橫向跨距為11 864 mm 的情況下,凈開口尺寸達(dá)到了13 m×4.7 m,滿足了車輛進(jìn)出的高度要求,較大的橫向空間提高了滾裝裝卸的容錯(cuò)率和效率。

        圖7 無支柱無門檻設(shè)計(jì)艙壁門

        為了實(shí)現(xiàn)滾裝裝載到艙蓋,重車甲板與艙蓋之間還需要有效的銜接。 該船艙壁門前設(shè)了1 350 mm 寬度的固定平臺。平臺與艙蓋上表面之間的間隙則通過在貨艙蓋上搭接翻板方案(見圖8)來解決,相對于設(shè)置整體拆卸式平臺的方案,提高了裝載效率,節(jié)約了拆卸式平臺的儲存空間和船廠的建造成本。

        圖8 固定式開孔平臺+艙蓋搭接翻板

        1.4 滾裝處所脫險(xiǎn)通道布置

        關(guān)于滾裝處所(車輛艙)內(nèi)的脫險(xiǎn)通道,根據(jù)MSC/Circ.1120 的要求,滾裝處所應(yīng)在甲板上設(shè)有1條寬度不小于600 mm 的安全通道(escape route)。保證在任何裝載和非裝載情況下安全逃生。 該船的安全通道布置滿足規(guī)范要求(見圖9)。

        圖9 脫險(xiǎn)通道布置

        另外, 根據(jù)MSC/Circ.1505 的進(jìn)一步解釋,滾裝處所應(yīng)至少設(shè)有2 個(gè)脫險(xiǎn)通道 (可以理解為出口,由此通往救生艇或救生筏登乘點(diǎn)),這兩個(gè)通道應(yīng)分別設(shè)在滾裝處所的前后端, 其中一個(gè)應(yīng)為斜梯(stairway),另一個(gè)可以為圍井(trunk)或斜梯(stairway)。 在 1505 通函發(fā)布以前,由于沒有針對通道的具體要求,某些滾裝船在主甲板以下的兩個(gè)通道均采用開敞直梯形式(沒有圍井或斜梯),今后將無法獲得船級社認(rèn)可。

        該船的三層車輛甲板雖然屬于一個(gè)車輛艙,但是在每層車輛甲板前后端均設(shè)置了脫險(xiǎn)通道,既滿足了規(guī)范要求, 也方便了用船方的日常運(yùn)營(見圖 9)。

        1.5 滾裝處所防滑措施

        考慮車輛行駛過程中的安全, 該船在滾裝坡道、坡道出入口的甲板、車輛掉頭或轉(zhuǎn)彎處的甲板采取適當(dāng)防滑措施。 在固定坡道上布置防滑條,材質(zhì)為 10×10 方鋼, 間距~280 mm 呈 V 字型排列,形狀如魚骨,俗稱魚骨防滑條;在坡道出入口的甲板、車輛掉頭或轉(zhuǎn)彎處的甲板設(shè)置防滑涂層,為車輛裝載提供了安全保障。 見圖10。

        圖10 滾裝處所防滑措施

        2 結(jié) 語

        總結(jié)6 500 DWT 集滾船的滾裝通道設(shè)計(jì)過程中遇到的難點(diǎn)和解決方法, 以及滾裝通道布置特點(diǎn)。 該船的滾裝通道設(shè)計(jì)從船東需求出發(fā),功能與細(xì)節(jié)并重,實(shí)現(xiàn)了任務(wù)書規(guī)定的各項(xiàng)指標(biāo),滾裝通道設(shè)計(jì)方法和經(jīng)驗(yàn),可供同行參考借鑒。

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