倪偉平,高俊

(上海船舶研究設(shè)計院,上海 201203)

85 000 DWT散貨船(以下簡稱本船)是上海船舶研究設(shè)計院主導開發(fā)的一型超巴拿馬淺吃水型散貨船,力求布置集約化、船體輕量化,滿足巴拿馬運河新船閘及多個港口系泊要求,采用減風阻上建布置,貨艙采用大開口設(shè)計并盡量降低艙口圍高度,第四貨艙艙蓋滿足直升機停靠。除常規(guī)設(shè)計外,舾裝設(shè)計要對上述特點進行特定分析,量身定制,以期以最優(yōu)狀態(tài)在滿足規(guī)范要求的基礎(chǔ)上滿足居住舒適、使用便捷等要求,大大超出以往同類散貨船的常規(guī)設(shè)計。雖然首制船已投入運營,但該型船的設(shè)計建造依然在進行,有必要總結(jié)該船型的舾裝設(shè)計特點,便于持續(xù)優(yōu)化。

1 船舶基本信息

總長227.2 m,型寬36 m,型深20.35 m,主甲板梁拱高度0.8 m,定員為26人。全船設(shè)7個貨艙,其中第四貨艙為風暴壓載艙;除第一貨艙外,其他貨艙艙口寬度達到17 m;所有貨艙配置側(cè)移式艙蓋,艙口圍高度為1.25 m;貨艙之間可設(shè)置甲板室,第四貨艙艙蓋上設(shè)置直升機?？繕酥?可?？柯菪龢睆綖?3 m的直升機。貨艙前后分別是機艙和首尖艙,首部主甲板上設(shè)置首樓。船舶采用低風阻長條形上建,第一層的寬度約為18.3 m,從第二層甲板起至羅經(jīng)甲板大幅減少寬度至10.7 m,并采用向船尾方向偏折的上建前端壁。首樓甲板設(shè)置錨系泊操作區(qū)域,主甲板尾部設(shè)置系泊操作區(qū),分別設(shè)置組合式錨絞機和系泊絞車等系泊設(shè)備,第一、二貨艙之間和第六、七貨艙之間設(shè)置絞車及系泊屬具,通過合理布置以實現(xiàn)錨泊功能和系泊要求,可航經(jīng)巴拿馬運河新船閘,?？慷鄠€港口。上建周圍綜合考慮救助、起吊區(qū)等功能,主甲板設(shè)置從上建區(qū)域到達首樓的安全通道,船體中部設(shè)置繩梯和組合舷梯供引水員登乘。該船基本信息見圖1。

圖1 85 000 DWT散貨船基本信息

2 舾裝設(shè)計分析

2.1 低風阻上建居住區(qū)布置

本船采用長條形低風阻上建布置形式,可有效降低風阻減輕結(jié)構(gòu)重量,但對于居住區(qū)的布置提出較嚴苛要求,因為上建作為人員集中區(qū),需兼顧居住生活、駕控、避險逃生要求。單就居住區(qū)而言將包含休息、餐飲、衛(wèi)浴、娛樂、健身、醫(yī)療、辦公等事項,還要統(tǒng)籌居住區(qū)相配套的存儲、通風、供水等要求。《國際海上人命安全公約》(以下簡稱SOLAS)和《國際海事勞工公約》(可簡稱MLC)及其修訂本,都有相關(guān)細則描述[1]。

將主甲板以上的上建依次命名為A甲板、B甲板、C甲板、D甲板和駕駛甲板及羅經(jīng)甲板。為滿足定員為26人的居住要求,兼顧餐飲、娛樂、醫(yī)療、儲藏等功能,根據(jù)上建自身特點,基本布置如下。

由于機艙棚在主甲板與上建主體相連但在A甲板開始與居住區(qū)分開,A甲板和C甲板設(shè)定為救生相關(guān)甲板;主甲板兼顧冷庫、空調(diào)等功能房間的布置,設(shè)置船舶辦公室并兼做會議室,A甲板以餐飲娛樂為主,B甲板至D甲板以居住艙室為主,駕駛甲板以駕駛室為主并配置航行設(shè)備間和引水員住艙等;主甲板和A甲板采用沿船寬方向布置的走廊,將整個內(nèi)部空間劃分為前后兩個部分,B甲板至D甲板則采用沿船長方向布置的走廊,走廊左右方向設(shè)置住艙;梯道環(huán)圍區(qū)域設(shè)置電纜間和居住艙室空調(diào)通風結(jié)構(gòu)風道;官員集中居住于D甲板和C甲板首部,普通船員集中居住于B甲板及C甲板后部。這種根據(jù)性質(zhì)分層、功能分區(qū)的布置方式充分利用了上建內(nèi)整體空間。以A、C甲板布置方案為例,其基本布置見圖2。

圖2 居住區(qū)基本布置

本船上建居住區(qū)布局滿足定員配置等要求,但存在一定的短板,見圖3。D甲板在梯道環(huán)圍附件設(shè)置獨立會議室,原C甲板梯道環(huán)圍部分空間調(diào)整為備員住艙,該房間狹小,布置窘迫,沙發(fā)尺寸減小。由于上建前壁采用折角形式并在端部導圓處理,導致部分家具布置不能實現(xiàn)正橫向布置;部分房間為實現(xiàn)某些家具正橫向布置的使用習慣,不得不調(diào)整內(nèi)襯板的布置,因此使得內(nèi)襯板與鋼圍壁的間距增大,降低了房間面積的使用率,以醫(yī)院為例存在較多冗余空間。電纜間空間狹小,內(nèi)部除電纜和所在甲板層分電箱外無其他設(shè)備,按照防火分類中5類處所而免除鋼圍壁,但與走廊之間至少為B級分隔,增加了現(xiàn)場施工的難度。

圖3 備員間與病房布置

針對上述短板,建議減少1名定員,即取消C甲板備員間,調(diào)整為電氣設(shè)備間或儲藏室,同時調(diào)整梯道布置而增大電纜間有效面積并以鋼圍壁環(huán)圍。優(yōu)化居住條件時可將上建外壁自A甲板向上向兩側(cè)各擴大一檔,使內(nèi)部布置更為充裕。調(diào)整后C甲板布置方案見圖4。

圖4 居住區(qū)局部調(diào)整方案

2.2 貨艙區(qū)安全通道設(shè)計

本船設(shè)置首樓,首樓內(nèi)部設(shè)有工作間,首樓甲板為首部錨泊系泊操作區(qū),根據(jù)《國際載重線公約》,甲板面應設(shè)置從居住區(qū)到達首樓的安全通道,寬度不小于0.6 m,并借助艙口圍等結(jié)構(gòu)設(shè)置固定風暴索的支撐結(jié)構(gòu)。在大開口設(shè)計模式下,貨艙口寬度達到17 m,艙蓋軌道結(jié)構(gòu)邊緣距離舷側(cè)只有2.54 m,當貨艙艙蓋全部打開時,艙蓋邊緣接近最大船寬,此時安全通道恰在貨艙蓋下方,為避免碰頭事故,需保證安全通道的高度,通常不小于2 m。由于艙口圍高度僅為1.25 m,雖考慮梁拱高度,艙蓋在打開后其下緣在軌道結(jié)構(gòu)邊緣處距離主甲板僅有1.96 m(包含艙蓋自身起升高度約0.15 m),此時安全通道不能緊靠艙口圍設(shè)置,應適當向舷側(cè)移動,從而保證通道凈高約超過2 m。貨艙中部區(qū)域設(shè)置引水員登乘舷梯,舷梯立柱等裝置占據(jù)一定空間,此時安全通道必需向船中移動,通道凈高只有1.98 m。舷梯的翻梯裝置高度至少2.15 m,并落在開啟狀態(tài)下艙蓋的下方,二者相互干涉。為此需將艙蓋整體抬高0.2 m,及將艙口圍高度加高至1.45 m,由此獲得良好的通道布置,見圖5。

圖5 引水員登乘區(qū)安全通道布置

2.3 甲板下永久性結(jié)構(gòu)檢驗通道設(shè)計

根據(jù)SOLAS和MSC 158(78) 等法規(guī)要求,當貨艙甲板面到貨艙內(nèi)底高度大于17 m時,貨艙區(qū)甲板下方1.6～3.0 m的高度上設(shè)置橫向布置或縱向布置的永久性結(jié)構(gòu)檢驗通道(以下簡稱檢驗通道),檢驗通道最小凈寬為0.6 m,并設(shè)有不低于1.0 m的欄桿[2]。本船貨艙區(qū)設(shè)置雙層底,貨艙之間以槽型艙壁分隔,槽型艙壁上下分別設(shè)置頂墩和底墩,貨艙借助槽型艙壁設(shè)置貨艙梯可到達貨艙內(nèi)。由于主甲板中心至貨艙內(nèi)底高度為19.05 m,主甲板下設(shè)置橫向布置的永久性結(jié)構(gòu)通道,屬于甲板下吊頂結(jié)構(gòu)平臺,可借助主甲板開孔和垂直梯子到達,也可借助頂墩結(jié)構(gòu)開孔到達。

第四貨艙作為風暴壓載艙,艙長24.3 m,其首尾橫艙壁上面的頂墩均設(shè)置在該貨艙內(nèi),頂墩按照常規(guī)設(shè)計采用倒梯形結(jié)構(gòu),艙口的長度為18 m,此時頂墩斜板與艙口端橫梁(艙口圍內(nèi)側(cè)正下方橫梁)之間的間距僅為0.8 m。按照常規(guī)設(shè)計,結(jié)構(gòu)檢驗通道靠近頂墩結(jié)構(gòu),間距僅為0.6 m,見圖6。

圖6 甲板下結(jié)構(gòu)檢驗通道

根據(jù)結(jié)構(gòu)專業(yè)分析,需從艙口端橫梁起設(shè)置甲板縱桁至頂墩,結(jié)構(gòu)重量冗余嚴重。綜合考慮頂墩結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)檢驗通道布置方案,使二者合一,即將艙口端橫梁和頂墩斜板進行融合形成整體型五邊形頂墩,借助頂墩內(nèi)部通道作為結(jié)構(gòu)檢驗通道。這種設(shè)計既可增加結(jié)構(gòu)強度,又可節(jié)省結(jié)構(gòu)重量約2 t,同時避免頂墩外甲板下結(jié)構(gòu)施工,內(nèi)置式檢驗通道更加安全便捷。該五邊型整體頂墩結(jié)構(gòu)也稱箱型頂墩結(jié)構(gòu),見圖7。

圖7 整體式頂墩結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)檢驗通道

2.4 系泊設(shè)計方案調(diào)整

本船系泊設(shè)計以規(guī)范要求為基礎(chǔ),滿足巴拿馬運河新船閘系泊要求,考慮應急拖帶要求,可實現(xiàn)常規(guī)系泊模式,并考慮多個港口的系泊要求[3]。但是隨著運河和港口規(guī)則的更新,系泊設(shè)計方案需要及時調(diào)整,以免影響營運。根據(jù)2020年巴拿馬運河當局規(guī)則(以下簡稱ACP規(guī)則),距艏部最前端向后16～70 m范圍內(nèi)布置導纜孔和相匹配的帶纜樁用于拖帶,稱為“SET2”;距艉部最后端向前16～60 m范圍內(nèi)布置導纜孔和相匹配的帶纜樁用于拖帶,稱為“SET3”。2022年ACP規(guī)則中上述“SET2”和“SET3”中導纜孔布置要求分別調(diào)整為24～70 m和24～60 m。同時ACP規(guī)則要求首部用于拖帶的導纜孔應設(shè)置在錨臺內(nèi)側(cè),以免拖纜被錨阻擋造成危險。

當停靠拉塔港時,本船需根據(jù)港口要求設(shè)置相應的系泊方案。根據(jù)港口要求,首尾部各設(shè)置4根系泊纜索,每2根系泊纜索并行,從系泊絞車引出經(jīng)由舷邊導纜滾輪后系固于相應的浮筒處;首尾部各設(shè)置2根并行的拖帶纜索,拖帶纜索可經(jīng)由巴拿馬導纜孔分別系固于臨近的帶纜樁上;首尾部各設(shè)置1根倒纜系固于碼頭區(qū)。

經(jīng)核對,本船原系泊設(shè)計方案中位于舷側(cè)用于系泊的導纜孔需調(diào)整為導纜滾輪,原位于錨臺后方的用于巴拿馬拖帶用的導纜孔和帶纜樁需移動至錨臺內(nèi)側(cè),首部用于拖帶的導纜孔不滿足“SET2”中最小間距要求需要改變導纜孔及其匹配帶纜樁定位。首尾部系泊布置方案見圖8。

圖8 首尾部系泊布置方案

2.5 直升機停靠配置

本船第四貨艙艙蓋頂部可?？恐睆綖?3 m的直升機,滿足澳大利亞港口引水員利用直升機日間登乘需求。直升機降落區(qū)域消防配置要滿足澳大利亞當局《直升機降落操作手冊》(以下簡稱《手冊》)、SOLAS和《Fire Safety System Code》(以下簡稱《FSS Code》)的相關(guān)要求[4-5]。

綜合上述手冊和法規(guī)等要求,直升機降落區(qū)消防設(shè)備可適當利用船舶現(xiàn)有消防設(shè)備,比如消防栓、水龍帶、消防員裝備、備用滅火器等,泡沫系統(tǒng)可利用便攜式泡沫發(fā)生裝置,通過連接裝置與水龍帶和泡沫劑相連,利用消防栓進水形成高壓泡沫液并持續(xù)噴射,泡沫劑用量則需要根據(jù)噴射率和噴射時間確定。根據(jù)本船的消防配置,為直升機降落區(qū)提供兩種消防配置,見表1。

表1 85 000 DWT散貨船直升機降落區(qū)消防配置要求

其中第一種方案成本低,但操作不方便,需要直升機降落時提前搬運至降落區(qū);第二種方案方便捷,但增加購置成本。

根據(jù)手冊要求,當直升機采用自兩舷側(cè)向船舶中部?？繒r,直升機降落區(qū)突出物高度不超過2.5 cm,直升機降落區(qū)向外1倍直升機直徑范圍內(nèi),障礙物最大高度不超過直升機直徑的20%,障礙物高度與偏離距離成1∶5的關(guān)系[9]。本船直升機降落區(qū)在第四貨艙艙蓋頂部,向后設(shè)有甲板室,頂部設(shè)置欄桿。根據(jù)上述無遮擋要求,甲板室高度應盡量降低,其頂部欄桿設(shè)置為可倒式,用于直升機降落區(qū)登乘斜梯端部設(shè)置可拆式欄桿,具體見圖9。

圖9 直升機降落無遮擋區(qū)設(shè)計

3 結(jié)論

根據(jù)船型特點,舾裝設(shè)計特別關(guān)注低風阻上建、大開口艙口和低艙口圍結(jié)構(gòu)設(shè)計、巴拿馬運河規(guī)則更新、直升機?？康纫蛩亍?/p>

長條形低風阻上建可以滿足定員的居住要求,但布置相對局促,需要反復調(diào)整才能獲得較好的居住區(qū)布置方案,而且要特別注意一些較小空間的利用。建議適當拓寬居住區(qū)寬度以增大平面面積,為居住區(qū)布置優(yōu)化提供更大空間。

貨艙采用大開口和低艙口圍設(shè)計時,如果頂墩端部靠近艙口端橫梁,可采用整體式頂墩結(jié)構(gòu),頂墩內(nèi)部作為甲板下永久性結(jié)構(gòu)檢驗通道更加安全便捷,同時減少貨艙內(nèi)搭接結(jié)構(gòu)。設(shè)置甲板安全通道時,特別注意引水員登乘舷梯裝置與艙口蓋的高度,如有干涉則需要適當增加艙口圍高度。

系泊設(shè)計應根據(jù)港口等最新規(guī)則進行調(diào)整,如在建造階段無法實現(xiàn)調(diào)整時,應在后續(xù)建造項目中進行及時調(diào)整,提高港口適配性。

散貨船貨艙艙蓋作為直升機降落區(qū)域,除單獨購置應急工具箱外,可利用船舶現(xiàn)有消防設(shè)備,其中便攜式泡沫發(fā)生裝置與消防水龍帶配合,借助消防栓進水形成混合液可持續(xù)噴射,形成泡沫系統(tǒng),但要配置足夠泡沫劑。直升機降落區(qū)域如有其他甲板室等結(jié)構(gòu)應考慮無遮擋要求,降低結(jié)構(gòu)物高度或采用可倒結(jié)構(gòu)形式。