中圖分類(lèi)號(hào)：U667

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Optimized Design ofBoarding/AlightingLadder Arrangementfor an Aguaculture Vessel

ZHANG Hongxia'， PENG Jianhua2， CHEN Wanyou'， FU Chuanfa2， ZHANG Xing2（1.CSSC Guangzhou Wenchong ShipyardCo.，Ltd.，Guangzhou510725，China;2.CSSCHuangpu WenchongShipbuildingCompany Limited， Guangzhou 511462， China）

Abstract： Addressing frequent crew/visitor transfers ona 100 Oo DWT deep-sea aquaculture vessel， this study optimizes the boarding/alighting ladder system. A modular hydraulic telescopic boom system replaces manual-towing gangways，significantly improving docking eficiency. Independent flexible ladders combined with three hybrid flexible-gangway units cover alldraft conditions. Optimized accessories—self-tensioning fexible ladder winches， compact fasteners，and integrated bases—eliminate assembly deviations in pilot laddersand reduce instalation time.The optimized system enhances safety and convenience for crew/pilots，providing reference for similar vesel designs.

Key words：aquaculture vessel; gangway； flexible ladder

1 引言

某大型深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖工船總長(zhǎng)近 250m 、型寬 45m 、型深 21.6m 、載重噸達(dá)10萬(wàn)噸，為自航全焊接鋼質(zhì)船，設(shè)置15個(gè)養(yǎng)殖艙，共計(jì)8萬(wàn)立方米艙容。該船可進(jìn)行養(yǎng)殖、加工石斑魚(yú)等經(jīng)濟(jì)魚(yú)種。在航行狀態(tài)設(shè)計(jì)吃水時(shí)，基于設(shè)計(jì)航速，續(xù)航力 20000nmile ，自持力90天，飼料補(bǔ)給周期60天。船上工作繁重，工作周期長(zhǎng)，既有常規(guī)船員也有養(yǎng)殖工作人員，定員達(dá)50人。人員多，供給多，上下船頻繁；且船主尺度大，引水員在海上登船也比較辛苦。因此登離船設(shè)施尤其重要，除確保安全可靠以外，還要有使用方便性，能操作簡(jiǎn)單、迅捷。本船登離船梯設(shè)計(jì)在滿(mǎn)足海船法規(guī)的基礎(chǔ)上，側(cè)重探討采取更為先進(jìn)實(shí)用的登離船方式。

海船有引航員登離船梯和船員登離船梯。前者有舷梯和軟梯型式；后者有舷梯和跳板型式。下文分類(lèi)探討該船各類(lèi)登離船梯優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

2 船員舷梯的優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1現(xiàn)狀

船員登離船梯規(guī)范主要要求參見(jiàn)“SOLAS第II-1章3-9條：登離船設(shè)施”和“MSC.1Circ.1331《登離船梯設(shè)施的構(gòu)造、安裝、維護(hù)和檢查／檢驗(yàn)指南》”Ⅲ，一般采用船員舷梯或跳板登船，本船采用舷梯。設(shè)計(jì)除滿(mǎn)足規(guī)范要求，還做了大的改進(jìn)。平常舷梯沿船縱向直立存放在登船甲板兩側(cè)，使用時(shí)通過(guò)翻梯裝置將吊臂和舷梯放平到舷側(cè)、平行于船體，再通過(guò)絞車(chē)的鋼絲繩升降舷梯到所需角度。舷梯可倒吊臂為固定長(zhǎng)度，此時(shí)舷梯離碼頭還有一定距離，導(dǎo)致下腳無(wú)法直接落至碼頭，需額外調(diào)整。船員舷梯的上平臺(tái)設(shè)計(jì)為可旋轉(zhuǎn)，可將其水平旋轉(zhuǎn)使舷梯離開(kāi)船旁，直到舷梯下腳落在碼頭。常規(guī)設(shè)計(jì)需船員通過(guò)牽引繩手動(dòng)來(lái)拉開(kāi)舷梯實(shí)現(xiàn)向船外旋轉(zhuǎn)；或借助碼頭岸吊將梯架拖至岸邊。人工牽引方式需多人協(xié)同操作，平均部署時(shí)間達(dá)15-20分鐘／次;牽引方式也因?yàn)闊o(wú)明確行業(yè)規(guī)范指導(dǎo)，有操作和配置不當(dāng)引起鋼絲繩斷裂的風(fēng)險(xiǎn)，安全隱患突出。碼頭吊機(jī)吊放方式則受限于港口設(shè)施，據(jù)統(tǒng)計(jì)， 30% 以上港口缺乏專(zhuān)用岸吊設(shè)備。因此，兩種方式均有改進(jìn)空間。

2.2優(yōu)化方案

設(shè)計(jì)探討如何快速簡(jiǎn)易操作舷梯，可使其下腳直接落到碼頭，關(guān)鍵是舷梯吊臂需足夠長(zhǎng)，使舷梯可離開(kāi)船舷足夠距離，下放到碼頭。同時(shí)考慮到舷梯的存放狀態(tài)，舷梯的吊臂收藏長(zhǎng)度有限，最后本船考慮采用一種伸縮吊臂，基于舷梯存放空間要求，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)舷梯在距離船舷一定范圍內(nèi)的直接靠泊。本方案采用模塊化液壓伸縮系統(tǒng)，通過(guò)液壓缸傳導(dǎo)將舷梯的伸縮吊臂延伸至船舶舷外，如圖1所示。該設(shè)計(jì)通過(guò)兩組滑輪串聯(lián)兩節(jié)吊臂結(jié)構(gòu)，在液壓缸的外力作用下，實(shí)現(xiàn)吊臂的伸縮。該方式操作舷梯簡(jiǎn)單、迅捷，舷梯收放可在船上實(shí)現(xiàn)，不需要碼頭配合。伸縮吊臂組成見(jiàn)圖2。伸縮吊臂的采用，船員用時(shí)5分鐘就可將舷梯下放到離開(kāi)船旁 3m 的碼頭。

本船船員舷梯改進(jìn)歷經(jīng)了識(shí)別傳統(tǒng)舷梯的不足從而提出問(wèn)題、討論可行性方案、船廠和廠家合作研究制造出達(dá)到使用要求的舷梯伸縮吊臂系統(tǒng)，最后成功裝船且通過(guò)報(bào)驗(yàn)驗(yàn)證了可靠性的過(guò)程。該系統(tǒng)通過(guò)模塊化液壓驅(qū)動(dòng)，操作安全便捷，5分鐘即可將舷梯下放到碼頭，操作效率提高顯著。該系統(tǒng)的完成對(duì)相關(guān)各方均有借鑒意義，尤其適用于高頻次靠泊作業(yè)的大型養(yǎng)殖工船，對(duì)有同類(lèi)需求的船舶也具有參考價(jià)值。

3 引航員梯的優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1現(xiàn)狀

引航員梯需滿(mǎn)足的規(guī)范主要有SOLAS第V章第23條，引航員登離船裝置和IMOA.1045（27）《引航員登船梯布置要求》。本船設(shè)計(jì)除滿(mǎn)足規(guī)范要求，也做了大的改進(jìn)。該大型養(yǎng)殖工船登船甲板高度為BL21600，輕載時(shí)首吃水 4863mm ，艉吃水8265mm 。輕載吃水時(shí)，登船位置干舷接近 15m 。考慮船舶橫傾 15^° 時(shí)的應(yīng)急工況登船，登船位置處干舷接近 21m ，即引航員最大的登船高度接近 21m 。如何讓引航員安全又比較輕松，不過(guò)于耗費(fèi)體力登離船是本船研究重點(diǎn)關(guān)注的方面。

3.2優(yōu)化方案

首先布置獨(dú)立使用的引航員軟梯?？紤]到垂直攀爬的疲勞，SOLAS公約要求，當(dāng)從水面至登船處的距離超過(guò) 9m 時(shí)需采用組合裝置。本船先配置了到水面不超 9m 的獨(dú)立使用軟梯，參見(jiàn)圖3位置4。

然后每舷另外采用軟梯和舷梯組合使用的登船方式，即采用引航員登離船組合裝置。組合裝置計(jì)及15度橫傾，滿(mǎn)足應(yīng)急工況下使用。除位置4使用單一軟梯覆蓋甲板下 9m 高度，其余 12m 不同吃水工況的高度范圍需通過(guò)組合裝置來(lái)登船。設(shè)計(jì)探討了布置在不同位置的同一件軟梯組合不同角度狀態(tài)的同一個(gè)舷梯，目的在于減少攀爬軟梯的高度，更大范圍使用可更輕松行走的舷梯。

經(jīng)研究討論，本船靈活布置了三套組合裝置位置。共設(shè)有3處軟梯懸掛位置，分別和處于 42^° 、 28^° 和12^° 使用位置的舷梯組合使用，見(jiàn)圖3位置1-3。船員可根據(jù)吃水高度選擇其中一處軟梯懸掛位置來(lái)和舷梯組合使用。該布置也考慮了每位置引航員攀爬軟梯最長(zhǎng)距離控制在 9m 以?xún)?nèi)，攀爬時(shí)不會(huì)過(guò)于疲勞。同時(shí)，每個(gè)組合中的舷梯下平臺(tái)均高于水面至少 5m ，該至少 5m 高度也是SOLAS要求，可保證舷梯下平臺(tái)保持和引航員交通艇有足夠距離，更為安全。基于以上，各處軟梯布置的使用長(zhǎng)度范圍依次相差 ～4m ，完整覆蓋了該船所有吃水高度時(shí)引航員使用登離船梯的需求，并在圖面清晰表達(dá)了各吃水范圍對(duì)應(yīng)選用的組合位置。

圖3引航員梯布置

設(shè)計(jì)還討論了一種軟梯懸掛在舷梯下平臺(tái)的組合裝置。具體為將軟梯直接安裝在舷梯下平臺(tái)，在加大的下平臺(tái)上開(kāi)通道口，引航員從軟梯上直接通過(guò)舷梯下平臺(tái)開(kāi)口后到達(dá)舷梯。參見(jiàn)典型例圖4.該組合裝置可以在舷梯最大使用角度 45^° 范圍內(nèi)盡量接近不同高度的水面使用，充分使用舷梯長(zhǎng)度，盡量減少攀爬軟梯的高度。其軟梯和舷梯一體收藏降放，較圖3的組合使用靈活，不需另外協(xié)調(diào)兩者的位置和角度。也很適合甲板空間有限不方便多處懸掛軟梯的船舶。但相應(yīng)的，該組合中的軟梯和舷梯由于使用位置更為靈活，不方便在外板設(shè)固定系固件來(lái)綁扎軟梯和舷梯，更適合采用可在外板任意位置定位的磁吸裝置，在任意吃水所需的舷梯對(duì)應(yīng)角度來(lái)固定軟梯和舷梯。

軟梯懸掛在舷梯下平臺(tái)的組合裝置在SOLAS第I部分第V章23.3.2.1有提及，《ISO799-3：2022引航員軟梯－附屬件》也提供了例圖。但市面實(shí)船采用的還是非常鮮見(jiàn)，磁吸裝置價(jià)格也比較昂貴，而圖3組合布置又足夠方便實(shí)用。經(jīng)討論比較，本船還是采取了圖3的組合布置。

市面營(yíng)運(yùn)大多數(shù)船舶，引航員梯布置僅考慮規(guī)范的最低要求，或是引水員攀爬軟梯距離過(guò)長(zhǎng)，或沒(méi)考慮船舶在輕載時(shí)橫傾 15^° 應(yīng)急使用引航員梯的工況等。本船在在幾乎不增加設(shè)備成本的前提下，采用同一套軟梯和舷梯，精細(xì)布置，給引航員提供了更為輕松安全的登離船條件，值得各方借鑒。

4登離船梯的配件和屬件布置優(yōu)化設(shè)計(jì)

4.1軟梯絞車(chē)

按上述設(shè)計(jì)，該船單舷1個(gè)軟梯有4處使用位置，為更方便搬運(yùn)軟梯，研究配置了有滑移底座的軟梯存放絞車(chē)?；栖壍篱L(zhǎng)度超過(guò) 8m ，絞車(chē)的行程超過(guò)5m ，可覆蓋全部軟梯使用范圍。絞車(chē)可滑移到每處軟梯使用位置，并對(duì)應(yīng)每處軟梯懸掛位置，在滑移座上布置了插銷(xiāo)孔，將絞車(chē)對(duì)應(yīng)定位，即停即用。該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了軟梯部署效率提升，使用起來(lái)更為方便省力，不需人力搬運(yùn)，特別適用于需要頻繁切換登乘點(diǎn)的大型船，參見(jiàn)圖5。

4.2軟梯和舷梯系固件

引航員登船使用組合裝置時(shí)，按SOLAS要求，組合中的舷梯下平臺(tái)和軟梯需要系固在外板，可避免梯子在不穩(wěn)定海況中的位移造成人員安全事故。市面有磁吸式系固件，但采用不多。常規(guī)方式是在外板上開(kāi)孔安裝嵌入系固件。該系固件沒(méi)有參考標(biāo)準(zhǔn)，本司進(jìn)行了自主設(shè)計(jì)并核查了強(qiáng)度，系固件節(jié)點(diǎn)參見(jiàn)圖6。

該系固件外徑D180，材質(zhì)同外板，采用全焊透節(jié)點(diǎn)保證強(qiáng)度和水密。《ISO799-3：2022引航員軟梯-附屬件》和《IS016681：2024引航員登乘－船體上系固件》明確了該系固件載荷要求。舷梯的系固件需承受工作載荷 4kN ，對(duì)應(yīng)試驗(yàn)驗(yàn)證載荷為 6kN ；軟梯每件系固件需承受工作載荷為 3kN ，對(duì)應(yīng)試驗(yàn)驗(yàn)證載荷為 4.5kN 。均指垂直于外板的載荷。雖然受力不大，設(shè)計(jì)出于嚴(yán)謹(jǐn)還是做了有限元計(jì)算核查。參見(jiàn)圖7板單元的應(yīng)力云圖和圖8梁?jiǎn)卧膽?yīng)力云圖。

根據(jù)圖7，在計(jì)算載荷為試驗(yàn)載荷 6kN 時(shí)，系固孔周界的板材最大等效應(yīng)力 46MPa ，此結(jié)果應(yīng)力小于普通鋼材的屈服強(qiáng)度 235MPa ，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。根據(jù)圖8，系固圓鋼梁?jiǎn)卧畲蟮刃?yīng)力 98MPa ，此結(jié)果應(yīng)力小于普通鋼材的屈服強(qiáng)度 235MPa， 滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。核算驗(yàn)證了設(shè)計(jì)在 Φ180mm 緊湊空間內(nèi)的系固件滿(mǎn)足了6kN載荷需求，該節(jié)點(diǎn)可推廣至其它船舶。

4.3舷梯電機(jī)和立柱的一體化底座

常規(guī)舷梯雖然按單元供貨，但通常電動(dòng)絞車(chē)底座和舷梯立柱為分體設(shè)計(jì)，安裝基準(zhǔn)不統(tǒng)一，在實(shí)船上裝配會(huì)產(chǎn)生累積誤差，導(dǎo)致鋼絲繩通過(guò)分體上的各滑輪組后配合不夠流暢，有磨繩現(xiàn)象，需反復(fù)調(diào)整。本船針對(duì)該問(wèn)題，進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化，將舷梯的立柱和絞車(chē)安裝于一個(gè)一體底座上，實(shí)船安裝時(shí)能更快速?gòu)?fù)刻內(nèi)場(chǎng)舷梯單元調(diào)試好的狀態(tài)，很好地解決了用分體式時(shí)鋼絲繩裝配誤差問(wèn)題，節(jié)約了實(shí)船安裝工時(shí)，本船舷梯電機(jī)和立柱的一體化底座設(shè)計(jì)參見(jiàn)圖9。

本船采用的一體化底座設(shè)計(jì)，從根本上解決了分體式舷梯的裝配誤差難題。根據(jù)施工反饋，非一體式底座，單次調(diào)試耗時(shí)約2.5工時(shí)，平均需3-4次反復(fù)調(diào)整才能達(dá)到理想的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。一體化底座設(shè)計(jì)不僅提升系統(tǒng)可靠性，更是內(nèi)場(chǎng)預(yù)調(diào)后，到船上即裝即用，大大節(jié)約了碼頭作業(yè)時(shí)間。

5 結(jié)語(yǔ)

海洋是高質(zhì)量發(fā)展的戰(zhàn)略要地，養(yǎng)殖工船有著海洋牧場(chǎng)之稱(chēng)，其高效、安全的運(yùn)營(yíng)對(duì)我國(guó)海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。本文針對(duì)大型養(yǎng)殖工船上工作繁重、工作周期長(zhǎng)、人員多、供給多、登離船頻繁等情況，本著為養(yǎng)殖工船配置更為安全可靠、使用方便、操作快捷登離船梯的原則，針對(duì)某大型養(yǎng)殖工船的登離船梯布置進(jìn)行了系統(tǒng)性?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)，在船員舷梯上采用伸縮吊臂結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)快速、獨(dú)立操作，顯著提升靠泊效率；其次在引航員梯布置時(shí)，通過(guò)軟梯與舷梯的靈活組合及多位置懸掛設(shè)計(jì)，在幾乎不增加成本的前提下，設(shè)計(jì)合適的引航員攀爬高度，確保應(yīng)急工況下的引航員登離船的安全性。同時(shí)進(jìn)行了配件和屬件優(yōu)化通過(guò)系固件節(jié)點(diǎn)、絞車(chē)滑移底座和一體化電機(jī)底座設(shè)計(jì)等，解決了傳統(tǒng)布置中的不足之處。

這些優(yōu)化不僅滿(mǎn)足了法規(guī)要求，更以人性化設(shè)計(jì)提升了使用體驗(yàn)，為同類(lèi)船舶的登離船梯布置提供了可借鑒的解決方案。

參考文獻(xiàn)

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