9000m³耙吸挖泥船泥艙結構分析

摘要：本文對9 000 m3耙吸挖泥船的泥艙區結構形式、泥艙圍板、泥門處船體結構等進行分析，對以后設計制造類似船舶或超大型挖泥船起著借鑒作用。

關鍵詞：耙吸挖泥船；泥艙；結構強度

Analysis on Structure of Hopper for 9 000 m3 Trailing Suction Hopper Dredger

LIN Zhixin，LI Xiaoyan，HUANG Xuxin

( CCCC Guangzhou Dredging Co.， Ltd. Guangzhou 510221)

Abstract: This paper analyses the strcture type of hopper area， cabin coaming and hull structure around dump door for 9 000 m3 trailing suction hopper dredger.

Key words: Trailing suction hopper dredger; Hopper; SturcturaL strength

1前言

9 000 m3耙吸挖泥船泥艙區設計在中部，由于大型挖泥船的設計特點是肥大型和泥艙區大開口的型式，決定了泥艙的結構設計是整船設計的重點，由于泥艙區頻繁地承受因裝卸泥作業而引起的交變載荷作用，結構的強度保證要求更高，本文通過對9 000 m3耙吸挖泥船泥艙區結構的分析對以后制造類似船舶或超大型挖泥船起著借鑒作用。

29 000 m3耙吸挖泥船基本特點

2.1基本設置及功能

① 雙尾耙疏浚作業。

② 可將耙吸的泥漿裝艙，或當泥漿濃度過低時可直接進行舷外排放。

③ 具有泥沙回填功能，通過右泥泵抽艙，可把泥艙的泥沙從左耙頭回填致海底溝槽中。

④ 通過船底兩排錐形泥門拋泥。

⑤ 挖泥前可使用右泥泵抽艙，直至抽至泥泵吸口高度為止。

⑥ 在維修泥門時可使用泥艙射流泵余水抽吸系統抽干泥艙內余水，射流泵材料選用球墨鑄鐵。

⑦ 可采用抽艙系統、首吹接頭及吹泥浮管，通過雙泵串聯或右泵進行首吹排岸作業。

⑧ 可采用抽艙系統、首部噴嘴，通過雙泵串聯或右泵進行船首首噴作業。

⑨ 采用配有高壓沖水和可卸式耙齒的耙頭來疏松密實土。

⑩ 可采用兩臺高壓沖水泵進行沖艙，稀釋和松散泥艙內的泥砂而有助于拋泥和抽艙作業。沖艙時高壓沖水壓力可達8 bar。

11泥門由一臺液壓缸啟閉，在駕駛室進行遙控。

12泥艙帶有艙口圍板，并在艙口四周設有防濺板。

13 駛室遙控操作一只溢流筒的液壓缸，在艙容約5 000 m3到最大艙容9 000 m3范圍內進行連續調節。

2.2主要參數

總長 約125 m

垂線間長 116 m

型寬 25.4 m

型深 9.8 m

平均型吃水(夏季載重線，國際干舷)7.0 m

挖泥吃水8.35 m

泥艙載量約13 235 t

總載重量(吃水8.35 m)約14 410 m

艙容 滿載挖泥吃水8.35 m時 9 000 m3

3泥艙結構

3.1結構型式

本船泥艙區結構采用縱骨架式，箱形龍骨、泥艙邊艙和泥艙圍板的強框架間距為4 900 mm；根據本船2列共18只錐形泥門的設置要求，每個泥門間設置平板肋板，間距亦為4 900 mm；對應平板肋板的位置，泥艙甲板處設置架空橫梁，形成橫向強框架；泥艙底部均衡設置18只錐形泥門，并在箱形龍骨兩側設置抽艙通道。

3.2泥艙肋板

對于布置雙列泥門的耙吸挖泥船，一般在泥艙中間沿船長方向設有箱形龍骨，箱形龍骨內的空間可作為管系的通道。前后每扇泥門之間設有肋板。泥門間的肋板型式主要有兩種：平板肋板和箱形肋板。本船采用平板肋板形式。其優點如下：

本船箱形龍骨兩側設有抽艙通道，相對箱形肋板，采用平板肋板型式，結構更簡單，也易于施工；采用平板肋板，其端部與泥艙邊艙及箱形龍骨內的強框架的連接更易處理；采用平板肋板，不僅節省鋼材，對泥艙的艙容影響也小。

3.3泥門處船體結構

泥艙底部每只泥門處所均為方形泥門圍阱，其間設置錐型泥門，這樣在泥門圍阱的四角容易積泥，本船采用在泥門四周設置泥門包板辦法，并盡量增大泥門包板的傾角，以方便卸泥。這樣比采用箱型肋板要好得多，見圖1。

3.4泥艙圍板

本船泥艙底部采用錐型泥門。泥門的型式和結構受力與方型泥門不同，它們通過閥桿連接到位于泥艙圍板甲板上的液壓油缸裝置，其關閉完全通過液壓油缸作用，對液壓油缸的反作用力直接傳遞給泥艙圍板的箱形甲板結構。因此泥艙圍板結構強度要求比較大，在油缸穿過處的圍板采用箱形結構以增加因受泥門油缸集中力所帶來的抗彎抗扭能力；該處結構采用高強度鋼，增加局部強度。另在中間處采用架空橫梁增加其強度，節點圖見圖2。

3.5泥艙中部的三角艙

泥艙中部的三角艙結構是耙吸挖泥船的特殊結構，是確保總縱強度的重要結構，設計成三角形式目的是為了泥艙能快速卸泥；在內部結構上采用每三檔有一個強肋骨形式，這樣能保證整個三角艙的強度，同時也保證每個泥門艙的結構強度，見圖3。

3.6泥艙邊艙結構

耙吸挖泥船應滿足《國際防止船舶造成污染公約》（MARPOL 公約），即對泥艙的邊燃油艙外殼需設置雙殼結構。由于現今耙吸挖泥船船型的日益肥大化，L/B值通常較小，本船尤為突出（L/B為4.567），為了滿足公約要求，保證不占用燃油艙的空間，設計時盡量使隔艙保持最小，解決了這一難題，見圖4。

3.7溢流筒與船體焊接結構

泥艙內的溢流筒的作用是保證挖泥過程中泥漿的濃度，泥艙內的泥漿通過溢流筒可以將泥漿多余的水去掉，從而達到升高泥漿的濃度。溢流筒是與船底板連接在一起的，它的結構比較重要，一方面要受到不斷流入溢流筒的泥漿的沖力和磨擦力，另一方面要承受外面水流的壓力，9 000 m3挖泥船溢流筒采用雙層板設計，內層采用耐磨板HARDOx400，15 mm板材，外層采用高強度鋼CCSAH36，20 mm，另溢流筒和船底板的焊接要求焊透，如圖5。

4 泥門結構

4.1泥門形式

目前國際流行的泥門形式有錐形泥門和方形泥門兩種，錐形泥門與船體的密性比方形泥門好，而且本身強度也比較高，但其缺點是結構比較復雜，所占有的重量較大。而方形泥門雖然結構比較簡單，也利于卸泥，但與船體的密性較差，維修成本比較高。綜合平衡決定本船采用錐形泥門形式。

4.2國內最大直徑的泥門尺寸

本船是國內耙吸挖泥船設計中首次采用直徑達4 m以上的錐形泥門形式，對結構來說，泥門直徑的加大，不利于底部結構強度的保證，同時也使泥門圍板結構所受的集中力增加。

4.3泥門結構形式

采用的泥門結構形式如圖6，為了保證泥門的重量不能太大，在泥門的各種連接板和加強板都采用減輕孔的形式，另處在泥門的上端設置了防掉落裝置，保證施工時泥門的意外掉落。

5泥艙兩端結構

由于泥艙的大開口和挖泥形式，決定了泥艙兩端的應力集中非常嚴重，所以對泥艙兩端的結構結強應給予高度重視，我單位由IHC建造的兩艘耙吸挖泥船“萬頃沙”和“廣州”號就相繼在泥艙兩端艙壁出現裂紋，證明了該處結構應力集中非常嚴重，對泥艙兩端結構的加強函待提高。9 000 m3挖泥船對兩端艙壁結構進行了改進。 改進措施如下：

1）在保證船體剪切強度方面，泥艙縱壁結構在向首尾泥艙區處的兩端過渡時，應延伸泥艙縱壁至少4個肋位以上，以保證該處結構的強度。圖7為高壓沖水泵艙在泥艙縱壁（距CL8 900）延伸的結構，在艙內甲板以下，縱壁延伸了16個肋位，在艙內甲板以上，縱壁延伸了4個肋位。筆者認為如果設備布置允許，最好是6個肋位。

2）在三角艙應力最集中的地方在艙壁處設計三角結構加強，如圖8為泥艙艙壁在FR119，在高壓沖水泵艙內所看到的三角艙延伸結構加強圖，另處在艙內三角斜板和艙壁板的焊接要求焊透，避免該處局部應力過大而造成裂紋的現象。

9 000 m3挖泥船經過一年多的航行實踐，應力集中現象得到解決，沒有出現艙壁裂紋現象。

6結束語

9 000 m3挖泥船目前已完成了所有的建造，共有“浚海1”和“浚海2”兩艘船并且在疏浚市場上發揮了重要的作用，據兩艘船的船長反映，該船的泥艙結構特別結實，相比同類型船“萬頃沙”號的泥艙結構要強，在此由衷的感到高興，但愿在以后大型或超大型耙吸挖泥船的設計和建造中能越做越好，并盡早實現大型耙吸挖泥船的國產化。