新巴拿馬型集裝箱船設計靚點

李 源

近年來，集裝箱船的創新設計風起云涌。隨著市場競爭的激烈和能源價格的高企，為了追求規模效益，集裝箱船朝著越來越大型化的方向發展。同時，由于IMO新規則的不斷出臺，在船舶的設計中更需要考慮環保性，力爭對環境的影響減至最低。

巴拿馬運河擴建完成后，允許通過的船寬將由32.31米增至49米，因此裝箱量可達到12600TEU。由于IMO可視性要求，在不增加甲板室高度的情況下，新巴拿馬型集裝箱船將駕駛橋樓前移并采取雙島設計是目前的一個趨勢。機艙通常仍位于船后部，保留煙囪和值班室。燃油艙則位于船前部的甲板室下方，并被完全保護。

該船的具體參數總長約365.45米，型寬48.2米，型深29.8米，設計吃水14米，結構吃水15.5米，航速24.8節，甲板上集箱船裝載量為6584TEU，艙內集裝箱裝載量為6016TEU，總計12600TEU。

船寬由32.31米增至49米，并不會引起穩性問題。為了增加操作效率，并控制建造和運營成本，同時由于SOLAS破艙穩性的要求，應考慮將壓載水艙減至最小，同時維持GM值，為使螺旋槳完全浸入水中，還需調整縱傾，使首部吃水最小化。

將壓載水艙減至最小，既可減少經濟效益的壓載水的攜帶量，還可減少壓載水處理成本和燃料消耗。因此成為設計中需考慮的關鍵因素之一。這部分空間可設計為空艙，既減少涂裝成本，又可減少對縱骨連接的疲勞損壞并且結構更輕。在設計中三個40英尺的集裝箱貨位組成一個貨艙，大約比傳統的設計長15米，為確保方案最佳，應對船底結構和多種不同的艙壁結構進行分析計算。

由于船長增加，船體縱桁需要經受更大的靜水彎曲力矩和波浪彎曲力矩，這要求其具備更大的慣性矩和翼板部件模數。為了獲得所需強度，對于390N/mm2的高強度鋼，鋼板最大厚度很可能超過70mm，對于460N/mm2的高強度鋼，鋼板最大厚度則可能超過60mm。如果在大型集裝箱船上采用460N/mm2的鋼板，則應在設計中充分考慮各種防裂措施，如預切割防裂孔、在艙口圍板采用高韌性電極焊接、分段接頭位置移動等。

對于相對較高的航速和船體屈曲以及較低的慣性矩和固有頻率，砰擊、彈振和沖蕩在垂向振動狀況下，被波浪頻率共振放大。想要減小這些效應需周密地建模、計算和驗證，將累積疲勞損壞降至最小，同時船體縱桁剛性、艏艉幾何形狀、長深比和航線也應進行仔細研究和規劃。

另外，對由彈性船體引起的煙囪和甲板室振動的前期分析將對全船和船員舒適性產生顯著的影響。

船寬增加意味著艙口將變寬，相應的艙口蓋也將更寬，由于船體撓曲，更寬更長的艙口蓋放大了角位移，也更容易產生變形，這對設計、材料、砰擊和密封性均是一個挑戰。對于新巴拿馬型集裝箱船，每個蓋板的位移在縱向上可達到70mm，因此，艙口蓋、綁扎橋的設計以及集裝箱堆疊布置都需要認真考慮。