50 000噸半潛船載貨區(qū)域船體結(jié)構(gòu)設計

鈕會武 周友

摘 要：載貨區(qū)域的結(jié)構(gòu)對于半潛船的強度、安全和使用非常重要。本文主要介紹了50 000噸級半潛船載貨區(qū)域的一些結(jié)構(gòu)設計特點，供相近噸位的同類型船舶參考。

關鍵詞：半潛船；結(jié)構(gòu)設計；貨倉區(qū)

The Cargo Area Structure Design of 50 000 DWT Semi-submersible Heary Lift Vessel

NIU Huiwu 1， ZHOU You2

（ 1.Navel Representatives Office of Guangzhou Shipyard， Guangzhou 510382；2.Guangzhou Shipyard International Co.，Ltd， Guangzhou 510382 ）

Abstract： The Structure in the cargo area is very important for the strength，saf-ty and usage of Semi-submersible Heary Lift Vessel.This article describes the cargo area structure characteristic of 50000DWT Semi-submersible Heary Lift Vessel，al-so for future reference.

Key words： Semi-submersible Vessel； structural Design； Cargo Area

1 前言

50 000噸級半潛船是一型高技術(shù)含量的特種船舶，具有大面積開敞式載貨甲板，從尾部或舷側(cè)裝載貨物，可運載甲板貨物在海上垂直下潛至26米深度。

本船有82個壓載艙，總凈容積約為88 005 m3，其中約占91.3%凈艙容的壓載艙采用的是壓縮空氣排壓載，排壓載空壓機的最大壓力為2.5 bar，或-0.5負壓。壓載艙主船體結(jié)構(gòu)設計是按照下潛26 m時的壓頭來計算結(jié)構(gòu)強度。全船從頂甲板以下，除主甲板的甲板板為普通鋼外，其余全部采用高強度鋼，高強度鋼的用量約占83.3%。

2 載貨區(qū)域結(jié)構(gòu)設計

2.1 主甲板區(qū)域結(jié)構(gòu)

大型半潛運輸船的主甲板結(jié)構(gòu)是確保半潛運輸船貨物安全性的關鍵。在主甲板裝載海洋工程結(jié)構(gòu)物時，存在著以下兩方面的問題：一是主甲板均布負荷值和點負荷值均大大超出常規(guī)船舶；二是裝載體積龐大、重心高的貨物時，一般均采用直接焊到主甲板的方式加以固定，主甲板面將反復承受焊接和氣刨，由于風浪的作用以及船體梁變形的影響，連接部分的應力非常大。

圖1和圖2為本船典型強框橫剖面圖和典型普通橫剖面圖。

本船主甲板設計載荷如下：主甲板的平均載荷25 t/m2；縱骨上任意點的點載荷25 t；橫向強框架上任意點的點載荷100 t。

主甲板為縱骨架式，每隔3檔設置橫隔板，很好的保證了橫向強度。應船東要求，主甲板板厚在規(guī)范計算的最小厚度上，再增加5 mm的裕度，以抵消反復焊刨的損耗。主甲板與舷頂列板的連接為角接形式，并保證主甲板面平整并伸出舷頂列板30 mm，要求打磨成R5。主甲板甲板板材質(zhì)為普通鋼，甲板邊板和縱艙壁連接的甲板列板為NVE級，其他為NVD級。

主甲板下方的液艙甲板也為縱骨架式，甲板縱骨朝上安裝，直接以主甲板下方的橫隔板加強液艙甲板，而不需另設強橫梁，減少了結(jié)構(gòu)重量。

（1）在總縱強度計算中，主甲板的剖面模數(shù)要求為27.681 m3，實際為28.466 m3，因此剖面模數(shù)所留的裕度不是很大。在此種情況下，對主甲板上橫艙壁附近的人孔布置進行了調(diào)整，例如將FR132橫艙壁處前后附近左舷的2個人孔分別向艏、艉方向移動3檔肋位（FR132橫艙壁處前后左舷共4個人孔，右舷對稱）。

（2）在橫隔板上主甲板縱骨處，以及液艙甲板下方對應結(jié)構(gòu)處，貫穿孔在縱骨旁不設半圓形過焊孔，都需要焊接到主甲板和液艙甲板上，且焊喉要求較大。

（3）橫隔板上的減輕孔錯開分布，并盡量避免布置在縱壁垂直桁上方；縱壁垂直桁處的流水孔縮小；縱壁垂直桁面板與外板強肋骨面板焊接于液艙甲板，并在對應的液艙甲板橫隔板上設置雙面扶強材，用肘板與液艙甲板縱骨連接（見圖1中的A1-A1視圖），并且這部分縱骨的焊喉高度為6 mm。

（4）當主甲板下方有橫艙壁時，橫隔板扶強材端部的反面設置柔性肘板，下方橫艙壁垂直桁上方設置支撐強結(jié)構(gòu)，焊喉要求加高（見圖3）。垂直桁趾端落在強橫隔板上，橫隔板在該處嵌補一塊厚板。

圖1 典型強框橫剖面圖

圖2 典型普通橫剖面圖

圖3 主甲板下橫艙壁處縱向加強

（5）主甲板兩舷邊還設有帶纜樁凹穴，可以避免影響貨物裝載。此部位應力集中很大，凹穴底板、此部位的外扳和主甲板厚度增大，相應結(jié)構(gòu)加強很多，為保證結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，部分區(qū)域不允許開過焊孔。此外，要求帶纜樁的底座跨在底板下方的兩檔強結(jié)構(gòu)上。

2.2 壓載艙結(jié)構(gòu)

（1）貨倉區(qū)壓載艙橫艙壁

在距基線5 550 mm和8500 mm設置的兩道水平桁，其面板由完全偏心改為部分偏心，以增強穩(wěn)定性；垂直桁上下面板端部用全焊透焊死在液艙甲板和內(nèi)底板，且下端做了放大處理（見圖4），上端部對應加強見圖3。

（2）貨倉區(qū)壓載艙縱艙壁

采用縱骨架式，每三檔肋位的強框位置設置垂直桁，垂直桁面板上下端焊死；箱形的走道直接作為縱艙壁的加強結(jié)構(gòu)。

（3）兩舷的走道內(nèi)布置信號收集箱安裝凹位，以及通往底艙沉坑的通道。這樣的設計，使信號收集箱安裝后不會影響走道的管道、電纜等的布置，以及人員的通行。

圖4 貨倉區(qū)壓載艙橫艙壁加強

2.3 底部結(jié)構(gòu)

貨倉區(qū)底部為雙層底結(jié)構(gòu)，縱骨架式，船舯設水密中內(nèi)龍骨，兩舷L5、 L9、 L13、L19設置旁內(nèi)龍骨，并在其上設減輕孔，減輕孔邊緣用扁（下轉(zhuǎn)第頁）（上接第頁）鋼加強。為應對集中力的作用，橫艙壁垂直桁下方的龍骨板增厚至25 mm，并不設減輕孔。水密實肋板處用大肘板支撐，并在背面設置柔性小肘板（見圖5）。每三檔設置實肋板，加強筋為 -150x14；上方縱壁垂直桁面板焊接處，雙面設置 -200x15的加強筋；在減輕孔邊緣及其他板格中間位置，都設置了抗屈曲加強筋。實肋板底部的過焊孔，初始設計為R150以方便流水，后因強度需求修改為R100。支撐舭部外板縱骨的肘板反面，都增設了小肘板。

2.4 首尾端結(jié)構(gòu)

主甲板尾端兩舷側(cè)設置有兩個用螺栓連接的可移動式浮箱。每個浮箱四個角與主甲板接觸，每個角采用10套不銹鋼螺栓連接。浮箱四個角與主甲板接觸面都為50 mm厚的D級普通鋼。螺栓安裝位置都采用厚板，并在主甲板下方進行了加強，千斤頂位置與機艙主甲板面一樣，作甲板對應加強。因浮箱橫移到船中位置處后再往船首縱向移動，需要改變一次方向，因此在轉(zhuǎn)向的位置，同樣對千斤頂放置位置進行了對應加強。

因為船型的原因，艏樓尾端為平面，外板的縱向范圍出現(xiàn)了直角形的突變。在盡量不影響船舶裝載貨物的前提下，艏樓外板與主船體外板間設置了圓弧過渡。

圖5 水密實肋板加強

3 結(jié)束語

本文僅對部分50 000 DWT級半潛船的載貨區(qū)域典型結(jié)構(gòu)的設計特點進行了介紹。本船的結(jié)構(gòu)設計，既滿足了本船的強度要求，又能在安全的前提下便于大型貨物的裝卸，對后續(xù)的同類型船舶具有參考價值。