淺談PSPC對海洋平臺供應船結構送審設計的影響

趙建華　李巖

摘 要：針對PSPC新技術標準的強制性實施，船體結構送審設計需要做一些改進性的措施，以降低船廠施工的難度和強度，從設計源頭上減小壓載艙涂裝工作強度，最大程度降低造船成本，提高造船能力。

關鍵詞：PSPC；壓載艙；涂裝；打磨；結構送審設計

2006年12月8日，在土耳其伊斯坦布爾召開的國際海事組織（IMO）海上安全委員會第82次會議（MSC82）上，正式通過了《船舶專用海水壓載艙和散貨船雙舷側處所保護涂層性能標準》（以下簡稱“PSPC ”Performance Standard for Protective Coatings）。

1 PSPC標準概述

當前，世界范圍內每年都有不勝枚舉的由于壓載艙腐蝕而造成結構強度降低后致使的海難事件，造成了巨大的人員及經濟損失，同時也對國際海洋環境造成污染。IMO在各船東國的強烈要求的壓力下制定并出臺了《船舶專用海水壓載艙和散貨船雙舷側處所保護涂層性能標準》。本規范的目的是使壓載艙涂層能夠達到15年的目標有效期限，以減少船體的腐蝕。

2 標準執行時間和范圍

（1）500總噸以上所有類型船舶專用壓載艙（包括雙層底壓載艙，邊壓載艙及艏艉壓載艙等）和船長在150m長度以上的散貨船雙舷側處所；（2）簽訂建造合同日期在2008年7月1日及以后的船舶；（3）如沒有簽訂建造合同的，在2009年1月1日及以后鋪龍骨的船舶；（4）在2012年7月1日及以后交船的船舶。

3 海洋平臺供應船設計建造周期現狀，壓載艙分布及結構特點

因目前全球海洋鉆井平臺的建造猛增，導致海洋平臺供應船（以下簡稱海工船）隨即需求量急劇增加，船東為盡快接船盈利，從而要求船廠造船周期越短越好，迫使此類型船造船周期非常短，快則5到6個月，通常送審設計開始后1～2個月船廠建造就開始，形成一個設計。建造和送審幾乎同步進行模式，因此有許多因設備訂貨原因，導致其部分結構需后續增加，如甲板機械基座加強等，因此結構送審設計無法保證它的完整性，盡管如此，對于比較重要的結構部分，還是應著重考慮，特別是壓載艙區域結構的完整性。此區域考慮的應該是設備基座等加強，如邊壓載艙區域有系泊設備，甲板機械設備等加強；雙層底壓載艙區域的內底板上機艙內主輔機基座加強，水泥罐底座加強等等，盡量在送審設計時對此結構區域一并考慮，保證其結構的完整性，避免后續因部分結構增加破壞分段的涂層，達不到PSPC標準要求，最終導致返工。

海工船壓載艙主要分布為邊壓載艙，雙層底壓載艙和艏.艉尖壓載艙等。因目前海工船船長在30～120m之間，船型都比較小，其壓載艙空間狹窄，結構繁瑣，通常邊艙寬度最小1m左右，雙層底艙高最小約0.9m左右，并且普通型材一般選用角鋼（主要原因為角鋼相比球扁鋼單位重量利用率高，降低船體重量，另外使用角鋼，船舶空間利用率高），如此狹窄的空間和繁瑣的結構，導致施工空間比較小，施工難度大，以及角鋼的設置造成型材自由邊多，打磨長度增加，這些是對PSPC的實施是一個極大的挑戰。

4 結構送審設計應對PSPC的對策實例

顯然，船舶送審設計是應對PSPC的源頭，尤其是船舶結構的設計。結構設計是否合理直接影響到船廠施工，優化的結構設計將對船廠施工應對PSPC標準有直接的幫助。

下面從船舶結構設計的幾個主要典型的優化設計以應對PSPC：

4.1 邊壓載艙結構設計優化

邊壓載艙結構特點：結構空間在船寬方向狹窄，在垂直方向通常設舷側肋骨和縱艙壁扶強材，水平方向的水平桁，以及甲板處設有縱骨，如此狹小的空間和復雜的舷側結構設置，對船廠焊接，打磨，涂裝符合PSPC標準無疑是一巨大困難。

設計優化應對PSPC策略：

（1）甲板縱骨和舷側外板縱骨由角鋼改成球扁鋼。優點：球扁鋼自由邊少，直接減少自由邊打磨長度，減少工人勞動強度；另外，同等剖面模數的球扁鋼和角鋼，球扁鋼腹板高，球頭寬度比角鋼面板寬度小，增大了焊接.打磨及涂裝空間，降低了施工難度；缺點：因同等剖面模數的球扁鋼和角鋼，球扁鋼單位長度的重量稍大，從而增加部分船體的重量，但因結構修改僅在壓載艙，對總的船舶重量影響不大。

（2）綜合考慮此設計的優化，利大于弊，船東和船廠都可以接受。壓載艙周邊艙壁扶強材朝向改變。扶強材由通常設置在壓載艙內改到艙外或背面其他液艙內。優點：①直接減少壓在艙縱艙壁的扶強材，大大降低了壓載艙結構，增大了施工空間增加，降低了打磨和涂裝工作強度和難度；②扶強材朝向艙外，如壓載艙緊臨機艙或者舵機艙，改變扶強材后，避免將來因后續在縱艙壁焊接工作對壓載艙涂層的破壞，如某些設備的重量油柜需安裝在縱艙壁，可以直接焊接到機艙內的扶強材上，不會破壞壓載艙縱壁內的涂層；缺點：機艙由于空間變小，對機艙空間放樣有所影響。

綜合考慮此設計的優化，利遠遠大于弊。

（1）壓載艙上面甲板機械基座等加強提前考慮，盡量保證此部分結構的完整性，另外結構加強的優化處理，如使用用扁鐵或球扁鋼加強，避免采用角鋼和復雜的結構形式，也是對壓載艙涂裝工作有幫助；（2）流水孔透氣孔的布置在滿足規范要求下盡量少并且注意位置布置；漸少打磨工作量，以及避免死角，降低涂裝工作難度。

4.2 雙層底壓載艙結構設計優化

雙層底壓載艙結構特點：雙層底層高較低，最小約0.9m左右，導致施工空間狹小，并且肋板有扶強材，以及減輕空. 貫穿孔.流水孔和透氣孔的布置繁瑣，都會給結構的打磨涂裝帶來困難。

設計優化應對PSPC策略：

（1）取消肋板的扶強材，合理布置肋板上開孔（減輕空，貫穿孔，流水孔和透氣孔）。此結構形式最大程度地改善了雙層底結構內施工空間，施工強度及施工難度，是比較好的優化設計，對船廠來講幾乎全都是有利的，只是對送審設計來講，增加了部分工作量。

現就設計對此結構形式作簡單概述：取消肋板扶強材的結構設計，因規范對此形式沒有明確的直接計算條款，屬于規范中特殊結構形式，需作具體結構分析（to be considered case-by-case）。因不同位置肋板受力形式及大小不同，需作不同位置的受力分析，但就肋板強度要求分析，主要研究其屈服強度和屈曲分析即可，根據其受力及不同位置，可創建局部雙層底肋板結構有限元模型進行受力分析，圖3和4是對屈服強度和屈曲有限元分析的實船建模截圖。

取消肋板的扶強材的結構設計形式雖然給結構送審設計工作增加了部分工作量，但大大減少了生產設計及船廠施工工作量，對造船整個過程是非常大的幫助；

（2）提前考慮雙層底壓載艙區域內底板上設備基座加強，盡量保證此部分結構的完整性，避免后續結構增加對涂層的破壞，防止返工；優化內底板上設備基座加強，降低雙層底艙內施工難度，如用扁鐵或球扁鋼加強，避免實用角鋼和復雜的結構形式。

4.3 艉壓載艙結構設計

（1）甲板縱骨選用自由邊少的球扁鋼；（2）盡量減少朝向壓載艙的扶強材；（3）提前考慮尾部分段上設備基座加強，保證其結構的完整性。（4）流水孔透氣孔的布置在滿足規范要求下盡量少并且注意位置布置；漸少打磨工作量，以及避免死角，降低涂裝工作難度；

5 結語

本文是根據目前海工船舶送審設計中結構部分為應對PSPC標準作出的幾點簡單切實可行的優化方案，分別對舷側壓載艙，雙層底壓載艙和艉壓載艙作出簡單的描述性優化方案，希望對目前在建或將要建造的類似船型提供一些思路和啟發。隨著設計人員對PSPC標準的不斷深入認識，相信必將會在船舶設計，特別是結構送審設計中不斷優化設計，以及研發新的結構形式，以更好的應對PSPC標準的實施，提高我國造船能力和水平。

參考文獻

[1]何秀容.75m海洋平臺供應船生產設計優化方案[J].機電技術，2013，（4）：126-128.

[2]現代造船模式研究的應用研究[D].上海船舶工藝研究所，2007.

（作者單位：1.青島遠洋船員職業學院 航海系；2.青島遠洋船員職業學院 機電系）