19．9 m推船設計

李云蕓，陳 鋒

(1．江蘇省船舶設計研究所有限公司，江蘇鎮江212003;2．江蘇大津重工有限公司，江蘇 鎮江212221)

0 引言

19．9 m推船主要用于斐濟沿海采礦區頂推或拖帶裝載礦砂的駁船，組成推駁或拖駁船隊，使礦砂駁在采礦區與卸載碼頭之間來回運輸。該船船體為鋼質、單底、單甲板、橫骨架式結構，采用雙柴油機、雙支點舵、固定導管螺旋槳推進方式。基于本船尺度小、作業設備多，設計時需綜合考慮設備布置位置以及線型與被頂推船結構配合情況，并合理布置油水艙位置，確保船舶滿載和空載時均處于適當的平衡狀態。由于該船主甲板結構負荷大、受力復雜，因而針對不同作業工況，必須建立有限元幾何模型進行強度直接計算，以確保結構安全可靠。

19．9 m船入法國BV船級社船級，懸掛斐濟國旗，設計中既要滿足BV船級社要求，又要滿足斐濟船舶檢驗局相關規定，兩者的規定和要求許多方面不完全相同。對總體設計人員來說，除了具備豐富的船舶設計經驗以外，還需要熟悉所有相關規范，才能避免后續詳細設計時過多的調整和改動。

1 主要參數

總長 19．90 m

型寬 8．00 m

型深 3．45 m

設計吃水 2．50 m

燃油艙容 ～75 m3

自由航速 10 kn

系柱拖力 200 kN

船級符號

BV I?HULL?MACH，TUG，COSTAL AREA

2 總體布置和線型特點

2．1 總體布置

19．9 m推船采用單底、單甲板，主甲板上方設有兩層甲板室。

(1)主甲板以下船體由3道水密橫艙壁分隔為艏尖艙/艏壓載艙區、艏部油水(儲物)區、中部機艙區和艉舵機艙區4個區域。按斐濟船舶檢驗局相關規定，所有燃油艙與淡水或壓載水艙間均應設置隔離空艙，以避免壓載水受油污染。

(2)主甲板艉部為作業區域，布置有拖纜絞車、拖鉤、艉拖樁、邊絞車等設施。中部為第1層甲板室，布置有機艙通風及排氣通道、甲板儲存間、下機艙梯道、衛生間、廚房、餐廳等艙室。首部為錨泊及頂推作業區域，有艏拖樁、錨機、艏工作絞車、頂推架等設施。第2層甲板室為四周視野開闊的駕駛室，便于各種航行和作業工況時觀察。

2．2 線型特點

該船線型設計以簡潔、方便施工為原則，舭部線型采用雙折角線型，使橫剖面船底和舷側均為直線以簡化工藝、方便施工。主甲板從船中到艉部為平直無舷弧，艏部主甲板采用寬平船艏、縱向平直斜升高形式，便于在船艏設置頂推架頂推駁船。船底線型在艉部導管位置采用淺隧道，并將部分導管插入船體內以避免因船舶空載時底部抬升過高致使船艉露出水面。線型設計時還需根據船舶的重心和油水布置情況調整浮心縱向位置，確保船舶滿載時處于正浮狀態，空載時保持適當艉傾以加大螺旋槳吃水深度，提高推進效率。

3 頂推和拖曳設備配置

對推拖船來說，配置適當的作業設備是船舶能夠實現其使用功能的重要因素。本船以頂推作業為主，兼顧艉部拖帶和艏部倒拖作業。

(1)船中主甲板Fr13位置設1臺SWL 200 kN拖鉤、拖樁，Fr2設1只SWL 200 kN啟閉式拖纜孔，且在Fr15位置設1臺80 kN工作絞車，用于該船艉部拖帶作業使用。工作絞車的參數為:

載荷@速度 80 kN@6 m/min

繩徑@容繩量 24 mm@250 m

制動力 240 kN

(2)船艏主甲板Fr35位置設1只SWL 120 kN雙系柱拖樁，用于該船艏部倒拖作業使用。

(3)船艏兩舷平臺甲板上分別設置1臺100 kN的艏工作絞車，用于頂推作業時推船與駁船之間的系結。艏工作絞車的參數為:

載荷@速度 100 kN@6 m/min

繩徑@容繩量 18 mm@20 m

制動力 200 kN

(4)被頂推駁船的長×寬×深×吃水為54 m×18 m×4 m×2．5 m。本船在主甲板Fr13兩舷位置各設置1臺150 kN的邊工作絞車，纜繩從該絞車向后引出，通過Fr5處導向滾輪轉向后與被頂推駁船兩舷拖力眼板系結。當船隊需要調整航向時，通過該2臺絞車和艏部平臺上的工作絞車分別收緊和放松纜繩，與船舶自身的舵系統配合使船隊前進方向產生偏移。邊工作絞車的參數為:

載荷@速度 150 kN@6 m/min

繩徑@容繩量 24 mm@50 m

制動力 250 kN

(5)船艏設置間距4 m，高度4．9 m的頂推架，以便在駁船滿載和空載時均能進行頂推作業。

19．9 m推船頂推和拖曳設備的布置見圖1。

圖1 頂推和拖曳設備的布置

4 結構特點

常規推拖船結構設計均參照相應的規范要求進行。由于船舶尺度小，艉部的甲板作業機械均布置于機艙上方Fr11至Fr15間主甲板上，且主甲板在Fr13至Fr18間尚有2個2 500 mm×1 650 mm的大艙口，致使該船甲板空間受限。拖樁和拖纜絞車位于兩艙口蓋中間位置，2臺150 kN的工作絞車則布置于艙蓋角隅位置，所以對該部分的甲板結構需要特別加強。

由于甲板下方為機艙，因此甲板結構加強需與機艙布置統一考慮，以避開機艙設備的位置。實船在Fr13拖樁位置和距中2．4 m角隅處以及Fr16距中450 mm甲板下共設置了8根支柱作局部加強。同時，考慮到作業時該部位甲板結構負荷大、受力復雜，按拖鉤和拖纜絞車以及邊絞車分別作業時的受力情況，對甲板結構建立有限元幾何模型并進行強度直接計算，以確保結構安全可靠。有限元艙段模型如圖2、圖3所示，各構件許用應力計算結果見表1～表3。

圖2 拖樁、拖纜絞車底座位置有限元局部艙段模型

圖3 邊絞車底座位置有限元局部艙段模型

表1 拖鉤工作時各構件許用應力及其計算結果 MPa

表2 拖纜絞車工作時各構件許用應力及其計算結果 MPa

本船作業工況多，按照法國船級社審圖意見，實船對艏拖樁、艏工作絞車平臺和底座均建立了有限元幾何模型并進行了強度直接計算。實際計算結果顯示，結構強度均滿足要求。

表3 邊絞車工作時各構件許用應力及其計算結果 MPa

5 結語

與常規沿海推拖船相比，本推船尺度小，油水艙多，作業工況和甲板上作業設備多，總體設計時需重點考慮以下方面:

(1)合理布置設備的位置，必要時需與甲板結構加強同時考慮。

(2)合理布置油水艙位置，確保船舶滿載和空載時均處于適當的平衡狀態。

(3)艏部線型須與被頂推駁船艉部結構配合，以便實現有效的頂推作業。

(4)除了對絞車、拖樁等拖曳設備下甲板結構特別加強以外，對導向滾輪、拖纜孔、頂推架等受力較大的設備盡可能布置在艙壁或強構件位置，并對該部位甲板結構進行加大、加強處理。

(5)本船入法國BV船級社船級，懸掛斐濟國旗。設計中既要滿足BV船級社要求，又要滿足斐濟船舶檢驗局相關規定。BV船級社規范和斐濟船舶檢驗局規定在許多方面不完全相同，例如:航區界定、防污染措施、消防救生設備要求、某些構件強度要求等，通常的做法是采用“拔高”原則，即取兩者要求的上限，在不能滿足的情況下，還需要與相關部門溝通，豁免部分要求。

［1］ 李云蕓．營口港3 530 kW全回轉拖船的設計［J］．江蘇船舶，2002，19(3):1-3．