牲畜運輸船牲畜服務系統設計研究

李連亮，馮 可，喻正昌，唐桂斌

（中遠海運重工有限公司，遼寧大連 116600）

0 引言

牲畜運輸船（簡稱牲畜船）通常用于運輸活體牛、羊等鮮活牲畜，是專門裝運牲畜的散裝貨船。目前牲畜船主要用于從澳大利亞、新西蘭、阿根廷等畜牧國家到中東、歐亞等地的牲畜運輸。隨著澳大利亞、新西蘭等傳統畜牧業發達國家活牲畜養殖規模的不斷擴大，能夠大批量運輸活體牛羊的特種牲畜運輸船越來越受到市場的垂青和關注。

牲畜運輸船的主要特點為：上層建筑高大，設有多層甲板以安置數量巨大的牲畜；通風能力強勁，為牲畜提供良好的生存環境；設有大容量淡水艙和飼料艙，并設有海水淡化裝置；高度自動化的淡水供應系統和飼料供應系統；牲畜糞便處理系統。較為先進的船上還會配備振動及噪聲控制系統，能為運輸的牲畜提供非常舒適的環境，可以有效保障在較長時間的海上航行中牲畜的健康穩定。因此，包括通風、飼料、供水和糞便處理等在內的牲畜服務系統設計成功與否將直接影響到牲畜船的性能和運營經濟性。

2006年，作為世界畜牧業最發達的國家，澳大利亞海事組織專門針對牲畜運輸船制定了最新海事安全規范[1]（AMSA Marine Order, Part 43, Issue 6）。在當前沒有國際通用的海上牲畜運輸規范情況下，為了保證活體牲畜在海上運輸中的福利，該規范自然成為了滿足國際新型牲畜運輸船設計和建造的最高標準。本文以AMSA規范的技術要求為指導，在滿足規范要求的前提下，對牲畜服務系統多個技術方案的優劣進行分析論證，為牲畜服務系統的設計提供參考。

1 牲畜船服務系統簡介

牲畜服務系統是在海上航行過程中可以為活體牲畜提供適宜生存的生活環境的保障系統，主要包括貨艙區通風系統、飼料輸送供應系統、淡水供應系統、糞便處理及排放系統、貨艙區照明系統等。AMSA規范對各個牲畜服務系統規定了詳細的技術標準和要求，結合實際牲畜船項目對牲畜船各服務系統的設計進行詳細介紹。

2 貨艙通風系統

2.1 AMSA對貨艙通風系統的要求

牲畜船貨艙區必須具有良好的通風，AMSA規范規定載運牲畜的封閉處所必須設有機械通風系統[2-3]。機械通風系統的換氣率如下：

1）當牲畜貨艙的凈高為2.3 m或以上時，換氣次數應不低于每小時20次；

2）當牲畜貨艙的凈高為1.8 m時，換氣次數應不低于每小時30次；

3）當牲畜貨艙的凈高為1.8 m～2.3 m時，換氣次數可按線性插值得到。

機械通風系統在滿足上述要求前提下，還應確保整個牲畜區域任何位置的空氣充分流動并且風速不得低于0.5 m/s。另外載運牲畜的開敞處所，若自然通風不能滿足AMSA要求，應額外提供機械通風。

2.2 通風形式對比

目前牲畜船貨艙通風形式主要有 2種。一種為離心風機+通風支管形式，另一種為軸流風機+結構風管的形式。2種通風形式的對比如表1所示。

表1 通風形式對比表

2.3 通風方案實例

某完工交付的牲畜船的實船布置采用離心風機+通風支管的通風形式方案，該方案的主要構成為：1-結構風管；2-PVC風管；3-送風風機；4-排風風機；5-百葉窗；6-手動風閘。

具體布置示意圖請見圖1。

圖1 離心風機通風布置

3 飼料輸送供應系統

飼料輸送供應系統顧名思義是為牲畜在船上提供食物的系統，它的主要功能是飼料裝填、飼料存儲、飼料轉運及分配、冗余飼料處理等。典型的飼料系統構成圖見圖2。

圖2 飼料系統構成圖

3.1 AMSA對飼料要求

AMSA規定供應到船上的球狀草料或其他濃縮形式的草料應該附帶一份證書，證書由球狀草料的制造商提供，證書需要說明球狀草料的平均溫度和含水量，保證這些球狀草料是按照由牲口出口商工業咨詢委員會頒發的國家球狀草料標準生產的。同時船長必須確保存放的飼料或喂養容器始終保持干燥，防止風雨或海水侵襲。

3.2 飼料的裝填

飼料的裝填主要有2種方式：

1）吊裝（圖3）

利用碼頭吊機直接吊運裝載飼料至飼料艙，飼料裝填后可用帆布或艙口蓋將頂部蓋嚴，防止雨水使飼料受潮變質等。

圖3 碼頭吊運飼料

2）專用飼料輸送卡車（圖4）

通過碼頭的飼料輸送卡車將飼料經由干舷甲板或主甲板上所設置的裝載口（帶艙蓋），對飼料艙進行裝載。

圖4 專用飼料輸送卡車

3.3 飼料的存儲、轉運和分配

1）飼料的存儲

飼料一般存儲于船上設置的飼料艙內，一些袋裝的飼料還可以在船上特定的區域進行堆放。

2）飼料艙的要求

在1983年7月1日后開始營運的改裝或建造的牲畜運輸船，在船上的飼料除了散裝的干草之外，其他飼料需要分開存放于不少于2個地方。

對于目前市場運營的牲畜運輸船而言，飼料艙的布置位置及飼料輸送系統主要有2種技術方案。

（1）飼料艙布置于頂甲板上方，采用完全重力式的飼料輸送系統（圖5）。

圖5 頂甲板重力艙方案

（2）飼料艙布置于船舶首部主甲板（干舷甲板）以下，采用機械傳送+重力式的飼料輸送系統。

3）飼料輸送分配方式也對應有2種

（1）垂直管道式

此種方式適用于布置在頂甲板的漏斗形飼料艙，存放在頂甲板飼料艙中的飼料通過垂直管道重力下落，到達各層牲畜甲板的畜欄區域，再通過開關每一層甲板飼料支管上的節流插板將飼料放入飼料槽或小推車中，由牛仔分配至各個畜欄對牲畜進行喂養。

（2）機械傳送帶+豎直管道式

此種方式適用于布置在船體內部的飼料艙，飼料艙的底部設置有一定數量的漏斗，飼料艙下方的空間布置有傳送裝置，飼料通過漏斗下落至傳送帶上，經由傳送帶提升至頂甲板，再通過船寬和船長方向的傳送帶將飼料輸送到頂甲板的不同區域，最后經由垂直安裝的管道重力下落至各層牲畜甲板的畜欄區域，再通過開關每一層甲板飼料支管上的節流插板將飼料放入飼料槽中。

其中方案（1）良好的經濟性受到很多船東的歡迎。

3.4 冗余飼料處理

AMSA規范規定在向飼料艙內裝載飼料前，原則上飼料艙內的剩余飼料應予以清空，如果將所有飼料艙清空的難度較大，可采取以下解決途徑：若牲畜船布置有2個或2個以上的飼料艙，可以使用1個飼料艙裝載剩余飼料，其他艙清空。若牲畜船只布置了 1個飼料艙，可以將被壓緊的剩余飼料分解打碎，將其移走保證在接下來的航次中將其消耗掉。但無論如何，必須保證每個飼料艙前后兩次清艙的時間間隔不得超過90天。

4 淡水供應、糞便處理和照明系統

4.1 淡水供應系統

淡水供應系統是在航行運輸途中向牲畜供給淡水的系統，直接涉及到牲畜的飲水安全問題，對于牲畜的健康存活起著舉足輕重的作用。

以可裝載3 000頭活牛（平均體重400 kg）的牲畜船為例，AMSA規定的日飲水量約為145 t，如何在航行中解決大量飲水供應是關鍵。大型牲畜船多采用壓載淡水加反滲透造水機的復合供水方式，在滿足壓載的同時，對淡水進行凈化、過濾，即在船舶出海航行的時候，大多數的淡水艙裝滿淡水，這些淡水一般只作為壓載使用。根據航行的周期不同，將淡水壓載艙的水排出供牲畜飲用，同時使用反滲透造水機淡化海水，將淡化好的海水補充到消耗的淡水壓載艙中，保證船舶穩性要求和浮態，同時也使得艙內的淡水得以更換，避免長時間存放的淡水對牲畜的健康不利。緊急情況下（造水機損壞時），這些壓載的淡水可以供人、牲畜飲用。

4.2 糞便處理系統

糞便處理系統主要功能為牲畜糞便的處理和排放，以及到達碼頭時的糞便清理。因此該系統分為牲畜區糞便污水泄放系統和牲畜區糞便污水排放系統2部分。

1）糞便污水泄放系統

牲畜區的糞便污水通過泄放管路從上層甲板泄放到下層甲板，最終泄放到最低層艙底水井。其中干舷甲板設置手動蝶閥，為了保持干舷甲板的水密性，蝶閥正常處于關閉狀態，只有在污水泄放時，船員才會手動打開相關閥門，保持泄放管路暢通，泄放完畢后，再次關閉閥門。

2）糞便污水排放系統

糞便污水排放系統由糞便艙、污水排放泵、污水傳輸泵、艙底水噴射器等組成。在禁止排放的海域（距陸地 12海里以內或港口），艙底水井收集的污水可以通過糞便污水傳輸泵注入牲畜糞便艙。到港時，牲畜糞便艙的污水可以通過污水排放泵經由通岸接頭排岸。污水排放泵和污水傳輸泵可由主電源或AMSA電源供電，以保證在任何單一電源故障時，能保證牲畜區域的污水排放功能。

4.3 照明系統

牲畜區要有足夠的照明。通常來說，一般的工作如喂養與給水的區域最小照度在20 Lux是可以接受的，當仔細檢查牲畜時需要的照度是110 Lux。

當主要電力裝置故障時，應急照明系統要自動激活，運輸牲畜時，全船所有部分都要提供應急照明系統。在畜欄間的過道、通道路線上，需提供不小于8 lux的照度，持續時間不能少于15 min。

5 結論

通風系統的離心風機方案無論布置、設備功率、噪聲控制和占用畜欄面積方面具有較大優勢，建議采此種布置方案。

重力式飼料輸送系統以其構造簡單、維護方便和成本經濟等優勢深受船東歡迎。不過也因為飼料艙位于頂甲板上方，對于牲畜船的穩性是個極大的挑戰。如果成本控制較好，建議采用機械傳送+重力式的飼料輸送系統，可以有效降低重心。

隨著中國和澳大利亞正式簽約，未來10年澳大利亞向中國出口的活牛（包括肉牛和奶牛）將會快速增長，2025年將超過每年100萬頭以上。按照目前在運營的牲畜運輸船船隊結構，船齡在25年以上的老舊船舶已經超過 80%，亟需升級換代，在未來可預見的一段時間內，牲畜船會有比較穩定的市場需求，市場前景廣闊。滿足最新的AMSA要求的新型運輸船更加安全、高效，定會廣受船東青睞，這將給中國船廠帶來新的機遇，因此對牲畜服務系統的研究具有非常重要的實際意義。