瓊州海峽127 m 級客滾船總體設計

李科沛

（廣東省航運科學研究所，廣州510050）

1 瓊州海峽客滾船概況

2 總布置設計

客滾船是一種通過滾進滾出方式裝卸車輛的客船，是瓊州海峽不可或缺的乘客及車輛運輸船舶，主要用于裝運大型貨車、小汽車、旅客。

1977 年，瓊州海峽開辟了海安至海口的車客滾裝船航線，拉開了我國海域客滾船運輸的序幕。瓊州海峽是我國“六區一線”的重點水域，客滾運輸是廣東、海南兩省水陸溝通的重要渠道。20 世紀80 年代初，在國家政策傾斜下，海南旅游業迅速發展，受旅游業帶動的地方經濟也持續穩定發展，同時帶動了瓊州海峽客滾船運輸的發展。瓊州海峽最早只有一家海南航運公司從事客滾船運輸，隨著瓊州海峽市場需求的增加，廣東的航運企業也加入到瓊州海峽客滾船運輸的行列。隨著瓊粵兩地新港口的建設，瓊州海峽的客滾船運輸航線進一步優化，配套設施進一步完善，目前瓊州海峽客滾船運輸市場已是全國規模最大、班次最多、運輸量最大，且配套完善的客滾船運輸市場[1]。

客滾船總體布置應使船舶具有良好的穩性和適航性。在設計初期，要選好主尺度，采取有效措施保證船舶在各種裝載情況下具有良好的穩性及浮態，合理布置水密艙壁以滿足船舶破損要求，艙室的布置既要保證具有足夠的容積，又要避免對船舶性能造成不利的影響。

2013 年交通運輸部珠江航務管理局發布《關于規范瓊州海峽新建客滾船尺度要求的通知》，對現階段海口至海安航線新建客滾船的設計吃水限制在4.2 m 以內，經過多方面對比和計算，初步確定本船主尺度如下：

總長Loa = 127.5 m

垂線間長Lpp = 119 m

型寬B = 20.88 m

型深D = 6.5 m

設計吃水d = 4.2 /4.35 m

方形系數Cb = 0.757

乘客定額999 人

主機功率2 206 kW

本船航行不同航區時設計吃水不同，在海口至海安航線設計吃水為4.2 m，在其他航線設計吃水為4.35 m；采用雙機、雙槳推進方式，尾部采用雙尾鰭線型，有效改善船舶螺旋槳處的來流情況，提高螺旋槳效率；航速約14 kn，抗沉性滿足二艙不沉制，滿載出港時可通過車輛的布置來調整船舶浮態，保證船舶的縱傾值不會過大，輕載或空載時，通過調整壓載水保證船舶具有一定的尾吃水，使螺旋槳有足夠的浸深；船首部配備有首側推裝置，便于船舶頻繁進出港的航行要求。

在動力方式選型上，選擇了8320ZCd-8 船用柴油機2 臺，額定功率2 206 kW、轉速525 r/min、燃油消耗率189 g/kW.h。

主甲板為車輛甲板，從下至上依次設二層旅客甲板、駕駛甲板、羅經甲板：車輛甲板主要為重型卡車滾裝處所，通過首、尾跳板上下船；一層旅客甲板后方為小車裝載處所，通過小車升降平臺實現車輛甲板到一層旅客甲板的過程，前方為客艙處所；二層旅客甲板為客艙處所；駕駛甲板包含船員居住與活動處所及駕駛室。圖1 為本船總布置示意圖。

圖1 瓊州海峽127 m 級客滾船總布置示意圖

3 安全性能設計

與其他船舶相比，客滾船通常在性能方面存在著一些不安全因素：客滾船的車輛艙是大通艙，一般無艙壁隔斷，易使火災蔓延；首、尾都設有較大的通道門，如果關閉不良，船舶在縱傾時易使海水涌入導致傾斜角增加甚至產生傾覆危險；高大的上層建筑，風傾力矩較大，影響船舶完整穩性，也使其更易受大風和惡劣天氣的影響；救生區域距離水面較高，救生設備的使用和操作比較困難。

本船充分考慮了客滾船普遍存在的不安全因素，從多方面提高船舶的安全性能：

（1）跳板位于車輛甲板的前后端，跳板的啟閉由電動液壓絞車驅動；跳板開啟時作為車輛上下主甲板的通道，航行狀態時跳板保持關閉狀態，保證了航行過程中不會有過多的海水涌入造成穩性問題；車輛艙舷側開口靠上方，使得車輛艙進水角增大，增加船舶抵抗傾側力矩的能力，提高了船舶的穩性；

（2）主甲板下設有2 道連續縱艙壁、6 道延伸至兩舷及主甲板的水密橫艙壁，還在適當的位置設置有若干數量的結構性艙壁；橫艙壁的設置數量及位置考慮了船舶的使用、船體強度及破損分艙的要求，使船在二艙破損的情況下仍滿足法規對沿海航區客船的要求；

（3）船中兩舷舭部設置減搖鰭，可在駕駛室控制減搖鰭的角度，減少船舶橫搖幅度，提高船舶的安全性和舒適性；減搖鰭為可收放式，在不使用時可收回至減搖鰭艙內；

（4）救生區域設置在旅客甲板2 后方露天甲板上，救生能力為：救生筏100×12=1 200 P，救生艇18×2=36 P；兩舷各設一個海上撤離系統，撤離速度為600 P/30 min。

按SOLAS 公約[2]第Ⅱ-22/28-1.3 條，凡1999 年7月1 日或以后建造的客滾船應進行撤離分析計算。本船撤離時間滿足MSC/Circ.1238《新客船和現有客船撤離分析暫行指南》的有關要求，保證了船舶在遇到危險時，船上的人可快速、安全撤離本船；

（5）滅火設備包括：大型CO2固定滅火系統、固定水滅火系統、壓力水霧滅火系統和自動噴水滅火系統：CO2固定滅火系統保護區域為主機艙和輔機艙，CO2氣體可從CO2站控制釋放，并與聲光報警連鎖；壓力水霧滅火系統保護區域為車輛艙甲板，噴淋后的車輛艙水直接排舷外；自動噴水滅火系統保護區域為客艙、船員起居處所、駕駛室及控制站等，配有濕式報警器、水流指示器、火警探測及報警系統、自動噴水消防監控板、玻璃球閉式噴嘴、壓力開關等。

4 結構設計

主船體在船中部分采用縱骨架式，首尾部由于線型收縮，縱骨較難施工，故采用縱/橫混合骨架形式；結構設計按照自上而下傳遞載荷的思路，由羅經甲板載荷通過圍壁、支柱傳遞至駕駛甲板，再傳遞到旅客甲板、車輛甲板至船底；車輛甲板為縱向全通型，中間不設支柱，且兩舷側開有大的露天開口；車輛甲板單個板格2.4 m×0.7 m 內可布置兩個輪印組，承受車輛的單軸輪印荷載為24 t，允許總重120 t 的5 軸貨車安全駛入。

本船B/D ≧2.5，不滿足《鋼質海船入級規范》[3]2.2.1.2（1）的要求，故需采用直接計算法校核總縱強度，使用WALCS 軟件進行：波浪載荷計算采用西北太平洋海浪長期分布資料，計算得出本船滿載工況時各個剖面在不同浪向下垂向彎矩、垂向剪力的響應，讀取出各個剖面垂向彎矩、垂向剪力的最大值，用于總縱強度中波浪載荷的計算；將計算出來的波浪載荷與各裝載工況下的靜水載荷疊加為合成彎矩包絡線及合成剪力包絡線，用以校核主船體各個縱向位置的的彎曲應力、剪切應力、板格屈曲、縱骨屈曲。經校核，總縱強度滿足規范要求。

車輛甲板至旅客甲板安裝小車升降平臺，通過油缸、滑輪組和鋼絲繩對小車升降平臺進行起吊，對甲板結構會產生較大作用載荷，根據鋼絲繩SWL=39.8 kN，每個油缸鉸鏈拉動的鋼絲繩為3×4 根,，每個油缸收到的極端載荷為477.6 kN，故對小車升降平臺在油缸連接處的結構進行校核。經應力分析，對油缸底部增加了兩道與油缸受力方向平行的縱桁，小車升降平臺強度滿足規范要求。

另外，由于跳板、首尾部錨系泊設備下甲板、減搖鰭艙均受較大載荷的影響，故按規范要求需對首尾部錨系泊設備下船體、跳板結構、減搖鰭艙結構進行有限元分析。有限元建模采用國際通用的有限元程序系統PATRAN，應力分析采用NASTRAN。通過直接計算的方式，能夠更直觀地反映各結構部件的應力與變形情況，對不滿足應力的區域進行補強，最大程度的節省結構用料，優化加強方式。

規范對電纜穿過甲板縱桁的腹板開孔高度，要求不大于腹板高度的0.25 倍，開孔寬度不大于橫梁間距的0.6 倍或縱桁腹板的高度，否則應予以補償，補償要求開孔邊緣至縱桁面板的距離應不小于縱桁腹板高度的0.4 倍。本船各層甲板的縱桁上的電纜開口由現場開設，由于實際開孔存在很多不符合開孔邊緣至縱桁面板的距離要求，故對超過規范要求的電纜開孔補償需補充開孔結構計算。如圖2 所示：采用扣除實際開孔處面積（b×t）產生的剖面模數，與扣除按標準開孔面積產生的剖面模數對比，如實際開孔后的剖面模數比按標準開孔的剖面模數大，則說明實際開孔的結構可滿足規范的要求，可按要求加套環補償；如實際開孔后的剖面模數比按標準開孔的剖面模數小，則采用圖3 所示的方法，在原縱桁下方增加T 型梁進行補強：由開孔向兩側拉兩條切線，切線夾角為30°，使開孔在兩側逐漸過渡；T 型梁的寬度不小于開孔過渡區域；T型梁兩端采用折角的方式連接回原縱桁的面板上，折角角度不大于30°，使其開孔梁結構形成良好的過渡。

圖2 電纜開孔剖面圖

圖3 電纜開孔補強方式

5 結語

本文主要描述了瓊州海峽客滾船設計過程遇到的包括總布置、安全、性能、結構等問題，該船建成后迅速投入瓊州海峽使用，具有良好的航行性能。隨著海南省經濟快速發展和海南國際旅游島開發建設，瓊州海峽過海旅客、車輛和貨物仍在穩步增長，相信未來該船能夠為船東公司帶來很好的經濟效益。