滾裝船貨艙雙層底燃油儲存艙透氣管布置方案研究

盧永勇

(招商局金陵船舶(南京)有限公司，江蘇 南京 210015)

0 引言

目前，隨著國內汽車業的加速發展，國際間汽車進出口量不斷攀升，汽車國際運輸量大幅上升，對汽車滾裝船這種裝載量大、運輸成本低的特種船舶需求量也越來越大，國內船廠承接的滾裝船訂單量大幅上升。滾裝船以各層貨艙的甲板面裝載車輛，能充分利用甲板面積裝載更多的車輛。

國際航線的滾裝船具有尺寸較大、續航力遠、航速快、主機功率大的特點，因此其耗油量高，對燃油裝載量需求大，燃油儲存艙數量多，總容積多達數千立方。布置在雙層底的燃油儲存艙，雖規避了對甲板面積的占用，但會在底層甲板面上多處設置透氣管，從而對車輛裝載及交通產生不利影響。燃油儲存艙的透氣管位置通常需要船廠自己負責設計，并轉換為生產圖紙，設計質量受船廠設計人員的個人因素影響較大，如設計人員的經驗、對規范要求的掌握能力和理解程度等。因此，有必要對貨艙雙層底燃油儲存艙透氣管的常規布置方式進一步優化，在實現燃油儲存艙透氣功能的同時，避免眾多的透氣管對裝載甲板的占用。

本文提出新的燃油儲存艙透氣管布置方案，采用在每個燃油儲存艙頂部(甲板反面)艏艉端各設置一路向兩舷延伸的矩形或半圓管通道，從而把透氣管布置在非甲板區域的舷側，以期在滿足燃油儲存艙雙殼保護的規范條件下不占用甲板面，簡化貨艙的綜合布置。

1 燃油儲存艙的典型布置形式

滾裝船燃油儲存艙布置形式主要有2種：一種是把燃油儲存艙對稱布置在貨艙雙層底區域，燃油儲存艙與外底板之間用壓載水艙隔離，以實現雙殼保護的要求，見圖1(a)；另一種是把燃油儲存艙對稱布置在舷側，燃油儲存艙與外底板之間用空艙隔離，以實現雙殼保護的要求，見圖1(b)。

圖1 滾裝船燃油儲存艙典型布置圖

第1種燃油儲存艙布置方式不占用甲板面積，多出的甲板面積可以用于裝載貨物，但其管路布置尤其是透氣管、測深管布置困難。常規透氣管布置在裝貨區域甲板面，占據甲板面積，影響車輛交通，且船體結構也相對復雜，同時燃油儲存艙周圍為壓載艙，水溫較低，對燃油儲存艙加熱或保溫時需要更多的熱量。第2種燃油儲存艙布置方式管路布置方便，可以直接利用邊艙空艙走管路，對燃油儲存艙加熱的利用率更高，且船舶穩性重心變化受燃油消耗的變化相對較小，但是邊艙占據了船舶底部一至兩個貨艙甲板的數百平方米的面積，導致車輛裝載量減少。

滾裝船為了多裝貨物，邊艙結構多設計為單殼，輔以狹小空艙或強結構作加強，以盡可能擴大甲板有效裝載面積。每層貨艙的甲板面盡量不設橫壁縱壁隔斷或支柱，以方便車輛裝卸。自從規范要求對燃油儲存艙必須雙殼保護后，滾裝船燃油儲存艙大多采用第一種布置方式，既兼顧了裝貨面積最大化，又可滿足規范對燃油儲存艙的雙殼保護要求。

2 油艙透氣系統常規布置要求

油艙透氣系統設計及布置要滿足透氣功能的相應要求，《船舶設計實用手冊》有專題介紹[1]，同時也受其他因素制約，如各船級社規范及IMO國際公約都有具體要求，主要要求或注意事項如下：

(1)透氣管的數量和布置位置受儲存艙的大小和形狀影響。若艙長大于7 m，則需設2根透氣管，盡可能遠離注入管；末端應有自動關閉裝置，防止舷外水進入艙室。

(2)燃油儲存艙透氣末端必須位于露天干舷甲板或艙壁甲板以上，配有防火金屬絲網；甲板面上設集油盤，防止油污在雨水或甲板清洗時污染海洋環境。美國海岸警衛隊要求集油盤容積≥160 L。

(3)透氣管的總截面積不得小于注入管截面積的1.25倍，同時最小管徑不低于50 mm；不同區域的管壁厚度的選擇不同，穿過其他液艙的透氣管需要加厚，且不能使用可拆接頭。

(4)造船規格書或船東的特殊要求，例如冰區航行船舶可能會對透氣管有保溫或加熱要求。因為在加注或滿載航行時，液體常會進入透氣管，因此極寒區域航行的船舶需要有防凍措施。

(5)透氣管空氣管頭高度根據其在船舶的所處位置布置，在位置1時高度不得低于900 mm，在位置2時高度不得低于760 mm。關于位置1和位置2的定義，參見英國勞氏船級社的RULESANDREGULATIONSFORTHECLASSIFICATIONOFSHIPS或《1966年國際載重線公約》，以及破損穩性控制圖對開口高度的最低要求。

(6)對于兼具溢流功能的透氣管，其溢流點在透氣管上的高度設置，不能超出該艙的設計艙室結構強度對應的靜壓高度，否則溢流時靜壓過大會導致燃油儲存艙結構變形。

3 雙層底燃油儲存艙透氣管布置難點

一般的燃油儲存艙透氣管都是直接布置在燃油儲存艙頂部。為確保透氣順暢，滾裝船的車輛裝載甲板面管路布置盡可能豎直向上，無法完全做到豎直的也需要有一定的向上傾斜度。一般情況下，船東或船檢能接受的與水平方向的夾角不能低于15°，不兜彎不積液， 且盡可能設置在燃油儲存艙的最高點，儲油時油艙頂部不留空氣夾層或減少空氣夾層，以提高燃油裝載率及減少自由液面給船舶穩性帶來的負面影響。

布置在雙層底區域的燃油儲存艙等液貨艙的透氣管常規布置見圖2。盡管這種燃油儲存艙布置方式減少了對甲板的占用，增加了裝車數量，但給透氣管的布置帶來很大難度。常規透氣管布置在車輛裝載甲板面上，會出現以下問題：

(1)透氣管及其防撞保護占據甲板裝貨面積，影響裝車數，導致船東經濟效益下降，且裝車數或車道面積也是滾裝船交船考核的重要指標之一。

(2)透氣管及其防撞保護阻礙車道，影響船舶在港口的車輛裝卸效率，延長碼頭期。

(3)透氣管水平段過長容易積液，導致透氣受阻，貨艙內豎直段無法以支架固定。

(4)需對貨艙區豎直管路作防撞保護。

(5)若貨艙設有活動甲板，為了保證層高，則會導致甲板倒掛與活動甲板收藏區域之間的水平段空間受限。透氣管布置時，與縱向管路和電纜通道產生沖突，活動甲板的設計和布置也會受到影響。

因此，這種布置形式仍需要進一步優化。

圖2 雙層底區域燃油儲存艙透氣管常規布置示意圖

4 雙層底燃油儲存艙透氣管布置優化

滾裝船的燃油儲存艙透氣管布置方案必須結合船體結構的特點，圖3的優化方案可以避免常規布置所帶來的問題。在燃油儲存艙靠兩舷邊的頂部(甲板反面)設置外延的結構通道或大通徑的加厚型半圓形透氣管。通常在每個儲存艙首尾兩端均設有透氣管；對于長度較短的燃油儲存艙若僅一路透氣管時，航行屬于艉傾型的船舶則盡可能設在靠艏的位置，較少的屬于艏傾的船舶則設在艉部。結構形通道或半圓形透氣管的截面積必須大于燃油儲存艙透氣管的截面積，便于有效透氣及末端有足夠空間焊接透氣管。半圓形延伸透氣管的優點是與結構間的焊縫少、焊接量較小，半圓管開口貼內底板下表面單面焊接；也可以采用矩形結構，把外延通道做得更深一些，更利于透氣。

w—外延通道或半圓管的末端距船體外板的距離，mm；h—外延通道或半圓管末端距船底板的距離,mm。

w及h不能超出MARPOL 73/78公約附則I中第3章圖3中12A的要求。為符合船級社規范要求，上方透氣管的布置也盡可能滿足w、h值要求。

w具體計算公式如下：

(1)當600 m3≤C<5 000 m3時,w=0.4+2.4C/20 000。但wmin=1 m，若C<500 m3，則w≥0.76 m。

式中：C為全船燃油儲存艙總容積，m3。

(2)當C≥5 000 m3時，w=0.5+C/20 000或w=2.0 m。w取較小值，但w值不得低于1 m 。

h具體計算公式如下：

h=B/20或h=2.0 m

式中：B為型寬。

h取較小值，但不得小于0.76 m。

w、h值的要求僅對于全船燃油儲存艙總容積大于等于600 m3的船舶。w、h值的檢查需要在生產設計階段完成。若發現w值不能滿足規范要求，則在船體結構設計階段進行局部調整，否則一旦船舶開始建造，后期結構改動很大。

相比常規布置，該優化布置方案解決了常規布置帶來的諸多問題，具體如下：

(1)把透氣管布置在非甲板區域，沒有造成對甲板裝貨面積的占用，確保了貨物裝載量最大化。

(2)車輛裝載區域沒有布置透氣管及其附加的支架和防撞保護，不占用、不阻礙車道，提高了車輛裝卸時的行駛速度和安全性，提升了碼頭裝卸效率，從而縮短了碼頭停靠周期，利于船東盈利。

(3)避免了透氣管水平管段容易積液問題，有利于透氣管的透氣通暢，也有利于保證貨艙凈高。

(4)節約了船廠的透氣管的安裝成本。

(5)為布置在雙層底內燃油儲存艙的測深管布置及沒有管隧可布置燃油輸送管的船舶提供了有價值的參考。

5 結論

(1)滾裝船上的燃油儲存艙通常采用對稱布置在貨艙雙層底區域的形式，燃油儲存艙與外底板之間以壓載水艙隔離，實現雙殼保護的要求。

(2)對滾裝船貨艙雙層底燃油儲存艙透氣管常規布置進行了優化升級，結合船體結構，依據MARPOL 73/78公約進行特殊設計和布置。相較于常規方案，更有利于合理提升甲板裝載面積，提高車輛在甲板面上的有效裝載率；船東可以裝更多的貨物、車輛，裝卸速度更快；縮短了碼頭周期，減少了駕駛人員的人力成本，實現了效益最大化，船廠也能相應節省材料和人工成本。

(3)該透氣管優化方案已在滾裝船建造中得到廣泛使用，效果良好，化解了布置在貨艙雙層底燃油儲存艙透氣管常規布置的部分不利影響，值得進一步推廣。