85 000 DWT散貨船舾裝設計特點分析

倪偉平,高俊

(上海船舶研究設計院,上海 201203)

85 000 DWT散貨船(以下簡稱本船)是上海船舶研究設計院主導開發的一型超巴拿馬淺吃水型散貨船,力求布置集約化、船體輕量化,滿足巴拿馬運河新船閘及多個港口系泊要求,采用減風阻上建布置,貨艙采用大開口設計并盡量降低艙口圍高度,第四貨艙艙蓋滿足直升機停靠。除常規設計外,舾裝設計要對上述特點進行特定分析,量身定制,以期以最優狀態在滿足規范要求的基礎上滿足居住舒適、使用便捷等要求,大大超出以往同類散貨船的常規設計。雖然首制船已投入運營,但該型船的設計建造依然在進行,有必要總結該船型的舾裝設計特點,便于持續優化。

1 船舶基本信息

總長227.2 m,型寬36 m,型深20.35 m,主甲板梁拱高度0.8 m,定員為26人。全船設7個貨艙,其中第四貨艙為風暴壓載艙;除第一貨艙外,其他貨艙艙口寬度達到17 m;所有貨艙配置側移式艙蓋,艙口圍高度為1.25 m;貨艙之間可設置甲板室,第四貨艙艙蓋上設置直升機停靠標志,可停靠螺旋槳直徑為13 m的直升機。貨艙前后分別是機艙和首尖艙,首部主甲板上設置首樓。船舶采用低風阻長條形上建,第一層的寬度約為18.3 m,從第二層甲板起至羅經甲板大幅減少寬度至10.7 m,并采用向船尾方向偏折的上建前端壁。首樓甲板設置錨系泊操作區域,主甲板尾部設置系泊操作區,分別設置組合式錨絞機和系泊絞車等系泊設備,第一、二貨艙之間和第六、七貨艙之間設置絞車及系泊屬具,通過合理布置以實現錨泊功能和系泊要求,可航經巴拿馬運河新船閘,停靠多個港口。上建周圍綜合考慮救助、起吊區等功能,主甲板設置從上建區域到達首樓的安全通道,船體中部設置繩梯和組合舷梯供引水員登乘。該船基本信息見圖1。

圖1 85 000 DWT散貨船基本信息

2 舾裝設計分析

2.1 低風阻上建居住區布置

本船采用長條形低風阻上建布置形式,可有效降低風阻減輕結構重量,但對于居住區的布置提出較嚴苛要求,因為上建作為人員集中區,需兼顧居住生活、駕控、避險逃生要求。單就居住區而言將包含休息、餐飲、衛浴、娛樂、健身、醫療、辦公等事項,還要統籌居住區相配套的存儲、通風、供水等要求。《國際海上人命安全公約》(以下簡稱SOLAS)和《國際海事勞工公約》(可簡稱MLC)及其修訂本,都有相關細則描述[1]。

將主甲板以上的上建依次命名為A甲板、B甲板、C甲板、D甲板和駕駛甲板及羅經甲板。為滿足定員為26人的居住要求,兼顧餐飲、娛樂、醫療、儲藏等功能,根據上建自身特點,基本布置如下。

由于機艙棚在主甲板與上建主體相連但在A甲板開始與居住區分開,A甲板和C甲板設定為救生相關甲板;主甲板兼顧冷庫、空調等功能房間的布置,設置船舶辦公室并兼做會議室,A甲板以餐飲娛樂為主,B甲板至D甲板以居住艙室為主,駕駛甲板以駕駛室為主并配置航行設備間和引水員住艙等;主甲板和A甲板采用沿船寬方向布置的走廊,將整個內部空間劃分為前后兩個部分,B甲板至D甲板則采用沿船長方向布置的走廊,走廊左右方向設置住艙;梯道環圍區域設置電纜間和居住艙室空調通風結構風道;官員集中居住于D甲板和C甲板首部,普通船員集中居住于B甲板及C甲板后部。這種根據性質分層、功能分區的布置方式充分利用了上建內整體空間。以A、C甲板布置方案為例,其基本布置見圖2。

圖2 居住區基本布置

本船上建居住區布局滿足定員配置等要求,但存在一定的短板,見圖3。D甲板在梯道環圍附件設置獨立會議室,原C甲板梯道環圍部分空間調整為備員住艙,該房間狹小,布置窘迫,沙發尺寸減小。由于上建前壁采用折角形式并在端部導圓處理,導致部分家具布置不能實現正橫向布置;部分房間為實現某些家具正橫向布置的使用習慣,不得不調整內襯板的布置,因此使得內襯板與鋼圍壁的間距增大,降低了房間面積的使用率,以醫院為例存在較多冗余空間。電纜間空間狹小,內部除電纜和所在甲板層分電箱外無其他設備,按照防火分類中5類處所而免除鋼圍壁,但與走廊之間至少為B級分隔,增加了現場施工的難度。

圖3 備員間與病房布置

針對上述短板,建議減少1名定員,即取消C甲板備員間,調整為電氣設備間或儲藏室,同時調整梯道布置而增大電纜間有效面積并以鋼圍壁環圍。優化居住條件時可將上建外壁自A甲板向上向兩側各擴大一檔,使內部布置更為充裕。調整后C甲板布置方案見圖4。

圖4 居住區局部調整方案

2.2 貨艙區安全通道設計

本船設置首樓,首樓內部設有工作間,首樓甲板為首部錨泊系泊操作區,根據《國際載重線公約》,甲板面應設置從居住區到達首樓的安全通道,寬度不小于0.6 m,并借助艙口圍等結構設置固定風暴索的支撐結構。在大開口設計模式下,貨艙口寬度達到17 m,艙蓋軌道結構邊緣距離舷側只有2.54 m,當貨艙艙蓋全部打開時,艙蓋邊緣接近最大船寬,此時安全通道恰在貨艙蓋下方,為避免碰頭事故,需保證安全通道的高度,通常不小于2 m。由于艙口圍高度僅為1.25 m,雖考慮梁拱高度,艙蓋在打開后其下緣在軌道結構邊緣處距離主甲板僅有1.96 m(包含艙蓋自身起升高度約0.15 m),此時安全通道不能緊靠艙口圍設置,應適當向舷側移動,從而保證通道凈高約超過2 m。貨艙中部區域設置引水員登乘舷梯,舷梯立柱等裝置占據一定空間,此時安全通道必需向船中移動,通道凈高只有1.98 m。舷梯的翻梯裝置高度至少2.15 m,并落在開啟狀態下艙蓋的下方,二者相互干涉。為此需將艙蓋整體抬高0.2 m,及將艙口圍高度加高至1.45 m,由此獲得良好的通道布置,見圖5。

圖5 引水員登乘區安全通道布置

2.3 甲板下永久性結構檢驗通道設計

根據SOLAS和MSC 158(78) 等法規要求,當貨艙甲板面到貨艙內底高度大于17 m時,貨艙區甲板下方1.6～3.0 m的高度上設置橫向布置或縱向布置的永久性結構檢驗通道(以下簡稱檢驗通道),檢驗通道最小凈寬為0.6 m,并設有不低于1.0 m的欄桿[2]。本船貨艙區設置雙層底,貨艙之間以槽型艙壁分隔,槽型艙壁上下分別設置頂墩和底墩,貨艙借助槽型艙壁設置貨艙梯可到達貨艙內。由于主甲板中心至貨艙內底高度為19.05 m,主甲板下設置橫向布置的永久性結構通道,屬于甲板下吊頂結構平臺,可借助主甲板開孔和垂直梯子到達,也可借助頂墩結構開孔到達。

第四貨艙作為風暴壓載艙,艙長24.3 m,其首尾橫艙壁上面的頂墩均設置在該貨艙內,頂墩按照常規設計采用倒梯形結構,艙口的長度為18 m,此時頂墩斜板與艙口端橫梁(艙口圍內側正下方橫梁)之間的間距僅為0.8 m。按照常規設計,結構檢驗通道靠近頂墩結構,間距僅為0.6 m,見圖6。

圖6 甲板下結構檢驗通道

根據結構專業分析,需從艙口端橫梁起設置甲板縱桁至頂墩,結構重量冗余嚴重。綜合考慮頂墩結構形式和結構檢驗通道布置方案,使二者合一,即將艙口端橫梁和頂墩斜板進行融合形成整體型五邊形頂墩,借助頂墩內部通道作為結構檢驗通道。這種設計既可增加結構強度,又可節省結構重量約2 t,同時避免頂墩外甲板下結構施工,內置式檢驗通道更加安全便捷。該五邊型整體頂墩結構也稱箱型頂墩結構,見圖7。

圖7 整體式頂墩結構及結構檢驗通道

2.4 系泊設計方案調整

本船系泊設計以規范要求為基礎,滿足巴拿馬運河新船閘系泊要求,考慮應急拖帶要求,可實現常規系泊模式,并考慮多個港口的系泊要求[3]。但是隨著運河和港口規則的更新,系泊設計方案需要及時調整,以免影響營運。根據2020年巴拿馬運河當局規則(以下簡稱ACP規則),距艏部最前端向后16～70 m范圍內布置導纜孔和相匹配的帶纜樁用于拖帶,稱為“SET2”;距艉部最后端向前16～60 m范圍內布置導纜孔和相匹配的帶纜樁用于拖帶,稱為“SET3”。2022年ACP規則中上述“SET2”和“SET3”中導纜孔布置要求分別調整為24～70 m和24～60 m。同時ACP規則要求首部用于拖帶的導纜孔應設置在錨臺內側,以免拖纜被錨阻擋造成危險。

當停靠拉塔港時,本船需根據港口要求設置相應的系泊方案。根據港口要求,首尾部各設置4根系泊纜索,每2根系泊纜索并行,從系泊絞車引出經由舷邊導纜滾輪后系固于相應的浮筒處;首尾部各設置2根并行的拖帶纜索,拖帶纜索可經由巴拿馬導纜孔分別系固于臨近的帶纜樁上;首尾部各設置1根倒纜系固于碼頭區。

經核對,本船原系泊設計方案中位于舷側用于系泊的導纜孔需調整為導纜滾輪,原位于錨臺后方的用于巴拿馬拖帶用的導纜孔和帶纜樁需移動至錨臺內側,首部用于拖帶的導纜孔不滿足“SET2”中最小間距要求需要改變導纜孔及其匹配帶纜樁定位。首尾部系泊布置方案見圖8。

圖8 首尾部系泊布置方案

2.5 直升機停靠配置

本船第四貨艙艙蓋頂部可停靠直徑為13 m的直升機,滿足澳大利亞港口引水員利用直升機日間登乘需求。直升機降落區域消防配置要滿足澳大利亞當局《直升機降落操作手冊》(以下簡稱《手冊》)、SOLAS和《Fire Safety System Code》(以下簡稱《FSS Code》)的相關要求[4-5]。

綜合上述手冊和法規等要求,直升機降落區消防設備可適當利用船舶現有消防設備,比如消防栓、水龍帶、消防員裝備、備用滅火器等,泡沫系統可利用便攜式泡沫發生裝置,通過連接裝置與水龍帶和泡沫劑相連,利用消防栓進水形成高壓泡沫液并持續噴射,泡沫劑用量則需要根據噴射率和噴射時間確定。根據本船的消防配置,為直升機降落區提供兩種消防配置,見表1。

表1 85 000 DWT散貨船直升機降落區消防配置要求

其中第一種方案成本低,但操作不方便,需要直升機降落時提前搬運至降落區;第二種方案方便捷,但增加購置成本。

根據手冊要求,當直升機采用自兩舷側向船舶中部停靠時,直升機降落區突出物高度不超過2.5 cm,直升機降落區向外1倍直升機直徑范圍內,障礙物最大高度不超過直升機直徑的20%,障礙物高度與偏離距離成1∶5的關系[9]。本船直升機降落區在第四貨艙艙蓋頂部,向后設有甲板室,頂部設置欄桿。根據上述無遮擋要求,甲板室高度應盡量降低,其頂部欄桿設置為可倒式,用于直升機降落區登乘斜梯端部設置可拆式欄桿,具體見圖9。

圖9 直升機降落無遮擋區設計

3 結論

根據船型特點,舾裝設計特別關注低風阻上建、大開口艙口和低艙口圍結構設計、巴拿馬運河規則更新、直升機停靠等因素。

長條形低風阻上建可以滿足定員的居住要求,但布置相對局促,需要反復調整才能獲得較好的居住區布置方案,而且要特別注意一些較小空間的利用。建議適當拓寬居住區寬度以增大平面面積,為居住區布置優化提供更大空間。

貨艙采用大開口和低艙口圍設計時,如果頂墩端部靠近艙口端橫梁,可采用整體式頂墩結構,頂墩內部作為甲板下永久性結構檢驗通道更加安全便捷,同時減少貨艙內搭接結構。設置甲板安全通道時,特別注意引水員登乘舷梯裝置與艙口蓋的高度,如有干涉則需要適當增加艙口圍高度。

系泊設計應根據港口等最新規則進行調整,如在建造階段無法實現調整時,應在后續建造項目中進行及時調整,提高港口適配性。

散貨船貨艙艙蓋作為直升機降落區域,除單獨購置應急工具箱外,可利用船舶現有消防設備,其中便攜式泡沫發生裝置與消防水龍帶配合,借助消防栓進水形成混合液可持續噴射,形成泡沫系統,但要配置足夠泡沫劑。直升機降落區域如有其他甲板室等結構應考慮無遮擋要求,降低結構物高度或采用可倒結構形式。