24000 DWT多用途船结构设计

2011-09-22李中扬

船舶设计通讯 2011年11期

陈方李中扬

（上海船舶研究设计院，上海 200032）

0 引言

随着航运的发展，海上多用途船的需求不断上升。多用途船就是多用途干货船，能载运杂货、散货、集装箱、重大件货及滚装货，是一种载运“不确定性”货物的船型、适应多种航线、高效率地载运各种货物、使用简便的运输船。大型多用途船具有较大的集装箱接受能力和包装容积，能够装载较大货物和工程所需的重型货物，航速并不慢，特别是在工程货物的运输上，具有不可替代的优势。

一般来说，多用途船在总布置上有如下特征：一是采用大舱口，从而扩大集装箱的载运能力。二是为了适应不耐压货物或为装载多种货物，在货舱内设置可折式的二层甲板。三是为装载重货，在甲板上设置一台或多台旋转吊车，起重能力可达数百吨。四是为能载运大件货，多采用长短舱结合。

1 主尺度

24000 DWT多用途船是一条现代新型远洋运输多用途船，在芜湖新联造船有限公司建造，目前共建造4艘。该船为尾机型，双层壳体，具有首楼、甲板室，配备可移式谷物分隔舱壁，舱盖上最多可放置五层集装箱。该船的上层建筑比较短小，所占空间不大，但舱室布置很合理，配备齐全，可留出更多的空间装载集装箱。该船以载运集装箱为主，船东对货物的装载工况要求较多，除了要能够装载煤、谷类、盐、水泥等散装货物外，还要求每个舱在货舱内和舱盖上装运集装箱、大型件、重货、杂货、钢卷筒等，对结构的设计要求有了相应的提高。该船主船体设有6道横舱壁，从船首到船尾将全船分隔为首尖舱，4个货舱，机舱和尾尖舱，纵向设中纵舱壁，2个货舱之间的横舱壁为箱型结构，内设有燃料油舱和货舱通道。货舱采用大开口双壳箱型结构，其中第三货舱最长，开口长度达38.4 m，可以装载特殊规格的大型货物。在垂向设二甲板，为了在装载货物时能更合理地分舱，该船设置了活动式舱盖二甲板，最多可在3个高度上任意设置，分舱组合较多。该船集装箱装载最大可载运1445个标准箱。该船的总布置图见图1。

该船的设计要求满足德国劳氏船级设（GL）的规范要求。船舶的主尺度及入级符号如下：

图1 总布置图

GL+100A5 G Multi Purpose Dry Cargo Dry Cargo Ship “Strengthened for Heavy Cargo” “Equippd for Carriage of Containers”Environmental Passport BWM NAV-OC IW SOLAS II-2 Reg.19+MC AUT

2 结构设计特点

该船的典型横剖面图，见图2。

图2 典型横剖面图

2.1 双层底结构特点

2.1.1 双层底内底的强度计算

由于该船舱内要求装载集装箱、钢卷筒等重货，又要求装载散货，有抓斗的强度要求，为了保持足够的强度，双层底采用纵骨架式结构，每两档设置实肋板。由于德国船级社（GL）规范中对钢卷筒的装载没有计算方法的介绍，就参照了日本船级社（NK）对装载钢卷筒的计算软件进行核算，并兼顾GL规范中关于抓斗对内底板板厚的要求，内底板作了加厚。

2.1.2 内底光滑

在设计中既要有集装箱船的特点，同时还要考虑到散货船的特点，因此要求内底光滑平整，不能有斜角和台阶。为了保证内底的光滑，内底的人孔盖均设计为埋入式形式。

2.1.3 箱角加强

由于舱内放置集装箱，二甲板舱盖也堆放在内底板上，内底板上还要考虑集中力的作用，因此结构上要作箱角加强及堆放加强。

2.2 舷侧与中纵舱壁结构特点

2.2.1 纵舱壁加强

该船所有货舱均为箱形结构，为了保证货物快速垂落装卸，货舱内固定照明灯具、梯道、绑扎件、通道门、拉压元件等设备都设于舱壁内。该船设有中纵舱壁，除了缩小舱盖的跨距，减轻舱盖质量外，也可减少因大开口造成的舱体变形。中纵舱壁为双层壁的形式。为了在装载各种货物时能进行合理分舱，还设有二甲板活动舱盖，分为上中下三个位置，并利用活动舱盖盖板兼作吊离式谷物横舱壁，对谷物等进行隔离。纵舱壁上不仅设置大量舱盖收藏盒和谷物横舱壁的导向装置，还有拉压元件、绑扎眼板等设备，形成了大量的加强构件。因此，该船的加强构件在纵舱壁上的布置充分考虑了各方面的因素，尽量布置在结构强框架处，减少额外加强，减轻自重，纵舱壁的板厚比较多样性，做到了板厚间的合理过渡。

2.2.2 起重机

由于装载特大型件，吊离式二甲板舱盖和装卸集装箱，杂货等一般货物，需要大型克林吊进行吊装，因此该船在上甲板左舷设有2台350 t的大型起重机，可同时起吊重达700 t的货物。在甲板左舷前部还有1台120 t的起重机，需要为起重机托架、底座等结构加强。为了更好地对起重机区域的刚度、强度进行较精确的计算，采用了有限元分析对船体结构进行强度评估。在起重机区域每档设置强框架，并在该区域的上甲板、二甲板、外板、纵舱壁和舷侧横向框架增加了板厚，保证强度。

2.3 甲板及甲板间结构

该船上甲板，二甲板均为纵骨架式，货舱开口大，边缘仅为2420 mm，还要布置起重机、甲板通道、舱口盖、集装箱立柱、舷梯等，因此在结构布置时要考虑各个方面的加强。甲板间结构为横骨架式，两个货舱之间的横舱壁为箱型结构，内部设有燃料油舱和货舱通道。

多用途船因舱内要吊装货物、集装箱、二甲板活动舱盖等，为了防止起吊时碰到常规突出的舱口角隅，角隅处采用了切入式角隅（即负角隅）。切入式角隅的结构设计相对比较复杂：在甲板上下各设置一小平台以保证结构水密，形成特殊的盒式结构，以增加结构刚度。

因为该船舱内要装载集装箱，又要经常装运散货，采用导轨架来约束集装箱移位会有许多不便，因此除了在纵舱壁上，横舱壁上也采用既能承受拉力，又能承受压力的拉压元件来约束集装箱的移位。这些拉压元件在横舱壁上均要加强。

2.4 机舱及首尾结构

在进行总纵强度计算时，为了满足屈曲强度的要求和减轻结构重量，上甲板、二甲板在机舱至尾部采用纵骨架式。

由于船级社要求在双层底管弄区域尾部也应有通风装置，而该船在初步设计阶段没有考虑，因此需要在现有的结构设计中靠近机舱前端壁处增加结构风管，这就使结构形式显得较为繁复。

2.5 舱口围结构

根据GL规范的要求，支撑舱口围围板的肘板要每隔两档设置，围板面板的宽度要根据舱盖设计公司的要求做适当调整。由于大开口引起舱口变形大，舱盖设计横向限位装置时，往往利用围板腹板进行限位，因此设计舱口围时根据舱盖设计要求腹板一般高出面板一定高度，并增加板厚，以满足舱盖限位要求，而该区域的支撑肘板的面板一般连成一体，起到加强作用。舱口围在舱盖的支撑块、横纵向限位装置及压紧器处都要做结构加强。

由于舱口围与起重机基座之间的间距很小，因此在设计时将舱口围腹板与面板和起重机基座连成一体。这样也能提高舱口围的局部抗弯能力，见图3。