汽车滚装船艉部布置特征

2011-10-30杨建华

船舶与海洋工程 2011年2期

杨建华

（上海交通大学，上海 200240）

1 船型和艉部特征

汽车滚装船由于货舱容积率很低，为了增加载货量，需要将船舶主尺度长、宽、高都尽可能地增加，因此滚装船普遍船身高大，分为多层甲板，并在适当的区域增加升降甲板以满足不同货物高度的要求。为了不影响车辆进出、方便货物整齐排列，货舱内一般不设横舱壁，支柱也很少，必需的设备尽量靠两舷侧布置。艉部普遍采用方艉，在艉部正中央或艉侧边设有硕大的艉门兼作艉跳板，方便滚装货物进出。因此，汽车滚装船的整体外观具有明显的特征，如瑞典籍“卡罗斯”号滚装船即为典型的汽车滚装船之一（见图1）。

图1 “卡罗斯”号滚装船

汽车滚装船为了提高运输效率，通常航速要求较高，常规设计航速约为20kn，船体中段肥胖，艏、艉部线型瘦削。瘦削的艉部线型和方艉设计在汽车滚装船上形成了一对矛盾的综合体，致使该区域水线以下线型变化特殊。而常规采用艉机舱设计的汽车滚装船，其艉部布置正位于线型显著外飘的过渡区域，与普通运输船相比，具有明显的特征和难度，与机舱相对应的烟囱部分设于舷侧位置，因此汽车滚装船的艉部设计和布置是与众不同的。如图2所示为某 5200车位汽车滚装船的艉部线型与主机布置。该船全长182.8m，型宽32.2m，至干舷甲板型深 14.95m，至顶层甲板型深 34.33m，设计吃水8.4m，载重量 10400t，设计航速 20kn，续航力20000n mile。

图2 5200车位汽车滚装船艉部线型与主机布置图

艉部车道跳板的设计与布置是汽车滚装船的一大重点和难点，其要求在符合坡度、长度、宽度的基础上，尽可能短而低布置，以降低尾门的重量、重心及操作难度并降低成本。为此汽车滚装船的干舷甲板在计算值、货运码头距水线以上高度和机舱布置等条件允许下，应尽可能降低，以达到优化设计。而干舷的降低同时又增加了尾部线型过渡的难度，作为相应的优化配置，主机推进系统的选型和布置显得尤为重要。

2 主推进系统布置

为了达到最优化设计，汽车滚装船系列经常采用轴系向艉部略微倾斜的布置形式，这样使主机既能满足油底壳布置要求，使轴心线处于一定的高度上，又能满足干舷高度不影响主机吊缸拆捡要求。同时，螺旋桨能满足艉部推进要求，在设计水线和干舷一定，尾部纵剖面线位置受KM（初稳心高度）值限制不能显著提高的情况下，有效降低了螺旋桨所在的轴心线位置，加大了叶梢与船壳板的间隙，提高了推进效率，降低了螺旋桨激振力对船体的传递。图3所示为典型的向艉倾斜0.5°的主推进轴系布置。

图3 典型的向艉倾斜0.5°的主推进轴系布置

当然这种倾斜布置有一定的难度，即精确的计算定位和安装工艺控制，由于存在倾斜角度，更容易发生“失之毫厘，差之千里”的误差可能性。根据总体性能计算要求，通常以螺旋桨的中心点作为理论基点，以便总体计算和轮机布置能找到共同的基点。一旦该基点和倾斜角度确定后，主推进系统的布置也即确定。在CAD中先以1:1的比例如实绘制再进行整体旋转，可以得到精确的制图效果，省却了不断进行倾斜计算的麻烦。但在定位尺寸标注的时候必须考虑到船厂现场测量的可能性和合理性，对于螺旋桨的中心点现场是无法精确测量的，因此理论基点并不能作为现场的测量基点，在理论定位尺寸标注的基础上还应该加注可以实测的定位基点作为现场参考定位值；基准面的选择也应为舱壁面、法兰端面、艉柱端面等以便现场测量；另外倾斜轴系的标注应尽可能分段多标注几个可供现场参考的定位值，以免去船厂现场不断进行倾斜计算的麻烦，有利于安装工艺的控制。

3 机舱布置

根据汽车滚装船的尾部特征，机舱布置具有 3大特点。其一，底层设备少，可利用空间非常有限，管路布置复杂紧凑，维修通道狭窄；其二，大量设备和油舱布置在水线面以上的平台，机舱段重心位置偏高，对全船的GM（初稳性高度）值有影响；其三，烟囱位于舷侧，排气和风管布置困难。图 4为5200车位汽车滚装船上平台（距基线10.15m高度）平面布置图。

图4 5200车位汽车滚装船上平台平面布置图

从图中可以看到机舱后部布置了大量的油、水舱，几百吨的重量分布，重心比常规船明显上移；配有分油机、供油单元等设备的分油机间被无奈地上移在这一层，这在普通运输船上是不多见的；前后通风管都从两舷侧导入机舱，且为狭长形，以保证不影响上甲板及以上的车道布置；主、辅机排气管从左舷侧的烟囱往上布置，管路弯头和长度增加，明显增加了排气阻力，尤其是主机排气管，经过详细的阻力计算并严格控制废气锅炉的阻力，主机的排气背压几乎没有余量，排气稍有不畅就有可能影响主机正常工作。

4 机舱逃口布置

机舱逃口的布置也是汽车滚装船的一大难点。根据SOLAS （国际海上人命安全公约）规定，货船上每一A类机器处所应设有2条脱险通道，并应满足：2部钢梯彼此尽可能远离，通往该处所上部同样远离的门，从该门至开敞甲板设有通道，其中一部钢梯应位于一个受到保护的环围内，该环围满足相应的耐火完整性要求，受保护环围的内部尺寸应至少为800mm×800mm[1]。通常机舱内除了主梯道外，前部空间比较宽敞，可以从前舱壁或附近某舱壁处布置出一个全封闭的环围通道用作应急逃口，通往上甲板上的开敞区域。而汽车滚装船的货舱布置决定了机舱的上方和前方都是货舱区域，且舱壁甲板一直往上延伸，形成了全封闭空间而没有开敞甲板，货舱的中间任何区域也不允许有一个独立的环围空间，因此在汽车滚装船上无法从机舱前舱壁处逃生。如果考虑从舷侧设置应急脱险通道，同样受到水线以下部分线型变化剧烈的影响，无法将通道一直延伸到机舱底层。最后只能考虑在艉部船中位置利用非常有限的空间布置出一个通往上平台机舱后部的通道（如图4所示），经舵机间进入舷侧的脱险通道后再通往最高处的开敞甲板。

图5 5200车位汽车滚装船底层平面布置

这样的布置基本能满足SOLAS要求，也能达到逃生目的，但就机舱内人员遇险逃生时的紧急情况来说，显然不是一个很好的逃生方法。尤其是在机舱底层，空间狭小，艉部基本无设备布置，常规巡视检修均在机舱前部，一旦发生险情，从前部经过主机侧的通道到达后部的逃生口所花费的时间，将会错过最好的逃生良机；并且机舱底部主要设备就是主机，如果主机处发生险情的话，人员根本无法到达艉部区域逃生。图5为5200车位汽车滚装船底层（距基线3.5m高度）平面布置图。因此，汽车滚装船的机舱应急逃口布置值得深思，也许还能布置得更合理。