28400 DWT多用途集装箱船总体设计

王国强 杨 博 奚 君

（上海船舶研究设计院，上海 201203）

0 前言

近年来，在国内经济平稳快速运行的带动下，我国沿海内贸集装箱运输一直保持着高速发展的态势［1］。国内货主对沿海内贸集装箱的认识逐渐加深，沿海各大港口也开始重视内贸集装箱的发展，内贸集装箱运输的增长速度远远超过同期外贸集装箱箱量的增长速度，各航运企业纷纷投入运力，开辟沿海内贸集装箱运输航线。

江阴海澜中谷船舶租赁有限公司计划开辟“青岛—厦门—虎门”航线作为新的内贸集装箱航线，装载的货物主要来源于山东和厦门等地，货物种类包括塑料、粮食、日用品等，打通山东半岛跟东南板块的物流通道，提出建造载重量在30000 t左右的内贸多用途集装箱船，主要装运20～30 t/TEU的重箱，并提出油耗的要求。该船从2010年5月开始设计，在中航威海船厂有限公司建造共6艘，首制船“海澜中谷6”号于2012年4月交付船东，各项性能指标均达到或高于合同要求。该批量船型陆续投入营运后，为船东创造了良好的经济效益。

1 基本概况

28400 DWT多用途集装箱船是一艘单机单桨、低速柴油机推进的经济型多用途集装箱船，适合于国内近海航行，航行于国内沿海和长江等主要内河水道，主要用于集装箱运输，兼顾运输散货及杂货，并适合装载危险品。

该船倾斜船首带球鼻、方尾、低速柴油机驱动，配定距螺旋桨，并设有首侧推器。主机和居住舱室包括驾驶室位于尾部。上甲板以下从船首至船尾依次设九道横向水密舱壁将全船分隔为首尖舱、首侧推舱兼应急消防泵舱、5个货舱、机舱、尾尖舱和尾淡水舱。货舱内可以装运9列集装箱，甲板上可以装运11列集装箱。该船未设置起重机。燃油舱布置在货舱之间的深舱位置。货舱区域为双舷侧双层底，内底重货加强，设计载荷12.0 t/m2，20英尺集装箱堆重150 t。货舱配备吊离式舱盖，第一舱口为两块盖板，其余舱口为三块盖板。为满足装运谷物的要求，舱盖盖板之间使用Ω充气橡皮密封形式。总体布置图见图1。

图1 总体布置图

该船的主要尺度和参数如下：

2 主要设计特点

2.1 总体布置

全船布局合理、紧凑。货舱区域纵向布置9行的40英尺集装箱，甲板及货舱盖上布置10行的40英尺集装箱。燃油舱布置在货舱之间的深舱位置。由于该船续航力9000 n mile，所以主机油耗低，燃油舱容与无限航区箱船相比小很多，燃油舱的长度占船长的比例较小，充分利用有效的船长，将货物区域的长度最大化，对减小总纵弯矩、降低空船重量均有利。

常规国际航行1800 TEU集装箱船，货舱内均布置6层集装箱，从内贸集装箱船东营运20～30 t/TEU重箱的角度出发，该船货舱内布置5层集装箱，内底20英尺集装箱堆重150 t。与布置6层集装箱相比，内底箱脚加强少，型深小，有利于降低空船重心和减少空船重量。该船20 t/TEU的均质重箱数1220 TEU，出港携带压载水约3000 t；25 t/TEU的均质重箱数1096 TEU，出港无压载水。

2.2 快速性

内贸船的服务航速一般在10～13 kn，考虑到班轮周期，与船东商定设计航速15 kn。线型选择优秀型线作为母型，针对15 kn的设计航速进一步优化首尾线型，减小阻力。由于货品的附加值低，季节性特点明显，加上燃油价格的不断攀升，使得内贸集装箱船燃油消耗成本在船运成本中的比例越来越大，所以减阻降耗是型线设计和考虑的关键。该船型线是由上海船舶研究设计院开发设计，结合货舱集装箱的装载布置，既满足设计航速下的快速性要求，也保证了货舱装箱量不受影响。该船螺旋桨采用大侧斜设计桨，进行了敞水试验、空泡试验，还进行过多次优化，螺旋桨效率很高。设计桨水池模型试验预报结果为15.05 kn，实船试航换算到设计吃水航速为15.14 kn，表明该船型线和螺旋桨的设计是成功的，机桨匹配良好，主机CSR下主机油耗23.9 t/d，油耗指标优秀。为进一步降低油耗、提高运营经济性，后续船加装消涡鳍，模型试验结果证明推进效率提高约2%。

2.3 稳性

2.3.1 完整稳性

该船按照《完整稳性规则》（2008）计算完整稳性并满足《国内航行海船法定检验技术规则》（2011）关于集装箱稳性横准的要求。

稳性是船舶总体设计的重点，直接影响船舶的经济指标，而衡量箱船经济性的常规指标是14 t均箱数。该船入CCS船级，集装箱的重心以箱高的50%来取。为了提高该指标采取了多种方法。在线型设计时，增大水线面系数，提高初稳心高；降低型深，降低结构重心高度；核算结构计算弯矩，减小结构计算构件尺寸，降低空船重量；合理分配压载舱，降低营运工况下压载水的重心高度。按照实船倾斜试验确定的空船重量，该船14 t均箱数达1445 TEU，占总箱数的83%。

2.3.2 破舱稳性

该船按照《国内航行海船法定检验技术规则》（2011）概率法计算破舱稳性。该船型深14.2 m，结构吃水10.2 m，干舷比法规计算的最小干舷富余2%，破舱稳性的计算需要特别关注。为了提高分舱指数，采取了如下措施：将货舱区压载舱的空气管移至舱口围板旁边；将第5货舱边压载舱一分为二，增加一个分舱；将进入尾楼区域最外侧的甲板工作间和二氧化碳室的门，以及进入首楼的一个门改为水密；将机舱和舵机舱之间的舱壁设为水密。通过叠加验算，每一种方法都有效地提高了分舱指数，从而降低了破舱稳性要求的最小GM值，有利于提高该船装货量。

2.3.3 谷物稳性

该船航行于国内近海航区，按照《国内航行海船法定检验技术规则》（2011）计算谷物假定倾侧体积矩。由国际散装谷物安全运输规则（IMO决议MSC.23（59））计算得到的倾侧体积力矩分别乘以系数。作为国内航行时的假定倾侧体积矩：对未经平舱的满载舱和部分装载舱的倾侧体积矩乘以系数0.46；对经平舱后的满载舱的体积矩乘以系数0.8。

2.4 货舱结构

该船货舱区为双层底和双壳舷侧、箱形、舱壁均为垂直平面，方便散杂货、大长件货和谷物的装卸。该船设5个货舱，其中第2～第5货舱均为4行20英尺箱即2行40英尺箱的布置，只有第1货舱考虑到线型的影响和舱口盖的布置，定为2行20英尺箱即1行40英尺箱的布置。第1、第5货舱内由于线型变化，采用台阶形内壳，满足集装箱装载要求。货舱区肋距定为790 mm，比较符合一般集装箱船的空间布置。集装箱舱内布置很大一部分受制于角隅，需要考虑不同船级社对舱口角隅的理解和要求。该船入级CCS，船检不接受负角隅，所以舱内箱位的布置需要考虑箱位四周的距离对舱口角隅的影响。该船货舱口采用了R 450 mm的舱口角隅的布置。第2～第5货舱最长28.44 m，货舱开口的宽度占船宽的84.4%，开口较大，再加上舱内堆重达150 t，为了结构稳定，在这几个货舱内布置横跨左右的抗扭箱。抗扭箱下方形成的空间便于当地集装箱绑扎散件的存放，使用便捷。第3、第4货舱之间和第4、第5货舱之间布置燃油储存舱，合理利用了舱口围之间的空档。

2.5 振动和噪声控制

该船设计之初把预防和避免有害振动和噪声控制作为一个重要的设计目标。全面分析了可能引起振动和噪声的因素，采取了有效措施：采用5叶大侧斜螺旋桨，降低螺旋桨激振力；上层建筑及甲板室的布置纵横结构整齐，避免了振动的影响；风管牢固地固定或支承在船体结构上，避免不规则的弯头和支管；在机舱开口的两侧桁材下设适当支柱，并设主机横向支撑；机舱开口端横梁适当加大。在满足规范计算的基础上，将整个机舱平台板架建成三维梁系进行校核，消除了振动的顾虑；雷达桅下作适当加强；机舱集控室、机舱棚、空调机室、住舱和办公室与公共处所之间的围壁、住舱内的床铺与梯道之间的围壁、住舱的床铺相互邻近的公共舱壁、住舱和卫生处所（私人卫生间除外）之间的围壁等处所均设有复合岩棉，以控制舱室噪声。

实船试航结果（表1）表明，该船振动和噪声控制良好，远低于标准和规则的推荐值。

表1 振动测量记录

3 结语

28400 DWT多用途集装箱船具有广阔的市场前景，后续船已在中航威海船厂、神飞船厂、青山船厂陆续开工建造，合计建造20艘。该船作为内贸船，建造成本低、载货量大、油耗低，必将为船东带来丰厚的经济效益。该船的投入运营，为南北干线货物运输开辟了更加快捷的海上绿色通道，对于开创南北地区运输的新局面，促进泉州与海南、环渤海湾地区的贸易发展以及进一步带动东南沿海地区的航运经济发展具有长远的重要意义。

如何进一步提高该船的经济性，优化型线、布置，进一步减小建造和营运成本，提高使用的便捷性是笔者作为设计人员的奋斗目标，期待在不久的将来能够设计出新一代的内贸集装箱船。

［1］李婧.沿海内贸集装箱运输发展分析［J］.商场现代化.2011（1）：44-45.