某水面舰艇的设计与入级规范应用探究

2014-01-11张艳辉

江苏船舶 2014年4期

关键词：艇员水面舰艇机舱

张艳辉

(海军工程大学，湖北武汉 430033)

某水面舰艇的设计与入级规范应用探究

张艳辉

(海军工程大学，湖北武汉 430033)

通过对某水面舰艇设计工作的归纳和总结，结合入级规范的应用，从船舶安全角度，给出了舰艇设计中需要关注的重点。

水面舰艇；商船；设计规范

0 引言

水面舰艇是指在水面航行，能独立执行任务或作为特遣部队的一部分执行任务的舰艇。随着世界各地海军和船级社之间不断沟通和了解，舰艇入级日益受到青睐，不仅仅是在审图、建造检验期间，甚至在其整个生命周期内都由船级社提供支持性服务。随着中国船级社CCS船舶检验能力的不断提升，也开展了相关船型的检验业务。本文研究的某水面舰艇，按CCS船级社最新编制的《水面舰艇入级规范》(2011)[1](以下简称“规范”)进行的设计，是首次完全按照CCS船级社规范设计、审图和建造检验的入级项目。

1 总体布置

该艇主艇体内布置了机舱、储藏舱、冷藏舱、艇员住舱和燃油舱等，住舱布置在燃油舱上面。

对于住舱布置在燃油舱上面，在商船中，CCS《钢质海船入级规范》(2009)[2]第6篇第1章第1.1.7.5条规定：“如有必要在燃油舱柜上方布置起居处所，则应有适当的空间使起居处所与燃油舱柜隔开”或《国内航行海船法定检验技术规则》[3]规定：“装有燃油和其他易燃液体的油舱柜应与乘客起居处所、船员起居处所和行李舱室以气密环围或有适当通风和排水的隔离空舱分隔”，但“规范”对舰艇并未有这方面的要求。根据GJB 4000-2000舰船通用规范[4]，并考虑到这是同型水面舰艇的常规布置，且住舱内设有机械通风，作者认为住舱和燃油舱之间可不设隔离舱，但必须保证燃油舱气密。

水面舰艇的上层建筑/甲板室与主船体一般采用一体化设计。通过大面积壁板结构，外壁板尽量避免采用垂直面，带有明显的内倾；桅杆及露天设备采用整形、收藏等隐身措施，减小雷达波反射面积，达到隐身的效果，故其露天主甲板上设置舷墙对艇员进行保护，不使用栏杆。而“规范”只涉及栏杆。作者认为需进一步补充舷墙的相关技术要求。

“规范”的编制考虑到水面舰艇的特殊性，许多原来商船需要必须满足的要求，如救生设备、信号设备、通信设备、航行设备和舱室设备布置，在这里均采用了附加标志的方式，变为非强制性要求，供船东按需选择和使用，这也是与商船的重要区别所在。附加标志是入级水面舰艇设计和检验的重要依据和根本，本文中的某艇所申请的附加标志为：有限航区-1, 防污染(Ⅰ)，防污染(Ⅳ)，防污底系统，救生设备(Limited Area-1, MARPOL(Ⅰ), MARPOL(Ⅳ), AFS ,*LSA)。

2 结构强度

某艇的最大航速为30 kn，主艇体为单底、单甲板、纵骨架式钢质焊接结构,甲板室为纵骨架式铝合金焊接结构(6082-T6挤压铝合金带筋板和5083-H116/H321耐腐蚀铝合金)，甲板室与主艇体之间的连接采用铝-铝-钢过渡接头。

该艇的船底强构件形式大部分采用⊥6 mm×400 mm/8 mm×100 mm，而按“规范”第2篇第2章第2.5.3.3条的要求，当承受弯曲和剪切载荷时，主要支撑构件腹板的厚度应不小于腹板高度的1/K1，其中K1为系数。构件材料屈服强度越大，K1取值越小。本艇主体结构采用907A低合金高强度钢，其屈服强度σs≥390 MPa，故K1取47。船底强构件的腹板厚度与高度比值约为1/67，显然不满足要求。作者认为“规范”这一要求主要针对构件的稳定性，而许多营运的水面舰艇是通过采用构件腹板增设水平筋来增加稳定性，这种减小板隔面积的方式比单纯增加腹板厚度更为适合空船重量比较敏感的高速艇，故该艇采用在强构件腹板上增设水平筋的加强方式，同时向该规范的编制人员进行了咨询，并得到了认可。

在核算该艇总纵强度时，按“规范”第2篇第2章第2.3.3.1(4)条的要求：舰艇在设计有义波高的海浪中航行时能达到的最大航速VH可参考母型舰艇取值，如无参考值，则取VH=0.7V，V为实际航行时的最大速度。若按在确定结构设计载荷的垂向加速度设计值acg时所采用的最大航速VH为21 kn，则其正应力过大且屈曲强度亦不满足规范要求。作者借鉴了《海上高速船入级与建造规范》(2005)[5]第4章第4.4.1.7条的规定，在取得船东认可的前提下，在驾驶室内张贴经审批的“船舶在波浪中航行时的限速曲线图”，以控制营运时的航速，这样即可参考母型舰船将该艇的最大航速VH取15 kn。

为此作者向规范编制人员进行了反馈，故在“规范”后续版本中上述第2.3.3.1(4)条款增加了“最终取定的该舰艇在设计有义波高海浪中航行时的最大航速值VH应取得船东同意，并在入级证书中予以明示”。

3 防火结构

该艇类似商船中的高速船，空船重量的富裕度比较小。按“规范”第6篇第3章第3.3.1.2条的要求，舰艇“限制火灾的措施应符合《2000年国际高速船安全规则》[6]第7章的相关要求”，这就要求：

①设有铺位的起居处所和服务处所的舱壁和甲板应至少能通过30 min的标准耐火完整性；

②弹药舱、机舱及其进风道的舱壁和甲板应至少能通过60 min的标准耐火完整性。

本艇结构防火的设计与上述要求相差甚远，如果完全满足要求，舰艇的正常排水量将增加大约20 t(约为正常排水量的3%)，直接导致舰艇的设计航速无法达到要求，而这正是考核舰艇性能的重要指标。

该艇的所有舱室均设有火灾报警探测器，可在发生火灾时做到即时发现、即时报警；机舱设有CO2灭火装置；弹药舱设有固定式压力喷水灭火系统；艇员住舱和服务处所等设有干粉/泡沫灭火器或消防栓等灭火设备；工作生活舱室内的设施均为金属或不易燃物品，没有火源，不易发生火灾；本艇艇员训练有素，能及时扑灭火情，亦能有序撤离。考虑到以上因素，经与船东、规范编制人员及各相关方协商，进行了相应等效处理，仅在机舱、弹药舱、应急发电机室、作战指挥室、厨房、配餐间等较大失火危险处所敷设30 min耐火分隔材料。

该艇主甲板室的后端壁位于后机舱露天甲板上，后端壁设有甲板室的出入口，且后机舱的露天甲板也是艇员安全逃生的必经之路。为了保证消防安全，后机舱失火时艇员能安全撤离，同时也防止甲板室受热坍塌，虽然“规范”中未涉及相关要求，但还是在该区域露天甲板敷设了能保证30 min耐火分隔材料。