大开口运木船甲板绑扎系统的设计

2015-02-05黄荣杰

广东造船 2015年3期

黄荣杰

（江门市南洋船舶工程有限公司，江门529145）

1 前言

据有关资料，木材的水运量仅排在矿砂、煤、谷物之后位居干散货运输的前几位。木材船舶运输尤其原木的装载和运输其风险高是业界所公认的，近几年来发生过多起因船舶装载原木散架导致甲板原木滑落和沉船的事故。木材绑扎系统作为运木船最具特色的关键系统，其设计的安全性和可靠性十分重要。

运木船新规范《2011年木材甲板货运输船舶安全操作规则》，简称《2011年TDC规则》，已于2011年11月30日通过。新规则相比旧规则做了很多增补和修正，尤其对木材绑扎立柱的计算有了明确的规定。由于新规则实施时间不长，且国内外在建运木船数量不多，各船级社接触到的实例较少，新规则的执行存在有争议的地方没有统一解释，给运木船木材绑扎系统的设计带来一定的困扰。

本文主要针对大开口运木船原木装载甲板绑扎系统的设计及相关规范要求做简要介绍，旨在满足各相关规范要求的前提下，尽可能使设计更简化、更安全可靠和经济实用。

2 大开口运木船的特点

大开口运木船相比一般的运木船具有更大的货舱开口，货舱的舱容及甲板面堆装面积比一般运木船大得多，具有舱容利用率高、货物装卸方便、载货品种广泛、港口适应性强等优点，能有效地提高运木船的经济性。但货舱大开口的设计也带来一些不利的影响，如结构设计要满足大开口的要求，甲板面、舱口围、舱盖等结构强度要相应加强，同时由于货舱口增大货舱盖的密闭性更难保证，尤其当货舱设计成风暴压载舱时，舱盖的压紧力非常大，手动操作基本不可行，因此大开口运木船一般不设置风暴压载舱。另外，货舱区甲板面的通道也变小了，需综合考虑木材绑扎立柱的布置以及相关通道规范的要求能否满足。

3 大开口运木船甲板绑扎系统设计

3.1 甲板木材绑扎系统布置的相关要求

（1）《国际载重线公约》对木材甲板货堆装的要求：木材甲板货应至少布及全部可用长度，可用长度为上层建筑间一个阱或几个阱的总长度。如果在后端无上层建筑作限制，则木材应至少伸延到最后一个货舱口的后端；木材甲板货应尽可能横向分布至船边，对栏杆、舷墙支架、立柱、引水员进出通道等障碍，要适当留有余地，但由此在船边形成的任何间隙平均应不超出船宽4%；木材甲板货应紧密地堆装、捆绑并系牢，其堆装高度应至少达到上层建筑的标准高度；在任何情况下，堆装的木材不应妨碍船舶航行及船上必要的工作；堆装货物的露天甲板上的开口应予紧密封舱，通风筒和空气管应予有效防护。

根据以上要求，甲板木材绑扎系统的布置沿船长方向应尽可能靠近上建前壁，但应注意留出适当的距离以免木材堆装损坏上建前壁，如机舱应急逃口从上建前壁出来则其横向的通道净宽需满足规范最低要求700 mm以上；木材绑扎布置沿船宽方向应尽可能靠近舷边，如船舶需满足木材干舷，则应给船级社提供木材甲板货堆装后距离船边的间隙计算，以便核实满足规范平均间隙不超出船宽4%的要求。

（2）甲板面的通道布置需满足相关的规范规则要求：如《国际载重线公约》要求船员甲板通道净宽600 mm以上；IMO要求引水员甲板通道净宽700 mm以上；《巴拿马运河规则》对甲板货旁边的通道要求净宽915 mm、净高2 134 mm；《澳大利亚码头工人公约》要求甲板上的通道净宽750 mm、净高2 000 mm以上，对进入货舱工作区域，包括货舱通道、吊机通道、绞车操作位置、舱口装卸货指挥人员位置或其它装卸货需要有人的位置，必须提供一个最小550 mm宽的通道。

此外，《2011年TDC规则》要求运木船在航行期间，如果在甲板上或甲板下没有方便的船员通道供从起居处所安全到达船舶的必要操作位置，则应在甲板货上设置相应的通道。

（3）甲板木材装载区域内相关的设备和舾装件都应考虑适当的加强和保护，避免被木材损坏。如引水员舷梯、软梯、甲板面管路、小舱口盖、透气帽、百叶窗、消防箱、灭火器、电气设备等；甲板吊的设计也应满足甲板木材装卸的相关要求，如吊机驾驶室的窗户、吊机筒体外部直梯和维修平台、吊钩、滑车、钢丝绳止跳、绞车卷筒等都应做适当加强和保护。

（4）甲板木材绑扎的布置应尽可能使木材甲板货堆装得更加规整，以便系固。应特别注意木材绑扎立柱的布置不得妨碍货舱舱口盖打开操作，同时考虑吊机的操作范围能否有效进行货舱和甲板面装卸货以及避免与绑扎立柱相干涉。

3.2 木材绑扎立柱的设计

《国际载重线公约》规定冬季航行于冬季季节地带的船舶，木材甲板货在露天甲板上的高度不得超过该船最大宽度的1/3。根据所运木材特征而用的立柱，应具有足够强度，但立柱的强度不应超过舷墙的强度；立柱的间距不得超过3 m；应配备坚固的角钢或金属插座或同等有效设施来固定立柱。

木材绑扎立柱的设计，首先应根据技术规格书要求确定木材甲板货的装载量及堆装高度。如规格书无要求，则应根据货舱区甲板面的布置综合考虑甲板通道、船舶稳性、驾驶室盲区以及立柱本体的尺寸、强度等初步确定木材绑扎立柱的布置，并由此核算甲板木材装载量及堆装高度。但无论如何木材堆装的高度不能超过上述载重线公约的要求。

（1）关于立柱的布置

绑扎立柱有固定立柱和活动立柱两种型式：固定立柱通常设置在货舱之间，而活动立柱则布置在货舱区域两侧并设计成可倒式，以避免影响吊机装卸货操作。中部引水员舷梯和软梯应由固定立柱围出收藏和操作的空间，此空间应尽量小以减少对吊机装卸货影响；立柱的中心距按规范不能超过3 m，一般设置为2.8 m更有利于对应甲板下骨材，减少额外的甲板下加强；固定立柱与活动立柱应尽量靠舷墙边布置，并利用舷墙来支撑立柱以便装货时使立柱保持竖立，但立柱本体与舷墙要有一定的间隙，否则影响活动立柱的收放，根据实船经验间隙值在60 mm以上较合适。如船舶无需满足木材干舷，则立柱布置也可采用较简易的布置型式，即立柱底座布置在舱口盖两侧与舱口盖侧板焊接，立柱做成可拆式活动立柱，木材甲板货仅堆装在舱口盖上。

（2）关于甲板通道的布置

常规运木船中部引水员梯至上层建筑之间的立柱通常采用门字型结构，由门字型立柱围出的空间作为引水员通道，甲板面的其它位置都用于装载木材包括立柱与舱口围之间的间隙。而对于大开口运木船，由于立柱与舱口围之间的间隙比较小，通常采用单根立柱布置型式，否则通道宽度不足以及舱盖锁紧器与立柱干涉无法操作。立柱与舱口围之间的间隙在引水员通道位置不堆装木材，可在舱盖顶部对应每一立柱做支撑保护由此构成引水员甲板通道，其它舱甲板通道位置如船舶无需满足木材干舷也可按此设计从而形成贯穿首尾的甲板通道，按此设计则规范所要求木材甲板货上的通道可以免除，此甲板通道的净宽应至少在700 mm以上以满足IMO关于引水员通道的要求。

（3）关于立柱强度的计算

《2011年TDC规则》有详细的实例进行计算，关键在于参数的选取。为简化计算，也可选择木材装载量较大的典型货舱进行计算。

关于大开口运木船立柱强度的计算，关键点在于明确木材的计算高度，如以舱盖顶为基准向上量取，舱盖顶以下不装载木材，则计算出来的值会小很多。另外关于剖面模数W值计算，公式中安全裕度的取值为钢材极限强度360 MPa乘50%理解上是有争议的，目前也无统一解释。以上两点对立柱的规格选取及钢材用量影响很大，应与入级船级社协商确定。

（4）关于活动立柱的设计

活动立柱设计的关键点是立柱底座及转动装置的设计。立柱底座应具有足够的强度并有效地与船体结构相连接，每一底座对应设置甲板下加强，底座应有泄水孔，转动部件要有润滑，底座的销轴要设计锁紧装置以防立柱跳出底座。用于活动立柱拉放纵向设置的眼板其位置应尽量高，以减少钢丝绳及起吊滑车的受力。立柱间的连接可采用钢丝绳或链条形式。

3.3 木材绑扎系固装置的设计

木材绑扎系固装置包含：绑扎眼板、绑扎钢丝绳、链条、花篮螺丝、卸扣、滑车等。根据《2011年TDC规则》，每一绑索均应从木材甲板货上绕过，并缚紧于合适的眼板、绑索系柱或其他适合预定用途并有效附连在甲板边板或其他加固点上的装置，其设置方式应尽实际可能使其沿木材甲板货的全高与木材甲板货接触。所有绑索及其部件均应具有不小于133 kN的断裂强度；在受到初始应力后，在80%断裂强度下的伸长率不超过5%；承受不小于其原有断裂强度40%的验证载荷后，无永久变形。每一绑索都应设有张紧装置或系统，其位置应使其在需要时能安全有效工作。该张紧装置或系统所产生的载荷不得小于水平部分27 kN和垂直部分16 kN。在张紧和初步系固后，张紧装置或系统的螺杆的剩余螺纹长度应不少于一半或剩余张紧能力不少于一半，以供后续使用。

（1）原木甲板货应由立柱支撑，在其整个长度由间距不超过1.5 m的独立绑索系固，即甲板面绑扎系固眼板的间距不得超过1.5 m。独立绑索可采用顶部覆盖式和连续波形（波形钢丝）绑扎布置。如船上有绞车或其他张紧系统，独立绑索可与波形钢丝系统连接收紧。如未设置波形钢丝，则应增设链条或链条/钢丝组合覆盖式绑索。

（2）如果原木甲板货积载在舱盖和更高位置上，则除了用上述第（1）点的绑索系固外，还应用横向系索（即倒钩钢丝绑索）系统作进一步系固，连接每一对左舷和右舷立柱。

倒钩钢丝绑索，应按下列方式设置：

①在货堆高度约四分之三处，倒钩钢丝应穿过在此高度固定于立柱的眼板以能横向拉伸，分别与左、右舷立柱连接。倒钩绑扎钢索铺放时不要拉得太紧，使其在其上再堆放其他原木时就会变紧；

②如果舱口盖的高度小于2m，可按类似方式使用第二根倒钩钢丝，其应设置在舱口盖上方约1m处；

③以此方式使用倒钩钢丝的目的是有助于在整个货堆中产生尽可能均匀的张力，从而在各立柱上向舷内产生拉力。

所需倒钩钢丝的数量及使用负荷，可由立柱强度计算得出的抗弯强度按公式算出。