牲畜运输船牲畜服务系统设计研究

李连亮，冯 可，喻正昌，唐桂斌

（中远海运重工有限公司，辽宁大连 116600）

0 引言

牲畜运输船（简称牲畜船）通常用于运输活体牛、羊等鲜活牲畜，是专门装运牲畜的散装货船。目前牲畜船主要用于从澳大利亚、新西兰、阿根廷等畜牧国家到中东、欧亚等地的牲畜运输。随着澳大利亚、新西兰等传统畜牧业发达国家活牲畜养殖规模的不断扩大，能够大批量运输活体牛羊的特种牲畜运输船越来越受到市场的垂青和关注。

牲畜运输船的主要特点为：上层建筑高大，设有多层甲板以安置数量巨大的牲畜；通风能力强劲，为牲畜提供良好的生存环境；设有大容量淡水舱和饲料舱，并设有海水淡化装置；高度自动化的淡水供应系统和饲料供应系统；牲畜粪便处理系统。较为先进的船上还会配备振动及噪声控制系统，能为运输的牲畜提供非常舒适的环境，可以有效保障在较长时间的海上航行中牲畜的健康稳定。因此，包括通风、饲料、供水和粪便处理等在内的牲畜服务系统设计成功与否将直接影响到牲畜船的性能和运营经济性。

2006年，作为世界畜牧业最发达的国家，澳大利亚海事组织专门针对牲畜运输船制定了最新海事安全规范[1]（AMSA Marine Order, Part 43, Issue 6）。在当前没有国际通用的海上牲畜运输规范情况下，为了保证活体牲畜在海上运输中的福利，该规范自然成为了满足国际新型牲畜运输船设计和建造的最高标准。本文以AMSA规范的技术要求为指导，在满足规范要求的前提下，对牲畜服务系统多个技术方案的优劣进行分析论证，为牲畜服务系统的设计提供参考。

1 牲畜船服务系统简介

牲畜服务系统是在海上航行过程中可以为活体牲畜提供适宜生存的生活环境的保障系统，主要包括货舱区通风系统、饲料输送供应系统、淡水供应系统、粪便处理及排放系统、货舱区照明系统等。AMSA规范对各个牲畜服务系统规定了详细的技术标准和要求，结合实际牲畜船项目对牲畜船各服务系统的设计进行详细介绍。

2 货舱通风系统

2.1 AMSA对货舱通风系统的要求

牲畜船货舱区必须具有良好的通风，AMSA规范规定载运牲畜的封闭处所必须设有机械通风系统[2-3]。机械通风系统的换气率如下：

1）当牲畜货舱的净高为2.3 m或以上时，换气次数应不低于每小时20次；

2）当牲畜货舱的净高为1.8 m时，换气次数应不低于每小时30次；

3）当牲畜货舱的净高为1.8 m～2.3 m时，换气次数可按线性插值得到。

机械通风系统在满足上述要求前提下，还应确保整个牲畜区域任何位置的空气充分流动并且风速不得低于0.5 m/s。另外载运牲畜的开敞处所，若自然通风不能满足AMSA要求，应额外提供机械通风。

2.2 通风形式对比

目前牲畜船货舱通风形式主要有 2种。一种为离心风机+通风支管形式，另一种为轴流风机+结构风管的形式。2种通风形式的对比如表1所示。

表1 通风形式对比表

2.3 通风方案实例

某完工交付的牲畜船的实船布置采用离心风机+通风支管的通风形式方案，该方案的主要构成为：1-结构风管；2-PVC风管；3-送风风机；4-排风风机；5-百叶窗；6-手动风闸。

具体布置示意图请见图1。

图1 离心风机通风布置

3 饲料输送供应系统

饲料输送供应系统顾名思义是为牲畜在船上提供食物的系统，它的主要功能是饲料装填、饲料存储、饲料转运及分配、冗余饲料处理等。典型的饲料系统构成图见图2。

图2 饲料系统构成图

3.1 AMSA对饲料要求

AMSA规定供应到船上的球状草料或其他浓缩形式的草料应该附带一份证书，证书由球状草料的制造商提供，证书需要说明球状草料的平均温度和含水量，保证这些球状草料是按照由牲口出口商工业咨询委员会颁发的国家球状草料标准生产的。同时船长必须确保存放的饲料或喂养容器始终保持干燥，防止风雨或海水侵袭。

3.2 饲料的装填

饲料的装填主要有2种方式：

1）吊装（图3）

利用码头吊机直接吊运装载饲料至饲料舱，饲料装填后可用帆布或舱口盖将顶部盖严，防止雨水使饲料受潮变质等。

图3 码头吊运饲料

2）专用饲料输送卡车（图4）

通过码头的饲料输送卡车将饲料经由干舷甲板或主甲板上所设置的装载口（带舱盖），对饲料舱进行装载。

图4 专用饲料输送卡车

3.3 饲料的存储、转运和分配

1）饲料的存储

饲料一般存储于船上设置的饲料舱内，一些袋装的饲料还可以在船上特定的区域进行堆放。

2）饲料舱的要求

在1983年7月1日后开始营运的改装或建造的牲畜运输船，在船上的饲料除了散装的干草之外，其他饲料需要分开存放于不少于2个地方。

对于目前市场运营的牲畜运输船而言，饲料舱的布置位置及饲料输送系统主要有2种技术方案。

（1）饲料舱布置于顶甲板上方，采用完全重力式的饲料输送系统（图5）。

图5 顶甲板重力舱方案

（2）饲料舱布置于船舶首部主甲板（干舷甲板）以下，采用机械传送+重力式的饲料输送系统。

3）饲料输送分配方式也对应有2种

（1）垂直管道式

此种方式适用于布置在顶甲板的漏斗形饲料舱，存放在顶甲板饲料舱中的饲料通过垂直管道重力下落，到达各层牲畜甲板的畜栏区域，再通过开关每一层甲板饲料支管上的节流插板将饲料放入饲料槽或小推车中，由牛仔分配至各个畜栏对牲畜进行喂养。

（2）机械传送带+竖直管道式

此种方式适用于布置在船体内部的饲料舱，饲料舱的底部设置有一定数量的漏斗，饲料舱下方的空间布置有传送装置，饲料通过漏斗下落至传送带上，经由传送带提升至顶甲板，再通过船宽和船长方向的传送带将饲料输送到顶甲板的不同区域，最后经由垂直安装的管道重力下落至各层牲畜甲板的畜栏区域，再通过开关每一层甲板饲料支管上的节流插板将饲料放入饲料槽中。

其中方案（1）良好的经济性受到很多船东的欢迎。

3.4 冗余饲料处理

AMSA规范规定在向饲料舱内装载饲料前，原则上饲料舱内的剩余饲料应予以清空，如果将所有饲料舱清空的难度较大，可采取以下解决途径：若牲畜船布置有2个或2个以上的饲料舱，可以使用1个饲料舱装载剩余饲料，其他舱清空。若牲畜船只布置了 1个饲料舱，可以将被压紧的剩余饲料分解打碎，将其移走保证在接下来的航次中将其消耗掉。但无论如何，必须保证每个饲料舱前后两次清舱的时间间隔不得超过90天。

4 淡水供应、粪便处理和照明系统

4.1 淡水供应系统

淡水供应系统是在航行运输途中向牲畜供给淡水的系统，直接涉及到牲畜的饮水安全问题，对于牲畜的健康存活起着举足轻重的作用。

以可装载3 000头活牛（平均体重400 kg）的牲畜船为例，AMSA规定的日饮水量约为145 t，如何在航行中解决大量饮水供应是关键。大型牲畜船多采用压载淡水加反渗透造水机的复合供水方式，在满足压载的同时，对淡水进行净化、过滤，即在船舶出海航行的时候，大多数的淡水舱装满淡水，这些淡水一般只作为压载使用。根据航行的周期不同，将淡水压载舱的水排出供牲畜饮用，同时使用反渗透造水机淡化海水，将淡化好的海水补充到消耗的淡水压载舱中，保证船舶稳性要求和浮态，同时也使得舱内的淡水得以更换，避免长时间存放的淡水对牲畜的健康不利。紧急情况下（造水机损坏时），这些压载的淡水可以供人、牲畜饮用。

4.2 粪便处理系统

粪便处理系统主要功能为牲畜粪便的处理和排放，以及到达码头时的粪便清理。因此该系统分为牲畜区粪便污水泄放系统和牲畜区粪便污水排放系统2部分。

1）粪便污水泄放系统

牲畜区的粪便污水通过泄放管路从上层甲板泄放到下层甲板，最终泄放到最低层舱底水井。其中干舷甲板设置手动蝶阀，为了保持干舷甲板的水密性，蝶阀正常处于关闭状态，只有在污水泄放时，船员才会手动打开相关阀门，保持泄放管路畅通，泄放完毕后，再次关闭阀门。

2）粪便污水排放系统

粪便污水排放系统由粪便舱、污水排放泵、污水传输泵、舱底水喷射器等组成。在禁止排放的海域（距陆地 12海里以内或港口），舱底水井收集的污水可以通过粪便污水传输泵注入牲畜粪便舱。到港时，牲畜粪便舱的污水可以通过污水排放泵经由通岸接头排岸。污水排放泵和污水传输泵可由主电源或AMSA电源供电，以保证在任何单一电源故障时，能保证牲畜区域的污水排放功能。

4.3 照明系统

牲畜区要有足够的照明。通常来说，一般的工作如喂养与给水的区域最小照度在20 Lux是可以接受的，当仔细检查牲畜时需要的照度是110 Lux。

当主要电力装置故障时，应急照明系统要自动激活，运输牲畜时，全船所有部分都要提供应急照明系统。在畜栏间的过道、通道路线上，需提供不小于8 lux的照度，持续时间不能少于15 min。

5 结论

通风系统的离心风机方案无论布置、设备功率、噪声控制和占用畜栏面积方面具有较大优势，建议采此种布置方案。

重力式饲料输送系统以其构造简单、维护方便和成本经济等优势深受船东欢迎。不过也因为饲料舱位于顶甲板上方，对于牲畜船的稳性是个极大的挑战。如果成本控制较好，建议采用机械传送+重力式的饲料输送系统，可以有效降低重心。

随着中国和澳大利亚正式签约，未来10年澳大利亚向中国出口的活牛（包括肉牛和奶牛）将会快速增长，2025年将超过每年100万头以上。按照目前在运营的牲畜运输船船队结构，船龄在25年以上的老旧船舶已经超过 80%，亟需升级换代，在未来可预见的一段时间内，牲畜船会有比较稳定的市场需求，市场前景广阔。满足最新的AMSA要求的新型运输船更加安全、高效，定会广受船东青睐，这将给中国船厂带来新的机遇，因此对牲畜服务系统的研究具有非常重要的实际意义。