滚装船货舱双层底燃油储存舱透气管布置方案研究

卢永勇

(招商局金陵船舶(南京)有限公司，江苏 南京 210015)

0 引言

目前，随着国内汽车业的加速发展，国际间汽车进出口量不断攀升，汽车国际运输量大幅上升，对汽车滚装船这种装载量大、运输成本低的特种船舶需求量也越来越大，国内船厂承接的滚装船订单量大幅上升。滚装船以各层货舱的甲板面装载车辆，能充分利用甲板面积装载更多的车辆。

国际航线的滚装船具有尺寸较大、续航力远、航速快、主机功率大的特点，因此其耗油量高，对燃油装载量需求大，燃油储存舱数量多，总容积多达数千立方。布置在双层底的燃油储存舱，虽规避了对甲板面积的占用，但会在底层甲板面上多处设置透气管，从而对车辆装载及交通产生不利影响。燃油储存舱的透气管位置通常需要船厂自己负责设计，并转换为生产图纸，设计质量受船厂设计人员的个人因素影响较大，如设计人员的经验、对规范要求的掌握能力和理解程度等。因此，有必要对货舱双层底燃油储存舱透气管的常规布置方式进一步优化，在实现燃油储存舱透气功能的同时，避免众多的透气管对装载甲板的占用。

本文提出新的燃油储存舱透气管布置方案，采用在每个燃油储存舱顶部(甲板反面)艏艉端各设置一路向两舷延伸的矩形或半圆管通道，从而把透气管布置在非甲板区域的舷侧，以期在满足燃油储存舱双壳保护的规范条件下不占用甲板面，简化货舱的综合布置。

1 燃油储存舱的典型布置形式

滚装船燃油储存舱布置形式主要有2种：一种是把燃油储存舱对称布置在货舱双层底区域，燃油储存舱与外底板之间用压载水舱隔离，以实现双壳保护的要求，见图1(a)；另一种是把燃油储存舱对称布置在舷侧，燃油储存舱与外底板之间用空舱隔离，以实现双壳保护的要求，见图1(b)。

图1 滚装船燃油储存舱典型布置图

第1种燃油储存舱布置方式不占用甲板面积，多出的甲板面积可以用于装载货物，但其管路布置尤其是透气管、测深管布置困难。常规透气管布置在装货区域甲板面，占据甲板面积，影响车辆交通，且船体结构也相对复杂，同时燃油储存舱周围为压载舱，水温较低，对燃油储存舱加热或保温时需要更多的热量。第2种燃油储存舱布置方式管路布置方便，可以直接利用边舱空舱走管路，对燃油储存舱加热的利用率更高，且船舶稳性重心变化受燃油消耗的变化相对较小，但是边舱占据了船舶底部一至两个货舱甲板的数百平方米的面积，导致车辆装载量减少。

滚装船为了多装货物，边舱结构多设计为单壳，辅以狭小空舱或强结构作加强，以尽可能扩大甲板有效装载面积。每层货舱的甲板面尽量不设横壁纵壁隔断或支柱，以方便车辆装卸。自从规范要求对燃油储存舱必须双壳保护后，滚装船燃油储存舱大多采用第一种布置方式，既兼顾了装货面积最大化，又可满足规范对燃油储存舱的双壳保护要求。

2 油舱透气系统常规布置要求

油舱透气系统设计及布置要满足透气功能的相应要求，《船舶设计实用手册》有专题介绍[1]，同时也受其他因素制约，如各船级社规范及IMO国际公约都有具体要求，主要要求或注意事项如下：

(1)透气管的数量和布置位置受储存舱的大小和形状影响。若舱长大于7 m，则需设2根透气管，尽可能远离注入管；末端应有自动关闭装置，防止舷外水进入舱室。

(2)燃油储存舱透气末端必须位于露天干舷甲板或舱壁甲板以上，配有防火金属丝网；甲板面上设集油盘，防止油污在雨水或甲板清洗时污染海洋环境。美国海岸警卫队要求集油盘容积≥160 L。

(3)透气管的总截面积不得小于注入管截面积的1.25倍，同时最小管径不低于50 mm；不同区域的管壁厚度的选择不同，穿过其他液舱的透气管需要加厚，且不能使用可拆接头。

(4)造船规格书或船东的特殊要求，例如冰区航行船舶可能会对透气管有保温或加热要求。因为在加注或满载航行时，液体常会进入透气管，因此极寒区域航行的船舶需要有防冻措施。

(5)透气管空气管头高度根据其在船舶的所处位置布置，在位置1时高度不得低于900 mm，在位置2时高度不得低于760 mm。关于位置1和位置2的定义，参见英国劳氏船级社的RULESANDREGULATIONSFORTHECLASSIFICATIONOFSHIPS或《1966年国际载重线公约》，以及破损稳性控制图对开口高度的最低要求。

(6)对于兼具溢流功能的透气管，其溢流点在透气管上的高度设置，不能超出该舱的设计舱室结构强度对应的静压高度，否则溢流时静压过大会导致燃油储存舱结构变形。

3 双层底燃油储存舱透气管布置难点

一般的燃油储存舱透气管都是直接布置在燃油储存舱顶部。为确保透气顺畅，滚装船的车辆装载甲板面管路布置尽可能竖直向上，无法完全做到竖直的也需要有一定的向上倾斜度。一般情况下，船东或船检能接受的与水平方向的夹角不能低于15°，不兜弯不积液， 且尽可能设置在燃油储存舱的最高点，储油时油舱顶部不留空气夹层或减少空气夹层，以提高燃油装载率及减少自由液面给船舶稳性带来的负面影响。

布置在双层底区域的燃油储存舱等液货舱的透气管常规布置见图2。尽管这种燃油储存舱布置方式减少了对甲板的占用，增加了装车数量，但给透气管的布置带来很大难度。常规透气管布置在车辆装载甲板面上，会出现以下问题：

(1)透气管及其防撞保护占据甲板装货面积，影响装车数，导致船东经济效益下降，且装车数或车道面积也是滚装船交船考核的重要指标之一。

(2)透气管及其防撞保护阻碍车道，影响船舶在港口的车辆装卸效率，延长码头期。

(3)透气管水平段过长容易积液，导致透气受阻，货舱内竖直段无法以支架固定。

(4)需对货舱区竖直管路作防撞保护。

(5)若货舱设有活动甲板，为了保证层高，则会导致甲板倒挂与活动甲板收藏区域之间的水平段空间受限。透气管布置时，与纵向管路和电缆通道产生冲突，活动甲板的设计和布置也会受到影响。

因此，这种布置形式仍需要进一步优化。

图2 双层底区域燃油储存舱透气管常规布置示意图

4 双层底燃油储存舱透气管布置优化

滚装船的燃油储存舱透气管布置方案必须结合船体结构的特点，图3的优化方案可以避免常规布置所带来的问题。在燃油储存舱靠两舷边的顶部(甲板反面)设置外延的结构通道或大通径的加厚型半圆形透气管。通常在每个储存舱首尾两端均设有透气管；对于长度较短的燃油储存舱若仅一路透气管时，航行属于艉倾型的船舶则尽可能设在靠艏的位置，较少的属于艏倾的船舶则设在艉部。结构形通道或半圆形透气管的截面积必须大于燃油储存舱透气管的截面积，便于有效透气及末端有足够空间焊接透气管。半圆形延伸透气管的优点是与结构间的焊缝少、焊接量较小，半圆管开口贴内底板下表面单面焊接；也可以采用矩形结构，把外延通道做得更深一些，更利于透气。

w—外延通道或半圆管的末端距船体外板的距离，mm；h—外延通道或半圆管末端距船底板的距离,mm。

w及h不能超出MARPOL 73/78公约附则I中第3章图3中12A的要求。为符合船级社规范要求，上方透气管的布置也尽可能满足w、h值要求。

w具体计算公式如下：

(1)当600 m3≤C<5 000 m3时,w=0.4+2.4C/20 000。但wmin=1 m，若C<500 m3，则w≥0.76 m。

式中：C为全船燃油储存舱总容积，m3。

(2)当C≥5 000 m3时，w=0.5+C/20 000或w=2.0 m。w取较小值，但w值不得低于1 m 。

h具体计算公式如下：

h=B/20或h=2.0 m

式中：B为型宽。

h取较小值，但不得小于0.76 m。

w、h值的要求仅对于全船燃油储存舱总容积大于等于600 m3的船舶。w、h值的检查需要在生产设计阶段完成。若发现w值不能满足规范要求，则在船体结构设计阶段进行局部调整，否则一旦船舶开始建造，后期结构改动很大。

相比常规布置，该优化布置方案解决了常规布置带来的诸多问题，具体如下：

(1)把透气管布置在非甲板区域，没有造成对甲板装货面积的占用，确保了货物装载量最大化。

(2)车辆装载区域没有布置透气管及其附加的支架和防撞保护，不占用、不阻碍车道，提高了车辆装卸时的行驶速度和安全性，提升了码头装卸效率，从而缩短了码头停靠周期，利于船东盈利。

(3)避免了透气管水平管段容易积液问题，有利于透气管的透气通畅，也有利于保证货舱净高。

(4)节约了船厂的透气管的安装成本。

(5)为布置在双层底内燃油储存舱的测深管布置及没有管隧可布置燃油输送管的船舶提供了有价值的参考。

5 结论

(1)滚装船上的燃油储存舱通常采用对称布置在货舱双层底区域的形式，燃油储存舱与外底板之间以压载水舱隔离，实现双壳保护的要求。

(2)对滚装船货舱双层底燃油储存舱透气管常规布置进行了优化升级，结合船体结构，依据MARPOL 73/78公约进行特殊设计和布置。相较于常规方案，更有利于合理提升甲板装载面积，提高车辆在甲板面上的有效装载率；船东可以装更多的货物、车辆，装卸速度更快；缩短了码头周期，减少了驾驶人员的人力成本，实现了效益最大化，船厂也能相应节省材料和人工成本。

(3)该透气管优化方案已在滚装船建造中得到广泛使用，效果良好，化解了布置在货舱双层底燃油储存舱透气管常规布置的部分不利影响，值得进一步推广。