满足安全返港的客滚船液压水密移门设计要点

刘少东,沈 杰,金吉发

(招商局邮轮研究院(上海)有限公司,上海 200137)

0 引言

水密移门是一种能够承受一定水压,并保持所在舱壁水密性的船用门。水密移门主要安装在水密舱壁上,用来防止水、火或其他有害物质等在船内蔓延,从而保证舱室之间的独立性和有效性,最终保证船舶的安全性,并确保船舶发生在事故界限范围内的火灾或进水事故时,能依靠自身的动力,在安全返港设计时间内到达最近的安全港口。因此,水密移门系统是船舶发生事故后,分割舱室并阻止事故蔓延的重要系统,其设计必须安全可靠,且经济实用。

目前,国内外对水密移门的研究还只局限于根据SOLAS要求进行常规布置,而对于安全返港的特殊要求及滚装船/货滚船的布置特点等的研究较少。本文在分析水密移门的分类和基本构成的基础上,重点研究了液压水密移门的设计要点,结合对规范的理解及船东在使用方面的特殊要求,给出了对应的解决方案。

1 水密移门系统类型和构成

1.1 水密移门系统的类型

水密移门系统按照其结构型式可分为水平式和垂直式;按其操作方式可分为手动式、动力式,而动力式又分为电动式和液压式[1]。

动力水密移门设有独立的动力单元、蓄能器和齐全的报警与指示系统,能在门的两侧操纵门的开启和关闭,但在驾驶室只能遥控操纵门的关闭。同时在门的两侧和上甲板上配有手动操作装置,用于应急情况下操作门的开启和关闭。因此,在多重安全措施下,动力式水密移门更适用于客船和客滚船。液压式垂直移门见图1。

①—门体结构;②—驱动油缸;③—行程开关。

1.2 水密移门系统的类型选择

某客滚船水密移门安装在主甲板以下的机舱和货舱区域,考虑到布置空间的问题,采用水平式移门。水密移门采用液压作为动力相较于电动具有以下优点:

(1)液压传动的各种元件可以根据需要方便、灵活地布置。

(2)很容易实现直线运动。

(3)操纵控制方便,可实现大范围的无机调速。

(4)可自动实现过载保护。

(5)重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快。

本文最终采用液压式水平移门,布置在船上。图2为其中一扇液压水密移门模型的布置情况。

图2 液压水密移门的模型布置

1.3 液压式水密移门系统的主要构成

液压水密移门主要由机械结构、驱动油缸、液压系统、电控箱、蓄能器、监控系统等构成[2]。机械结构安装在舱壁上。船员操作电控箱,通过液压系统驱动门体液压油缸,来实现开启或者关闭电液水密移门。液压式水密移门主要结构示意图见图3。

①—电控箱;②—声光报警器;③—操作手柄;④—行程开关;⑤—手摇泵组;⑥—动力单元组;⑦—手摇杆;⑧—驱动油缸;⑨—门体结构。

2 液压水密移门的设计要点

某客滚船定员1 000人,共19扇液压水密移门分布在4个主竖区干舷甲板以下。液压水密移门所需的动力电源由应急配电板直接供电,同时也可以由位于干舷甲板以上的专用分电箱作为临时电源供电。相关的控制、指示和报警电源与动力电源同样配置,以便在主电源或应急电源发生故障时,可以自动切换到满足SOLAS公约第Ⅱ-1章D部分第42条3.1.3规定的临时电源[3]。

每扇液压水密移门可以在门的两侧通过操作手柄正常开启或者关闭,并且在驾驶室控制面板上可以遥控关闭液压水密移门。此外,还配备了1个UPS蓄能器,在失电的情况下,可以操作3次液压水密移门,即关闭-开启-关闭。门的两侧就地配有1个独立手动液压泵组系统,同时在干舷甲板上配备了全回转曲柄手动操作装置。这3套备用系统都可以在应急的情况下,分别于本地或干舷甲板上关闭液压水密移门。

2.1 液压水密移门门槛设计

考虑到所有液压水密移门分布在干舷甲板的机械处所,在实际运营过程中,船员需要使用手推车进行作业,故液压水密移门不能有门框阻挡手推车的行进。因此,在设计过程中将水密移门的门槛均设计成低门槛,以保证手推车能正常通过。图4为液压水密移门门槛节点示意图。

图4 液压水密移门的门槛节点示意图(单位:mm)

2.2 车辆舱对液压水密移门的设计要求

客滚船部分车辆舱位于干舷甲板以下,并且有6扇液压水密移门布置在该车辆舱区域。为了避免装卸货时与车辆相撞,破坏水密移门结构,故将液压水密移门做成与舱壁齐平,安装在该车辆舱舱壁的背面。同样的,结构加强也需要安装在该车辆舱舱壁的背面,这会导致结构加强和液压水密移门安装位置干涉。在多方协调后,采用给液压水密移门增加副门框的方法(见图5),避开结构加强,解决了相互干涉的问题。

图5 增加副门框的液压水密移门布置

此外,由于车辆舱作为危险处所,面向该处所的液压水密移门上的电气设备均需要做成防爆类型。

2.3 B/5舱壁对液压水密移门的设计要求

根据SOLAS的要求,液压水密移门应该位于B/5的舱壁内侧。由于该车辆舱舱壁位于B/5附近,结合车辆舱对液压水密移门的要求,该液压水密移门修改后,将位于B/5舱壁的外侧。经多方多次沟通和讨论后,最终将液压水密移门布置在强结构内作为保护,并且所有的电缆和液压管均尽可能地贴近舱壁布置。图6为B/5处结构保护下的液压水密移门布置。

图6 B/5处结构保护下的液压水密移门布置

2.4 液压水密移门的安全措施

由于乘客或者司机能够通过位于干舷甲板下的车辆舱里的液压水密移门进入机舱、泵舱等重要区域,故这些液压水密移门的操作装置需要按照保护措施,禁止乘客或者司机通过。因此,要求厂家在液压水密移门上安装保护盒(见图7),将面向车辆舱这面的操作装置通过密码锁保护起来。船员通过密码打开保护盒,操作水密移门的开启和关闭。

图7 保护盒的布置

2.5 安全返港对液压水密移门系统的设计要求

液压水密移门系统作为支持安全返港要求的重要系统,对于不超过事故界限的任何火灾事故,应有显示每扇电液水密移门开闭状态的指示,但那些直接受到事故影响的处所界限上的门除外[4]。由于安全返港只是一个说明性的规范,并没有详细的准则要求,这就给液压水密移门的设计带来了自由发挥的空间,也是新造船项目的难点之一[5]。

由于安全返港规范对于液压水密移门的要求比较模糊,只要求系统开闭状态指示可用,并未详细写出需要实现什么结果,故在整体设计阶段,本文客滚船基于双套、冗余的原则来满足安全返港的设计衡准,在驾驶室安全台和集控室集控台分别提供1组液压水密移门开闭状态指示面板,并且设计2路指示信号,途经不同的主竖区,分别送到驾驶室安全台和集控室集控台的水密移门开闭状态指示面板里。

3 结论

(1)本文针对船员的实际作业要求,在不修改水密移门主体结构的基础上,增加低门槛,既满足了船员的作业要求,又降低了成本。

(2)考虑到车辆舱的特殊要求,研发了副门框的安装方案,不仅满足了水密移门的使用要求,降低了被破坏的可能性,又解决了安装时和结构相互干涉的问题,提高了结构的强度。

(3)结合客滚船的特点,通过对水密移门系统进行分析,提出了比较优良的冗余设计,进行了合理的配置,满足了安全返港的要求,可为需满足安全返港要求的船舶提供设计参考。