85 000 DWT散货船舾装设计特点分析

倪伟平,高俊

(上海船舶研究设计院,上海 201203)

85 000 DWT散货船(以下简称本船)是上海船舶研究设计院主导开发的一型超巴拿马浅吃水型散货船,力求布置集约化、船体轻量化,满足巴拿马运河新船闸及多个港口系泊要求,采用减风阻上建布置,货舱采用大开口设计并尽量降低舱口围高度,第四货舱舱盖满足直升机停靠。除常规设计外,舾装设计要对上述特点进行特定分析,量身定制,以期以最优状态在满足规范要求的基础上满足居住舒适、使用便捷等要求,大大超出以往同类散货船的常规设计。虽然首制船已投入运营,但该型船的设计建造依然在进行,有必要总结该船型的舾装设计特点,便于持续优化。

1 船舶基本信息

总长227.2 m,型宽36 m,型深20.35 m,主甲板梁拱高度0.8 m,定员为26人。全船设7个货舱,其中第四货舱为风暴压载舱;除第一货舱外,其他货舱舱口宽度达到17 m;所有货舱配置侧移式舱盖,舱口围高度为1.25 m;货舱之间可设置甲板室,第四货舱舱盖上设置直升机停靠标志,可停靠螺旋桨直径为13 m的直升机。货舱前后分别是机舱和首尖舱,首部主甲板上设置首楼。船舶采用低风阻长条形上建,第一层的宽度约为18.3 m,从第二层甲板起至罗经甲板大幅减少宽度至10.7 m,并采用向船尾方向偏折的上建前端壁。首楼甲板设置锚系泊操作区域,主甲板尾部设置系泊操作区,分别设置组合式锚绞机和系泊绞车等系泊设备,第一、二货舱之间和第六、七货舱之间设置绞车及系泊属具,通过合理布置以实现锚泊功能和系泊要求,可航经巴拿马运河新船闸,停靠多个港口。上建周围综合考虑救助、起吊区等功能,主甲板设置从上建区域到达首楼的安全通道,船体中部设置绳梯和组合舷梯供引水员登乘。该船基本信息见图1。

图1 85 000 DWT散货船基本信息

2 舾装设计分析

2.1 低风阻上建居住区布置

本船采用长条形低风阻上建布置形式,可有效降低风阻减轻结构重量,但对于居住区的布置提出较严苛要求,因为上建作为人员集中区,需兼顾居住生活、驾控、避险逃生要求。单就居住区而言将包含休息、餐饮、卫浴、娱乐、健身、医疗、办公等事项,还要统筹居住区相配套的存储、通风、供水等要求。《国际海上人命安全公约》(以下简称SOLAS)和《国际海事劳工公约》(可简称MLC)及其修订本,都有相关细则描述[1]。

将主甲板以上的上建依次命名为A甲板、B甲板、C甲板、D甲板和驾驶甲板及罗经甲板。为满足定员为26人的居住要求,兼顾餐饮、娱乐、医疗、储藏等功能,根据上建自身特点,基本布置如下。

由于机舱棚在主甲板与上建主体相连但在A甲板开始与居住区分开,A甲板和C甲板设定为救生相关甲板;主甲板兼顾冷库、空调等功能房间的布置,设置船舶办公室并兼做会议室,A甲板以餐饮娱乐为主,B甲板至D甲板以居住舱室为主,驾驶甲板以驾驶室为主并配置航行设备间和引水员住舱等;主甲板和A甲板采用沿船宽方向布置的走廊,将整个内部空间划分为前后两个部分,B甲板至D甲板则采用沿船长方向布置的走廊,走廊左右方向设置住舱;梯道环围区域设置电缆间和居住舱室空调通风结构风道;官员集中居住于D甲板和C甲板首部,普通船员集中居住于B甲板及C甲板后部。这种根据性质分层、功能分区的布置方式充分利用了上建内整体空间。以A、C甲板布置方案为例,其基本布置见图2。

图2 居住区基本布置

本船上建居住区布局满足定员配置等要求,但存在一定的短板,见图3。D甲板在梯道环围附件设置独立会议室,原C甲板梯道环围部分空间调整为备员住舱,该房间狭小,布置窘迫,沙发尺寸减小。由于上建前壁采用折角形式并在端部导圆处理,导致部分家具布置不能实现正横向布置;部分房间为实现某些家具正横向布置的使用习惯,不得不调整内衬板的布置,因此使得内衬板与钢围壁的间距增大,降低了房间面积的使用率,以医院为例存在较多冗余空间。电缆间空间狭小,内部除电缆和所在甲板层分电箱外无其他设备,按照防火分类中5类处所而免除钢围壁,但与走廊之间至少为B级分隔,增加了现场施工的难度。

图3 备员间与病房布置

针对上述短板,建议减少1名定员,即取消C甲板备员间,调整为电气设备间或储藏室,同时调整梯道布置而增大电缆间有效面积并以钢围壁环围。优化居住条件时可将上建外壁自A甲板向上向两侧各扩大一档,使内部布置更为充裕。调整后C甲板布置方案见图4。

图4 居住区局部调整方案

2.2 货舱区安全通道设计

本船设置首楼,首楼内部设有工作间,首楼甲板为首部锚泊系泊操作区,根据《国际载重线公约》,甲板面应设置从居住区到达首楼的安全通道,宽度不小于0.6 m,并借助舱口围等结构设置固定风暴索的支撑结构。在大开口设计模式下,货舱口宽度达到17 m,舱盖轨道结构边缘距离舷侧只有2.54 m,当货舱舱盖全部打开时,舱盖边缘接近最大船宽,此时安全通道恰在货舱盖下方,为避免碰头事故,需保证安全通道的高度,通常不小于2 m。由于舱口围高度仅为1.25 m,虽考虑梁拱高度,舱盖在打开后其下缘在轨道结构边缘处距离主甲板仅有1.96 m(包含舱盖自身起升高度约0.15 m),此时安全通道不能紧靠舱口围设置,应适当向舷侧移动,从而保证通道净高约超过2 m。货舱中部区域设置引水员登乘舷梯,舷梯立柱等装置占据一定空间,此时安全通道必需向船中移动,通道净高只有1.98 m。舷梯的翻梯装置高度至少2.15 m,并落在开启状态下舱盖的下方,二者相互干涉。为此需将舱盖整体抬高0.2 m,及将舱口围高度加高至1.45 m,由此获得良好的通道布置,见图5。

图5 引水员登乘区安全通道布置

2.3 甲板下永久性结构检验通道设计

根据SOLAS和MSC 158(78) 等法规要求,当货舱甲板面到货舱内底高度大于17 m时,货舱区甲板下方1.6～3.0 m的高度上设置横向布置或纵向布置的永久性结构检验通道(以下简称检验通道),检验通道最小净宽为0.6 m,并设有不低于1.0 m的栏杆[2]。本船货舱区设置双层底,货舱之间以槽型舱壁分隔,槽型舱壁上下分别设置顶墩和底墩,货舱借助槽型舱壁设置货舱梯可到达货舱内。由于主甲板中心至货舱内底高度为19.05 m,主甲板下设置横向布置的永久性结构通道,属于甲板下吊顶结构平台,可借助主甲板开孔和垂直梯子到达,也可借助顶墩结构开孔到达。

第四货舱作为风暴压载舱,舱长24.3 m,其首尾横舱壁上面的顶墩均设置在该货舱内,顶墩按照常规设计采用倒梯形结构,舱口的长度为18 m,此时顶墩斜板与舱口端横梁(舱口围内侧正下方横梁)之间的间距仅为0.8 m。按照常规设计,结构检验通道靠近顶墩结构,间距仅为0.6 m,见图6。

图6 甲板下结构检验通道

根据结构专业分析,需从舱口端横梁起设置甲板纵桁至顶墩,结构重量冗余严重。综合考虑顶墩结构形式和结构检验通道布置方案,使二者合一,即将舱口端横梁和顶墩斜板进行融合形成整体型五边形顶墩,借助顶墩内部通道作为结构检验通道。这种设计既可增加结构强度,又可节省结构重量约2 t,同时避免顶墩外甲板下结构施工,内置式检验通道更加安全便捷。该五边型整体顶墩结构也称箱型顶墩结构,见图7。

图7 整体式顶墩结构及结构检验通道

2.4 系泊设计方案调整

本船系泊设计以规范要求为基础,满足巴拿马运河新船闸系泊要求,考虑应急拖带要求,可实现常规系泊模式,并考虑多个港口的系泊要求[3]。但是随着运河和港口规则的更新,系泊设计方案需要及时调整,以免影响营运。根据2020年巴拿马运河当局规则(以下简称ACP规则),距艏部最前端向后16～70 m范围内布置导缆孔和相匹配的带缆桩用于拖带,称为“SET2”;距艉部最后端向前16～60 m范围内布置导缆孔和相匹配的带缆桩用于拖带,称为“SET3”。2022年ACP规则中上述“SET2”和“SET3”中导缆孔布置要求分别调整为24～70 m和24～60 m。同时ACP规则要求首部用于拖带的导缆孔应设置在锚台内侧,以免拖缆被锚阻挡造成危险。

当停靠拉塔港时,本船需根据港口要求设置相应的系泊方案。根据港口要求,首尾部各设置4根系泊缆索,每2根系泊缆索并行,从系泊绞车引出经由舷边导缆滚轮后系固于相应的浮筒处;首尾部各设置2根并行的拖带缆索,拖带缆索可经由巴拿马导缆孔分别系固于临近的带缆桩上;首尾部各设置1根倒缆系固于码头区。

经核对,本船原系泊设计方案中位于舷侧用于系泊的导缆孔需调整为导缆滚轮,原位于锚台后方的用于巴拿马拖带用的导缆孔和带缆桩需移动至锚台内侧,首部用于拖带的导缆孔不满足“SET2”中最小间距要求需要改变导缆孔及其匹配带缆桩定位。首尾部系泊布置方案见图8。

图8 首尾部系泊布置方案

2.5 直升机停靠配置

本船第四货舱舱盖顶部可停靠直径为13 m的直升机,满足澳大利亚港口引水员利用直升机日间登乘需求。直升机降落区域消防配置要满足澳大利亚当局《直升机降落操作手册》(以下简称《手册》)、SOLAS和《Fire Safety System Code》(以下简称《FSS Code》)的相关要求[4-5]。

综合上述手册和法规等要求,直升机降落区消防设备可适当利用船舶现有消防设备,比如消防栓、水龙带、消防员装备、备用灭火器等,泡沫系统可利用便携式泡沫发生装置,通过连接装置与水龙带和泡沫剂相连,利用消防栓进水形成高压泡沫液并持续喷射,泡沫剂用量则需要根据喷射率和喷射时间确定。根据本船的消防配置,为直升机降落区提供两种消防配置,见表1。

表1 85 000 DWT散货船直升机降落区消防配置要求

其中第一种方案成本低,但操作不方便,需要直升机降落时提前搬运至降落区;第二种方案方便捷,但增加购置成本。

根据手册要求,当直升机采用自两舷侧向船舶中部停靠时,直升机降落区突出物高度不超过2.5 cm,直升机降落区向外1倍直升机直径范围内,障碍物最大高度不超过直升机直径的20%,障碍物高度与偏离距离成1∶5的关系[9]。本船直升机降落区在第四货舱舱盖顶部,向后设有甲板室,顶部设置栏杆。根据上述无遮挡要求,甲板室高度应尽量降低,其顶部栏杆设置为可倒式,用于直升机降落区登乘斜梯端部设置可拆式栏杆,具体见图9。

图9 直升机降落无遮挡区设计

3 结论

根据船型特点,舾装设计特别关注低风阻上建、大开口舱口和低舱口围结构设计、巴拿马运河规则更新、直升机停靠等因素。

长条形低风阻上建可以满足定员的居住要求,但布置相对局促,需要反复调整才能获得较好的居住区布置方案,而且要特别注意一些较小空间的利用。建议适当拓宽居住区宽度以增大平面面积,为居住区布置优化提供更大空间。

货舱采用大开口和低舱口围设计时,如果顶墩端部靠近舱口端横梁,可采用整体式顶墩结构,顶墩内部作为甲板下永久性结构检验通道更加安全便捷,同时减少货舱内搭接结构。设置甲板安全通道时,特别注意引水员登乘舷梯装置与舱口盖的高度,如有干涉则需要适当增加舱口围高度。

系泊设计应根据港口等最新规则进行调整,如在建造阶段无法实现调整时,应在后续建造项目中进行及时调整,提高港口适配性。

散货船货舱舱盖作为直升机降落区域,除单独购置应急工具箱外,可利用船舶现有消防设备,其中便携式泡沫发生装置与消防水龙带配合,借助消防栓进水形成混合液可持续喷射,形成泡沫系统,但要配置足够泡沫剂。直升机降落区域如有其他甲板室等结构应考虑无遮挡要求,降低结构物高度或采用可倒结构形式。