多用途船船型及設(shè)計簡介

胡關(guān)德 王剛毅

（上海船舶研究設(shè)計院，上海 200032）

0 前言

當今，各種專用貨物運輸船的問世，已經(jīng)把散裝谷物、煤炭、礦石、油類等各種大宗貨物以及集裝箱和各種輪胎式車輛的運輸納入了各自的范疇。但除了上述各種貨物外還有大量無法被這些船舶接納的貨物，如雜貨、包裝貨、大件、重件、小批量貨物等。這就需要另一些船舶來運輸，多用途船以其分艙的靈活性滿足了這些貨物的裝運要求。除了散貨船、油船和集裝箱船三種主流船型外，多用途船可以說是第四種需求量較大的船型。

“多用途船”這個詞出現(xiàn)得并不很久，它是從曾經(jīng)的干貨船和雜貨船演變而來，上世紀60年代我國曾建造過幾型萬噸輪，如大連船廠的“躍進”號，滬東船廠的“陽”字號和上海船廠的“鳳”字號，均屬這種船型。

1 多用途船的特點

多用途船承載的貨物廣而雜，既可以裝載各種箱、袋包裝貨和托盤貨等各種體積小、重量輕的貨物，也有能力搭載外型尺寸大、重量重的長大型貨物和重貨，如化工蒸錨塔、大型礦山工程機械設(shè)備、機車、車箱、小型船艇等。其他貨物，如鋼管、鋼軋、鋼卷筒等鋼材制品，以及紙制品、成型木材等木材制品都是用途船非常合適的貨源。此外，還可以承運散裝貨物和集裝箱，可謂“大小由之，輕重皆宜”。

1.1 船舶載重量較小

相對于散貨船、油船和集裝箱船三大主流船型，多用途船屬于中小型船，由于貨物雜、批量小，因此船舶的載重量不會太大。

現(xiàn)今的多用途船的載重量大多在10000 t～30000 t之間。

1.2 航速分布范圍寬

散貨船和油船等運輸大宗貨的船舶，航速要求較低，一般在14 kn～15 kn之間，集裝箱船的航速較高，通常超過20 kn，有的高達25 kn。多用途船的航速范圍分布較寬，低的只有12 kn，高的超過19 kn，有些搭載冷藏貨的，航速可超過21 kn。多用途船的航速分布雖寬，但速長比都處于較高區(qū)間，一般都高于0.22，這個數(shù)字也涵蓋了載重量僅為4000 t左右、航速在13 kn的小船，例如一型3500 DWT重吊多用途船的服務(wù)航速為18 kn，速長比高達0.30，主機功率為3680 kW，每載重噸為1.05 kW，可謂民用貨物運輸船中之最高者。

1.3 多層甲板

散貨船、油船和集裝箱船都是單甲板，但多用途船大多設(shè)有一層或多層二甲板。多用途船在一個航次中經(jīng)常裝有多種貨物，外型尺寸和重量相差很大，需要合適的艙位把貨物分票，避免混裝，確保貨物安全，所以船上要設(shè)置較多分隔的貨艙和多層甲板來滿足這種要求。

我國以前建造的多用途船除上甲板外還設(shè)置了兩層固定式二甲板，將貨艙分為三層，底層貨艙較高，二甲板之間的貨艙則較低，三層甲板都采用液壓貨艙蓋。這種貨船受當時造船技術(shù)所限，貨艙口較小，貨艙內(nèi)裝卸盲區(qū)大，裝卸貨很不方便，效率很低。

隨著造船技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代多用途船發(fā)生了很大的改變。貨艙大開口，裝卸貨無盲區(qū)。二甲板多為可折式，可隨貨物需要設(shè)置于予定的高度，在裝散裝谷物時也可當作谷物止移艙壁使用。不需要二甲板時可以儲存于船上合適的位置?？烧凼蕉装宓脑O(shè)計，增加了船舶攬貨的靈活性，提高了船舶營運能力，被越來越多的船東采用。

1.4 船型多而雜

世界各地貨物輸入和輸出的不同決定了船東對多用途船的需求必然各有所求，某一種船型很難被其他船東完全采納，所以不能象三大主流船舶那樣“一型多主”，大批量建造。如我院曾在短期內(nèi)為CSM、RECKMARS和C-P三家航運公司設(shè)計了三型3萬噸多用途船，第二、第三型都是在第一型的基礎(chǔ)上對總體布置或主要尺度作了一定的修改，成為三種不同型的3萬噸多用途船。

由于不同的船東有不同的需求，造成了多用途船型多而雜，近二十年來，我院就已經(jīng)設(shè)計了從3600 DWT到40000 DWT近二十種多用途船。

2 船舶主要尺度

確定船舶主要尺度和船型系數(shù)的主要因素是載重量和航速。載重量大的船尺度大，反之則小；航速高的船型細長，L/B大，反之則小；航速高的Cb小，反之則大。這是選擇船舶主要尺度和系數(shù)遵循的規(guī)律，但這種規(guī)律對于多用途船就未必適用。由于船東的需求不同，有些載重量不大的小船要求較高航速，造成高速長比、小L/B的船型。例如有一型載重量4000 t航速為17 kn的船，速長比高達0.241,而長寬比僅5.05。這種數(shù)據(jù)的組合從設(shè)計者常規(guī)觀點看是很不合理的，但從經(jīng)營者的視角出發(fā)只有這種設(shè)計才能滿足其營運的要求。

多用途船是一種比較特殊的運輸船，由于經(jīng)營者的需求不同，船型也各有差異，設(shè)計者不應(yīng)從常規(guī)的設(shè)計思路去考慮問題，而應(yīng)適應(yīng)經(jīng)營者的要求。此外，經(jīng)常將不能進入貨艙的大型貨物布置在上甲板上。

在確定主要尺度時有一項重要的工作需開展，即對空船重量進行估算。對于三大主流船型都可以利用經(jīng)驗數(shù)據(jù)或公式等比較簡捷的方法進行估算。但多用途船重量差異較大，對于載重量相似或船舶主尺度接近的船，因為總體布置形式、舾裝和動力裝置布置的差異，會造成空船重量差別也較大。在設(shè)計時，只能選擇各方面比較相似的船型進行參考。

3 總布置

目前，隨著新船型的開發(fā)，不同型式的多用途船在不斷推出。這里我們只討論最基本的普通型和重吊型兩種。

3.1 普通型多用途船

普通型多用途船是從以前的雜貨船發(fā)展而來的，最突出的變化有：

1）從三島式的舯機型改為尾機型，舯部橋樓的消失，使貨艙區(qū)連成了一片，增加了貨艙長度和甲板上的載貨面積。

2）貨艙區(qū)從單殼懸臂梁結(jié)構(gòu)改為雙殼大開口結(jié)構(gòu)，貨艙構(gòu)成了箱形，減少了貨物裝卸的盲區(qū)，裝卸速度有了很大提高。

3）起貨設(shè)備從吊桿改成克令吊，縮短了起貨設(shè)備需要的上甲板長度，從而增加了貨艙的長度，利于貨物裝卸，也加快了裝卸速度。

這種船型的貨艙不是很長，一般縱向能容納4～6個20英尺標準箱裝箱，克令吊設(shè)于兩個貨艙之間的船中前，上甲板采用液壓折疊式艙口蓋，向首尾兩端開啟，二甲板采用液壓折疊式或吊離式或兩種形式兼?zhèn)?。燃油艙布置在兩個貨艙口之間、克令吊和貨艙蓋儲存區(qū)下面的被兩舷邊艙和雙層底保護的深艙內(nèi)，滿足了油艙保護的要求。這是一種比較典型的布置形式。這種多用途船的載重量較大，我院設(shè)計的28000 t、30000 t（見圖 1）和 40000 t（見圖 2），均可列為這種船型。

3.2 重吊型多用途船

普通型多用途船貨艙內(nèi)受其開口長度的限制、甲板上受貨物吊在船中的阻礙而難以搭載外型尺寸大、重量重的貨物，重吊多用途船的推出有效地解決了這個問題，其特點如下：

1）起重設(shè)備能力大。普通型多用途船的克令吊的能力一般小于100 t，重吊多用途船的單機起重能力可以高達數(shù)百噸，個別船型已達900 t，雙機聯(lián)吊達1800 t。

2）重吊設(shè)于舷側(cè)?？堪堆b卸時吊車所需的跨距縮短，起重能力相應(yīng)有所提高；船中心線上不設(shè)吊車，貨艙區(qū)甲板上從首到尾、從左到右沒有障礙物，貨物的堆放區(qū)域有效面積增大，有利于超長大件貨物的搭載。重吊設(shè)于舷側(cè)，使前后相鄰貨艙的艙蓋在收藏時能相互靠緊，與普通型相比貨艙長度有所增加。

3）減少貨艙數(shù)增加貨艙長度。為了能在貨艙內(nèi)裝載長大件重貨，不少重吊船在滿足破艙穩(wěn)性條件下，減少貨艙數(shù)，增加貨艙長度，某些萬噸級的重吊船只設(shè)置了一個貨艙，其貨艙長度超過了100 m。同時，利用吊離式二甲板兼作橫艙壁，需要時可將一個長艙分隔為2個或多個貨艙，以增加配載的靈活性。

4）設(shè)有防橫傾系統(tǒng)和容量較大的抗橫傾水艙，以保證裝卸作業(yè)過程中重吊能在限制的橫傾角下正常工作。

從近年來不斷推出的新船型可以看到，重吊多用途船隨著造船技術(shù)的發(fā)展有很廣闊的發(fā)展前景。

4 貨艙口和貨艙蓋

4.1 貨艙

多用途船的總體布置多為尾機型，貨艙設(shè)于機艙前，貨艙區(qū)設(shè)有雙層底和雙殼結(jié)構(gòu)，貨艙盡量構(gòu)成箱形，橫艙壁和縱艙壁為垂直平面，盡量減少裝卸盲區(qū)，無影響貨物裝卸的突出物。用于二甲板的支撐和貨物綁扎的眼環(huán)不使用時儲存在艙壁內(nèi)。

圖1 30000 DWT多用途船

圖2 40000 DWT多用途船

圖3 19100 DWT多用途船

圖4 10000 DWT多用途船

但真正所謂的箱形貨艙只能在艙舯部實現(xiàn)，首尾二端的貨艙二側(cè)內(nèi)壁只能是上寬下狹的傾斜形或臺階形，這兩種形式各有長短。側(cè)斜型側(cè)壁損失的貨艙容積小，實得貨艙容積較大，最適宜裝散裝貨物。不利之處是在裝箱形貨和托盤貨時不可利用的容積較多。

臺階形的結(jié)構(gòu)與集裝箱船相似，臺階的高度和長寬一般能堆放一個標準集裝箱（TEU）或FEU。這種形式實得貨艙容積小于前者，適宜于裝載箱形貨，托盤和集裝箱等外形為箱形的貨物，裝運集裝箱時空間能得到最充分的利用。因臺階上的剩余貨物難清除，不宜裝散裝貨物。

上述二種形式各有優(yōu)劣，經(jīng)營者可擇優(yōu)選取，但現(xiàn)有船舶中以采用臺階形的為多。

集裝箱是多用途船的主要貨種之一，貨艙的長、寬和深的三維尺寸應(yīng)適應(yīng)集裝箱裝載時空間能充分利用，通常多用途船的主要參數(shù)中都標明貨艙內(nèi)和甲板上裝載集裝箱的數(shù)量。貨艙內(nèi)裝集裝箱時，箱與箱之間可不設(shè)通道。

貨艙內(nèi)不宜裝冷藏集裝箱，因貨艙內(nèi)裝冷藏箱時應(yīng)滿足有關(guān)規(guī)范的要求，如通風(fēng)系統(tǒng)和冷藏箱的檢測，一般多用途船是難以達到的。

4.2 大型多用途船設(shè)雙排貨艙口

圖5 多用途船典型橫剖面

大型多用途船為了貨物分票方便以及減少船體結(jié)構(gòu)及艙蓋的重量，一般貨艙設(shè)計成雙排貨艙或雙排貨艙口。雙排貨艙是在船中心線處設(shè)一級艙壁，從上甲板到雙層底把貨艙分隔成左右二個貨艙，上甲板上各設(shè)一個貨艙口成雙排貨艙口。有些船的縱中艙壁向下延伸到一定高度后中止，上甲板上設(shè)雙排貨艙口，在貨艙上部分成左右二艙，而下面則仍為一個貨艙。上述二種不同的布置形式取決于船東的需求。在雙排貨艙的布置中，中縱艙壁上設(shè)有開口便于人員交通和鏟車作業(yè)，同時可避免破艙時，因船傾角過大失去穩(wěn)性。我院設(shè)計的25000 DWT、30000 DWT和40000 DWT均為雙排貨艙。

4.3 貨艙蓋

多用途船的上甲板貨艙蓋通常采用液壓折疊型式，向首尾兩端或一端開啟，折疊次數(shù)一般為一次，但在貨艙較長時可采用兩次甚至三次折疊，高存放式貨艙蓋長度可達8個標準集裝箱,超長的貨艙可采用液壓式和吊離式兩種形式組合的貨艙蓋。

有些小型多用途船采用吊離式貨艙蓋，并配有可沿貨艙縱向移動的專用貨艙蓋門式起重機。

貨艙蓋上通常設(shè)置集裝箱扭鎖座，并在適當位置設(shè)置貨物綁扎眼環(huán)。

5 二甲板

二甲板是多用途船的重要的設(shè)備之一，多用途船的二甲板通常有兩種形式：液壓折疊式和可折除的吊離式。

1）液壓折疊式二甲板的結(jié)構(gòu)原理和布置方式與上甲板貨艙蓋相似，但液壓裝置設(shè)于二甲板下方，不突出于二甲板上。液壓折疊式二甲板的優(yōu)點是啟閉操作簡單、快捷、方便，缺點是造價高，不工作時儲存于貨艙兩端，減少了貨艙開口的有效長度，另一缺點是二甲板兩側(cè)支撐和滾輪軌道突出于縱向艙壁，減小了貨艙有效寬度，上甲板開口寬度也相應(yīng)減小，影響貨物裝卸。我院設(shè)計的28000 DWT和30000 DWT上曾用這種形式，現(xiàn)在采用者甚少。

2）吊離式二甲板是由若干塊矩形二甲板塊沿船長方向排列組成，由設(shè)在左右兩側(cè)艙壁上的活動支撐所支持，這種支撐在不使用時可收藏于縱艙壁的盒內(nèi)，其可以設(shè)置于不同的予定高度，通常小船只有一個固定高度，中大型船有兩個或三個高度，經(jīng)營者可按貨物的需要而選定。

吊離式二甲板可以采用船上的克令吊來完成操作，二甲板塊應(yīng)有通用性，可以互換，盡量避免或減少對號入座，以簡化操作程序，減少操作時間。

二甲板是多用途船不可少的設(shè)備，但不使用時就成了累贅，必須有合適的空間予以存放。放在貨艙內(nèi)時，應(yīng)盡量少占用艙容。置放時應(yīng)有安全綁扎，并盡量減少起貨吊機的接力操作。

6 起貨設(shè)備

起貨設(shè)備是多用途船必要的裝置之一，從雜貨船發(fā)展而來的普通多用途船，克令吊設(shè)置于兩個貨艙口之間的船中心線上，一般起重能力不超過60 t，可采用雙克令，單獨作業(yè)時服務(wù)于前后2個貨艙，聯(lián)合作業(yè)時可提高起重能力?？肆畹醯目缇?，除了復(fù)蓋貨艙外，還應(yīng)達到甲板上貨艙口以外的貨物,如集裝箱等的甲板貨。

隨著重吊船的推出，克令吊的起重能力不斷提高，設(shè)置的位置也從船中心移向船舷，這些變化使多用途船的功能更加加強，重吊船的吊機能力已經(jīng)從普通型的幾十噸提高到幾百噸，配置200 t到400 t之間吊機的船已經(jīng)不少。目前已經(jīng)有配置2臺900 t吊機的重吊船，雙機聯(lián)吊可達1800 t，而該船的載重量僅為11000 t。

重吊多用途船一般會配置2臺或3臺規(guī)格相同的吊機，它們一般布置在同一舷側(cè)，而以左舷為多，但也有分別布置在左右兩舷的。

吊機的選擇除了起吊能力外，吊臂跨距是一個重要參數(shù)。在設(shè)有2臺以上吊機時，都要求能有雙機聯(lián)合作業(yè)的功能。吊機之間的位置，除了布置于兩個貨艙之間外，還要考慮以下因素：

表1 部分國內(nèi)外重吊多用途船參數(shù)表

1）吊機與貨艙蓋在開啟狀態(tài)或在啟閉動作時的相關(guān)位置；

2）吊機聯(lián)合作業(yè)時，聯(lián)合吊架長度能達到足夠的舷外跨度；

3）吊機在不工作時應(yīng)少設(shè)或不設(shè)專用的吊臂支架；

4）吊機是否滿足有關(guān)規(guī)范和規(guī)則對駕駛視線的要求。

綜合以上諸因素再選擇最佳的吊臂跨距。

7 其他設(shè)備

7.1 防橫傾裝置

多用途船上大多設(shè)有防橫傾裝置以保證克令吊能在限制的橫傾角內(nèi)進行裝卸作業(yè)。防橫傾裝置由一對或多對水艙和一組系統(tǒng)構(gòu)成，水艙容量和水泵的排量由作業(yè)過程中可能產(chǎn)生的最大橫傾力矩確定。防橫傾裝置對于重吊船格外重要，在配有2臺350 t重吊的11000 DWT重吊船上，邊水艙寬度達3.50 m，在配有2臺900 t重吊的11000 DWT重吊船上，邊水艙寬度左、右各為4.3 m和5.2 m，比普通多用途船大得多。

7.2 除濕裝置

在搭載需防潮的貨物（如紙制品）的船上應(yīng)設(shè)除濕裝置，滿足貨艙內(nèi)的濕度要求，以確保貨物不受潮損壞。

8 結(jié)語

上述的兩種多用途船都是利用吊機裝卸貨物，目前還有一些采用其他方式裝卸貨物的，如:舷側(cè)裝卸型；滾吊兼?zhèn)湫秃蜐L吊浮兼?zhèn)湫偷取?/p>

此外，還有一些新型的多用途船正在研發(fā)中，部分國內(nèi)外重吊多用途船的參數(shù)見表1。

從當前的形勢來看，多用途船由于其裝載靈活、適應(yīng)性強的特點，有著廣泛的發(fā)展前景，我院對多用途船的設(shè)計已有一定經(jīng)驗，應(yīng)在現(xiàn)有基礎(chǔ)上結(jié)合市場需求研發(fā)更多受經(jīng)營者歡迎的新船型，讓我院多用途船的開發(fā)引領(lǐng)市場。