液化氣體船舶設(shè)計(jì)建造中值得注意的問題

(中國(guó)船級(jí)社 武漢規(guī)范研究所，武漢 430022)

近些年來，我國(guó)建造了大量的液化氣體船舶(LPG)，其液貨艙主要采用的是全壓式的結(jié)構(gòu)形式(2PG型、C型獨(dú)立液貨艙)。液化氣體船舶的建造應(yīng)符合“SOLAS”公約、《國(guó)際散裝運(yùn)輸液化氣體船舶構(gòu)造和設(shè)備規(guī)則》(以下簡(jiǎn)稱《IGC規(guī)則》)、《散裝運(yùn)輸液化氣體船舶構(gòu)造和設(shè)備規(guī)范》(2006)及2008年修改通報(bào)(以下簡(jiǎn)稱《散液規(guī)》)及《國(guó)際航行泊船法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》及修改通報(bào)(以下簡(jiǎn)稱《法規(guī)》)的相關(guān)規(guī)定，在設(shè)計(jì)、建造、檢驗(yàn)液化船中應(yīng)高度注意如下問題。

1 船舶布置

1.1 貨艙處所的布置

貨艙處所應(yīng)與機(jī)器處所、鍋爐處所、起居處所、服務(wù)處所、控制站、錨鏈艙、飲用水艙、生活用水艙以及儲(chǔ)物艙隔開。貨艙處所應(yīng)位于A 類機(jī)器處所的前方。對(duì)采取C 型獨(dú)立液貨艙的船舶，則貨艙處所與艉部的機(jī)器處所可用形成A-60 級(jí)分隔的全焊接結(jié)構(gòu)的單層氣密艙壁予以分隔。如果相鄰處所內(nèi)不存在點(diǎn)火源或火災(zāi)危險(xiǎn)，則采用氣密A-0 級(jí)分隔也可滿足上述的分隔要求。這樣的布置方式是我國(guó)目前建造的液化船采用的主要布置形式。

1.2 液貨艙位置

對(duì)2PG型液化氣體船的液貨艙在船舶布置中應(yīng)予以保護(hù)，其液貨艙應(yīng)設(shè)在舷內(nèi)下列位置：在中心線上距船底外板型線應(yīng)不小于B/15或2 m，取小者，其任何部位距外板都應(yīng)不小于760 mm。即對(duì)液貨艙規(guī)定了保護(hù)區(qū)域，應(yīng)特別注意的是在貨艙處所的縱向范圍內(nèi)的保護(hù)區(qū)域的液貨艙內(nèi)，不應(yīng)裝載閃點(diǎn)為60 ℃(閉杯試驗(yàn))或低于60 ℃的易燃液體，也不應(yīng)裝載《散液規(guī)》第19章中所列的易燃貨物。如果其數(shù)量?jī)H限于供冷卻、循環(huán)或作燃料之用，則在這些保護(hù)區(qū)域內(nèi)可以載運(yùn)上述易燃液體和貨物。

同時(shí)應(yīng)注意當(dāng)在一個(gè)處所內(nèi)設(shè)有一個(gè)以上的獨(dú)立液貨艙時(shí)，應(yīng)在液貨艙之間留有供檢查和維修用的足夠空隙。

1.3 起居、服務(wù)和機(jī)器處所及控制站的布置

任何起居處所、服務(wù)處所或控制站不應(yīng)位于貨物區(qū)域內(nèi)。

氣體安全處所到氣體危險(xiǎn)處所之間，不允許設(shè)置氣密或其他型式的門的通道，但當(dāng)起居處所位于船艉時(shí)，通過規(guī)定的空氣閘而進(jìn)出貨物區(qū)域前面的服務(wù)處所所設(shè)的通道是允許的。

起居處所，服務(wù)處所、機(jī)器處所和控制站的入口、空氣進(jìn)口和開口不應(yīng)面向貨物區(qū)域，它們應(yīng)設(shè)置在不面向貨物區(qū)域的端壁上，或設(shè)置在上層建筑或甲板室的外側(cè)壁上，這些開口離面向貨物區(qū)域上層建筑或甲板室的端壁之間的距離至少為船長(zhǎng)的4%，且不小于3 m，然而不必超過5 m。

裝有惰性氣體發(fā)生裝置的處所不得有通往起居處所、服務(wù)處所或控制站的直接通道，但惰性氣體發(fā)生裝置可位于機(jī)器處所內(nèi)。

液化氣體船舶的干粉室通常設(shè)在貨物區(qū)域內(nèi)且不屬于控制站。

1.4 貨泵艙及貨物壓縮機(jī)艙的布置

貨泵艙和貨物壓縮機(jī)艙均應(yīng)位于露天甲板上，且應(yīng)位于貨物區(qū)域內(nèi)。

當(dāng)貨泵艙和貨物壓縮機(jī)艙被允許設(shè)置在最后貨艙處所的后面或最前貨艙處所的前面的露天甲板以上或以下時(shí)，貨物區(qū)域的界限應(yīng)擴(kuò)展到包括貨泵艙和貨物壓縮機(jī)艙在內(nèi)的整個(gè)船寬和船深的范圍，和這些處所上方的甲板區(qū)域； 當(dāng)貨物區(qū)域的界限擴(kuò)展時(shí)，貨泵艙和貨物壓縮機(jī)艙與起居處所、服務(wù)處所、控制站和A類機(jī)器處所之間的分隔艙壁應(yīng)布置成能避免氣體通過甲板或艙壁的單一破損進(jìn)入這些處所。

貨泵艙和貨物壓縮機(jī)艙應(yīng)布置成能讓穿防護(hù)服和帶呼吸器的人員安全無阻地進(jìn)出，并且在人員受傷時(shí)，能及時(shí)將傷員救出。

1.5 貨物控制室的布置

任何貨物控制室均應(yīng)位于露天甲板以上，且可位于貨物區(qū)域內(nèi)。貨物控制室可設(shè)于起居處所、服務(wù)所處或控制站內(nèi)，還應(yīng)滿足下列條件。

貨物控制室是氣體安全處所。

如果貨物控制室的入口符合規(guī)定的要求，則貨物控制室可以設(shè)置到上述處所的通道；如果貨物控制室的入口不符合要求，則控制室不得設(shè)置到上述處所的通道，且貨物控制室與這些處所之間的周界應(yīng)達(dá)到“A-60”級(jí)分隔完整性。

1.6 通道

1)通往船艏的通道通常設(shè)置固定步橋。

2)對(duì)貨艙處所、留空處所和認(rèn)為有危險(xiǎn)氣體處所和液貨艙進(jìn)行布置時(shí)，應(yīng)考慮身穿防護(hù)服和攜帶呼吸器的人員能進(jìn)入上述任何處所并進(jìn)行檢驗(yàn);在人員受傷時(shí)，能將傷員從該處所救出。應(yīng)滿足下列要求：①直接從開敞甲板進(jìn)入液貨艙；②水平開口最小尺寸應(yīng)不小于600 mm×600 mm；③在艙內(nèi)沿長(zhǎng)度和寬度方向通道的垂直開口的最小凈開口尺寸應(yīng)不小于600 mm×800 mm。

2 結(jié)構(gòu)布置

對(duì)于2PG型、C型獨(dú)立液貨艙的液化氣體船，船體結(jié)構(gòu)布置和構(gòu)件尺度的基本要求應(yīng)滿足《散液規(guī)》第A4章船體結(jié)構(gòu)的補(bǔ)充規(guī)定。除此之外，還應(yīng)根據(jù)船體結(jié)構(gòu)及貨艙區(qū)域結(jié)構(gòu)的具體形式(雙殼雙底；雙殼單底；單舷側(cè)、頂邊艙、底邊艙等)滿足“鋼規(guī)”的相關(guān)要求。

對(duì)于C型獨(dú)立液貨艙的支座及其支承構(gòu)件，應(yīng)用直接計(jì)算法對(duì)構(gòu)件尺寸進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)證。通常，結(jié)構(gòu)模型應(yīng)包含液貨艙結(jié)構(gòu)和支承構(gòu)件，組成完整的“液貨艙+船體”的艙段模型。既可考察支承構(gòu)件，也可得出液貨艙結(jié)構(gòu)和支承構(gòu)件兩者的實(shí)際受力情況。

貨艙甲板開口為大開口時(shí)，還應(yīng)按“鋼規(guī)”第2篇第7章第2節(jié)的要求校核彎扭組合的總縱強(qiáng)度，其中的貨物轉(zhuǎn)矩一般可取為零。

一般情況下，2PG型、C型獨(dú)立液貨艙的液化氣體船開口邊線外的強(qiáng)力甲板和底部結(jié)構(gòu)宜采用縱骨架式。

當(dāng)兩個(gè)C型獨(dú)立液貨艙之間的強(qiáng)力甲板橫向甲板條構(gòu)成橫艙壁的頂板時(shí)，其寬度、厚度應(yīng)符合規(guī)定;在橫向甲板條上應(yīng)設(shè)有足夠的橫向扶強(qiáng)構(gòu)件。

C型獨(dú)立液貨艙支座上垂直開口(人孔)的最小凈開口尺寸應(yīng)不小于600 mm×800 mm，其下緣距艙底板的高度應(yīng)不大于600 m，否則應(yīng)設(shè)有格柵或其它踏步。

應(yīng)特別注意，液貨艙內(nèi)的吸口阱可以延伸至規(guī)定的船底垂向破損范圍內(nèi)，且這種阱應(yīng)盡可能小，伸入內(nèi)底板以下部分應(yīng)不超過雙層底深度的25%或350 mm，取小者。若無雙層底時(shí)，吸口阱伸入船底破損上限以下的部分不應(yīng)超過350 mm。

3 艙口蓋板結(jié)構(gòu)

C型獨(dú)立液貨艙與艙口圍板間的艙口蓋板結(jié)構(gòu)形式較其它船舶的艙口蓋板有所不同。通常艙口蓋板與液化氣罐為焊接連接，與艙口圍板面板采用螺栓彈性連接。設(shè)計(jì)單位往往關(guān)注彈性連接形式，易忽略蓋板的強(qiáng)度。這將使船舶存在一定的缺陷，因此，應(yīng)按以下要求對(duì)該處結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。

1)C型獨(dú)立液貨艙艙口蓋板計(jì)算與普通干貨船貨艙艙口蓋的計(jì)算相同。

2)艙口蓋板厚度、扶強(qiáng)材剖面模數(shù)、慣性矩應(yīng)滿足普通干貨船貨艙艙口蓋的要求，并應(yīng)作直接計(jì)算以校核強(qiáng)度。

3)艙口蓋上按不載貨處理。

4)有限元直接計(jì)算時(shí)，取艙口蓋板與液化氣罐焊接處為剛性固定。

5)其它如計(jì)算工況、載荷與許用應(yīng)力與普通干貨船貨艙艙口蓋的計(jì)算相同。

4 破損穩(wěn)性

液化氣體船破損穩(wěn)性計(jì)算采用確定性破損穩(wěn)性計(jì)算方法進(jìn)行，其破損假定、浸水假定、破損標(biāo)準(zhǔn)、殘存要求按《散液規(guī)》第2章進(jìn)行。

對(duì)于2PG型船舶，應(yīng)假定在其船長(zhǎng)范圍內(nèi)的任何部位均能經(jīng)受破損，但不包括間距超過《散液規(guī)》第2章規(guī)定的縱向破損范圍的橫向艙壁。若橫艙壁上有長(zhǎng)度超過3 m 的臺(tái)階或壁龕位于被假定的破損穿透范圍內(nèi)，則該橫艙壁亦應(yīng)被假定破損。在貨物區(qū)域內(nèi)任何部位的局部舷側(cè)破損延伸到舷內(nèi)從外板垂直量起達(dá)760 mm，則應(yīng)考慮此類破損。

5 消防

2PG型液化氣體船，應(yīng)滿足《散液規(guī)》第11章的防火和滅火的要求?！胺ㄒ?guī)”中對(duì)液貨船的要求應(yīng)適用于任何噸位的液化氣體船，但應(yīng)注意《散液規(guī)》中的替代要求。為了滅火，應(yīng)將在最后面的貨艙處所后端或在最前面的貨艙處所前端處的隔離艙、壓載艙或留空處所上方的任何開敞甲板區(qū)域都包括在貨物區(qū)域內(nèi)，此處貨物區(qū)域的范圍與其它章節(jié)所涉及的貨物區(qū)域定義是不同。此外，專用失火控制設(shè)備可布置在貨物區(qū)域，如干粉室。

應(yīng)特別注意： 總噸位500 t及以上的船舶應(yīng)配備緊急逃生呼吸裝置；貨艙總?cè)莘e5 000 m3以上需配消防員裝備5套、其余配4套。

6 結(jié)論

對(duì)于液化氣體船舶的設(shè)計(jì)、建造、檢驗(yàn)應(yīng)格外慎重，應(yīng)盡可能全面且仔細(xì)，因?yàn)樗膬?nèi)容非常的豐富，涉及面很廣，除了涉及到《SOLAS》公約、載重線公約、完整穩(wěn)性規(guī)則、“法規(guī)”以外，還包含了《IGC 規(guī)則》、《散液規(guī)》的許多規(guī)定和要求。若有些問題沒有考慮周全，往往會(huì)引起許多地方的修改，甚至使設(shè)計(jì)方案作重大修改。

[1] 國(guó)際海事組織.國(guó)際海上人命安全公約綜合文本(2009)[S].北京:人民交通出版社,2010.

[2] 國(guó)際海事組織.國(guó)際散裝運(yùn)輸液化氣體船舶構(gòu)造和設(shè)備規(guī)則及修正案[S].北京:人民交通出版社,2006.

[3] 中華人民共和國(guó)海事局.國(guó)際航行海船法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則(2008)及修改通報(bào)[S].北京:人民交通出版社,2007.

[4] 中華人民共和國(guó)海事局.國(guó)內(nèi)航行海船法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則(2011)[S].北京:人民交通出版社,2011.

[5] 中國(guó)船級(jí)社.散裝運(yùn)輸液化氣體船舶構(gòu)造和設(shè)備規(guī)范(2006)及2008年修改通報(bào)[S].北京:人民交通出版社,2007.