新巴拿馬型集裝箱船設(shè)計(jì)靚點(diǎn)

李 源

近年來，集裝箱船的創(chuàng)新設(shè)計(jì)風(fēng)起云涌。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的激烈和能源價(jià)格的高企，為了追求規(guī)模效益，集裝箱船朝著越來越大型化的方向發(fā)展。同時(shí)，由于IMO新規(guī)則的不斷出臺(tái)，在船舶的設(shè)計(jì)中更需要考慮環(huán)保性，力爭(zhēng)對(duì)環(huán)境的影響減至最低。

巴拿馬運(yùn)河擴(kuò)建完成后，允許通過的船寬將由32.31米增至49米，因此裝箱量可達(dá)到12600TEU。由于IMO可視性要求，在不增加甲板室高度的情況下，新巴拿馬型集裝箱船將駕駛橋樓前移并采取雙島設(shè)計(jì)是目前的一個(gè)趨勢(shì)。機(jī)艙通常仍位于船后部，保留煙囪和值班室。燃油艙則位于船前部的甲板室下方，并被完全保護(hù)。

該船的具體參數(shù)總長(zhǎng)約365.45米，型寬48.2米，型深29.8米，設(shè)計(jì)吃水14米，結(jié)構(gòu)吃水15.5米，航速24.8節(jié)，甲板上集箱船裝載量為6584TEU，艙內(nèi)集裝箱裝載量為6016TEU，總計(jì)12600TEU。

船寬由32.31米增至49米，并不會(huì)引起穩(wěn)性問題。為了增加操作效率，并控制建造和運(yùn)營(yíng)成本，同時(shí)由于SOLAS破艙穩(wěn)性的要求，應(yīng)考慮將壓載水艙減至最小，同時(shí)維持GM值，為使螺旋槳完全浸入水中，還需調(diào)整縱傾，使首部吃水最小化。

將壓載水艙減至最小，既可減少經(jīng)濟(jì)效益的壓載水的攜帶量，還可減少壓載水處理成本和燃料消耗。因此成為設(shè)計(jì)中需考慮的關(guān)鍵因素之一。這部分空間可設(shè)計(jì)為空艙，既減少涂裝成本，又可減少對(duì)縱骨連接的疲勞損壞并且結(jié)構(gòu)更輕。在設(shè)計(jì)中三個(gè)40英尺的集裝箱貨位組成一個(gè)貨艙，大約比傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)長(zhǎng)15米，為確保方案最佳，應(yīng)對(duì)船底結(jié)構(gòu)和多種不同的艙壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析計(jì)算。

由于船長(zhǎng)增加，船體縱桁需要經(jīng)受更大的靜水彎曲力矩和波浪彎曲力矩，這要求其具備更大的慣性矩和翼板部件模數(shù)。為了獲得所需強(qiáng)度，對(duì)于390N/mm2的高強(qiáng)度鋼，鋼板最大厚度很可能超過70mm，對(duì)于460N/mm2的高強(qiáng)度鋼，鋼板最大厚度則可能超過60mm。如果在大型集裝箱船上采用460N/mm2的鋼板，則應(yīng)在設(shè)計(jì)中充分考慮各種防裂措施，如預(yù)切割防裂孔、在艙口圍板采用高韌性電極焊接、分段接頭位置移動(dòng)等。

對(duì)于相對(duì)較高的航速和船體屈曲以及較低的慣性矩和固有頻率，砰擊、彈振和沖蕩在垂向振動(dòng)狀況下，被波浪頻率共振放大。想要減小這些效應(yīng)需周密地建模、計(jì)算和驗(yàn)證，將累積疲勞損壞降至最小，同時(shí)船體縱桁剛性、艏艉幾何形狀、長(zhǎng)深比和航線也應(yīng)進(jìn)行仔細(xì)研究和規(guī)劃。

另外，對(duì)由彈性船體引起的煙囪和甲板室振動(dòng)的前期分析將對(duì)全船和船員舒適性產(chǎn)生顯著的影響。

船寬增加意味著艙口將變寬，相應(yīng)的艙口蓋也將更寬，由于船體撓曲，更寬更長(zhǎng)的艙口蓋放大了角位移，也更容易產(chǎn)生變形，這對(duì)設(shè)計(jì)、材料、砰擊和密封性均是一個(gè)挑戰(zhàn)。對(duì)于新巴拿馬型集裝箱船，每個(gè)蓋板的位移在縱向上可達(dá)到70mm，因此，艙口蓋、綁扎橋的設(shè)計(jì)以及集裝箱堆疊布置都需要認(rèn)真考慮。