27000DWT多用途船設(shè)計

戴益民 吳 忠 黃 輝

（泰州口岸船舶有限公司，江蘇泰州225313）

0 前言

隨著金融危機(jī)的爆發(fā)，世界經(jīng)濟(jì)貿(mào)易形勢已發(fā)生重大變化，面對充滿變數(shù)的航運(yùn)市場，船東們訂造新船時最為關(guān)注的是何種船型運(yùn)營風(fēng)險較低而盈利能力較高。多用途船是一種能載運(yùn)“不確定性”貨物、擴(kuò)大船舶使用范圍、適應(yīng)不斷變化形勢的船型。因此，在目前這尚不明朗的世界經(jīng)濟(jì)貿(mào)易形勢下，多用途船將是船東們較為理想的運(yùn)營船型之一［1］。

多用途船是指具備多種運(yùn)載功能的船舶，能裝載雜貨、散貨、集裝箱、重大件貨等各種貨物。27 000 DWT多用途船由上海船舶研究設(shè)計院和泰州口岸船舶有限公司聯(lián)合研發(fā)設(shè)計和建造，船舶總訂單達(dá)25艘，主要船東有中國遠(yuǎn)洋運(yùn)輸集團(tuán)（COSCO）、新加坡PCL公司、新加坡PIL公司和埃塞俄比亞航運(yùn)公司。

圖1為一艘營運(yùn)中的27 000 DWT多用途船，甲板上不僅裝載了集裝箱，而且裝載了卡車、管道大件、箱式車皮等不同種類的貨物，充分展現(xiàn)了多用途船裝載貨物的靈活多樣性。

1 主要參數(shù)和總布置方案

本文以為新加坡PIL公司建造的27 000 DWT多用途船為例，介紹其主要參數(shù)、航速、油耗、續(xù)航力和總布置方案。

圖1 27 000 DWT多用途船

1.1 主要參數(shù)

1.2 入級符號

該船入法國BV船級社，入級符號如下：

BVI HULL， MACH，General Cargo Ship，Grab［20］，Equipped for carriage of containers，heavycargo，nonhomload（Holds 1，3 may be Empty），occasional dry bulk cargo，unrestricted navigation，VeriSTAR-HULL，Inwater survey，CPS（WBT），Mon-shaft Clean Ship 3，Green passport，AUT-UMS

該船船旗國為新加坡。

1.3 航速、油耗和續(xù)航力

27 000 DWT多用途船在設(shè)計吃水10.2 m和主機(jī)85%MCR及15%海上風(fēng)浪裕度下，服務(wù)航速為15.1 kn；續(xù)航力達(dá)到 15 000 n·mile。

主機(jī)在CSR功率、ISO環(huán)境條件和燃油低熱值為42 707 kJ/kg下，主機(jī)油耗大約是每天28.05 t。

1.4 總布置方案

該船的總布置圖見圖2。

1）全船設(shè)有從首至尾連續(xù)的主甲板，設(shè)首樓和尾樓；尾樓甲板向上設(shè)置上層建筑，共6層，分別為A甲板、B甲板、C甲板、D甲板、駕駛甲板和羅經(jīng)甲板。

2）全船設(shè)有7道水密橫艙壁，從首到尾將船依次分隔為首尖艙、第一～第五貨艙、機(jī)艙和尾尖艙。

3）全船共設(shè)5個貨艙，每個貨艙內(nèi)設(shè)兩層吊離式二甲板，貨艙內(nèi)船中高度方向設(shè)有3道箱型梁，用以減小開口及艙蓋尺寸；貨艙底部設(shè)有雙層底和管弄；主甲板艙口蓋采用液壓折疊式，二甲板的艙口蓋采用吊離式。當(dāng)二甲板艙口蓋不使用時，可擱置于上建前主甲板上方和第一貨艙主甲板上方兩側(cè)艙口蓋擱架上。

4）貨艙區(qū)域舷側(cè)邊艙分別為空艙和壓載艙，空艙用作通道和布置管系及電纜。

圖2 總布置圖

5）甲板上共設(shè)置4臺起重機(jī)，第二貨艙與第三貨艙之間設(shè)1臺40 t×27 m起重機(jī)，第三貨艙與第四貨艙之間設(shè)2臺45 t×22 m的起重機(jī)，第四貨艙與第五貨艙之間設(shè)1臺90 t×27 m起重機(jī)。2臺45 t起重機(jī)和1臺90 t起重機(jī)使用聯(lián)吊梁可以聯(lián)吊重達(dá)180 t的貨物。

6）全船可以裝載1 387 TEU集裝箱，其中甲板上785 TEU，貨艙內(nèi)602 TEU。

2 EEDI能效設(shè)計指數(shù)

隨著世界貿(mào)易的快速發(fā)展，海運(yùn)需求和船舶需求持續(xù)增長，進(jìn)而導(dǎo)致海運(yùn)業(yè)對環(huán)境的污染日漸顯著。在船舶領(lǐng)域引入溫室氣體排放指數(shù)有著積極的意義。國際海事組織海上環(huán)境保護(hù)委員會提出船舶能效設(shè)計指數(shù)（EEDI）［2］用來衡量船舶能效水平的指標(biāo)。該指數(shù)反映了船舶設(shè)計時船舶運(yùn)輸所創(chuàng)造的社會效益（貨運(yùn)量）和所產(chǎn)生的環(huán)境成本（CO2排放量）之間的關(guān)系。經(jīng)過計算，該船EEDI能效設(shè)計指數(shù)不同階段基線值和計算值見表1。

根據(jù)表1可知，27 000 DWT多用途船已滿足第0階段、第一階段和第二階段EEDI要求，即在2025年以前都滿足EEDI要求，具有較好的能效指標(biāo)。

表1 不同階段的EEDI值

3 主機(jī)選型優(yōu)化

該船母型船25 000 DWT多用途船的主機(jī)采用MITSUBISHI 6UEC50II，現(xiàn)根據(jù)27 000 DWT多用途船航線的特點(diǎn)，主機(jī)選用了電噴主機(jī)MAN-B&W 6S50ME-C8.2 TierII。該主機(jī)主要有如下優(yōu)點(diǎn)：

1）通過電控控制噴油，使柴油機(jī)在各負(fù)荷實(shí)現(xiàn)低損耗及良好的運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)每缸熱負(fù)荷平衡優(yōu)化；

2）合適的燃油噴射壓力及噴射線型；

3）改善排放，滿足氮化物排放TierII要求；

4）集成Alpha注油系統(tǒng)；

5）良好的運(yùn)行、監(jiān)控及故障診斷，使維修周期延長。

4 線型優(yōu)化設(shè)計

27 000 DWT多用途船線型以我公司建造的新加坡PCL 25 000 DWT多用途船線型的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化而成。通過多次船模試驗(yàn)［3］進(jìn)行分析與比較，在增加載重量的同時保證船舶具有良好的水動力性能。

針對該船方形系數(shù)較大、平行中體較長的特點(diǎn)，分別進(jìn)行了如下的線型優(yōu)化：

1）針對該船機(jī)艙段重量分布較多，為了盡量減小均質(zhì)貨裝載時的尾縱傾，需要增加船尾的豐滿度，使浮心盡量后移。在優(yōu)化過程中較好地平衡了浮心后移、尾部豐滿與阻力、推進(jìn)及操縱性能改善之間的矛盾。

2）進(jìn)一步優(yōu)化首部線型來減小興波阻力。通過對球鼻首的形狀多方案比較優(yōu)選，使船舶阻力比母型船減小約2%，船模試驗(yàn)和優(yōu)化后的線型分別見圖3和圖4。

圖3 最新船模試驗(yàn)

圖4 優(yōu)化后線型

5 貨艙布置與設(shè)計

5.1 貨艙布置

1）全船共設(shè)有5個貨艙，每個貨艙設(shè)主甲板和兩層二甲板，主甲板距基線的高度為14 500 mm，第一層二甲板距基線的高度為11 640 mm，第二層二甲板距基線的高度為7 000 mm，內(nèi)底板距基線1 800 mm，見圖5。

圖5 中橫剖面

2）貨艙內(nèi)高度方向分設(shè)有3道箱型梁，首尾與橫艙壁連接；二甲板艙口蓋通過貨艙舷側(cè)內(nèi)殼板上支承塊和箱型梁側(cè)面的支承塊安放在貨艙內(nèi)。

3）內(nèi)底板考慮重貨和抓斗加強(qiáng)，設(shè)計均布載荷為20 t/m2；第一貨艙到第五貨艙內(nèi)底板集裝箱堆垛負(fù)荷為120 t/TEU和180 t/FEU。

4）主甲板艙口蓋采用液壓折疊式。第一貨艙主甲板艙口蓋堆垛負(fù)荷為30 t/TEU，第二貨艙主甲板艙口蓋堆垛負(fù)荷為40 t/TEU和50 t/FEU，第三貨艙、第四貨艙和第五貨艙主甲板艙口蓋堆垛負(fù)荷為50 t/TEU和80 t/FEU；第一層二甲板和第二層二甲板艙口蓋采用吊離式。除第二貨艙第二層二甲板的艙口蓋設(shè)計均布載荷為5 t/m2外，其余二甲板艙口蓋設(shè)計均布載荷為3.5 t/m2。

5.2 舷側(cè)結(jié)構(gòu)設(shè)計

多用途船區(qū)別于散貨船的一個很大特點(diǎn)是沒有頂邊艙和底邊艙，舷側(cè)外板及舷側(cè)內(nèi)壁都直接與甲板板和內(nèi)底板及舭部連接，舷側(cè)結(jié)構(gòu)在設(shè)計時應(yīng)注意：

1）SOLAS規(guī)定對于偶爾裝載散貨的雙殼干貨船，舷側(cè)的外殼板和內(nèi)殼板在任何橫剖面處的間距不得小于1 000 mm（按垂直于舷側(cè)殼板量取）。以第二貨艙FR205橫剖面舉例說明，圖6中左圖為原方案初始設(shè)計時的結(jié)構(gòu)圖，云線區(qū)域不滿足該規(guī)范要求，部分位置垂直于舷側(cè)外殼板的距離只有638 mm；為了滿足規(guī)范要求將舷側(cè)內(nèi)殼板向上做一個高為1 100 mm斜邊，使該處垂直于舷側(cè)外殼板的距離為1 006 mm，具體修改方案詳見圖6（右圖）。

圖6 SOLAS中1 000 mm要求

2）根據(jù)SOLAS第II-1/3-6條及檢查通道技術(shù)規(guī)定，雙舷側(cè)應(yīng)留有檢查通道，在雙舷側(cè)處所內(nèi)的管路或垂直梯子之類障礙物處，凈通道的最小寬度不得小于600 mm。

3）舷側(cè)的內(nèi)殼板和外殼板為縱骨架式，肋骨內(nèi)表面之間的最小凈空不得小于800 mm，在貨艙長度的平行船體之外，該凈空可按結(jié)構(gòu)形狀的需要而減少，但無論如何不得小于600 mm。上述最小凈空應(yīng)是內(nèi)殼板和外殼板上骨架內(nèi)表面之間的假想連線量取的最小距離。

6 防海盜措施

27 000 DWT多用途船的航線途經(jīng)索馬里海域，為了防止海盜的劫持，在船上需要加裝一定的防海盜措施。該船防海盜措施如下所述。

1）建立完善的近距離、中距離、遠(yuǎn)距離三個層次通信保障系統(tǒng)。近距離通信是給船上配備足夠數(shù)量的手持對講機(jī)；中距離通信是給船舶加裝一套VHF裝置，VHF天線安裝在1號起重機(jī)回轉(zhuǎn)平臺處；遠(yuǎn)距離通訊是配備銥星電話，銥星電話的天線安裝在透氣帽型式的結(jié)構(gòu)內(nèi)進(jìn)行偽裝和保護(hù)。

2）將主甲板上舷側(cè)的欄桿形式修改為舷墻結(jié)構(gòu)，舷墻從首樓甲板延伸到尾樓甲板。為了防止海盜掛鉤，將舷墻的頂板做成外飄圓弧形。

3）為了避免海盜從主甲板的斜梯登上上層建筑，將主甲板與尾樓甲板之間的斜梯做成可拆式。

4）使用蒸汽對登上主甲板的海盜進(jìn)行防御，從機(jī)艙延伸兩路蒸汽管布置于主甲板至尾樓甲板上的通道處。為了便于操作，將蒸汽操作閥門布置于機(jī)艙。

5）將進(jìn)入機(jī)艙的鋼質(zhì)門做成強(qiáng)框架型的重型水密門，鉸鏈部分設(shè)置在艙內(nèi)，同時內(nèi)部加裝限位鎖定裝置。

6）為防止海盜向機(jī)艙內(nèi)釋放二氧化碳，在機(jī)艙二氧化碳釋放管路上加放1只截止閥。

7）將船內(nèi)部某一艙室做成最終抵抗海盜的堡壘。該艙室內(nèi)需要考慮通風(fēng)、電源（蓄電池、手電筒）、飲用水和食品，將VHF和依星電話等通訊終端也設(shè)置在該艙內(nèi)。

8）所有進(jìn)入機(jī)艙的逃生孔的門的銘牌采用插入式，便于銘牌全部抽走。

7 結(jié)語

27 000 DWT多用途船的整體性能、綠色節(jié)能技術(shù)和防海盜技術(shù)在同類型船舶中處于領(lǐng)先水平。該船型將得到更多的國內(nèi)外船東的青睞。

［1］馬民，金楊波，陳汶.3種20 000 t多用途重吊船船型總體設(shè)計特點(diǎn)分析［J］.上海造船，2011（1）：43-45.

［2］IMO.新造船能效設(shè)計指數(shù)計算方法導(dǎo)則［S］.MEPC.212（63），2012.3.2.

［3］SSSRI.27 000 DWT 多用途船船模試驗(yàn)報告［R］.2012.7.