大開口運木船甲板綁扎系統(tǒng)的設(shè)計

黃榮杰

（江門市南洋船舶工程有限公司，江門529145）

1 前言

據(jù)有關(guān)資料，木材的水運量僅排在礦砂、煤、谷物之后位居干散貨運輸?shù)那皫孜?。木材船舶運輸尤其原木的裝載和運輸其風險高是業(yè)界所公認的，近幾年來發(fā)生過多起因船舶裝載原木散架導致甲板原木滑落和沉船的事故。木材綁扎系統(tǒng)作為運木船最具特色的關(guān)鍵系統(tǒng)，其設(shè)計的安全性和可靠性十分重要。

運木船新規(guī)范《2011年木材甲板貨運輸船舶安全操作規(guī)則》，簡稱《2011年TDC規(guī)則》，已于2011年11月30日通過。新規(guī)則相比舊規(guī)則做了很多增補和修正，尤其對木材綁扎立柱的計算有了明確的規(guī)定。由于新規(guī)則實施時間不長，且國內(nèi)外在建運木船數(shù)量不多，各船級社接觸到的實例較少，新規(guī)則的執(zhí)行存在有爭議的地方?jīng)]有統(tǒng)一解釋，給運木船木材綁扎系統(tǒng)的設(shè)計帶來一定的困擾。

本文主要針對大開口運木船原木裝載甲板綁扎系統(tǒng)的設(shè)計及相關(guān)規(guī)范要求做簡要介紹，旨在滿足各相關(guān)規(guī)范要求的前提下，盡可能使設(shè)計更簡化、更安全可靠和經(jīng)濟實用。

2 大開口運木船的特點

大開口運木船相比一般的運木船具有更大的貨艙開口，貨艙的艙容及甲板面堆裝面積比一般運木船大得多，具有艙容利用率高、貨物裝卸方便、載貨品種廣泛、港口適應(yīng)性強等優(yōu)點，能有效地提高運木船的經(jīng)濟性。但貨艙大開口的設(shè)計也帶來一些不利的影響，如結(jié)構(gòu)設(shè)計要滿足大開口的要求，甲板面、艙口圍、艙蓋等結(jié)構(gòu)強度要相應(yīng)加強，同時由于貨艙口增大貨艙蓋的密閉性更難保證，尤其當貨艙設(shè)計成風暴壓載艙時，艙蓋的壓緊力非常大，手動操作基本不可行，因此大開口運木船一般不設(shè)置風暴壓載艙。另外，貨艙區(qū)甲板面的通道也變小了，需綜合考慮木材綁扎立柱的布置以及相關(guān)通道規(guī)范的要求能否滿足。

3 大開口運木船甲板綁扎系統(tǒng)設(shè)計

3.1 甲板木材綁扎系統(tǒng)布置的相關(guān)要求

（1）《國際載重線公約》對木材甲板貨堆裝的要求：木材甲板貨應(yīng)至少布及全部可用長度，可用長度為上層建筑間一個阱或幾個阱的總長度。如果在后端無上層建筑作限制，則木材應(yīng)至少伸延到最后一個貨艙口的后端；木材甲板貨應(yīng)盡可能橫向分布至船邊，對欄桿、舷墻支架、立柱、引水員進出通道等障礙，要適當留有余地，但由此在船邊形成的任何間隙平均應(yīng)不超出船寬4%；木材甲板貨應(yīng)緊密地堆裝、捆綁并系牢，其堆裝高度應(yīng)至少達到上層建筑的標準高度；在任何情況下，堆裝的木材不應(yīng)妨礙船舶航行及船上必要的工作；堆裝貨物的露天甲板上的開口應(yīng)予緊密封艙，通風筒和空氣管應(yīng)予有效防護。

根據(jù)以上要求，甲板木材綁扎系統(tǒng)的布置沿船長方向應(yīng)盡可能靠近上建前壁，但應(yīng)注意留出適當?shù)木嚯x以免木材堆裝損壞上建前壁，如機艙應(yīng)急逃口從上建前壁出來則其橫向的通道凈寬需滿足規(guī)范最低要求700 mm以上；木材綁扎布置沿船寬方向應(yīng)盡可能靠近舷邊，如船舶需滿足木材干舷，則應(yīng)給船級社提供木材甲板貨堆裝后距離船邊的間隙計算，以便核實滿足規(guī)范平均間隙不超出船寬4%的要求。

（2）甲板面的通道布置需滿足相關(guān)的規(guī)范規(guī)則要求：如《國際載重線公約》要求船員甲板通道凈寬600 mm以上；IMO要求引水員甲板通道凈寬700 mm以上；《巴拿馬運河規(guī)則》對甲板貨旁邊的通道要求凈寬915 mm、凈高2 134 mm；《澳大利亞碼頭工人公約》要求甲板上的通道凈寬750 mm、凈高2 000 mm以上，對進入貨艙工作區(qū)域，包括貨艙通道、吊機通道、絞車操作位置、艙口裝卸貨指揮人員位置或其它裝卸貨需要有人的位置，必須提供一個最小550 mm寬的通道。

此外，《2011年TDC規(guī)則》要求運木船在航行期間，如果在甲板上或甲板下沒有方便的船員通道供從起居處所安全到達船舶的必要操作位置，則應(yīng)在甲板貨上設(shè)置相應(yīng)的通道。

（3）甲板木材裝載區(qū)域內(nèi)相關(guān)的設(shè)備和舾裝件都應(yīng)考慮適當?shù)募訌姾捅Ｗo，避免被木材損壞。如引水員舷梯、軟梯、甲板面管路、小艙口蓋、透氣帽、百葉窗、消防箱、滅火器、電氣設(shè)備等；甲板吊的設(shè)計也應(yīng)滿足甲板木材裝卸的相關(guān)要求，如吊機駕駛室的窗戶、吊機筒體外部直梯和維修平臺、吊鉤、滑車、鋼絲繩止跳、絞車卷筒等都應(yīng)做適當加強和保護。

（4）甲板木材綁扎的布置應(yīng)盡可能使木材甲板貨堆裝得更加規(guī)整，以便系固。應(yīng)特別注意木材綁扎立柱的布置不得妨礙貨艙艙口蓋打開操作，同時考慮吊機的操作范圍能否有效進行貨艙和甲板面裝卸貨以及避免與綁扎立柱相干涉。

3.2 木材綁扎立柱的設(shè)計

《國際載重線公約》規(guī)定冬季航行于冬季季節(jié)地帶的船舶，木材甲板貨在露天甲板上的高度不得超過該船最大寬度的1/3。根據(jù)所運木材特征而用的立柱，應(yīng)具有足夠強度，但立柱的強度不應(yīng)超過舷墻的強度；立柱的間距不得超過3 m；應(yīng)配備堅固的角鋼或金屬插座或同等有效設(shè)施來固定立柱。

木材綁扎立柱的設(shè)計，首先應(yīng)根據(jù)技術(shù)規(guī)格書要求確定木材甲板貨的裝載量及堆裝高度。如規(guī)格書無要求，則應(yīng)根據(jù)貨艙區(qū)甲板面的布置綜合考慮甲板通道、船舶穩(wěn)性、駕駛室盲區(qū)以及立柱本體的尺寸、強度等初步確定木材綁扎立柱的布置，并由此核算甲板木材裝載量及堆裝高度。但無論如何木材堆裝的高度不能超過上述載重線公約的要求。

（1）關(guān)于立柱的布置

綁扎立柱有固定立柱和活動立柱兩種型式：固定立柱通常設(shè)置在貨艙之間，而活動立柱則布置在貨艙區(qū)域兩側(cè)并設(shè)計成可倒式，以避免影響吊機裝卸貨操作。中部引水員舷梯和軟梯應(yīng)由固定立柱圍出收藏和操作的空間，此空間應(yīng)盡量小以減少對吊機裝卸貨影響；立柱的中心距按規(guī)范不能超過3 m，一般設(shè)置為2.8 m更有利于對應(yīng)甲板下骨材，減少額外的甲板下加強；固定立柱與活動立柱應(yīng)盡量靠舷墻邊布置，并利用舷墻來支撐立柱以便裝貨時使立柱保持豎立，但立柱本體與舷墻要有一定的間隙，否則影響活動立柱的收放，根據(jù)實船經(jīng)驗間隙值在60 mm以上較合適。如船舶無需滿足木材干舷，則立柱布置也可采用較簡易的布置型式，即立柱底座布置在艙口蓋兩側(cè)與艙口蓋側(cè)板焊接，立柱做成可拆式活動立柱，木材甲板貨僅堆裝在艙口蓋上。

（2）關(guān)于甲板通道的布置

常規(guī)運木船中部引水員梯至上層建筑之間的立柱通常采用門字型結(jié)構(gòu)，由門字型立柱圍出的空間作為引水員通道，甲板面的其它位置都用于裝載木材包括立柱與艙口圍之間的間隙。而對于大開口運木船，由于立柱與艙口圍之間的間隙比較小，通常采用單根立柱布置型式，否則通道寬度不足以及艙蓋鎖緊器與立柱干涉無法操作。立柱與艙口圍之間的間隙在引水員通道位置不堆裝木材，可在艙蓋頂部對應(yīng)每一立柱做支撐保護由此構(gòu)成引水員甲板通道，其它艙甲板通道位置如船舶無需滿足木材干舷也可按此設(shè)計從而形成貫穿首尾的甲板通道，按此設(shè)計則規(guī)范所要求木材甲板貨上的通道可以免除，此甲板通道的凈寬應(yīng)至少在700 mm以上以滿足IMO關(guān)于引水員通道的要求。

（3）關(guān)于立柱強度的計算

《2011年TDC規(guī)則》有詳細的實例進行計算，關(guān)鍵在于參數(shù)的選取。為簡化計算，也可選擇木材裝載量較大的典型貨艙進行計算。

關(guān)于大開口運木船立柱強度的計算，關(guān)鍵點在于明確木材的計算高度，如以艙蓋頂為基準向上量取，艙蓋頂以下不裝載木材，則計算出來的值會小很多。另外關(guān)于剖面模數(shù)W值計算，公式中安全裕度的取值為鋼材極限強度360 MPa乘50%理解上是有爭議的，目前也無統(tǒng)一解釋。以上兩點對立柱的規(guī)格選取及鋼材用量影響很大，應(yīng)與入級船級社協(xié)商確定。

（4）關(guān)于活動立柱的設(shè)計

活動立柱設(shè)計的關(guān)鍵點是立柱底座及轉(zhuǎn)動裝置的設(shè)計。立柱底座應(yīng)具有足夠的強度并有效地與船體結(jié)構(gòu)相連接，每一底座對應(yīng)設(shè)置甲板下加強，底座應(yīng)有泄水孔，轉(zhuǎn)動部件要有潤滑，底座的銷軸要設(shè)計鎖緊裝置以防立柱跳出底座。用于活動立柱拉放縱向設(shè)置的眼板其位置應(yīng)盡量高，以減少鋼絲繩及起吊滑車的受力。立柱間的連接可采用鋼絲繩或鏈條形式。

3.3 木材綁扎系固裝置的設(shè)計

木材綁扎系固裝置包含：綁扎眼板、綁扎鋼絲繩、鏈條、花籃螺絲、卸扣、滑車等。根據(jù)《2011年TDC規(guī)則》，每一綁索均應(yīng)從木材甲板貨上繞過，并縛緊于合適的眼板、綁索系柱或其他適合預(yù)定用途并有效附連在甲板邊板或其他加固點上的裝置，其設(shè)置方式應(yīng)盡實際可能使其沿木材甲板貨的全高與木材甲板貨接觸。所有綁索及其部件均應(yīng)具有不小于133 kN的斷裂強度；在受到初始應(yīng)力后，在80%斷裂強度下的伸長率不超過5%；承受不小于其原有斷裂強度40%的驗證載荷后，無永久變形。每一綁索都應(yīng)設(shè)有張緊裝置或系統(tǒng)，其位置應(yīng)使其在需要時能安全有效工作。該張緊裝置或系統(tǒng)所產(chǎn)生的載荷不得小于水平部分27 kN和垂直部分16 kN。在張緊和初步系固后，張緊裝置或系統(tǒng)的螺桿的剩余螺紋長度應(yīng)不少于一半或剩余張緊能力不少于一半，以供后續(xù)使用。

（1）原木甲板貨應(yīng)由立柱支撐，在其整個長度由間距不超過1.5 m的獨立綁索系固，即甲板面綁扎系固眼板的間距不得超過1.5 m。獨立綁索可采用頂部覆蓋式和連續(xù)波形（波形鋼絲）綁扎布置。如船上有絞車或其他張緊系統(tǒng)，獨立綁索可與波形鋼絲系統(tǒng)連接收緊。如未設(shè)置波形鋼絲，則應(yīng)增設(shè)鏈條或鏈條/鋼絲組合覆蓋式綁索。

（2）如果原木甲板貨積載在艙蓋和更高位置上，則除了用上述第（1）點的綁索系固外，還應(yīng)用橫向系索（即倒鉤鋼絲綁索）系統(tǒng)作進一步系固，連接每一對左舷和右舷立柱。

倒鉤鋼絲綁索，應(yīng)按下列方式設(shè)置：

①在貨堆高度約四分之三處，倒鉤鋼絲應(yīng)穿過在此高度固定于立柱的眼板以能橫向拉伸，分別與左、右舷立柱連接。倒鉤綁扎鋼索鋪放時不要拉得太緊，使其在其上再堆放其他原木時就會變緊；

②如果艙口蓋的高度小于2m，可按類似方式使用第二根倒鉤鋼絲，其應(yīng)設(shè)置在艙口蓋上方約1m處；

③以此方式使用倒鉤鋼絲的目的是有助于在整個貨堆中產(chǎn)生盡可能均勻的張力，從而在各立柱上向舷內(nèi)產(chǎn)生拉力。

所需倒鉤鋼絲的數(shù)量及使用負荷，可由立柱強度計算得出的抗彎強度按公式算出。

4 結(jié)束語

隨著運木船新規(guī)范《2011年TDC規(guī)則》的實施，木材綁扎系統(tǒng)的設(shè)計日趨規(guī)范化。結(jié)合大開口運木船自身的特點，在滿足規(guī)格書及相關(guān)規(guī)范最低配置的情況下，盡可能使木材綁扎系統(tǒng)的設(shè)計更加簡單有效、安全實用，從而降低船廠鋼材的用量，節(jié)約船舶建造成本，也有利于船舶的后續(xù)運營和維護。

[1]1966年國際載重線公約的1988 年議定書附件B 修正案.

[2]CODE OF SAFE PRACTICE FOR SHIPS CARRYING TIMBER DECK CARGOES,1991.Resolution A.715(17).

[3]CODE OF SAFE PRACTICE FOR SHIPS CARRYING TIMBER DECK CARGOES.2011.Resolution A.1048(27).

[4]CODE OF SAFE PRACTICE FOR CARGO STOWAGE AND SECURING.1992.