大開口運(yùn)木船甲板綁扎系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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(yùn)量?jī)H排在礦砂、煤、谷物之后位居干散貨運(yùn)輸?shù)那皫孜?。木材船舶運(yùn)輸尤其原木的裝載和運(yùn)輸其風(fēng)險(xiǎn)高是業(yè)界所公認(rèn)的，近幾年來發(fā)生過多起因船舶裝載原木散架導(dǎo)致甲板原木滑落和沉船的事故。木材綁扎系統(tǒng)作為運(yùn)木船最具特色的關(guān)鍵系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)的安全性和可靠性十分重要。

運(yùn)木船新規(guī)范《2011年木材甲板貨運(yùn)輸船舶安全操作規(guī)則》，簡(jiǎn)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(bǔ)和修正，尤其對(duì)木材綁扎立柱的計(jì)算有了明確的規(guī)定。由于新規(guī)則實(shí)施時(shí)間不長(zhǎng)，且國(guó)內(nèi)外在建運(yùn)木船數(shù)量不多，各船級(jí)社接觸到的實(shí)例較少，新規(guī)則的執(zhí)行存在有爭(zhēng)議的地方?jīng)]有統(tǒng)一解釋，給運(yùn)木船木材綁扎系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來一定的困擾。

本文主要針對(duì)大開口運(yùn)木船原木裝載甲板綁扎系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范要求做簡(jiǎn)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(jì)更簡(jiǎn)化、更安全可靠和經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

2 大開口運(yùn)木船的特點(diǎn)

大開口運(yùn)木船相比一般的運(yùn)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(yùn)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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能有效地提高運(yùn)木船的經(jīng)濟(jì)性。但貨艙大開口的設(shè)計(jì)也帶來一些不利的影響，如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要滿足大開口的要求，甲板面、艙口圍、艙蓋等結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要相應(yīng)加強(qiáng)，同時(shí)由于貨艙口增大貨艙蓋的密閉性更難保證，尤其當(dāng)貨艙設(shè)計(jì)成風(fēng)暴壓載艙時(shí)，艙蓋的壓緊力非常大，手動(dòng)操作基本不可行，因此大開口運(yùn)木船一般不設(shè)置風(fēng)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(yùn)木船甲板綁扎系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 甲板木材綁扎系統(tǒng)布置的相關(guān)要求

（1）《國(guó)際載重線公約》對(duì)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(zhǎng)度，可用長(zhǎng)度為上層建筑間一個(gè)阱或幾個(gè)阱的總長(zhǎng)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(gè)貨艙口的后端；木材甲板貨應(yīng)盡可能橫向分布至船邊，對(duì)欄桿、舷墻支架、立柱、引水員進(jìn)出通道等障礙，要適當(dāng)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(dá)到上層建筑的標(biāo)準(zhǔn)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(fēng)筒和空氣管應(yīng)予有效防護(hù)。

根據(jù)以上要求，甲板木材綁扎系統(tǒng)的布置沿船長(zhǎng)方向應(yīng)盡可能靠近上建前壁，但應(yīng)注意留出適當(dāng)?shù)木嚯x以免木材堆裝損壞上建前壁，如機(jī)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(jí)社提供木材甲板貨堆裝后距離船邊的間隙計(jì)算，以便核實(shí)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(guó)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(yùn)河規(guī)則》對(duì)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(duì)進(jìn)入貨艙工作區(qū)域，包括貨艙通道、吊機(jī)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(gè)最小550 mm寬的通道。

此外，《2011年TDC規(guī)則》要求運(yùn)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(dá)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(dāng)?shù)募訌?qiáng)和保護(hù)，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(jì)也應(yīng)滿足甲板木材裝卸的相關(guān)要求，如吊機(jī)駕駛室的窗戶、吊機(jī)筒體外部直梯和維修平臺(tái)、吊鉤、滑車、鋼絲繩止跳、絞車卷筒等都應(yīng)做適當(dāng)加強(qiáng)和保護(hù)。

（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(shí)考慮吊機(jī)的操作范圍能否有效進(jìn)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(jì)

《國(guó)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(yùn)木材特征而用的立柱，應(yīng)具有足夠強(qiáng)度，但立柱的強(qiáng)度不應(yīng)超過舷墻的強(qiáng)度；立柱的間距不得超過3 m；應(yīng)配備堅(jiān)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(jì)，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(qiáng)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(dòng)立柱兩種型式：固定立柱通常設(shè)置在貨艙之間，而活動(dòng)立柱則布置在貨艙區(qū)域兩側(cè)并設(shè)計(jì)成可倒式，以避免影響吊機(jī)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(duì)吊機(jī)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(duì)應(yīng)甲板下骨材，減少額外的甲板下加強(qiáng)；固定立柱與活動(dòng)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(shí)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(dòng)立柱的收放，根據(jù)實(shí)船經(jīng)驗(yàn)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(jiǎn)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(dòng)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(yùn)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(duì)于大開口運(yùn)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(duì)應(yīng)每一立柱做支撐保護(hù)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(jì)從而形成貫穿首尾的甲板通道，按此設(shè)計(jì)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(qiáng)度的計(jì)算

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

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

（4）關(guān)于活動(dòng)立柱的設(shè)計(jì)

活動(dòng)立柱設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)是立柱底座及轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)。立柱底座應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度并有效地與船體結(jié)構(gòu)相連接，每一底座對(duì)應(yīng)設(shè)置甲板下加強(qiáng)，底座應(yīng)有泄水孔，轉(zhuǎn)動(dòng)部件要有潤(rùn)滑，底座的銷軸要設(shè)計(jì)鎖緊裝置以防立柱跳出底座。用于活動(dòng)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(jì)

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(diǎn)上的裝置，其設(shè)置方式應(yīng)盡實(shí)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(qiáng)度；在受到初始應(yīng)力后，在80%斷裂強(qiáng)度下的伸長(zhǎng)率不超過5%；承受不小于其原有斷裂強(qiáng)度40%的驗(yàn)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(shí)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(zhǎng)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(gè)長(zhǎng)度由間距不超過1.5 m的獨(dú)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(dú)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(dú)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(diǎn)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(jìn)一步系固，連接每一對(duì)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(shí)不要拉得太緊，使其在其上再堆放其他原木時(shí)就會(huì)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(gè)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(fù)荷，可由立柱強(qiáng)度計(jì)算得出的抗彎強(qiáng)度按公式算出。

4 結(jié)束語

隨著運(yùn)木船新規(guī)范《2011年TDC規(guī)則》的實(shí)施，木材綁扎系統(tǒng)的設(shè)計(jì)日趨規(guī)范化。結(jié)合大開口運(yùn)木船自身的特點(diǎn)，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(jì)更加簡(jiǎn)單有效、安全實(shí)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(yùn)營(yíng)和維護(hù)。

[1]1966年國(guó)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.