集裝箱船改裝艙口蓋設計要點

顧 浩，馬 濤

(上海德瑞斯華海船用設備有限公司，上海 200093)

集裝箱船改裝艙口蓋設計要點

顧 浩，馬 濤

(上海德瑞斯華海船用設備有限公司，上海 200093)

隨著國際航運市場的發(fā)展，船舶不斷向大型化、自動化方向發(fā)展。在國際運力過剩的情況下，船東青睞通過改裝船舶的方式以滿足新的運輸需求，提高經(jīng)濟效益。文章以某集裝箱船改裝為例，闡述改裝設計過程中艙口蓋總布置以及重要部位的節(jié)點設計思路和方法。

集裝箱船；改裝艙口蓋；總布置；節(jié)點設計

在當今世界，集裝箱船以其高效、安全、優(yōu)質、方便等特點受到貨主和船東公司的青睞。由于國際航運業(yè)的不景氣，拆船和修造船業(yè)務逐漸發(fā)展起來。有些航運公司出于業(yè)務發(fā)展的需求，將原來的干散貨船改裝成集裝箱船，或者將集裝箱船重新劃分艙室，滿足不同的運輸需求，從而提高船舶的運力。改裝的目的是使原來裝載20英尺、40英尺集裝箱的集裝箱船在改裝之后能夠裝載53英尺集裝箱。

1 船東要求分析

集裝箱船是布置地位型船舶，艙容和布置地位在集裝箱船設計方面尤為重要。本船為了滿足能夠裝載53英尺集裝箱的要求，需要對艙室進行重新劃分。船東要求將船體的2#～5#艙一共4個艙室重新劃分，改裝成3個艙室，以滿足能夠裝載53英尺集裝箱的要求。

1.1 艙口蓋總體布置

按照船東要求，重新劃分艙室。將原來的2#～5#艙之間的3個艙壁取消，新建2個艙壁，從而完成艙室的重新分割，圖1、圖2為改裝前、后總布置示意圖。由此可以確定每個艙室的開口大小，從而初步確定艙口蓋的大小。

圖1 改裝前原船總布置示意圖

圖2 改裝后新船總布置示意圖

1.2 邊界條件分析

在新設計船舶艙口蓋時，首先應重點考慮艙口蓋邊界條件。對于集裝箱船改裝來說，艙口蓋邊界條件同樣重要。另外，對于改裝設計的船舶，應當盡量使用原有的設備或者設施，減少船東的成本。對于集裝箱船來說，主要是考慮集裝箱的綁扎通道以及艙口蓋是否與艙口圍上其他設施沖突。

1.2.1 縱向方向(船長方向)

以2#艙前段為例。原船的縱向布置示意圖如圖3所示。分析本船的狀態(tài)，由于1#艙不需要改裝，維持原狀，在1#艙和2#艙艙口圍上方設置有一個平臺。艙口圍板距離此平臺的縱向間距約400 mm。這部分空間需要布置艙口蓋相關的零部件如橡皮、支撐塊、定位銷(限位裝置)、止跳裝置等。根據(jù)SOLAS規(guī)范要求，艙口蓋的綁扎通道至少需要600 mm的距離，所以此處無法布置綁扎通道。作如下考慮，將艙口蓋與平臺設計成同樣高度，使得艙口蓋頂板和艙口圍原有平臺整體齊平形成綁扎通道。此處可以通過外伸艙口蓋頂板的方式確保艙口蓋與平臺的縱向間隙不大于100 mm，防止工人在艙口蓋頂板上進行綁扎工作時踏空。

圖3 原船1#艙和2#艙艙口蓋縱向布置示意圖

1.2.2 橫向方向(船寬方向)

典型橫剖面示意圖見圖4。由于原船是集裝箱船，在舷側方向布置了艙口蓋的導向裝置(此處改裝成導向兼通風裝置)，方便艙口蓋的起吊。導向裝置通常定位于艙口蓋的中心位置。由于艙室的重新劃分、艙口蓋的重新布置，使得艙口蓋的導向裝置位置移動，這就需要和船廠進行協(xié)商，改裝原來的通風導向裝置，移動位置或者修改外形，不影響新的艙口蓋導向裝置的布置。

圖4 典型橫剖面示意圖

1.3 艙口圍變形

艙口圍變形屬于船體變形，由船廠或者設計院提供。具體的艙口圍變形值如下：橫向/縱向變形為±20 mm；縱向翹曲變形為±50 mm；中拱/中垂為0.8 mm/m。

2 吊離式艙口蓋與艙口圍的配合問題

2.1 吊離式艙口蓋概述

吊離式艙口蓋通常使用鋼絲繩或者吊架，通過吊機或者其他起吊裝置進行艙口蓋的起吊工作。通常在艙口圍上設置導向裝置使得吊離式艙口蓋能夠順利的起吊，從而完成集裝箱的裝卸。艙口蓋上的主要裝置有：限位裝置(包括橫向限位和縱向限位)、密封裝置、支撐塊、止跳裝置等。以2#艙艙口蓋為例，基本裝置示意圖如圖5所示。

圖5 2#艙艙口蓋基本裝置示意圖

2.2 艙口蓋導向裝置和限位裝置的布置

艙口蓋作為獨立的鋼體結構，并不參與全船總體強度。水平方向由縱向和橫向限位裝置限位在艙口圍上，垂直方向由支撐塊將蓋板上的載荷傳遞到艙口圍上。蓋板整體框架相對于艙口圍開口來說是剛性的。因此當艙口圍發(fā)生變形時，艙口蓋結構框架可以認為在水平面內(nèi)是剛性固定無變形的，隨著船體限位裝置在平面內(nèi)移動。所以限位裝置的布置對于艙口蓋相對艙口圍的滑移影響至關重要[1]。

為了減少水平力矩的影響，通常將限位裝置布置在艙口蓋的中心位置。如圖5所示，艙口蓋左舷布置了橫向限位和縱向限位裝置，右舷僅布置了縱向限位裝置，為了讓艙口蓋適應船體變形。

2.3 艙口蓋密封橡皮的選型與布置

艙口蓋的風雨密是通過蓋板上設置的一圈密封橡皮壓緊在艙口圍的不銹鋼板上實現(xiàn)的。蓋板通過相對于艙口圍做往復滑移的運動以適應艙口圍的變形，此時密封膠條將在不銹鋼壓緊板上來回滑移。

集裝箱船貨艙開口大，艙口圍變形較大，因此在橡皮選型時需要格外考慮到此特點?；剖较鹌ぴ谑褂眠^程中，在發(fā)生滑移之前往往自身會產(chǎn)生側向扭動變形，如圖6所示，能夠承受比理論滑移量更大的變形?；谏鲜隹紤]，本船選擇滑移橡皮作為密封件。

圖 6 滑移式密封橡皮的側向扭動變形示意圖

此外，為了保證艙口蓋的密性，在確定橡皮壓緊板的寬度時，應充分考慮到壓緊板與橡皮之間的相對滑移量(20 mm)，橡皮典型節(jié)點示意圖如圖7所示。

圖7 橡皮典型節(jié)點示意圖

2.4 艙口蓋止跳裝置的布置

由于船體在航行過程中，艙口蓋和船體會有垂向的相對位移。為了限制垂向相對位移，同時為了保證密性要求，止跳裝置必不可少。止跳裝置應能承受由于船體變形所引起的艙口蓋與艙口圍間的相對位移。

設計過程中，根據(jù)該船艙口蓋的結構型式、承載特點以及止跳裝置的布置條件等，參考IACS CSR規(guī)范， 初步確定止跳裝置設置的間隔約為6 m，并據(jù)此確定止跳裝置的數(shù)量及位置。另外考慮到船體變形，艙口蓋上止跳軸和艙口圍上止跳裝置橫向以及縱向間隙均需大于理論變形值(20 mm)，止跳裝置節(jié)點示意圖如圖8所示。

圖8 止跳裝置節(jié)點示意圖

2.5 艙口蓋支撐塊的布置與選型

當艙口蓋處于關閉狀態(tài)時，通過支撐塊將蓋板上的載荷傳遞到艙口圍。對于集裝箱船來說，鋼對鋼支撐塊由于成本低廉、制造和調(diào)節(jié)方便，得到了船東的青睞。本改裝船同樣使用鋼對鋼支撐塊，如圖9所示。

圖9 支撐塊節(jié)點布置示意圖

由于集裝箱船載荷是通過箱腳傳遞到艙口蓋，再經(jīng)由支撐塊傳遞到艙口圍上。顯然箱腳處局部受力較大，因此支撐塊通常設置在集裝箱箱腳對應的艙口蓋底板下緣。

關于支撐塊的選型，可根據(jù)支撐塊的承載力F，按BV船級社和IACS URS 21A規(guī)范確定許用表面壓力Pn，計算得出支撐塊面積A=F/Pn。再根據(jù)布置空間，最終確定支撐塊的大小。

通常在鋼對鋼支撐塊上設置可調(diào)節(jié)墊板(如圖9所示)，方便船廠現(xiàn)場調(diào)節(jié)。另外，全船支撐塊的選型應該盡量統(tǒng)一。

3 結束語

艙口蓋的設計和改裝需要考慮的要點非常多，由于篇幅有限，本文僅選取了幾個重要的節(jié)點做了分析。在實際項目中，僅以理論變形作為設計依據(jù)是不夠的，還需要考慮制造公差和安裝公差；另外在復雜的混裝工況下，可能遇到集裝箱橫跨2個艙室的不同艙口蓋，由此需要額外考慮艙口蓋與艙口蓋的相對變形，設置可以滑移的集裝箱箱腳等。

[1] 張維栗，梅曉君.大型集裝箱船艙蓋布置適應性研究[J].船舶標準化工程師,2014，47(1)：57-60.

保護地球 從你我做起

With the development of international shipping market,ships tend to be large sized,high automation and transport mode diversity.In the case of overcapacity from international transport,the ship owners prefer ship alternation in order to fulfill new transport mode.In this article,a refitted container vessel is taken for example,the layout arrangement of the hatch cover is discussed as well as main notes design.

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顧浩(1989-)，男，江蘇鹽城人，助理工程師，大學本科，主要從事艙口蓋設計工作。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2016.05.009

2016-05-18