30000dwt載貨教學實習船總體設計

楊 博，王德安，曹山林，武雄麗，萬 芳，東 昉

（1. 上海船舶研究設計院，上海 201203；2. 大連海事大學，遼寧 大連 116026）

30000dwt載貨教學實習船總體設計

楊 博1，王德安1，曹山林1，武雄麗1，萬 芳1，東 昉2

（1. 上海船舶研究設計院，上海 201203；2. 大連海事大學，遼寧 大連 116026）

上海船舶研究設計院為大連海事大學研發(fā)設計的30000dwt載貨教學實習船主要用于航海類專業(yè)學生的教學、實習和科學研究，兼顧散雜貨、工程件和集裝箱運輸，是達到國際先進水平的遠洋重吊多用途教學實習船。從教學實習、貨運、安全性、先進性和節(jié)能環(huán)保等方面介紹該船的總體設計特點。

教學實習船；多用途貨船；綠色環(huán)保船；安全性；先進性

0 引 言

上海船舶研究設計院為大連海事大學設計的30000dwt載貨教學實習船屬于重吊多用途載貨教學實習船。該船于2014年7月28日在大連中遠船務工程有限公司開工建造，2015年11月27日下水，2016年6月完工并交付使用。

該船是目前世界上技術領先、噸位最大的重吊多用途載貨教學實習船，功能齊全、綠色環(huán)保，每年可供在校學生完成147班次的實習任務，為培養(yǎng)高素質航海人才發(fā)揮重要作用。此外，其每年獲得的經濟收益可實現(xiàn)“以船養(yǎng)船”。

1 船型簡介

該船作為教學實習船，主要用于航海類專業(yè)學生的教學和實習，并可進行航海科學與技術、輪機工程、環(huán)境工程及交通信息工程與控制等學科的科學研究和試驗。該船作為載貨船，屬于單機單槳、低速柴油機推進的現(xiàn)代化超靈便型多用途船[1]，適于裝運谷物、煤、金屬濃縮物、鹽、糖、袋裝水泥、碎金屬和礦石等散貨，農作物、鋼卷和木材等雜物，以及重大成套工程設備和集裝箱。

該船設有傾斜船首，帶球鼻，方艉，低速柴油機驅動，配有固定螺距螺旋槳和消渦鰭，并設有艏側推器。船體設有一層連續(xù)的干舷甲板、艏樓、艉樓和7層甲板室，所有住艙（包括駕駛橋樓和機艙）都位于艉部。干舷甲板以下從船首至船尾依次設有6道水密橫艙壁，將全船分隔為艏尖艙、4個貨艙、機艙和艉尖艙。所有貨艙均為大開口箱型結構，第1貨艙為單艙口，第2～第4貨艙為雙排貨艙口。所有貨艙均設有液壓折疊式艙蓋，第1貨艙設液壓折疊式二甲板艙蓋，第2～第4貨艙設吊離式二甲板艙蓋。船體上部設有2臺240t 重型起重機和1臺50t 起重機。貨艙內可裝載8列集裝箱，甲板上可裝載11列集裝箱。該船自動化程度高，總布置圖見圖1。

該船按照中國船級社規(guī)范設計，且符合中國船級社Green Ship - II級綠色船舶的要求。除滿足相關國際公約之外，還滿足蘇伊士運河航行規(guī)則、巴拿馬運河航行規(guī)則和澳大利亞碼頭對貨艙通道的要求。該船的主要尺度和參數見表1。

表1 30000dwt載貨教學實習船主要尺度和參數

續(xù)表1 30000dwt載貨教學實習船主要尺度和參數

2 主要設計特點

2.1 教學實習

由于該船會載有較多實習生和船員，因此為充分保證教學實習功能并提供舒適的實習和生活環(huán)境，對該船上層建筑和機艙區(qū)域的布置進行了認真研究設計，既要考慮舒適性和功能性，也要考慮合理性和安全性等因素。艉樓以上共設有7層甲板室，頂層為駕駛室和實習海圖室，往下依次是高級船員居住區(qū)、實習生居住區(qū)、教學實習和科研場所、餐廳和普通船員住艙。實習生實習和生活的區(qū)域相對集中，與船員工作及生活的區(qū)域分隔明顯[2]。整個上層建筑居住區(qū)域為一個主豎區(qū)，設有2個室內逃生通道和2個室外逃生通道。上述逃生通道寬敞、路線清晰，便于逃生（見圖2）。

2.1.1 教學和科研

該船設置多媒體教室、實習海圖室、機艙控制室、網絡中心、圖書室和教師辦公室等教學設施。2間多媒體教室可容納60名實習生（每間30名），教室內設有計算機、投影儀、大屏幕、電視機和局域網接口等，駕駛臺和機艙的數據可通過局域網傳送到教室內供實習生實時觀看。駕駛室后面為實習海圖室，實習海圖室內設有海圖桌（共2張，每張配有1套海圖作業(yè)工具）及實習控制臺。該控制臺上設有舵角指示器、電子海圖復示器、雷達和航速指示器等，可顯示船舶的實時數據供實習生學習；同時，實習生可通過前面的玻璃窗觀察駕駛室內船員的操作情況。機艙集控室空間寬敞，能同時滿足 30名實習生的教學實習活動需求。主機和發(fā)電機等設備處設有寬敞的通道，便于實習生現(xiàn)場學習。

該船作為超靈便型多用途船，適于載運散貨、集裝箱和大型工程設備等貨品，實習生可由此學到不同貨物裝卸和運輸的專業(yè)知識。此外，該船配備的各種設備（如重型甲板起重機、液壓折疊式艙蓋、活動二甲板及貨物綁扎裝置等）極大地豐富了實習生對甲板機械的結構形式、工作原理、操作和日常維護等知識的學習。

為絕對保證航行安全，尤其是在校企合作的運行管理模式下保證實習生的安全，該船不配實習駕駛臺和單獨的實習駕駛室，實習生可通過實習海圖室內的航海模擬器進行操船練習，如確有需要，少數實習生可在船長及教師的指導和監(jiān)督下進入駕駛室進行操船練習。

2.1.2 實習和生活

艙室布置滿足《2006年海事勞工公約》對貨船和特種用途船的要求，臥室和餐廳均自然采光，船員和教師的房間均為單人間，實習生房間為3人間或4人間。除了餐廳、娛樂室、會議室、健身房和貴賓接待室等公共場所之外，還設置有大面積的露天活動甲板、網絡中心和圖書室。寬敞的實習生餐廳可容納 90名實習生同時用餐，地板面積≥1.5m2/人。為提高住艙的舒適性，艙室凈高≥2.2m。艉樓甲板與D甲板間設置電梯。

合理設計上層建筑結構，優(yōu)化船體線型改善艉部伴流場，選用大側斜螺旋槳控制脈動壓力，分區(qū)布置空調系統(tǒng)，進行振動和噪聲的分析與計算，根據計算結果進行優(yōu)化，以有效控制船體振動和噪聲。

2.2 多用途貨運

2.2.1 貨艙

該船貨艙區(qū)為雙層底和雙殼舷側結構，共設有4個貨艙。為適宜裝載不同種類的貨物，4個貨艙的長度各不同（分別是28.8m，32.0m，38.4m和25.6m）。第3貨艙最長，可裝載特殊規(guī)格的超長貨物。貨艙為大開口箱型結構，艙壁為垂直平面，艙口圍與貨艙尺寸保持一致，便于運輸大件貨物。第2～第4貨艙為雙排艙口，設有中縱艙壁，縱艙壁將貨艙分隔成左右2個艙，增加了貨物裝載的靈活性。相對于單艙口，雙艙口的橫向跨距僅為其 1/2，可極大地減少艙口的扭曲變形，且貨艙艙蓋的設計厚度相應減小，降低了船體結構和貨艙蓋的質量[3]。貨艙中縱艙壁的功能多、結構復雜，是該船設計的重點和難點。該艙壁只能承受垂向作用力，不能承受橫向作用力，用以支撐貨艙蓋和活動二甲板。艙壁設有4層埋入式活動二甲板支撐件和貨物綁扎眼環(huán)，并設有貨艙除濕器的上下2層熱風通道。艙壁下部設有開口，便于人員橫向通行，也可避免破艙時船舶因橫傾過大而失去穩(wěn)性。

2.2.2 貨艙蓋與活動二甲板艙蓋

為適宜裝載集裝箱，貨艙口設置為大開口，各艙口的尺寸是：第1貨艙艙口長19.20m，寬19.18m；第2貨艙艙口（左和右）長32.00m，寬10.48m；第3貨艙艙口（左和右）長38.40m，寬10.48m；第4貨艙艙口（左和右）長25.60m，寬10.48m?？紤]到貨艙艙蓋的開啟時間和方便操作，該船的貨艙艙蓋設置為液壓折疊式艙蓋。

第1貨艙內設有2層液壓操作的活動二甲板艙蓋，第2～第4貨艙內設有2層吊離式活動二甲板艙蓋，可放置在4個高度位置上，極限情況下可將某個貨艙自上而下分隔成5層貨艙。各層貨艙的凈高分別為最上層3.522m、中間3層各2.019m和最下層3.921m，便于裝載不同高度的雜貨。分艙組合多樣，不僅可避免貨物相互擠壓造成貨損，而且有極強的貨物分票能力[3]?；顒佣装迮撋w可臨時放置在露天艙蓋和除第1貨艙以外的集裝箱箱角上。當不使用活動二甲板艙蓋時，可將其存放在第3和第4貨艙內。

從上層建筑至第2貨艙蓋前端，貨艙上方約110m長的平整空間可用于裝載超長設備或工程件。2.2.3 起重機

在第3貨艙左舷前后各配備1臺240t重的起重機，聯(lián)吊能力達480t，可用于裝卸大型貨物，滿足運輸海洋工程設備和其他超大型工業(yè)設備的需求。同時，為提高吊裝速度，在第1和第2貨艙中間配備1臺50t重的起重機，用于吊裝集裝箱、雜貨等一般貨物。

2.2.4 危險品裝載

危險品分類標準中的1～9類危險品貨物可裝載在艙蓋上和第1貨艙內，1.4s～9類危險品可裝載在第2～第4貨艙內。

2.3 安全性

由于教學實習船的特殊性，船舶的安全性至關重要，既要滿足訓練船的要求，又要滿足多用途船的要求。根據國際海事組織MSC.266(84)決議及其修正MSC.299(87)決議，海事人員訓練船應作為特種用途船舶，滿足2008年《特種用途船安全規(guī)則》的要求?！短胤N用途船安全規(guī)則》根據船上所載人員的數量，對《國際海上人命安全公約》（SOLAS）各條款的適用性作了明確要求。

2.3.1 完整穩(wěn)性

完整穩(wěn)性按照2008年《國際完整穩(wěn)性規(guī)則》對客船的要求進行計算，計算的典型工況總結見表2。

表2 完整性計算的典型工況總結

續(xù)表2 完整性計算的典型工況總結

表2中給出工況的完整穩(wěn)性計算結果全部滿足要求。此外，谷物裝載滿足《國際散裝谷物運輸規(guī)則》的要求。

2.3.2 破艙穩(wěn)性

根據2008年《特種用途船安全規(guī)則》的要求，該船屬于載運60～240人的特種用途船。破艙穩(wěn)性計算應滿足客船的要求，但要求的分艙指數R值可根據人數用線性差值確定，且各吃水下達到的分艙指數A值都要≥0.9R[4]。破艙穩(wěn)性計算結果如下。

1) 縱傾0m，左舷：要求分艙指數R=0.60313，達到的分艙指數A=0.67790。該工況下的破艙穩(wěn)性計算結果見表3。

表3 縱傾0m，左舷工況下破艙穩(wěn)性計算結果

2) 縱傾0m，右舷：要求分艙指數R=0.60313，達到的分艙指數A=0.64874。該工況下的破艙穩(wěn)性計算結果見表4。

表4 縱傾0m，右舷工況下破艙穩(wěn)性計算結果

3) 縱傾-1.0m，左舷：要求分艙指數R=0.60313，達到的分艙指數A=0.62469。該工況下的破艙穩(wěn)性計算結果見表5。

表5 縱傾-1.0m，左舷工況下破艙穩(wěn)性計算結果

4) 縱傾-1.0m，右舷：要求分艙指數R=0.60313，達到的分艙指數A=0.61281。該工況下的破艙穩(wěn)性計算結果見表6。

表6 縱傾-1.0m，右舷工況下破艙穩(wěn)性計算結果

此外，加算了不規(guī)則雙層底的底部破損，均為合格。

2.3.3 救生

救生設備的布置要同時滿足對客船和貨船的要求。船舶兩舷救生艇均要能承載全部船上人員，且每舷各有1艘救生艇兼救助艇，有效保證實習生和船員的生命安全。

2.3.4 防火

按照SOLAS對客船防火、探火和滅火等方面的要求進行相關設計，滿足《消防安全系統(tǒng)規(guī)則》（FSS Code）對客船的要求。尤其注重合理設計撤離路線、人員分流、走廊和梯道的寬度及集合站的位置，并按照MSC.1/Circ.1238《客船撤離分析指南》計算該船的撤離時間。

2.3.5 防海盜布置

設置防海盜安全艙，安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)。安全艙內配銥星電話、應急食品和其他必要的生活設施。在駕駛臺、機艙集控室、船首、船尾和人員通道等必要場所設置一定數量的攝像頭，以加強保安管理和預防偷渡。

2.3.6 應急響應服務

申請應急響應服務，中國船級社（CCS）船級符號為ERS，由CCS建立與穩(wěn)性和結構強度相關的數據庫。一旦船舶處于緊急狀態(tài)（如遭遇海上碰撞、擱淺、溢油等），應船東申請，CCS啟動應急響應程序，按船東的要求進行破艙穩(wěn)性、破損強度及溢油的計算分析，為協(xié)助船舶脫離危險提供技術支持，為船東/船長作出最終決策提供參考意見，有效保證船舶在緊急狀態(tài)下的安全。

2.4 先進性

2.4.1 先進的教學實習及科研設施

該船配備有航海模擬器和輪機模擬器系統(tǒng)，可通過實習控制臺及其屏幕組成的模擬操作系統(tǒng)進行模擬操作。此外，該船還配備WAVEX雷達波浪監(jiān)測儀、光纖陀螺羅經、自動氣象儀、船舶應力測試系統(tǒng)、北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)和氣象檢測系統(tǒng)等科研設備。

2.4.2 先進的貨運功能

該船貨運功能先進，屬于新一代超靈便型重吊多用途船，攬貨能力強，尤其適合成套大型工程件的運輸，屬于高附加值船型，可應對多變的海運市場環(huán)境。

2.4.3 自動化程度高

該船配備國際先進的通信導航設備，采用綜合駕駛臺系統(tǒng)（IBS）。該系統(tǒng)具有控制、檢測、保安、航行規(guī)劃、駕駛臺報警、儀表控制、電子海圖及其他航行信息顯示等功能。駕駛室的設備組成和布置按照CCS規(guī)范——一人橋樓附加船級符號“OMBO”入級，并按照對橋樓設計要求最高的挪威船級社（DNV）船級符號“NAUT-AW”進行設計。

機艙自動化按照CCS規(guī)范——無人機艙“AUT-0”設計并入級。另外，主機配備智能燃燒檢測、活塞運行可靠性檢測和軸承磨損檢測等設備。

該船安裝重型起重機逆功吸收裝置，確保起重機作業(yè)安全和電網穩(wěn)定。

2.5 節(jié)能環(huán)保

2.5.1 綠色船舶

該船申請了CCS綠色船舶規(guī)范Green Ship-Ⅱ綠色船舶（Ⅰ級最低，Ⅲ級最高，其中Ⅲ級為長期在排放控制區(qū)航行的要求）和 EEDI-Ⅱ[7]級能效設計附加船級符號并按此標準進行設計。通過型線設計優(yōu)化和合理的主機選型[6]等措施，EEDI初步驗證結果能達到雜貨船phase2階段（2025年）的要求，低于基線約20.79%（要求值為11.59g-CO2/(t·n mile)，達到值為9.18g-CO2/(t·n mile)）。同時，生活污水系統(tǒng)按照Green Ship-Ⅲ進行設計。

另外，該船還申請了CCS的其他多個綠色船級符號，包括Clean潔凈船舶、FTP燃油艙保護、GWC灰水控制、AFS防污底系統(tǒng)、BWMS壓載水處理及AMPS高壓岸電等[6]。

2.5.2 節(jié)能環(huán)保措施

該船在方案設計階段論證了多項節(jié)能環(huán)保措施的可行性，包括風能、太陽能等新型能源，最終在實船上采用的節(jié)能環(huán)保措施為：

1) 選用W?rtsil? 6RT-Flex58T-D低速電噴柴油機，降功率使用，以獲得更低的單位主機油耗[7]；

2) 采用高效螺旋槳設計和消渦鰭；

3) 安裝壓載水處理系統(tǒng)[7]，能滿足壓載水置換的要求；

4) 空調分區(qū)控制并使用變頻空調器，個別分區(qū)采用能量回收系統(tǒng)做到100%新風[7]；

5) 使用變頻冷卻海水泵[7]；

6) 應用真空污水收集系統(tǒng)[7]；

7) 安裝遠程燃油檢測系統(tǒng)；

8) 安裝高壓岸電船載系統(tǒng)；

9) 全船應用LED照明。

3 結 語

該30000dwt載貨教學實習船性能優(yōu)良、功能齊全、技術先進、綠色環(huán)保，不僅可很好地滿足學校教學實習和科研的需求，而且攬貨能力強、經濟性好，必將擔負起大連海事大學培養(yǎng)航海類專業(yè)高級人才的重任，提升其國際影響力。

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General Design of a 30000dwt Training Ship

YANG Bo1，WANG De-an1，CAO Shan-lin1，WU Xiong-li1，WAN Fang1，DONG Fang2
（1. Shanghai Merchant Ship Design and Research Institute, Shanghai 201203, China；2. Dalian Maritime University, Dalian 116026, China）

The 30000dwt training ship designed by Shanghai Merchant Ship Design and Research Institute (SDARI) for Dalian Maritime University is an advanced ocean going multi-purpose training vessel with heaving lift. It is engaged mainly in teaching, training and research works of the students majored in navigation, and subsidiarily in the transportation of bulk cargo, machinery pieces and containers. This paper briefly introduces the features of the ship in terms of teaching and training, cargo transportation, safety, advancement, energy saving and environmental friendliness, etc.

ship for education and training; multipurpose cargo vessel; eco-friendly ship; safety; advancement

U674.13+8

B

2095-4069 (2017) 01-0015-08

10.14056/j.cnki.naoe.2017.01.004

2016-03-16

楊博，男，高級工程師，1981年生。2005年碩士畢業(yè)于哈爾濱工程大學船舶與海洋結構物設計制造專業(yè)，現(xiàn)從事船舶總體設計和研發(fā)工作。