8 500車(chē)汽車(chē)滾裝船的設(shè)計(jì)

劉劍峰

（廈門(mén)船舶重工股份有限公司，福建廈門(mén) 361026）

8 500車(chē)汽車(chē)滾裝船的設(shè)計(jì)

劉劍峰

（廈門(mén)船舶重工股份有限公司，福建廈門(mén) 361026）

文章簡(jiǎn)要敘述了汽車(chē)滾裝船的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，并介紹廈門(mén)船舶重工在建8 500車(chē)汽車(chē)滾裝船的總布置、推進(jìn)系統(tǒng)、RO-RO系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、綁扎系統(tǒng)、CO2滅火系統(tǒng)、自動(dòng)化控制系統(tǒng)、EEDI。

汽車(chē)滾裝船；總布置；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；EEDI

0 引言

廈門(mén)船舶重工股份有限公司已經(jīng)承造過(guò)18艘4 900 PCTC船型，是國(guó)內(nèi)船廠中建造過(guò)PCTC船數(shù)量最多的船廠，而且承造的4 900 PCTC受到歐洲船東的好評(píng)，被譽(yù)為“廈門(mén)型”，廈門(mén)船舶重工具有豐富的PCTC船型建造經(jīng)驗(yàn)和成熟的建造工藝，同時(shí)擁有一支優(yōu)秀的PCTC船型建造團(tuán)隊(duì)。8 500車(chē)汽車(chē)滾裝船是目前世界上最大的汽車(chē)滾裝船，代表當(dāng)今乃至今后一段時(shí)期大型汽車(chē)滾裝船設(shè)計(jì)與建造的水平。

1 概述

廈門(mén)船舶重工股份有限公司正在建造的 8 500車(chē)位汽車(chē)滾裝船（8 500 CEU PCTC）[1]是由Deltamarin Ltd Finland與廈門(mén)船舶重工股份有限公司聯(lián)合設(shè)計(jì)，為挪威船東H?egh Autoliners AS所建造的現(xiàn)代化多用途汽車(chē)滾裝船。該船設(shè)計(jì)成單槳，柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)并配備球鼻艏及方艉，能裝載大卡車(chē)、小轎車(chē)、翻斗拖車(chē)及公路拖車(chē)等重型工程車(chē)輛。

1.1 船舶入級(jí)和掛旗

該船入級(jí)挪威船級(jí)社[2]，船級(jí)符號(hào)：+1A1, Car Carrier, MCDK, ICE C, E0, NAUT-OC, CLEAN,BWM-T, TMON, BIS, COAT-PSPC(B)。該船懸掛NIS旗。

1.2 主尺度要素

主尺寸要素見(jiàn)表1。

1.3 總體布置[3]

本船包含有13層裝車(chē)甲板及一個(gè)位于頂層（第14層甲板）的車(chē)庫(kù)，其中的5層甲板為活動(dòng)甲板，第五和第八層甲板為水密甲板，車(chē)輛的進(jìn)出分別通過(guò)一個(gè)250 t的艉門(mén)及一個(gè)22 t的邊門(mén)。居住區(qū)域位于14甲板靠艏部位置，滿足MLC2006的要求，同時(shí)設(shè)計(jì)為封閉駕駛室，使得整個(gè)駕駛室寬敞明亮，并且能夠滿足一人橋樓的要求。為了安全通過(guò)日本的名古屋大橋，研究設(shè)計(jì)了可倒桅桿和可倒天線的布置。由于風(fēng)機(jī)數(shù)量眾多，風(fēng)道必然多且復(fù)雜，為了節(jié)省空間，增加車(chē)輛的裝載面積，本船設(shè)置了大量的結(jié)構(gòu)風(fēng)道。

本船配置了單臺(tái)推進(jìn)裝置為1臺(tái)二沖程、低速、可逆轉(zhuǎn)、廢氣渦輪增壓、十字頭式柴油機(jī)帶固定螺距槳。主機(jī)選用專(zhuān)業(yè)主機(jī)產(chǎn)商韓國(guó)現(xiàn)代重工生產(chǎn)的型號(hào)MAN 6S60ME-C8.2 Tier II主機(jī)，最大連續(xù)輸出功率為14 280 kW。螺旋槳直徑約7.2 m。

主發(fā)電機(jī)組包括3臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)和1臺(tái)用于海上航行用的軸帶發(fā)電機(jī)。其中兩臺(tái)發(fā)電機(jī)功率為1 980 kW，另一臺(tái)為1 000 kW，軸帶發(fā)電機(jī)為950 kW。

本船機(jī)艙設(shè)計(jì)滿足無(wú)人機(jī)艙的要求，采用先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)來(lái)布置機(jī)艙里的設(shè)備和管路，使得設(shè)備和管子布置得緊湊有序，通道寬敞，維修方便。機(jī)艙主要的輔助設(shè)備都用國(guó)際著名品牌：例如主機(jī)用韓國(guó)現(xiàn)代電噴機(jī)，型號(hào)為MAN Bamp;W 6S60MEC，鍋爐為AALBORG（歐堡），分油機(jī)為ALFALAVAL（阿法拉伐）等等。軸舵系滿足水下檢驗(yàn)要求，壓載水處理裝置、油水分離器和污水處理裝置的設(shè)備已經(jīng)按照最新的IMO相關(guān)法規(guī)設(shè)計(jì)。正常航行時(shí)航速大約為16 kn，油耗約32 t每天（主發(fā)電機(jī)不需要運(yùn)行，電力由主機(jī)帶的軸帶發(fā)電機(jī)供電）。燃油艙和淡水艙均設(shè)置當(dāng)?shù)睾瓦h(yuǎn)程的液位指示。熱水柜布置在上建，減少?gòu)臋C(jī)艙到上建的熱水管路，節(jié)省了很多用于加熱而消耗的蒸汽。為適應(yīng)環(huán)境保護(hù)的要求，設(shè)置了低硫燃油系統(tǒng)，滿足最新IMO對(duì)硫氧化合物的排放要求。

該船舶居住區(qū)包含72個(gè)艙室，按照1C法設(shè)計(jì)，滿足ILO規(guī)范對(duì)船員生活環(huán)境的高要求，功能涵蓋船員居住艙室、辦公室、會(huì)議室、廚房、餐廳、咖啡吧、健身房、游戲房、病房、診療室、洗衣間、干衣間、更衣室、保潔間和冷庫(kù)等。對(duì)于生活區(qū)的設(shè)計(jì)和裝修，設(shè)計(jì)者充分考慮了船員的日常使用和舒適性要求，為船上28名定額船員提供了工作以外的娛樂(lè)、休閑、健身等場(chǎng)所。

首先，所有的高級(jí)官員如船長(zhǎng)、輪機(jī)長(zhǎng)、大副、大管輪等都配有專(zhuān)用的辦公室，平均20 m2以上的房間面積，總長(zhǎng)接近6 m的環(huán)繞型辦公桌，2 m長(zhǎng)沙發(fā)，130 L冰箱都是作為標(biāo)準(zhǔn)配置提供給高級(jí)官員寬敞、舒適的辦公環(huán)境。另外，高級(jí)官員都配有專(zhuān)門(mén)的日用房間和獨(dú)立的臥室，辦公桌、沙發(fā)、電視柜、茶幾、文件柜、組合衣柜應(yīng)有盡有。特備是1.4 m×2.3 m長(zhǎng)的大床，足以應(yīng)對(duì)任何風(fēng)浪。而床墊下特別設(shè)計(jì)的隱藏式儲(chǔ)物柜則可以提供足夠大的空間。

相比船長(zhǎng)房間的奢侈，船員的艙室設(shè)計(jì)則以使用為主。衣柜、辦公桌、冰箱柜連體式設(shè)計(jì)以及沙發(fā)旁的扶手兼儲(chǔ)物柜、橢圓形茶幾都充分利用了房間內(nèi)有限的空間，每間房間至少兩扇方窗提供足夠的光照。卷簾加拉簾的雙層窗簾設(shè)計(jì)為夜航遮光、日間遮陽(yáng)提供了完美的解決方案。

海上的生活是枯燥的，所以本船50 m2的娛樂(lè)室，80 m2的咖啡吧以及30 m2的健身房可以給提供船員提供多彩的生活方式。其中可容納全船人員的娛樂(lè)室擁有兩個(gè)超大天窗，灑進(jìn)的陽(yáng)光完全可以取代室內(nèi)照明。牌桌、電視墻、舞臺(tái)應(yīng)有盡有?？Х劝膳溆?張吧臺(tái)，16張吧臺(tái)凳，船員閑暇時(shí)可以小酌一杯。健身房配有鏡面墻，可以讓船員盡情欣賞自己的鍛煉成果。如果這些還無(wú)法滿足船員的需求，那么艏部15甲板還有3 600 m2的“大廣場(chǎng)”可供使用。

廚房?jī)?nèi)配備全歐洲進(jìn)口設(shè)備，大型烤箱、柜式洗碗機(jī)，四眼電灶，自帶滅火裝置深煎鍋，大理石桌面。全部不銹鋼制品，一如既往的閃亮。餐廳分為公共餐廳和值班餐廳，其中公共餐廳配備加熱柜、飲水機(jī)、冰箱和碗碟柜?？扇菁{所有船員共同進(jìn)餐。值班餐廳則配備了咖啡機(jī)、加熱板、制冰機(jī)可隨時(shí)為值班人員補(bǔ)充能量。

初步的總布置圖見(jiàn)圖1。

1.4 航速和續(xù)航力

在設(shè)計(jì)吃水，軸帶發(fā)電機(jī)連接，主機(jī)功率為66.7%SMCR（即7 830 kW，SMCR為11 735 kW，其中955 kW為軸帶發(fā)電機(jī)所消耗的主機(jī)功率），帶有10%的海況裕度時(shí)的服務(wù)航速為16 kn。

在設(shè)計(jì)吃水，軸帶發(fā)電機(jī)連接，主機(jī)功率為100%SMCR（即11 735 kW，其中955 kW為軸帶發(fā)電機(jī)所消耗的主機(jī)功率），帶有 10%的海況裕度時(shí)的服務(wù)航速為18 kn。

基于設(shè)計(jì)吃水時(shí)航速16 kn時(shí)的續(xù)航力大約為30 000 nm。

2 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

該船的貨艙甲板面積大，線型特殊，主推進(jìn)裝置功率大，機(jī)艙容積小，操作自動(dòng)化程度高，是一種典型的高新技術(shù)船舶。以下簡(jiǎn)要介紹該船的設(shè)計(jì)和建造特點(diǎn)。

2.1 滾裝設(shè)備（RO-RO系統(tǒng)）

滾裝通道系統(tǒng)是影響船舶裝載效率的決定因素。滾裝通道系統(tǒng)的配置既要保證滾裝通道暢通無(wú)阻，又要充分利用船舶的艙容，提高裝載能力。該船名為8 500卡汽車(chē)滾裝船，因此其船上最重要的設(shè)備就是滾裝設(shè)備，滾裝設(shè)備是該船用于實(shí)現(xiàn)汽車(chē)裝載的唯一工具。該船滾裝設(shè)備為世界著名滾裝設(shè)備廠家TTS設(shè)計(jì)，共分4個(gè)大類(lèi)，分別是邊門(mén)、艉門(mén)、活動(dòng)甲板和活動(dòng)坡道。

邊門(mén)和艉門(mén)就是分別安裝于船側(cè)邊和艉部的液壓水密門(mén)，其底部通過(guò)鉸鏈固定在船上5甲板，在船靠碼頭后，將打開(kāi)邊門(mén)和艉門(mén)，使其另外一端平放在碼頭上，然后汽車(chē)將通過(guò)邊門(mén)和艉門(mén)行駛到船上。邊門(mén)和艉門(mén)是汽車(chē)從碼頭裝載到船上的唯一通道。

活動(dòng)甲板顧名思義就是可以活動(dòng)的甲板，全船共有5層活動(dòng)甲板，分別是2、4、6、7、9甲板。每一層活動(dòng)甲板都是由許多小塊的非動(dòng)力活動(dòng)甲板（重量小于20 t）組成，其通過(guò)活動(dòng)支撐固定在船上。每一小塊的活動(dòng)甲板通過(guò)船上的頂升車(chē)進(jìn)行上下升降，其目的就是為了調(diào)整上下甲板之間的高度，以便能裝載不同高度的車(chē)。比如說(shuō)5甲板與6甲板之間的設(shè)計(jì)高度為3 680 mm，但如果要裝載4 m以上的車(chē)，就得將活動(dòng)甲板用頂升車(chē)頂升到更高的活動(dòng)支撐位置上，這樣5和6甲板之間的高度就大于4 m了，也就可以裝載4 m以上高度的車(chē)了。本船能裝載1.7 m至6.5 m之間高度的汽車(chē)。

活動(dòng)坡道顧名思義為可活動(dòng)的坡道，全船共有13個(gè)活動(dòng)坡道，除1甲板，其他貨艙甲板都配有活動(dòng)坡道。活動(dòng)坡道為液壓鉸鏈?zhǔn)狡碌?，其一端通過(guò)鉸鏈固定在所處甲板，當(dāng)裝載汽車(chē)時(shí)，活動(dòng)坡道打開(kāi)，另外一端就下放到下層甲板，這樣汽車(chē)就能通過(guò)這些坡道行駛到各層甲板。汽車(chē)裝載完畢后，活動(dòng)坡道將再次關(guān)閉與甲板平齊，使各層甲板成為一個(gè)完整的區(qū)域?；顒?dòng)坡道是汽車(chē)在貨艙內(nèi)部各層甲板上下的唯一通道。

2.2 通風(fēng)系統(tǒng)

汽車(chē)滾裝船車(chē)輛貨艙通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)系到船舶電站電力負(fù)荷的大小、有效通風(fēng)，以及噪聲要求。此外，汽車(chē)滾裝船的車(chē)輛貨艙通風(fēng)系統(tǒng)還與船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有密切關(guān)系。通風(fēng)系統(tǒng)需要合理地布置風(fēng)道的位置和尺寸，以及風(fēng)機(jī)的擺放位置。

本船貨艙采用機(jī)械通風(fēng)，由世界著名通風(fēng)系統(tǒng)廠家NYBORG設(shè)計(jì)。全船共62臺(tái)大型風(fēng)機(jī)，其中最大風(fēng)機(jī)每小時(shí)能提供8萬(wàn)立方米的風(fēng)量。風(fēng)機(jī)全部安裝在露天的第14甲板，其外殼為玻璃鋼材料，每臺(tái)均配置除濕器，以盡可能保證空氣的干燥。

為節(jié)能環(huán)保，該船通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成兩個(gè)工作工況，一個(gè)是船舶航行工況，一個(gè)是船舶靠港汽車(chē)裝載工況。在船舶靠港汽車(chē)裝載工況時(shí)所有的風(fēng)機(jī)都運(yùn)行，但在船舶航行工況時(shí)，只有一部分風(fēng)機(jī)運(yùn)行，另外一些風(fēng)機(jī)將關(guān)閉，作為自然風(fēng)道使用，這樣將大大減少能源的浪費(fèi)。

2.3 綁扎系統(tǒng)

綁扎系統(tǒng)是汽車(chē)固定在船上的工具，每一層甲板上面都有開(kāi)直徑不同的綁扎圓孔，全船共約13.5萬(wàn)個(gè)綁扎孔需設(shè)計(jì)，其分布在14層甲板上，需用到8種不同的固定綁扎件。而且其布置原則有嚴(yán)格要求，比如說(shuō)綁扎孔之間的間距，綁扎孔與甲板板縫和分段合攏縫的間距，綁扎孔與甲板結(jié)構(gòu)的間距等等，設(shè)計(jì)強(qiáng)度和難度較大。汽車(chē)綁扎時(shí)，汽車(chē)輪胎被專(zhuān)用綁扎帶固定好，而綁扎帶另外一端的鉤子就鉤在綁扎圓孔上。

由于貨物甲板也分水密和氣密甲板，這些甲板上的綁扎圓孔下方都有裝一個(gè)綁扎杯用來(lái)保證甲板密性。

2.4 CO2滅火系統(tǒng)

汽車(chē)滾裝船貨艙內(nèi)的車(chē)輛油箱內(nèi)一般都有部分燃油，因此SOLAS規(guī)定在氣密或水密甲板上450 mm范圍內(nèi)是危險(xiǎn)區(qū)。裝卸貨過(guò)程中，汽車(chē)會(huì)排出燃油氣，大量尾氣散發(fā)到貨艙內(nèi)，故通風(fēng)防火的要求高。

本船貨艙采用低壓CO2滅火系統(tǒng)。本船14層甲板分為5個(gè)CO2滅火區(qū)域，滅火用的CO2儲(chǔ)存在CO2間的兩個(gè)罐體中，共計(jì)約42 t。其平時(shí)為液態(tài)的，當(dāng)使用時(shí)通過(guò)壓縮機(jī)瞬間轉(zhuǎn)化為氣體，通過(guò)CO2管運(yùn)輸?shù)矫繉蛹装澹缓笸ㄟ^(guò)噴嘴噴發(fā)出去。

當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，這42 t液態(tài)CO2將在10 min之內(nèi)全部噴發(fā)到起火甲板以保證能迅速滅火。

2.5 自動(dòng)化系統(tǒng)

在船舶自動(dòng)化方面，8 500車(chē)汽車(chē)運(yùn)輸船擁有全球最先進(jìn)的中央控制及報(bào)警監(jiān)視系統(tǒng)，該系統(tǒng)在康士伯KC600平臺(tái)基礎(chǔ)上，充分應(yīng)用全球先進(jìn)的光導(dǎo)傳輸技術(shù)和總線通訊技術(shù)，將大部分船上自動(dòng)化系統(tǒng)的控制和數(shù)據(jù)信息高度集成起來(lái)，再通過(guò)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)平臺(tái)進(jìn)行處理，使得各個(gè)子系統(tǒng)的操作使用更加便捷和智能。高度的信息集成和共享體現(xiàn)在該系統(tǒng)報(bào)警點(diǎn)總數(shù)上，其報(bào)警點(diǎn)總點(diǎn)數(shù)已超過(guò)5 000點(diǎn)，這已經(jīng)接近一艘頂級(jí)豪華游輪報(bào)警點(diǎn)總數(shù)的二分之一。船員隨時(shí)都可以在船上任意的工作站和延伸報(bào)警板上獲得全船所有自動(dòng)化設(shè)備的工況信息和報(bào)警提醒。部分工作站根據(jù)營(yíng)運(yùn)要求具備特殊的控制功能，能對(duì)全船的電力供應(yīng)、貨艙通風(fēng)、壓載狀態(tài)、居住空調(diào)等進(jìn)行智能化管理，為船員營(yíng)造出前所未有的安全舒適和人性化的操作環(huán)境。特別值得一提的是，中央控制及報(bào)警監(jiān)視系統(tǒng)集成了船舶性能管理系統(tǒng)，該子系統(tǒng)軟件能根據(jù)航速和油耗實(shí)時(shí)分析主柴油推進(jìn)系統(tǒng)和柴油發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行效率，在航行中分析有害氣體排放數(shù)據(jù)的同時(shí)給船員和運(yùn)營(yíng)方提供最佳經(jīng)濟(jì)油耗的設(shè)置建議，可以完全滿足歐盟和北美航區(qū)苛刻的環(huán)保要求，大大降低船舶運(yùn)營(yíng)成本的同時(shí)也減少了溫室氣體排放。在維護(hù)保養(yǎng)方面體現(xiàn)了未來(lái)船舶發(fā)展的理念，中央控制及報(bào)警監(jiān)視系統(tǒng)集成了遙控遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)，一旦系統(tǒng)中有任何的故障，該系統(tǒng)均可隨時(shí)通過(guò)衛(wèi)星通訊把全系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)信息發(fā)送到陸地上廠家的24 h售后值班平臺(tái)上進(jìn)行分析和遙控維修，這樣售后服務(wù)人員足不出戶就可完成設(shè)備檢修和維護(hù)，大大增強(qiáng)航行安全性和便利性的同時(shí)也為船東節(jié)省了不少的售后維修費(fèi)用。為船東創(chuàng)造出一個(gè)安全環(huán)保和經(jīng)濟(jì)高效的管理平臺(tái)。

2.6 EEDI[4]

隨著各國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視和立法、執(zhí)法力度的加強(qiáng)，綠色船舶將是今后船舶的發(fā)展趨勢(shì)。

8 500 PCTC較以往的船舶設(shè)計(jì)更加注重節(jié)能、環(huán)保要求。通過(guò)試航的驗(yàn)證，本船最終的Attained EEDI值為 10.057 gCO2/t·nm，能夠滿足目前這個(gè)階段（Phase 1, 1 Jan 2015 - 31 Dec 2019）的要求，并且有很大的裕度，甚至也意味著本船能夠滿足第三階段（Phase 3, 1 Jan 2025 onwards）的要求。

3 結(jié)論

目前，共計(jì)6艘8 500車(chē)汽車(chē)滾裝船，廈門(mén)船舶重工已經(jīng)全部成功交付。它們是目前世界上最大的汽車(chē)滾裝船，代表了當(dāng)今乃至今后一段時(shí)期內(nèi)大型汽車(chē)滾裝船設(shè)計(jì)、建造的最高水平。

8 500車(chē)汽車(chē)滾裝船的成功建造，鞏固了廈門(mén)船舶重工在國(guó)內(nèi)汽車(chē)滾裝船建造領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，對(duì)于公司未來(lái)的經(jīng)營(yíng)接單，發(fā)揮品牌效應(yīng)，起到了深遠(yuǎn)而有意義的影響。

[1]Deltamarin Lt.Technical Specification for 8 500 PCTC[R].2013.

[2]DNV.Rules for Classification of Ships [S].2011.

[3]中國(guó)船舶工業(yè)集團(tuán)公司.船舶設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)總體分冊(cè)[M].北京： 國(guó)防工業(yè)出版社, 2013.

[4]MEPC.MEPC.254(67)[S].2014.

Design of 8 500 CEU PCTC

LIU Jianfeng
(Xiamen Shipbuilding Industry Co., Ltd., Fujian Xiamen 361026, China)

The paper describes the design characteristics of pure car truck carrier (PCTC) briefly and introduces the 8 500 PCTC being built in Xiamen Shipbuilding Industry Co., Ltd., including the general arrangement, propulsion system, RO-RO system, ventilation system, lashing system, CO2 fire fighting system,automation system and EEDI.

PCTC; general arrangement; system design; EEDI

為：U674.13+5

A

10.14141/j.31-1981.2017.06.009

劉劍峰（1987—），男，工程師，研究方向：船舶總體設(shè)計(jì)。