70 000載重噸木屑船貨艙舾裝的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

李 磊，丁運(yùn)來(lái)，林兆東

(中船澄西船舶修造有限公司，江蘇 江陰 214433)

0 引言

木屑是由木材加工成的小木片，其主要分為軟木屑和硬木屑兩大類(lèi)：軟木屑密度較小，貨物積載因素(S.F)較大，約為100～120；硬木屑密度較大，貨物積載因素較小，約為80～85[1]。由于木屑用途廣泛，可再生，并且相比整木運(yùn)輸，其運(yùn)輸更加便捷、靈活，因此木屑受到了世界各國(guó)的青睞。目前，中國(guó)市場(chǎng)的木屑需求已經(jīng)超過(guò)了日本，這些木屑主要進(jìn)入3大產(chǎn)品線(xiàn)：牛皮紙漿、溶解紙漿和預(yù)熱熱磨機(jī)械漿。此外，歐洲各國(guó)家和韓國(guó)也是木屑的主要進(jìn)口國(guó)。世界各國(guó)對(duì)木屑需求量的激增推動(dòng)了木屑價(jià)格的飛漲，越南、澳大利亞、智利、美國(guó)、巴西等國(guó)作為主要的木屑出口國(guó)(其中越南已成為第一大木屑出口國(guó))，每天都在不斷生產(chǎn)木屑并向外輸出。而木屑由于密度小、體積大，需要非常大的裝載容積，海運(yùn)成為了木屑最為經(jīng)濟(jì)高效的運(yùn)輸手段。因此，隨著木屑需求量的增加和老齡船的拆解更新，各國(guó)都對(duì)木屑船的運(yùn)力提出了更高的要求。

過(guò)去，全球的木屑船基本由日本建造，韓國(guó)也曾建造過(guò)。而我國(guó)是木屑進(jìn)口大國(guó)，需要依賴(lài)進(jìn)口的木屑船，且進(jìn)口木屑船價(jià)格高，損壞后維修困難，大大提高了運(yùn)輸成本。近年來(lái)，為了打破日本對(duì)木屑船市場(chǎng)壟斷的局面，我國(guó)木屑船設(shè)計(jì)和制造水平大大提升。國(guó)內(nèi)有關(guān)設(shè)計(jì)院在2010年對(duì)木屑船的設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行了研究[2]，并自主研發(fā)了61 000載重噸木屑船。國(guó)內(nèi)相繼承接了多個(gè)木屑船建造訂單，其中國(guó)內(nèi)船廠(chǎng)建造的64 000載重噸木屑船是國(guó)內(nèi)第一個(gè)完全自主設(shè)計(jì)并建造的大型木屑船，為后續(xù)3艘同類(lèi)型船舶以及更大型的70 000載重噸木屑船的建造質(zhì)量打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

綜上，雖然我國(guó)木屑船的發(fā)展取得了可喜的成績(jī)，但國(guó)內(nèi)公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)內(nèi)容并沒(méi)有木屑船具體的生產(chǎn)設(shè)計(jì)特點(diǎn)方面的介紹。因此，本文通過(guò)分析木屑船的裝載和航運(yùn)特點(diǎn)，結(jié)合船廠(chǎng)建造經(jīng)驗(yàn)，對(duì)70 000載重噸木屑船貨艙舾裝設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行分析，在開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)總結(jié)的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充生產(chǎn)設(shè)計(jì)特點(diǎn)的總結(jié)，對(duì)提高國(guó)內(nèi)木屑船的自主設(shè)計(jì)能力具有積極意義。此外，不僅可以進(jìn)一步優(yōu)化木屑船具體設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，還可以提高船舶運(yùn)營(yíng)效益和效率，不斷提高國(guó)內(nèi)木屑船自主設(shè)計(jì)和建造水平。

1 70 000載重噸木屑船的參數(shù)及布置

1.1 主要參數(shù)

船舶總長(zhǎng)215.4 m，型寬37.0 m，型深25.2 m，設(shè)計(jì)吃水12.0 m，服務(wù)航速13.2 kn，載員25人。

1.2 船型及總布置

70 000載重噸木屑船是目前全球最大噸位的木屑船，其總布置圖見(jiàn)圖1。本船為遠(yuǎn)洋木屑運(yùn)輸船，主要用于運(yùn)輸木屑等輕質(zhì)貨種，兼裝其他密度低于1 g/cm3的固體散貨。全船船體為單甲板、單殼、雙底鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)，采用單機(jī)、單槳、單舵推進(jìn)方式，艙容約14.16萬(wàn)m3，配置3臺(tái)400 kN的甲板克令吊;設(shè)置了6個(gè)貨艙，其中3號(hào)貨艙為風(fēng)暴壓載艙，1號(hào)貨艙 和5號(hào)貨艙為港口壓載艙，燃油艙布置在6號(hào)貨艙和機(jī)艙之間。

圖1 70 000 載重噸木屑船總布置

2 70 000載重噸木屑船裝卸貨特點(diǎn)

木屑的裝載通常使用碼頭的裝船機(jī)，卸貨時(shí)常使用自身攜帶的克令吊，利用抓斗卸貨。一般木屑船都帶有自卸設(shè)備，抓斗將貨物抓取后，放到料斗內(nèi)，經(jīng)傳送帶卸至碼頭的輸送帶上入庫(kù)。70 000載重噸木屑船沒(méi)有自卸系統(tǒng)，僅配置了3臺(tái)400 kN甲板克令吊及3個(gè)適用于抓取輕貨的300 kN抓斗，由克令吊將貨物抓取后投送到碼頭的接收設(shè)備。

木屑船裝貨前要清掃沖洗貨艙，確保艙內(nèi)沒(méi)有殘余的粉塵垃圾和鐵銹等，以免影響木屑品質(zhì)。木屑具有吸濕性強(qiáng)、含水率變化大的特點(diǎn)。當(dāng)空氣潮濕時(shí)，木屑的含水率會(huì)迅速上升。如果木屑的含水量超過(guò)15%，就會(huì)產(chǎn)生易燃?xì)怏w，有發(fā)生燃爆的風(fēng)險(xiǎn)，因此要確保貨艙的水密性。這里要特別注意檢查位于貨艙底部的污水井和壓載井蓋，防止水從污水井內(nèi)或壓載井內(nèi)經(jīng)蓋板進(jìn)入貨艙。

此外，由于木屑密度小(0.25～0.45 t/m3)，顆粒度小，裝卸貨過(guò)程中不僅會(huì)產(chǎn)生大量粉塵，散落至艙口圍板及甲板各處，還容易堵塞各種開(kāi)口或管頭，附著在設(shè)備表面，影響設(shè)備的使用效果，所以在卸貨過(guò)程中，應(yīng)避免木屑在艙內(nèi)的結(jié)構(gòu)、舾裝件上積聚，否則會(huì)導(dǎo)致卸貨不完全，清艙時(shí)有較大困難。

3 70 000載重噸木屑船貨艙舾裝設(shè)計(jì)特點(diǎn)

木屑船貨艙區(qū)舾裝設(shè)計(jì)時(shí)要考慮木屑船尺度特點(diǎn)、貨物特性及裝卸貨特點(diǎn)。本文選取70 000載重噸木屑船貨艙舾裝的幾個(gè)典型的設(shè)計(jì)特點(diǎn)作介紹。

(1)為減少貨艙內(nèi)結(jié)構(gòu)和舾裝件上貨物積聚，貨艙內(nèi)傾斜式結(jié)構(gòu)較多。單殼結(jié)構(gòu)加強(qiáng)均設(shè)計(jì)為35°向下傾斜安裝，角落布置卸貨板。貨艙內(nèi)的梯道需要按澳大利亞海事安全局(AMSA)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，且符合人機(jī)工程學(xué)的基本原理。因此需要從舾裝件結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化、材料的選用等方面加以考慮。70 000載重噸木屑船盤(pán)梯踏步與普通散貨船相比在設(shè)計(jì)上有明顯改進(jìn)。以海豚64 000載重噸散貨船盤(pán)梯踏步為例，踏步四周由角鋼圍成，平面上有較大面積遮擋，見(jiàn)圖2。而70 000載重噸木屑船的盤(pán)梯踏步四周由鋼板拼制，僅保留一處角鋼用以增加方鋼條的焊接長(zhǎng)度，從而提高強(qiáng)度。該踏步平面上遮擋面積小，可有效減少貨物積聚，見(jiàn)圖3。相似的設(shè)計(jì)方法還用于貨艙管子保護(hù)上。通過(guò)選取方鋼，旋轉(zhuǎn)45°后彎制成管子保護(hù)的撐腳，在正對(duì)管子的位置，焊接豎向布置的角鋼，平面上的遮擋面積便僅剩下角鋼的橫截面，有效避免了貨物的積聚。

(2)貨艙污水井蓋板連接著貨艙和污水井。為了避免木屑通過(guò)蓋板上的孔進(jìn)入污水井內(nèi)，同時(shí)也防止污水井內(nèi)的水進(jìn)入貨艙，可在污水井蓋蓋板和座圈之間增設(shè)1塊隔離板。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。

(3)艙口圍板需布置清掃平臺(tái)，用于清掃艙口圍板。根據(jù)木屑的貨物特性和裝卸貨特點(diǎn)，裝卸貨工作完成后，艙口圍板會(huì)附著大量的碎木屑和粉塵，需要及時(shí)清掃。為了避免木屑粉塵影響貨艙艙口蓋橡皮的密封效果和使用壽命，建議用壓縮空氣吹凈艙口蓋橡皮上和壓緊扁鋼上附著的木屑粉塵。艙口圍板清掃平臺(tái)的布置可以采取不同的布置方案。70 000載重噸木屑船、64 000載重噸木屑船、海豚64 000載重噸散貨船這3種不同的艙口圍板清掃平臺(tái)布置型式特點(diǎn)見(jiàn)表1，布置效果見(jiàn)圖5～圖6。在實(shí)際布置時(shí)，可以結(jié)合艙口圍板周邊管路的布置及船東的意見(jiàn)選擇合適的布置方案。

圖2 海豚64 000載重噸散貨船盤(pán)梯踏步

圖3 70 000載重噸木屑船盤(pán)梯踏步

1—螺栓、螺母；2—拉手；3—蓋板；4—圍板；5—座圈；6—隔離板；7—密封圈。

表1 艙口圍板清掃平臺(tái)布置型式對(duì)比

(4)觀(guān)艙平臺(tái)的布置需要適應(yīng)木屑船艙口圍板較高的特點(diǎn)，同時(shí)考慮港口要求。我國(guó)日照港是最早開(kāi)始建設(shè)木片專(zhuān)用卸船碼頭的港口，如今大量的進(jìn)口木片至日照港卸船。根據(jù)港口要求，觀(guān)艙平臺(tái)應(yīng)能保證觀(guān)察者視線(xiàn)覆蓋整個(gè)貨艙，每個(gè)艙左右舷前后各一個(gè)觀(guān)艙平臺(tái)。因此，在設(shè)計(jì)觀(guān)艙平臺(tái)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行視線(xiàn)模擬，以艙口圍板面板向下定位。按此設(shè)計(jì)的觀(guān)艙平臺(tái)比較高，宜采用側(cè)方布置簡(jiǎn)易踏步或者直梯式踏步的方式上下，具體應(yīng)根據(jù)周?chē)芟岛推渌O(shè)備的布置情況確定。70 000載重噸木屑船甲板縱向管束集中在左舷，管束與艙口圍板之間留有通道，因此不宜設(shè)置直梯式踏步，避免阻斷通道，可以利用艙口圍板的肘板設(shè)置簡(jiǎn)易踏步。而右舷沒(méi)有縱向連續(xù)管路，非常整潔，可以設(shè)置直梯式踏步，更加便于上下攀爬。70 000載重噸木屑船所有觀(guān)艙平臺(tái)均只與艙口圍板焊接，避免了甲板和甲板反面的油漆破損。此外，還可以實(shí)現(xiàn)在艙口圍板分段安裝，將工序前移，提高了分段完整性，為木屑船建造提供較大便利。需要注意的是，觀(guān)艙平臺(tái)防護(hù)欄桿的設(shè)計(jì)應(yīng)設(shè)計(jì)成可倒、可拆或插拔式，從而保證其不突出艙口圍板面板，不影響裝卸貨操作。

圖5 海豚64 000載重噸散貨船艙口圍板清掃平臺(tái)

圖6 70 000載重噸木屑船艙口圍板平臺(tái)(左舷)

(5)由于木屑船型深較深，所以舷梯和引水員梯都比較長(zhǎng)，通?？梢圆捎敏翰肯鲁潦郊装?，便于布置艉部系泊和舷梯。70 000載重噸木屑船艉部為平甲板，選用了1部伸縮式舷梯，長(zhǎng)度為23.1 m；舯部引水員梯長(zhǎng)度為19.8 m。由于艉部線(xiàn)型收縮較大，艉部舷梯盡量布置在艉部靠近貨艙區(qū)的位置，以對(duì)應(yīng)舷邊較為平直的部位。加油站也因相同理由布置在此處，以利于加油操作，但會(huì)造成加油軟管需要越過(guò)舷梯接到加油站。為了避免軟管和舷梯的摩擦，需要設(shè)置一處高出舷梯收儲(chǔ)狀態(tài)的油管托架，燃油管吊需要布置在A甲板靠艏的位置。

(6)70 000載重噸木屑船的3臺(tái)克令吊分別布置在1號(hào)和2號(hào)貨艙之間、3號(hào)和4號(hào)貨艙之間、5號(hào)和6號(hào)貨艙之間，每臺(tái)克令吊均配置1個(gè)吊臂托架。為了簡(jiǎn)潔美觀(guān)，通行順暢，管路集中布置于左舷，右舷甲板上沒(méi)有管路，同時(shí)也為3個(gè)吊臂托架與3只抓斗的布置留出了空間。但是，需要避開(kāi)舯部絞車(chē)的帶纜區(qū)和舯部引水員梯，并綜合考慮甲板安全通道的布置，還要保證駕駛室視線(xiàn)不受影響。

4 70 000載重噸木屑船系泊設(shè)計(jì)特點(diǎn)

同樣由于型深的問(wèn)題，系泊纜繩的出繩點(diǎn)較高。而70 000載重噸木屑船由于設(shè)置了艏樓，出繩點(diǎn)更高，系泊布置難度較大，需要重點(diǎn)考慮出繩點(diǎn)磨纜繩的問(wèn)題。此外，一些港口，如美國(guó)的波特蘭港，要求高干舷的木屑船在舯部甲板首尾各布置1臺(tái)絞車(chē)，用于倒纜的系泊布置，還應(yīng)對(duì)極端天氣。

布置舯部絞車(chē)時(shí)，應(yīng)在纜繩區(qū)域內(nèi)模擬纜繩走向，同時(shí)注意協(xié)調(diào)纜繩與管子的摩擦。在管子集中區(qū)應(yīng)設(shè)置水平導(dǎo)纜滾輪。纜繩區(qū)域內(nèi)如不可避免地布置小艙蓋，還應(yīng)在艙蓋兩側(cè)均布置纜繩托架。此外，木屑船的測(cè)深頭均高出甲板面200 mm以上，還應(yīng)注意纜繩走向，防止纜繩與測(cè)深頭鉤掛。

5 結(jié)論

(1)木屑船需要相應(yīng)的解決型深較大帶來(lái)的舷梯、引水員梯、系泊設(shè)備、起重設(shè)備等舾裝設(shè)備的選型和布置問(wèn)題。

(2)根據(jù)木屑的貨物特性，得出需要優(yōu)化貨艙內(nèi)梯道、管子保護(hù)等舾裝件的設(shè)計(jì)，最大程度地減少貨物積聚。

(3)建議優(yōu)化污水井蓋的設(shè)計(jì)，避免木屑堵塞污水井。

(4)需要布置艙口圍板清掃平臺(tái)，便于貨物裝卸工作結(jié)束后對(duì)艙口圍板的清掃。

(5)貨艙觀(guān)艙平臺(tái)的設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)考慮港口需求，確保觀(guān)察視線(xiàn)；設(shè)置必要的防護(hù)但應(yīng)能靈活地消除對(duì)裝卸貨的影響。觀(guān)艙平臺(tái)可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)以避免對(duì)通道的影響，同時(shí)實(shí)現(xiàn)建造工序前移。