90000 t自卸轉(zhuǎn)運船改裝設(shè)計介紹

李 磊，丁運來

（中船澄西船舶修造有限公司，江蘇 江陰 214400）

0 引言

自卸轉(zhuǎn)運船是散貨船的一個細分船型，主體結(jié)構(gòu)和散貨船相似，在散貨船的基礎(chǔ)上增加了自卸設(shè)備，具備船對船系泊系統(tǒng)、防護設(shè)備。主要服務(wù)在一些水深較淺的特定海域，或港口設(shè)施不完善的特定出貨港。比如阿聯(lián)酋、西非、澳大利等，這些地區(qū)自然礦產(chǎn)資源豐富，有大量的原材料進出口需求，比如鋁釩土、鐵礦砂等。由于其水深較淺或港口設(shè)施不完善，大型船舶無法靠泊或利用港口機械裝卸貨，而通過小型散貨船完成全航次的海運又非常不經(jīng)濟。

自卸轉(zhuǎn)運船的出現(xiàn)，解決了這一難題，其可將巴拿馬型散貨船從港口運出的貨物轉(zhuǎn)運至大型的海峽型散貨船，進而運往其他需求國；或?qū)⒑{型散貨船的貨物轉(zhuǎn)運至巴拿馬型散貨，進而運抵上述國家的港口卸貨。分析總結(jié)該類型船舶的改裝設(shè)計，對于開拓市場，完善設(shè)計，提高改裝效率，在較短的改裝周期內(nèi)完工交付功能完善、適應(yīng)營運特點的自卸轉(zhuǎn)運改裝項目具有積極意義[1]。

1 90000 t自卸船的營運特點

1.1 主要參數(shù)

主要參數(shù)如表1所示。

表1 主要參數(shù)

服務(wù)航速/Kn CSR,15%S.M.,Ts 載員/人 載重量Td/t 載重量Ts/t改裝前 14.1 25 ～73500 ～92500改裝后 14.1 41 ～71000 ～90000

1.2 營運特點

改裝后的90000 t自卸轉(zhuǎn)運船，將主要從事轉(zhuǎn)船運輸作業(yè)，可靠泊6～7.5×104t的巴拿馬型散貨船和12～20×104t級的海峽型散貨船，進行轉(zhuǎn)船運輸作業(yè)，且在自身滿載至空載狀態(tài)下均可進行?？赏ㄟ^克令吊配合抓斗抓取海峽型散貨船所裝載的貨物，經(jīng)由自身裝備的自卸設(shè)備轉(zhuǎn)移至巴拿馬型散貨船，也可將自身裝載的貨物轉(zhuǎn)移到巴拿馬型散貨船。其典型裝載狀態(tài)如圖1所示。

圖1 典型裝載狀態(tài)

2 主要改裝需求及設(shè)備配置方案

2.1 自卸轉(zhuǎn)運系統(tǒng)加裝

為了能夠服務(wù)于不同港口、不同裝備條件的散貨船，其應(yīng)在不借助于港口、其他船舶的裝卸貨系統(tǒng)的前提下，獲取所靠泊船舶攜帶的貨物，并將所獲取的貨物裝載到所靠泊船舶貨艙內(nèi)。本船主要包括2套甲板自卸設(shè)備，3臺雙回轉(zhuǎn)半徑的克令吊、4只抓斗、4臺鏟車。自卸設(shè)備主要適用于煤炭、鐵礦砂等貨物的傳輸，卸貨效率可達4000 m3/ h；克令吊的工作參數(shù)為：工作半徑30 m時為36 t，工作半徑36 m時為30 t；所配抓斗容積為29.75 m3。

2.2 船靠泊系統(tǒng)改裝

為適應(yīng)與不同噸位大小的船舶靠泊，自卸轉(zhuǎn)運船貨艙區(qū)兩舷均需配置系泊設(shè)備，并需適應(yīng)所靠船舶與本船甲板相對高度的變化。本船左右舷各配置了2組系泊設(shè)備。同時，應(yīng)有效防護兩船靠泊時的碰撞。本船左右舷各配置了4只防撞橡膠護舷[2]。

2.3 增加船員衍生的改裝需求

為適應(yīng)新的營運需求，本船增加了16名操作工。為此需要增加16個居住艙室。升級或擴容污水處理、空調(diào)等生活支持系統(tǒng)。此外，根據(jù)SOLAS公約要求升級救生艇、救生筏等公共救生設(shè)備，配齊救生衣、浸水保溫服等個人救生設(shè)備。

2.4 其他需求

此外還有一些衍生的改裝需求，如加裝艏艉側(cè)推，以滿足靠泊時，調(diào)整船舶位置。新增2臺發(fā)電機，以滿足增加的克令吊、電動絞車、側(cè)推等設(shè)備而增加的用電需求。

3 需求驅(qū)動的改裝設(shè)計特點

3.1 自卸系統(tǒng)布置

本船裝備2套相同的甲板自卸設(shè)備，均為橫向布置。分別位于第2和第3貨艙間和第5和第6貨艙間。該自卸系統(tǒng)布置簡單方便，無需對原船結(jié)構(gòu)進行大的改動。每套自卸設(shè)備由料斗、橫向輸送帶、可伸縮卸貨臂組成。卸貨臂最小工作半徑21.5 m，最大工作半徑達32.5 m，可以向上抬起與水平呈18°，或向下20°。滿足將貨物轉(zhuǎn)運至通常船寬為50 m的紐卡斯爾型散貨船的需求。加裝時，需保證料斗、橫向輸送臂、卸貨臂基座位于同一直線上。直徑5 m的卸貨臂基座與卸貨臂采用法蘭連接，基座的加工難度較大，需保證螺栓孔距、平面度、法蘭厚度等。

卸貨臂端頭安裝有監(jiān)控設(shè)備，可在甲板操作室內(nèi)實時觀測到裝載畫面。

3.2 護舷布置

本船配備的是直徑3 m、長6 m的橢球型氣囊橡膠護舷，共9只，左右舷各均布4只，另有1只為備用。護舷在船舶航行時，存放于艙口蓋上。使用時，由克令吊吊至舷邊懸掛。護舷的布置要點，主要是設(shè)計好護舷在水平方向和豎直方向的間距和位置，水平布置間距需考慮在船舶正?？坎礂l件下有效吸能，同時避免護舷吸能后，船舶艏艉與碼頭或其他船舶擦碰。豎直方向位置需根據(jù)船舶與碼頭、目標靠泊船舶的相對高度位置、自身的吃水狀態(tài)確定，本船護舷可在輕載水線和設(shè)計吃水線間調(diào)整使用。

纜繩、鋼絲繩等附件的選型非常重要。本船設(shè)計情況如下：

1）護舷間通過纜繩連接，靠艏端的護舷靠艏一側(cè)通過1根纜繩連接到艏樓上的帶纜樁，另通過1根纜繩連接到主甲板最靠艏的1只帶纜樁上；靠艉端的護舷靠艏一側(cè)通過1根纜繩連接到尾部的帶纜樁，另通過1根纜繩連接到生活區(qū)側(cè)面的帶纜樁。

2）每只護舷兩端通過兩根懸掛鋼絲連接到位于主甲板的眼環(huán)上。舷邊配有啟閉式拖纜孔，便于鋼絲繩穿過。

3）每只護舷兩端各配有5只卸扣，卸扣間通過轉(zhuǎn)環(huán)連接。卸扣、轉(zhuǎn)環(huán)的選型需重點考慮最薄弱一環(huán)的負荷是否滿足要求，另外需考慮相互間的適配性。

3.3 艙蓋改裝

本船由于加裝3臺甲板克令吊，中間1臺克令吊位于NO.4艙左側(cè)，其基柱影響側(cè)移式艙蓋的開啟。將艙口蓋改裝為疊放在一起，向同一側(cè)移動開艙是一種已獲實踐的方法。該方案對艙蓋結(jié)構(gòu)改動較小，但需升級液壓系統(tǒng)，成本較高。本船創(chuàng)造性地將左舷艙蓋改裝為折疊式，從而形成“折疊+側(cè)移”組合式艙口蓋，該方案的優(yōu)點是無需升級液壓系統(tǒng)，但需對左舷艙蓋進行較大的修改。改裝設(shè)計后的艙口蓋結(jié)構(gòu)尺寸與原艙蓋外形尺寸是一致的，控制變形是非常關(guān)鍵的。改裝之初需要將原有的一些附屬結(jié)構(gòu)拆除，加裝端鉸鏈、中間鉸鏈、密封條、壓緊裝置?？紤]到折疊操作過程中的局部受力，需要增加板厚或加強，在中間鉸鏈處設(shè)置箱體結(jié)構(gòu)。艙蓋的開關(guān)艙運動過程順暢、關(guān)艙后水密是艙蓋改裝成功的標志。左右舷艙蓋的分離縫處采用沿艙蓋運動軌跡設(shè)計的形式，如圖2所示，該形式在實現(xiàn)了水密的同時可以減少對橡皮的非正常擠壓。艙蓋開關(guān)試驗及沖水試驗結(jié)果較好。

圖2 折疊式艙蓋與側(cè)移式艙蓋間密封形式

3.4 側(cè)推布置

本船艏艉各增加了1臺側(cè)推裝置。艏側(cè)推電機功率2500 kW，滿載轉(zhuǎn)速為890 r/min。帶導(dǎo)流板，側(cè)推格柵通過CFD計算得出流線角度。艉側(cè)推電機功率1100 kW，滿載轉(zhuǎn)速為1183 r/min。艉側(cè)推布置時，由于本船尾部線型瘦小，重點控制了結(jié)構(gòu)變形，避開中間軸承位置，關(guān)注艉軸拆裝空間。

3.5 系泊布置升級

為了滿足轉(zhuǎn)船運輸作業(yè)時與其他船舶的靠泊需求，本船中部原有的2臺液壓絞車，及兩舷的滾輪導(dǎo)纜器，不能上出繩，出繩范圍小，不能滿足新的使用需求，全部拆除。在左右舷各重新設(shè)置了2組系泊設(shè)備，每組系泊設(shè)備由1臺電動絞車、6只羊角滾輪、2只帶纜樁、2只9滾柱導(dǎo)纜器、2只5滾柱導(dǎo)纜器組成，每組設(shè)備布置相同，如圖4所示。其中電動絞車帶恒張力，適配直徑80 mm的纜繩，纜繩最大破斷力為901 kN。滾柱導(dǎo)纜器的使用可有效減少纜繩的磨損，并可有更多的出繩方向，以適應(yīng)與不同船舶的系泊。此外本船艏艉系泊根據(jù)新巴拿馬運河船閘要求進行了升級。原船艉部兩舷的4只滾輪導(dǎo)纜器，由于豎直方向上出繩受限，也升級為5滾柱導(dǎo)纜器。

3.6 生活支持系統(tǒng)升級

本船由于營運需要，增加了16名操作工人，并為此升級了相應(yīng)的生活支持系統(tǒng)。

1）新加16個居住艙室，分別位于4層甲板的左右舷，每層每舷各增加2個艙室，艙室大小相同、布置一致；

2）空調(diào)系統(tǒng)升級改裝，將原駕駛室的空調(diào)風(fēng)分配給新增的16個房間，在駕駛室新增1臺獨立空調(diào)；

3）升級或加裝了熱水柜、反滲透造水機、生活污水處理裝置等生活支持設(shè)施；

4）由于空間限制，餐廳沒有升級，由船上采用分時就餐的方式解決用餐問題。

3.7 救生系統(tǒng)升級

由于船員增加，根據(jù)SOLAS公約要求，更換原船救生艇，新救生艇可容納45人，救生艇釋放裝置也相應(yīng)更換。集合站的集合點區(qū)域位于登艇平臺，按每人0.35 m2做了重新劃定，并做了油漆標記。

救生筏更換為左右舷各1只20人和1只25人氣脹式救生筏，其中左舷救生筏為拋投式，右舷救生筏可使用救助艇架吊離釋放。為了滿足10 min內(nèi)完成全部筏的釋放的公約要求，可吊式救生筏數(shù)量通常不能超過2個，而采用20人+25人2個筏的布置，則需關(guān)注原船救助艇吊的工作負荷是否大于滿足救生筏的滿載重量。本項目由于原船救助艇吊最大工作負荷為1.4 t，所選用25人救生筏滿載重量超過了原船救助艇的最大工作負荷，因此更換了救助艇吊。

此外，船員的個人救生設(shè)備也需增加，本項目根據(jù)所增船員人數(shù)增加了16套救生衣和16套浸水保溫服。

4 結(jié)語

90000 t自卸轉(zhuǎn)運船的成功改裝，幫助船東在較短的工程周期內(nèi)獲得了營運能力，彌補所服務(wù)港口的不足，解決了因港口條件限制而導(dǎo)致大宗貨物的進出口不便問題。通過總結(jié)90000 t自卸轉(zhuǎn)運船的成功經(jīng)驗，為后續(xù)同類型改裝產(chǎn)品的設(shè)計提供了總體借鑒，需重點考慮以下幾個方面：1）需妥善布置護舷，具備與其他船舶或碼頭安全靠泊的要求；2）需增大自身的系泊出繩范圍，滿足與不同船型、不同吃水狀態(tài)船舶間系泊的要求；3）自卸設(shè)備的工作范圍應(yīng)靈活，滿足為不同船型轉(zhuǎn)船運輸?shù)淖鳂I(yè)需求；4）加裝甲板克令吊時，可能對原船側(cè)移式艙蓋開啟產(chǎn)生影響，可采用“折疊+側(cè)移組合式”艙蓋的改裝方案；5）船員增加需相應(yīng)增加居住艙室、升級生活支持系統(tǒng)和救生系統(tǒng)。