滿足安全返港的客滾船液壓水密移門設(shè)計(jì)要點(diǎn)

劉少東,沈 杰,金吉發(fā)

(招商局郵輪研究院(上海)有限公司,上海 200137)

0 引言

水密移門是一種能夠承受一定水壓,并保持所在艙壁水密性的船用門。水密移門主要安裝在水密艙壁上,用來防止水、火或其他有害物質(zhì)等在船內(nèi)蔓延,從而保證艙室之間的獨(dú)立性和有效性,最終保證船舶的安全性,并確保船舶發(fā)生在事故界限范圍內(nèi)的火災(zāi)或進(jìn)水事故時,能依靠自身的動力,在安全返港設(shè)計(jì)時間內(nèi)到達(dá)最近的安全港口。因此,水密移門系統(tǒng)是船舶發(fā)生事故后,分割艙室并阻止事故蔓延的重要系統(tǒng),其設(shè)計(jì)必須安全可靠,且經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

目前,國內(nèi)外對水密移門的研究還只局限于根據(jù)SOLAS要求進(jìn)行常規(guī)布置,而對于安全返港的特殊要求及滾裝船/貨滾船的布置特點(diǎn)等的研究較少。本文在分析水密移門的分類和基本構(gòu)成的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)研究了液壓水密移門的設(shè)計(jì)要點(diǎn),結(jié)合對規(guī)范的理解及船東在使用方面的特殊要求,給出了對應(yīng)的解決方案。

1 水密移門系統(tǒng)類型和構(gòu)成

1.1 水密移門系統(tǒng)的類型

水密移門系統(tǒng)按照其結(jié)構(gòu)型式可分為水平式和垂直式;按其操作方式可分為手動式、動力式,而動力式又分為電動式和液壓式[1]。

動力水密移門設(shè)有獨(dú)立的動力單元、蓄能器和齊全的報(bào)警與指示系統(tǒng),能在門的兩側(cè)操縱門的開啟和關(guān)閉,但在駕駛室只能遙控操縱門的關(guān)閉。同時在門的兩側(cè)和上甲板上配有手動操作裝置,用于應(yīng)急情況下操作門的開啟和關(guān)閉。因此,在多重安全措施下,動力式水密移門更適用于客船和客滾船。液壓式垂直移門見圖1。

①—門體結(jié)構(gòu);②—驅(qū)動油缸;③—行程開關(guān)。

1.2 水密移門系統(tǒng)的類型選擇

某客滾船水密移門安裝在主甲板以下的機(jī)艙和貨艙區(qū)域,考慮到布置空間的問題,采用水平式移門。水密移門采用液壓作為動力相較于電動具有以下優(yōu)點(diǎn):

(1)液壓傳動的各種元件可以根據(jù)需要方便、靈活地布置。

(2)很容易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動。

(3)操縱控制方便,可實(shí)現(xiàn)大范圍的無機(jī)調(diào)速。

(4)可自動實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。

(5)重量輕、體積小、運(yùn)動慣性小、反應(yīng)速度快。

本文最終采用液壓式水平移門,布置在船上。圖2為其中一扇液壓水密移門模型的布置情況。

圖2 液壓水密移門的模型布置

1.3 液壓式水密移門系統(tǒng)的主要構(gòu)成

液壓水密移門主要由機(jī)械結(jié)構(gòu)、驅(qū)動油缸、液壓系統(tǒng)、電控箱、蓄能器、監(jiān)控系統(tǒng)等構(gòu)成[2]。機(jī)械結(jié)構(gòu)安裝在艙壁上。船員操作電控箱,通過液壓系統(tǒng)驅(qū)動門體液壓油缸,來實(shí)現(xiàn)開啟或者關(guān)閉電液水密移門。液壓式水密移門主要結(jié)構(gòu)示意圖見圖3。

①—電控箱;②—聲光報(bào)警器;③—操作手柄;④—行程開關(guān);⑤—手搖泵組;⑥—動力單元組;⑦—手搖桿;⑧—驅(qū)動油缸;⑨—門體結(jié)構(gòu)。

2 液壓水密移門的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

某客滾船定員1 000人,共19扇液壓水密移門分布在4個主豎區(qū)干舷甲板以下。液壓水密移門所需的動力電源由應(yīng)急配電板直接供電,同時也可以由位于干舷甲板以上的專用分電箱作為臨時電源供電。相關(guān)的控制、指示和報(bào)警電源與動力電源同樣配置,以便在主電源或應(yīng)急電源發(fā)生故障時,可以自動切換到滿足SOLAS公約第Ⅱ-1章D部分第42條3.1.3規(guī)定的臨時電源[3]。

每扇液壓水密移門可以在門的兩側(cè)通過操作手柄正常開啟或者關(guān)閉,并且在駕駛室控制面板上可以遙控關(guān)閉液壓水密移門。此外,還配備了1個UPS蓄能器,在失電的情況下,可以操作3次液壓水密移門,即關(guān)閉-開啟-關(guān)閉。門的兩側(cè)就地配有1個獨(dú)立手動液壓泵組系統(tǒng),同時在干舷甲板上配備了全回轉(zhuǎn)曲柄手動操作裝置。這3套備用系統(tǒng)都可以在應(yīng)急的情況下,分別于本地或干舷甲板上關(guān)閉液壓水密移門。

2.1 液壓水密移門門檻設(shè)計(jì)

考慮到所有液壓水密移門分布在干舷甲板的機(jī)械處所,在實(shí)際運(yùn)營過程中,船員需要使用手推車進(jìn)行作業(yè),故液壓水密移門不能有門框阻擋手推車的行進(jìn)。因此,在設(shè)計(jì)過程中將水密移門的門檻均設(shè)計(jì)成低門檻,以保證手推車能正常通過。圖4為液壓水密移門門檻節(jié)點(diǎn)示意圖。

圖4 液壓水密移門的門檻節(jié)點(diǎn)示意圖(單位:mm)

2.2 車輛艙對液壓水密移門的設(shè)計(jì)要求

客滾船部分車輛艙位于干舷甲板以下,并且有6扇液壓水密移門布置在該車輛艙區(qū)域。為了避免裝卸貨時與車輛相撞,破壞水密移門結(jié)構(gòu),故將液壓水密移門做成與艙壁齊平,安裝在該車輛艙艙壁的背面。同樣的,結(jié)構(gòu)加強(qiáng)也需要安裝在該車輛艙艙壁的背面,這會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)加強(qiáng)和液壓水密移門安裝位置干涉。在多方協(xié)調(diào)后,采用給液壓水密移門增加副門框的方法(見圖5),避開結(jié)構(gòu)加強(qiáng),解決了相互干涉的問題。

圖5 增加副門框的液壓水密移門布置

此外,由于車輛艙作為危險(xiǎn)處所,面向該處所的液壓水密移門上的電氣設(shè)備均需要做成防爆類型。

2.3 B/5艙壁對液壓水密移門的設(shè)計(jì)要求

根據(jù)SOLAS的要求,液壓水密移門應(yīng)該位于B/5的艙壁內(nèi)側(cè)。由于該車輛艙艙壁位于B/5附近,結(jié)合車輛艙對液壓水密移門的要求,該液壓水密移門修改后,將位于B/5艙壁的外側(cè)。經(jīng)多方多次溝通和討論后,最終將液壓水密移門布置在強(qiáng)結(jié)構(gòu)內(nèi)作為保護(hù),并且所有的電纜和液壓管均盡可能地貼近艙壁布置。圖6為B/5處結(jié)構(gòu)保護(hù)下的液壓水密移門布置。

圖6 B/5處結(jié)構(gòu)保護(hù)下的液壓水密移門布置

2.4 液壓水密移門的安全措施

由于乘客或者司機(jī)能夠通過位于干舷甲板下的車輛艙里的液壓水密移門進(jìn)入機(jī)艙、泵艙等重要區(qū)域,故這些液壓水密移門的操作裝置需要按照保護(hù)措施,禁止乘客或者司機(jī)通過。因此,要求廠家在液壓水密移門上安裝保護(hù)盒(見圖7),將面向車輛艙這面的操作裝置通過密碼鎖保護(hù)起來。船員通過密碼打開保護(hù)盒,操作水密移門的開啟和關(guān)閉。

圖7 保護(hù)盒的布置

2.5 安全返港對液壓水密移門系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求

液壓水密移門系統(tǒng)作為支持安全返港要求的重要系統(tǒng),對于不超過事故界限的任何火災(zāi)事故,應(yīng)有顯示每扇電液水密移門開閉狀態(tài)的指示,但那些直接受到事故影響的處所界限上的門除外[4]。由于安全返港只是一個說明性的規(guī)范,并沒有詳細(xì)的準(zhǔn)則要求,這就給液壓水密移門的設(shè)計(jì)帶來了自由發(fā)揮的空間,也是新造船項(xiàng)目的難點(diǎn)之一[5]。

由于安全返港規(guī)范對于液壓水密移門的要求比較模糊,只要求系統(tǒng)開閉狀態(tài)指示可用,并未詳細(xì)寫出需要實(shí)現(xiàn)什么結(jié)果,故在整體設(shè)計(jì)階段,本文客滾船基于雙套、冗余的原則來滿足安全返港的設(shè)計(jì)衡準(zhǔn),在駕駛室安全臺和集控室集控臺分別提供1組液壓水密移門開閉狀態(tài)指示面板,并且設(shè)計(jì)2路指示信號,途經(jīng)不同的主豎區(qū),分別送到駕駛室安全臺和集控室集控臺的水密移門開閉狀態(tài)指示面板里。

3 結(jié)論

(1)本文針對船員的實(shí)際作業(yè)要求,在不修改水密移門主體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,增加低門檻,既滿足了船員的作業(yè)要求,又降低了成本。

(2)考慮到車輛艙的特殊要求,研發(fā)了副門框的安裝方案,不僅滿足了水密移門的使用要求,降低了被破壞的可能性,又解決了安裝時和結(jié)構(gòu)相互干涉的問題,提高了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。

(3)結(jié)合客滾船的特點(diǎn),通過對水密移門系統(tǒng)進(jìn)行分析,提出了比較優(yōu)良的冗余設(shè)計(jì),進(jìn)行了合理的配置,滿足了安全返港的要求,可為需滿足安全返港要求的船舶提供設(shè)計(jì)參考。