62 000 t 普通干貨船貨艙集裝箱改造技術(shù)1

高明星

（大連中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司，遼寧大連 116113）

0 引言

從2020 年下半年開始，全球供應(yīng)鏈?zhǔn)茏鑶栴}愈發(fā)突出，全球航運(yùn)和物流系統(tǒng)遭受空前沖擊，集裝箱運(yùn)費(fèi)屢創(chuàng)新高。此外，從2021 年開始，全球汽車運(yùn)輸船市場出現(xiàn)強(qiáng)勢反彈，新能源汽車的市場需求飆升，特別是中國汽車產(chǎn)業(yè)邁入加速轉(zhuǎn)型的快車道，國產(chǎn)汽車出口需求持續(xù)增長。專業(yè)汽車運(yùn)輸船運(yùn)力不足，運(yùn)費(fèi)高漲，成為中國汽車制造全球化發(fā)展的“絆腳石”。

發(fā)展強(qiáng)勢的集裝箱運(yùn)輸市場和汽車運(yùn)輸市場悄然影響了傳統(tǒng)干散貨船的操作及運(yùn)營模式。本文基于某62 000 t 普通干貨船貨艙集裝箱改造項(xiàng)目，對貨艙內(nèi)集裝箱系固方案、貨艙內(nèi)集裝箱布置方案進(jìn)行介紹，并對貨艙結(jié)構(gòu)改造主要內(nèi)容和施工精度控制要點(diǎn)等進(jìn)行分析。

1 項(xiàng)目概況

62 000t 普通干貨船是一艘單機(jī)單槳、低速柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)、定距槳推進(jìn)、低油耗、環(huán)境友好的多用途船，適合無限航區(qū)。主尺度信息見表1。

表1 船舶主尺度信息

在改造前，該船的貨艙可裝運(yùn)紙漿、谷物、鐵礦石、鋼卷筒等散裝貨物，以及火車、風(fēng)電設(shè)備等大型機(jī)械設(shè)備，還可以裝載部分危險(xiǎn)品。艙口蓋可運(yùn)輸集裝箱和大型貨物，改造前的貨艙不具備裝箱功能。隨著航運(yùn)市場的變化，船東經(jīng)營策略做出優(yōu)化調(diào)整，提出要將該船的貨艙區(qū)進(jìn)行集裝箱升級改造，以期搶占火爆的集裝箱及汽車運(yùn)輸市場，要在滿足現(xiàn)行規(guī)范要求的前提下，以較為經(jīng)濟(jì)的改裝工程實(shí)現(xiàn)最大艙內(nèi)集裝箱數(shù)量。

2 改造方案

2.1 貨艙內(nèi)集裝箱系固

集裝箱系固方式直接關(guān)系到該船舶運(yùn)輸過程的安全性和經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)也會對船舶的總布置造成影響，是一個(gè)需要在設(shè)計(jì)初期特別關(guān)注的問題[1]。綜合考慮各種集裝箱系固方式的優(yōu)缺點(diǎn)和船舶營運(yùn)實(shí)際需求，本船最終選用如下系固方式：

1）1 號貨艙的集裝箱采用全自動(dòng)扭鎖系固方式，同一列集裝箱垂向由全自動(dòng)扭鎖連接，以承受集裝箱層間的分離力；左右方向的箱列互不相連，無其他系固措施。

2）2～6號貨艙的集裝箱采用全自動(dòng)堆錐系固方式，同一列集裝箱垂向由全自動(dòng)堆錐連接，以承受集裝箱層間的分離力；左右方向通過全自動(dòng)堆錐上的壓力適配器傳遞箱列之間的橫向力，最頂層箱的上部箱角橫向無須連接。

3）1～6號貨艙的內(nèi)底均采用埋入式的集裝箱箱角底座，通過系固鎖具將集裝箱角件與內(nèi)底的箱角底座進(jìn)行連接固定。

采用上述系固方式可實(shí)現(xiàn)較大的集裝箱堆重。由于貨艙內(nèi)橫縱艙壁的表面沒有凸出的固定式系固設(shè)施，故其不會對原船已有的裝載功能產(chǎn)生影響。此外，該系固方式所使用的活動(dòng)件均可在碼頭完成安放，無須人員進(jìn)入艙內(nèi)進(jìn)行操作，有利于提高人員操作的安全性和裝卸效率。

2.2 貨艙內(nèi)集裝箱布置

綜合考慮貨艙實(shí)際尺寸、系固方式和船東要求，確定貨艙內(nèi)主要裝載20 英尺（1 英尺=0.304 8 米）集裝箱（標(biāo)箱）、40 英尺集裝箱（高箱）和48 英尺框架箱（特制）等3 種箱體。其中，48 英尺框架箱（特制）是由船東自主研發(fā)的可折疊商品車專用集裝箱。各貨艙內(nèi)集裝箱布置情況如下。

1）1 號貨艙：后部可布置1 排8 列7 層20 英尺集裝箱（標(biāo)箱）。

2）2～5號貨艙：前部可布置1 排11 列6 層40英尺集裝箱（高箱），后部可布置1 排11 列6 層40英尺集裝箱（高箱）或1 排11 列8 層48 英尺框架箱（特制）。

3）6 號貨艙：前部可布置1 排11 列6 層20 英尺集裝箱（標(biāo)箱）或1 排5 列6 層40 英尺集裝箱（高箱）或1 排5 列7 層48 英尺框架箱（特制）。

按照上述布置方案，各貨艙承裝各種集裝箱的最大裝載能力見表2，貨艙內(nèi)集裝箱裝載組合工況見表3。

表2 各貨艙承裝各種集裝箱的最大裝載能力

表3 貨艙內(nèi)集裝箱裝載組合工況

3 貨艙改造的主要任務(wù)

貨艙載運(yùn)集裝箱后勢必會對原船的穩(wěn)性、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等方面帶來一些不利影響，需要設(shè)計(jì)方、建造方、船東方及船級社等單位投入更多關(guān)注。需要對改造后的船舶質(zhì)量、船舶穩(wěn)性、貨艙內(nèi)集裝箱綁扎受力情況、船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等進(jìn)行全面計(jì)算和校核。需要將船舶的穩(wěn)性手冊、集裝箱裝載布置圖、集裝箱綁扎手冊、船體結(jié)構(gòu)加強(qiáng)圖紙及計(jì)算書等內(nèi)容進(jìn)行重新編制送審[2]。改造后的船舶在經(jīng)過系統(tǒng)評估及有關(guān)機(jī)構(gòu)認(rèn)可后方能承運(yùn)集裝箱貨物。

62 000t 普通干貨船貨艙區(qū)的施工改造工程主要包括以下5 個(gè)方面：

1）改造后的船舶增加了貨艙內(nèi)裝箱工況，需要按照《鋼質(zhì)海船入級規(guī)范》[3]中集裝箱船結(jié)構(gòu)強(qiáng)度直接計(jì)算的相關(guān)要求，建立貨艙段有限元計(jì)算模型，對原船貨艙區(qū)域主要構(gòu)件在裝載集裝箱工況下的強(qiáng)度進(jìn)行評估[4]。有限元計(jì)算結(jié)果顯示：原船在靠近橫艙壁結(jié)構(gòu)附近的雙層底縱桁存在剪應(yīng)力超標(biāo)的情況，需對雙層底縱桁結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部增加板厚的處理。

2）集裝箱作為運(yùn)輸組件載體，其內(nèi)部裝載貨物的質(zhì)量主要集中在集裝箱的4 個(gè)角柱上，裝載于貨艙內(nèi)的集裝箱會對內(nèi)底板產(chǎn)生很大的集中力，需在內(nèi)底的箱角底座位置增加埋入式箱角底座及加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，并對其局部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行校核。

3）當(dāng)船舶發(fā)生橫搖時(shí)，貨艙內(nèi)的集裝箱堆垛所承受的橫向力會通過壓力堆錐支撐傳遞到貨艙的內(nèi)縱壁，需要在內(nèi)縱壁反側(cè)增加支撐加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，并對其局部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行校核。

4）新增加強(qiáng)結(jié)構(gòu)與原船已有管舾裝干涉導(dǎo)致的管舾裝修改工程，以及因施工需要對原船管舾裝的臨時(shí)拆卸與回裝工程。

5）需要對有改動(dòng)的系統(tǒng)管路及艙室結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行密性檢驗(yàn)。

4 箱角安裝精度要求

埋入式箱角的安裝精度直接影響到集裝箱的裝載情況，若精度控制不到位，就有可能出現(xiàn)堆垛在上層的集裝箱因傾斜而導(dǎo)致“擠死”或堆放干涉的現(xiàn)象。以常見的20 英尺和40 英尺集裝箱為例，其箱角安裝精度要求見表4，箱角安裝公差示意見圖1。在所有工程結(jié)束后，需要進(jìn)行裝箱試驗(yàn)，以確保集裝箱裝卸過程順暢高效。

圖1 箱角安裝公差示意圖

表4 箱角安裝精度要求

5 結(jié)論

本文基于某62 000 t 普通干貨船貨艙集裝箱改造項(xiàng)目，介紹了貨艙內(nèi)集裝箱系固方案、貨艙內(nèi)集裝箱布置方案，并分析了貨艙結(jié)構(gòu)改造主要內(nèi)容和施工精度控制要點(diǎn)，得出如下結(jié)論：

1）將普通干貨船貨艙進(jìn)行集裝箱改造是可行的，但需要在設(shè)計(jì)、施工等各個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行操作，確保貨物運(yùn)輸?shù)陌踩院陀行浴?/p>

2）集裝箱改造技術(shù)可顯著提高貨艙的貨物裝載能力和運(yùn)輸效率。

3）在進(jìn)行集裝箱改造前，需要進(jìn)行合理的貨物規(guī)劃和設(shè)計(jì)，確保貨物運(yùn)輸和裝卸的合理性，避免浪費(fèi)時(shí)間和成本。

4）在設(shè)計(jì)貨艙裝箱方案時(shí)，需要考慮貨物的裝卸便捷性和貨艙的通風(fēng)、排水等因素，以確保船舶在貨物運(yùn)輸過程中的安全和正常運(yùn)行

5）需要對貨艙進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑旌图訌?qiáng)，以確保貨物和船舶的安全。