18 000DWT多用途船總體設計

曹山林

（上海船舶研究設計院，上海 201203）

0 前言

18 000DWT多用途船是上海船舶研究設計院為德國船東和丹麥馬士基開發設計的現代新型多用途船，分別在蘇港、蕪湖、三福三個船廠建造共8艘，其中船東馬士基的船稍有改型。該船從2007年6月開始設計，船廠2007年12月開工，其首制船于2010年10月交付船東。載重量、航速等主要性能指標均達到合同要求，船東對本船型的開發設計表示滿意。

1 設計概況

18 000DWT多用途船是一艘單機單槳、低速柴油機推進的現代化多用途船，適合于全球航行，用于裝載礦砂、煤、谷物、鐵礦砂、礬土、鹽、水泥等散裝貨物，以及集裝箱、鋼卷、雜貨、木材及森林產品、重貨和大型工程設備，并適合于裝載危險品。

本船設計為傾斜船首柱帶球鼻和方尾，采用定距槳，設置首側推器。機艙、起居處所及駕駛室位于船尾部，設有完整的尾樓和首樓。設有單層連續甲板，共三個貨艙，貨艙為大開口雙殼箱形結構［1］，貨艙雙層底重貨加強，上甲板舷邊設有三臺起重能力達80 t的克令吊，可以聯吊160 t的重貨。貨艙蓋為液壓折疊式。本船設有活動二甲板兼谷物艙壁，便于裝載雜貨和谷物?？偛贾脠D見圖1。

本船按照英國勞氏船級社頒布的現行規范進行設計，除滿足正式簽定合同時生效的一切國際公約及修正案的相關要求之外，還滿足蘇伊士運河航行規則、巴拿馬運河航行規則和澳大利亞碼頭對貨艙通道的要求。

圖1 總布置圖

2 主要設計特點

本船在載運貨物品種、總體分艙布局、貨艙結構形式和甲板舾裝設備等方面具有多用途船的典型特征，同時也滿足IMO海安會決議MSC.277（85）要求偶爾裝散貨的干貨船貨艙雙殼寬度的最新要求［2-3］，本船的主要設計特點是尺度和噸位適中，功能多，布置緊湊，結構復雜［4］，技術和設備先進，自動化程度高，線型優良，性能指標優秀，經濟性高，綠色環保。

下面就本船的主要設計特點及相關技術問題的解決做詳細闡述。

2.1 船舶總體布置

全船從首至尾依次是首尖艙、首側推兼應急消防泵艙、貨艙區、機艙和尾尖艙，布局合理緊湊。全船共設三個雙殼箱型貨艙，第二、三貨艙寬度為20.4m，開口寬度達到船寬的81%，貨艙內和甲板上可分別裝載8列4層和10列5層標準集裝箱。最大貨艙長度51.75m，可以裝運特殊規格的長大件貨物?？紤]到甲板起重機布置在舷側會引起初始橫傾，將燃油儲存艙不對稱布置，抵消初始橫傾，避免使用橫傾壓載水艙對載重量的損失［1］。

圖2 防浪板特殊設計

2.2 上甲板艙口蓋和活動二甲板的布置

艙口蓋的設計是本船的一個重點和難點。因為本船是多用途船，跟普通的散貨船不一樣，所以為了在有限的尺度內發揮最大的載貨功能，貨艙開口要設計得盡可能大，艙口間甲板則要盡可能小。既要保證艙口蓋順利開啟，又要收藏在兩個貨艙之間，增加了設計難度。經過與艙蓋設備商的反復協調，最后將艙蓋的布置定為全折疊式：第一貨艙4塊蓋板向首折疊開啟，收藏在首樓甲板防浪板之后；第三貨艙4塊蓋板向尾折疊開啟，收藏在上建前端一個箱位之前，不影響集裝箱裝載；第二貨艙跨距很長，設計有8塊蓋板，其中4塊向首折疊開啟，另4塊向尾折疊開啟，分別收藏在第1～第2和第2～第3貨艙之間。整個艙蓋的布置十分緊湊，充分利用了艙口圍之間的空隙，為貨艙區保留出了最大的空間。由于最初將艙蓋布置得過于緊湊，故在詳細設計階段也出現了一些問題。比如，第一貨艙的艙蓋因為距首樓端壁太近，致使艙蓋舉臂油缸沒有位置安裝，而艙蓋折疊之后又影響到防浪板的布置等。為了解決這些問題，舾裝和結構專業認真核對設備尺寸，將首樓甲板下的空艙特別處理，隔出了舉臂油缸的位置，并對防浪板的結構作了特殊設計（圖2），經過幾次協調修改，該問題得到圓滿解決。

二甲板是多用途船的重要設備之一，通過設置二甲板可以對一個貨艙進行高度和長度方向的分隔，以滿足船東對貨物裝載的靈活性需求。本船采用了吊離式活動二甲板，在左右兩舷的縱艙壁上設有活動支撐座，用于支撐二甲板，不使用時可以將支撐座收藏在縱艙壁的盒內。根據船東的要求，本船第一和第三貨艙的支撐座僅布置在一個高度位置上，二甲板上下的空間均適合裝載兩層標準箱；第二貨艙則布置有兩個高度位置，其中一個是保證其上下的空間均適合兩層標準箱，另一個適合下方三層標準箱，上方一層高箱。第二貨艙內的二甲板還可以兼作谷物艙壁，在艙內設有3個位置，可根據裝載情況自由組合。二甲板在不使用時，可以存放在貨艙內，露天艙口蓋上或上建前端的尾樓甲板上。每塊二甲板的設計重量都不超過45 t，可以直接利用船上的起貨吊（最大80 t）進行操作，同時二甲板在不使用時有多個位置選擇堆放（圖3），增加了活動二甲板的使用靈活性［5］。

圖3 二甲板布置及堆放位置

2.3 振動的控制

在考慮船廠施工條件和上建整體美觀的基礎上，在局部增加外圍艙壁（圖4），通過對各種方案的計算分析，選擇了最終方案，同時采用門框形雷達桅（圖5）有效控制本船的振動。在尾部船側安裝旋渦發生器（圖6），改善尾部伴流場。

圖4 外圍艙壁

圖5 門框形雷達桅

圖6 旋渦發生器

通過試驗，安裝旋渦發生器后，脈沖壓力一階葉頻可以減少20%～30%，二階葉頻可以減少40%～50%（見圖7），航速減少小于0.1 kn，對性能幾乎沒有影響。

圖7 安裝旋渦發生器后的脈沖壓力

2.4 局部結構形式新穎

本船貨艙利用率較高，因此，第一貨艙的艙蓋，在艙蓋開啟后，前端艙蓋板停放位置已處在Fr196肋位。首部由于錨系泊布置的要求，錨機后端位置也已經到了Fr196.5位置，布置一個常規的擋浪板幾乎不可能，更無法給船員保留一定的錨機操作空間。我們采用了局部曲折、局部開孔、局部做活動板，三管齊下的方法，最終解決了這個問題，并通過有限元計算（圖8），保證了擋浪板的強度要求。連馬士基的船東在看了圖紙后也說“不可想象”。本船貨艙寬度有二十多米，按照規范要求，艙口 角隅的半徑需要達到860mm以上才能滿足要求。但大半徑的艙口角隅對裝箱造成了不利。為此，我們對角隅形式做了修改，做成了一個盒式的切入式負角隅（圖9）。但新的問題又出現了，在第1艙和第2艙的角隅附近，風機室的甲板開孔離角隅太近，使得艙口角隅處的應力比較高，為了改善此處角隅處的受力情況，我們在角隅盒子附近增加了合理的縱桁和強橫梁結構，使此處的縱向力順勢由縱桁承受部分。修改后的角隅形式獲得了船級社的認可。

圖8 有限元計算

圖9 盒式切入式負角隅

2.5 起貨設備

全船共設3臺單吊臂甲板起重機，2臺80 t吊分別布置在第一、第二貨艙中間的甲板舷側處，1臺80 t吊布置在第三貨艙前端甲板舷側處。起貨吊的布置主要考慮其起吊能力、覆蓋范圍、對視線和裝載的影響，存放（擱置）的便利性，是否影響艙口蓋啟閉等因素。本船的起貨吊具有聯吊功能，可以聯吊160 t貨物，增加了對港口的適應能力，聯吊吊梁存放在第一貨艙艙口圍右側。3臺吊機均朝向船尾擱置（蕪湖船廠朝向船首擱置），船首1號吊臂擱置在2號吊的基座上，2號吊臂擱置在3號吊的基座上，3號吊臂則擱置在上建左舷，配有專門的吊臂擱架和吊鉤緊固裝置。3號吊的擱架，最初是設計在左翼橋樓上的，后來船東認為影響視線，要求將吊臂放平，擱置到橋樓甲板下方。

2.6 破艙穩性和谷物穩性

本船的破艙穩性根據規范要求，首制船按照SOLAS 2004干貨船概率方法計算，后續船按SOLAS 2009干貨船概率方法計算，通過有效調整開口的位置和密性、GM合理選取及水密分隔的有效劃分，以得到滿意的破艙穩性計算結果，提高本船的安全性。

本船在首尾壓載邊艙結構設計中，由于型線比較瘦，結構局部的加強比較難做，邊艙局部做到了船底，按照新規范要求，要加算底部的確定性破損，后來經過計算也滿足了要求，得到了LR的認可。

本船的谷物穩性根據《散裝谷物安全運輸規則》的要求進行核算，分別計算了積載因數42～60 cuft/LT的谷物裝載工況。由于本船的第一貨艙部分開口內縮，兩邊甲板的加強為縱向結構，因此在計算谷物橫傾力矩時，計算模型按照實際結構形式精確定義以獲得較為精確的有利的計算結果。

3 結語

18 000 t多用途船的設計是上海船舶研究設計院自主開發的，并綜合考慮船東的實際使用情況及船東的特殊要求而開發的新型多用途船。

本項目在江蘇蘇港船廠建造2條，在安徽蕪湖新聯船廠建造4條，均已交付使用；在江蘇三福船廠繼續開工建造2條，該船船東均為國際著名航運公司丹麥馬士基，首制船交付使用以來，其優秀的性能、超強的攬貨能力，得到了船東的好評。目前，仍有船東對該項目表示出濃厚的興趣，表明該項目具有一定的市場影響，受到船東的廣泛青睞。

［1］焦宇清.12 000噸多用途散貨船開發設計綜述［J］.船舶設計通訊，2005，（1）：15-20.

［2］MSC.277（85）［S］.

［3］SOLAS regulation XII/6 Structuraland other requirements for bulk carriers［S］.

［4］張卓，顏緒，楊軍.27 000噸多用途散貨船總體設計概述［J］.船舶設計通訊，2011，（增刊）：10-14.

［5］胡關德，王剛毅.多用途船船型及設計簡介［J］.船舶設計通訊，2009，（3）：45-50.