9 400TEU半船起浮计算

王　斌, 饶勇丰, 祝　伟

(金海重工(舟山)设计研究院有限公司， 浙江 舟山 316200 )



9 400TEU半船起浮计算

王斌, 饶勇丰, 祝伟

(金海重工(舟山)设计研究院有限公司， 浙江 舟山 316200 )

摘要现代大型船只一般在船坞内以串联式建造，在整船出坞时通常伴随着半船的起浮和移位等。我司四艘9 400TEU集装箱船即为同时建造。出坞时两条水线以下部分完工的9 400TEU集装箱船下水，另两条9 400TEU集装箱船为半船状态，采用半船起浮，重新定位后落墩。全文主要分析9 400TEU半船在坞内起浮的难点和要点，综合考虑船厂和船坞的生产和作业工况，利用NAPA软件建造船舶模型，制作重量重心表并导入到NAPA模型中，在软件中模拟半船出坞状态，以满足出坞时对半船状态的要求。并分析半船的浮态、稳性和强度，结合公司船只实际出坞工况，对设计工况进行评估，总结计算过程中需注意的事项和应对措施。

关键词半船起浮NAPA配载浮态稳性

0引言

现代大型船舶大多在船坞内建造，为提高建造效率通常将艉部半船放置在船坞前部，当第一艘船只达到出坞状态时，第二艘船的尾段也接近完工。当船只出坞时需同时将半船起浮，并移动到指定位置并重新落墩[1]。半船由于尺度较短，浮态对重量重心尤为敏感。相比整船出坞，半船起浮对浮态要求更高，对纵横倾的要求也更为严格。笔者作为厂方技术员有幸参与了厂内9 400TEU集装箱船、18万吨级散货船、320万吨级原油轮的起浮计算和现场配合。本文主要结合9 400TEU的实际建造情况，利用NAPA软件建造半船模型，定义重量分布，计算出坞工况。同时针对我公司半船起浮时存在的问题做计算分析，确保半船起浮成功。

1半船起浮前的准备工作

1.1召开半船起浮专题会

半船起浮前应召开专题会议，确定分段搭载状态，油漆涂装情况，确定哪几个货舱或者压载舱可以用于后期调节船只姿态。并确定压载水是用海水还是淡水，有条件的可以邀请船东一起参加，并确定起浮后的洗舱工作。讨论后确定是向压载舱打水还是货舱打水，由于我公司地处海岛地带淡水资源宝贵，通常采用海水作为压载物，如船东参会需与船东商议起浮结束后的洗舱工作。另封板情况也可以在会上确认，便于确定半船的浮力模型。

1.2半船重量重心的统计

半船重量重心的准确性直接关系到半船起浮计算的准确性，尤其在半船较短的时候，半船浮态对重量重心尤其敏感。重量重心在船长上的一点偏差易对整个浮态造成较大的影响。

重量重心数据的统计通常利用Tribon模型将已上船部件归结到各自专业的汇总表中，重量重心的统计要求如下：

(1) 确定全船坐标系，通常尾柱处为坐标原点， 向艏为X正方向，左舷为Y正方向，向上为Z轴正方向。

(2) 汇总时请注意重量单位统一为吨，(实际操作过程中发生多次将部件重量标记为千克，引起重量重心偏差)重量数据应该只跟起浮部分有关，不要把未安装的部件统计在内。

(3) 对于对称分段建议合并后填写，建议写法为B12P&B12S，重量为单独分段的2倍，Y为0。

(4) 管系、船装铁舾、轮机铁舾、电气、居装等一些小部件建议合并，大部件例如主机、发电机等单独列出，上建建议合并，单独列一张整体的重量和重心表，最终由工法科列一份汇总后的重量重心表。

(5) 如部件重量中心不好估计，可列出一个大致的坐标。

(6) 分段统计时需备注焊缝油漆等是否统计在内，可以单个分段统计焊接重量、油漆重量，也可以在统计时不计算焊接、油漆等重量，汇总完毕后给出一个总的焊接、油漆重量，并列出一个大致的重量中心坐标。

收到以上数据后核查各项数据，汇总出半船的重量，纵向位置及重心高度，为接下来的配载计算做好准备。表1为统计后的半船重量重心表。

表1　半船重量重心统计表

续表1　半船重量重心统计表

2NAPA模型的建立

一般根据型线图、总布置图和舱容图，创建NAPA模型，创建完毕后需核对排水量、舱容等数据，避免和设计值偏差过大。以9 400TEU为例排水量的差别通常保证在100 t以内。定义浮力模型时需考虑施工状态，将产生浮力的舱都定义到模型中，例如封闭的管弄等。断开的舱室在起浮时会进水，需将此部分扣除。

以图1为例，起浮分段从尾部搭载到B14P/S分段。71#为水密壁所在位置，在B14P/S的前部FR75+1100处采用封板方式将管弄封闭，定义浮力舱室时需将FR71～FR75+1.1处的管弄定义到NAPA模型中。由于FR71～FR75+1.1处的压载舱可以进水，通常我们直接将主题结构定义到75#处。由于前部结构舱室会进水，虽然无法提供浮力，但结构部分依旧会排开一定水的体积，根据以往船的累计数据分析，可以适当将前部界限移动0.02～0.04 m左右,提供更精确的排水体积。

图1　半船搭载图

3创建半船起浮工况

打开NAPA软件的LOADING CONDITIONS，创建一个新的装载工况，例如LD-HALFHULL229，在setup中选择定义的总布置。退出到LD命令下，进入LGDE 定义重量重心，例如定义版本为V。输入ARGS命令，进入布置模块，在其中选择半船模型为HALFHULL229的工况，同时核对布置图版本和LIGV(重量重心)的版本，同时在STLIM(STRENG LIMIT)选项中选择HAR(港口工况)。 定义完后需仔细核对，避免版本错误导致最后整个计算报告的错误。

4配载计算

根据事先确定的允许打压载水舱室的情况，进行配载计算，如需完全配平可用LOAD-BALANCE命令，系统会自动向指定舱室内注入压载水保证纵倾为0。对于船舶吃水的要求，主要受限于船坞所能承受的最大吃水及船只附近水域的水深和潮汐情况。设计时应留有一定的余量，以防起浮时浮态不好，船底拖地受损。船舶出坞状态以平浮或者略微艏倾为理想状态，最终出具起浮报告书，如图2所示。

5半船起浮状态核实

通常在半船起浮前技术人员需上船坞查看半船状态。检查已上船项目是否和重量重心表有较大出入，确保大项例如主机、轴舵系、搭载分段是否有出入。核查一遍现场打压载情况，是否有按规定加注压载水。半船状态下船上的泵及管系一般都未安装妥当，需使用船坞边上的临时泵来给制定的舱打压载水。

半船状态下水尺一般没有烧焊，可通过做标记或放测量杆等，放置在半船前后位置便于半船起浮时测量吃水。起浮前设计员应记录此类设备的位置(肋位号等)，确认零位是从船底板低处起计算还是从船底板上部(即船体基线)起计算。半船起浮后记录相应位置的吃水。

技术人员应全程参与半船起浮的过程，便于处理半船起浮过程中的突发情况，通过记录水尺的度数可验证配载的准确性，后期可以将此类数据经过换算算出艏艉的吃水，分析NAPA模型和实际起浮状态间的差异，确定特定船型的半船起浮特点。图3为半船实际出水时的姿态。

图3　9 400TEU半船起浮现场图片

6 相关准备及应急预案

(1) 船厂应尽可能多地准备一些压铁或配重，便于调节纵横倾，或是突发状态时的船舶姿态调整。

(2) 封板时应留有余量，例如计算后的封板高度为4 m，实际可以将封板高度封到6 m或更高。

(3) 管弄等封闭区域的封板在起浮前应和现场工人一起重新确认。

(4) 横缆应系泊在船坞边的缆桩上，避免风向水流等突发因素造成船只失控撞上船坞侧壁。

(5) 坞门开启快到理论起浮吃水时应降低放水速度，以便观察半船起浮状态。

(6) 建议现场配备装有NAPA软件的电脑，当出现重大问题时，例如舱室漏水等情况，可及时计算船只姿态，调节配重[2]。

7船只理论浮态和设计浮态不一致情况的简要分析

在实际起浮过程中，船只的实际起浮姿态和理论姿态会产生一些差异，此时需要我们对数据做分析，确定是哪里出了问题。

案例一：9 400TEU集装箱船由韩国的KOMAC设计公司设计，半船起浮方案也由KOMAC提供，配载方案为向NO.6 DB WBT (P)和 NO.6 DB WBT (S)分别注入991.2 t海水。实际打压载情况基本和图纸一致。但起浮时出现了问题，半船艏部货舱吃水达到3 m时，艏部开始上浮，但艉部仍不能起浮，船只处于明显的艉倾状态，现场采用继续向NO.6压载舱打水约1 h(估计约为100 t左右)，同时在货舱靠艏部压80 t压铁，此时半船艉部起浮，艏艉吃水均在3.2 m左右。半船重新落墩后船坞进行抽水检查，发现艉部几个坞墩都已近压裂，幸亏船体基本没有受损。

根据上述情况本人创建了NAPA模型，采用与前文一致的空船重量定义。创建了两个半船浮力模型用于对比，分别是包含前部管弄区域的HALFHULLA和不包含前部管弄区域的HALFHULLB,现场船只前部管弄区域实际用板封住，与HALFHULLB一致。

创建对应的两个工况分别为LD-229A和LD-229B,在LD-229A工况下采用HALFHULLA定义，并在NO.6 DB WBT (P)和 NO.6 DB WBT (S)分别注入991.2 t海水，与KOMAC设计公司方案一致，此时船只基本处于水平状态，浮态基本与KOMAC设计公司方案结果一致。定义LD-229B工况采用HALFHULLB，并采用相同的重量重心定义，同样在NO.6 DB WBT (P)和 NO.6 DB WBT (S)分别注入991.2 t海水，此时浮态如图4 所示。

图4　9 400TEU调整前设计工况

根据现场采用继续向NO.6压载舱分别增加约50 t水，同时通过MASS LOAD在货舱靠艏部压80 t压铁，此时浮态基本与现场水尺读数一致，见图5。

图5　9 400TEU调整后设计工况

8结语

半船起浮作为船厂中的一个重大节点，涉及多个部门，各环节都紧密关联，十分考验船厂的设计、协调能力。作为总体设计员应反复与现场和各设计部门沟通，反复调整设计方案，最终确保起浮计算书的准确性。到现场后须仔细检查各注意点，对于不足之处应及时提醒现场修改，确保起浮成功。

参考文献

[1]高志彬，高介祜. 万吨级船舶船台串联建造方案及其技术经济性初探[J].造船技术，1983(5):15-20.

[2]陈继峰，赵洪武，姜伟. 整船出坞及坞内半船起浮计算[J].船舶设计通讯，2013(135):28-33.

Floating Calculation for 9 400TEU Container Half-hull

WANG Bin， RAO Yong-feng, ZHU Wei

(Jinhai Heavy Industry (Zhoushan) Design Institute Co., Ltd., Zhoushan Zhejiang 316200, China)

AbstractModern ships are constructed in series in the dry docks. The half-hull floating conditions needs to be carefully calculated when the complete ship launches. Considering the yards construction ability and using the software NAPA, and simulating the floating positions of the half-hull. The light weight distribution could be in-planted in the NAPA model. We can analyse the floating condition, stability criterion and strength limits to satisfy the yard requirement. Key points of the process were discussed.

KeywordsHalf-hull floatingNAPALoadingFloating conditionsStability

中图分类号U671

文献标志码A

作者简介：王斌(1987-)，男，工程师，从事船舶舾装和总体计算工作。