集装箱船改装舱口盖设计要点

顾 浩，马 涛

(上海德瑞斯华海船用设备有限公司，上海 200093)

集装箱船改装舱口盖设计要点

顾 浩，马 涛

(上海德瑞斯华海船用设备有限公司，上海 200093)

随着国际航运市场的发展，船舶不断向大型化、自动化方向发展。在国际运力过剩的情况下，船东青睐通过改装船舶的方式以满足新的运输需求，提高经济效益。文章以某集装箱船改装为例，阐述改装设计过程中舱口盖总布置以及重要部位的节点设计思路和方法。

集装箱船；改装舱口盖；总布置；节点设计

在当今世界，集装箱船以其高效、安全、优质、方便等特点受到货主和船东公司的青睐。由于国际航运业的不景气，拆船和修造船业务逐渐发展起来。有些航运公司出于业务发展的需求，将原来的干散货船改装成集装箱船，或者将集装箱船重新划分舱室，满足不同的运输需求，从而提高船舶的运力。改装的目的是使原来装载20英尺、40英尺集装箱的集装箱船在改装之后能够装载53英尺集装箱。

1 船东要求分析

集装箱船是布置地位型船舶，舱容和布置地位在集装箱船设计方面尤为重要。本船为了满足能够装载53英尺集装箱的要求，需要对舱室进行重新划分。船东要求将船体的2#～5#舱一共4个舱室重新划分，改装成3个舱室，以满足能够装载53英尺集装箱的要求。

1.1 舱口盖总体布置

按照船东要求，重新划分舱室。将原来的2#～5#舱之间的3个舱壁取消，新建2个舱壁，从而完成舱室的重新分割，图1、图2为改装前、后总布置示意图。由此可以确定每个舱室的开口大小，从而初步确定舱口盖的大小。

图1 改装前原船总布置示意图

图2 改装后新船总布置示意图

1.2 边界条件分析

在新设计船舶舱口盖时，首先应重点考虑舱口盖边界条件。对于集装箱船改装来说，舱口盖边界条件同样重要。另外，对于改装设计的船舶，应当尽量使用原有的设备或者设施，减少船东的成本。对于集装箱船来说，主要是考虑集装箱的绑扎通道以及舱口盖是否与舱口围上其他设施冲突。

1.2.1 纵向方向(船长方向)

以2#舱前段为例。原船的纵向布置示意图如图3所示。分析本船的状态，由于1#舱不需要改装，维持原状，在1#舱和2#舱舱口围上方设置有一个平台。舱口围板距离此平台的纵向间距约400 mm。这部分空间需要布置舱口盖相关的零部件如橡皮、支撑块、定位销(限位装置)、止跳装置等。根据SOLAS规范要求，舱口盖的绑扎通道至少需要600 mm的距离，所以此处无法布置绑扎通道。作如下考虑，将舱口盖与平台设计成同样高度，使得舱口盖顶板和舱口围原有平台整体齐平形成绑扎通道。此处可以通过外伸舱口盖顶板的方式确保舱口盖与平台的纵向间隙不大于100 mm，防止工人在舱口盖顶板上进行绑扎工作时踏空。

图3 原船1#舱和2#舱舱口盖纵向布置示意图

1.2.2 横向方向(船宽方向)

典型横剖面示意图见图4。由于原船是集装箱船，在舷侧方向布置了舱口盖的导向装置(此处改装成导向兼通风装置)，方便舱口盖的起吊。导向装置通常定位于舱口盖的中心位置。由于舱室的重新划分、舱口盖的重新布置，使得舱口盖的导向装置位置移动，这就需要和船厂进行协商，改装原来的通风导向装置，移动位置或者修改外形，不影响新的舱口盖导向装置的布置。

图4 典型横剖面示意图

1.3 舱口围变形

舱口围变形属于船体变形，由船厂或者设计院提供。具体的舱口围变形值如下：横向/纵向变形为±20 mm；纵向翘曲变形为±50 mm；中拱/中垂为0.8 mm/m。

2 吊离式舱口盖与舱口围的配合问题

2.1 吊离式舱口盖概述

吊离式舱口盖通常使用钢丝绳或者吊架，通过吊机或者其他起吊装置进行舱口盖的起吊工作。通常在舱口围上设置导向装置使得吊离式舱口盖能够顺利的起吊，从而完成集装箱的装卸。舱口盖上的主要装置有：限位装置(包括横向限位和纵向限位)、密封装置、支撑块、止跳装置等。以2#舱舱口盖为例，基本装置示意图如图5所示。

图5 2#舱舱口盖基本装置示意图

2.2 舱口盖导向装置和限位装置的布置

舱口盖作为独立的钢体结构，并不参与全船总体强度。水平方向由纵向和横向限位装置限位在舱口围上，垂直方向由支撑块将盖板上的载荷传递到舱口围上。盖板整体框架相对于舱口围开口来说是刚性的。因此当舱口围发生变形时，舱口盖结构框架可以认为在水平面内是刚性固定无变形的，随着船体限位装置在平面内移动。所以限位装置的布置对于舱口盖相对舱口围的滑移影响至关重要[1]。

为了减少水平力矩的影响，通常将限位装置布置在舱口盖的中心位置。如图5所示，舱口盖左舷布置了横向限位和纵向限位装置，右舷仅布置了纵向限位装置，为了让舱口盖适应船体变形。

2.3 舱口盖密封橡皮的选型与布置

舱口盖的风雨密是通过盖板上设置的一圈密封橡皮压紧在舱口围的不锈钢板上实现的。盖板通过相对于舱口围做往复滑移的运动以适应舱口围的变形，此时密封胶条将在不锈钢压紧板上来回滑移。

集装箱船货舱开口大，舱口围变形较大，因此在橡皮选型时需要格外考虑到此特点。滑移式橡皮在使用过程中，在发生滑移之前往往自身会产生侧向扭动变形，如图6所示，能够承受比理论滑移量更大的变形。基于上述考虑，本船选择滑移橡皮作为密封件。

图 6 滑移式密封橡皮的侧向扭动变形示意图

此外，为了保证舱口盖的密性，在确定橡皮压紧板的宽度时，应充分考虑到压紧板与橡皮之间的相对滑移量(20 mm)，橡皮典型节点示意图如图7所示。

图7 橡皮典型节点示意图

2.4 舱口盖止跳装置的布置

由于船体在航行过程中，舱口盖和船体会有垂向的相对位移。为了限制垂向相对位移，同时为了保证密性要求，止跳装置必不可少。止跳装置应能承受由于船体变形所引起的舱口盖与舱口围间的相对位移。

设计过程中，根据该船舱口盖的结构型式、承载特点以及止跳装置的布置条件等，参考IACS CSR规范， 初步确定止跳装置设置的间隔约为6 m，并据此确定止跳装置的数量及位置。另外考虑到船体变形，舱口盖上止跳轴和舱口围上止跳装置横向以及纵向间隙均需大于理论变形值(20 mm)，止跳装置节点示意图如图8所示。

图8 止跳装置节点示意图

2.5 舱口盖支撑块的布置与选型

当舱口盖处于关闭状态时，通过支撑块将盖板上的载荷传递到舱口围。对于集装箱船来说，钢对钢支撑块由于成本低廉、制造和调节方便，得到了船东的青睐。本改装船同样使用钢对钢支撑块，如图9所示。

图9 支撑块节点布置示意图

由于集装箱船载荷是通过箱脚传递到舱口盖，再经由支撑块传递到舱口围上。显然箱脚处局部受力较大，因此支撑块通常设置在集装箱箱脚对应的舱口盖底板下缘。

关于支撑块的选型，可根据支撑块的承载力F，按BV船级社和IACS URS 21A规范确定许用表面压力Pn，计算得出支撑块面积A=F/Pn。再根据布置空间，最终确定支撑块的大小。

通常在钢对钢支撑块上设置可调节垫板(如图9所示)，方便船厂现场调节。另外，全船支撑块的选型应该尽量统一。

3 结束语

舱口盖的设计和改装需要考虑的要点非常多，由于篇幅有限，本文仅选取了几个重要的节点做了分析。在实际项目中，仅以理论变形作为设计依据是不够的，还需要考虑制造公差和安装公差；另外在复杂的混装工况下，可能遇到集装箱横跨2个舱室的不同舱口盖，由此需要额外考虑舱口盖与舱口盖的相对变形，设置可以滑移的集装箱箱脚等。

[1] 张维栗，梅晓君.大型集装箱船舱盖布置适应性研究[J].船舶标准化工程师,2014，47(1)：57-60.

保护地球 从你我做起

With the development of international shipping market,ships tend to be large sized,high automation and transport mode diversity.In the case of overcapacity from international transport,the ship owners prefer ship alternation in order to fulfill new transport mode.In this article,a refitted container vessel is taken for example,the layout arrangement of the hatch cover is discussed as well as main notes design.

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顾浩(1989-)，男，江苏盐城人，助理工程师，大学本科，主要从事舱口盖设计工作。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2016.05.009

2016-05-18