4 900 t散货船总体及结构设计特点

蒋肇曦，项国飞

(1.扬州海翔船舶科技有限公司，江苏 扬州 225009;2.江苏大洋海洋工程装备有限公司，江苏 泰州 225300)

4 900 t散货船总体及结构设计特点

蒋肇曦1，项国飞2

(1.扬州海翔船舶科技有限公司，江苏 扬州 225009;2.江苏大洋海洋工程装备有限公司，江苏 泰州 225300)

摘要：为提高船舶在航行运营过程中的安全性，增加船体强度，同时提高装卸货物时的便捷性，4 900 t散货船采用了双底双壳结构，货舱区舱口盖为液压折叠式并在货舱两端开启。介绍了主尺度和总体布置特点，分析了主要结构特征。该散货船根据中国船级社的规范进行设计，能够满足其中所规定的各项相关要求。

关键词：散货船；双底双壳；装载重货；总体布置；结构设计

0引言

散货船为避免沉没、海难事故的发生，通常采用双底双壳纵骨架式结构，对货舱结构进行相应的加强，以改善舱盖的密闭性，提高船舶在航行时的安全性。本文以4 900 t散货船为研究对象，介绍了该货船的布置形式，并分析了双底双壳单甲板的结构。

1船型及主要量度

1.1船型

4 900 t散货船主要装载重型钢卷板，并兼装煤炭、矿砂等不易燃的干散杂货，航行区域主要为境内近海航区及沿海各大港口。本船船体结构为钢质全焊接式双壳单层甲板，艏部为球鼻艏结构，艉部为方尾结构；动力系统为柴油机驱动，采用单桨单舵推进与操纵方式。

1.2主要量度

总长

94.80 m

水线长

91.64 m

垂线间长

89.23 m

型宽

15.80 m

型深

7.30 m

设计吃水

5.90 m

肋距

0.6 m

满载排水量

6 672 t

设计航速

12 kn

续航能力

2 800 n mile

船员

14人

航区

近海

主机型号及数量

G8300-20B×1台

最大持续功率

1 765 kW

额定转速

500 r/min

2主尺度和总体布置的特点

(1)本文所研究船型主尺度较小，属于经济型船舶。整船的大小与普通4 000 t散货船差不多，两柱间长与船体的总长之间的比值较一般船型大，达到0.941。这样设计一方面能够降低船体的方形系数，使得船舶在航行运营时能有效地减少阻力，提高航行时的快速性，另一方面也能有效地减少船舶运营时的成本，增加经济性。

(2)该船体尾部艉楼上设有3层甲板室，同时设置了艏楼结构。各层甲板均与船体基线相互平行，其设计水线以上的船体部分及上层建筑结构侧投影的面积只有399.7 m2。这样布置的特点是减少了本船受横向风的面积，大大提高了船舶航行时的安全性，同时也减少了风阻带来的高能耗，增加了船舶的航速。

(3)该散货船在保证机舱、机械、艏楼以及舾装布置合理的前提下，尽可能地增大载货货舱的空间。货舱底部长度为60.6 m。2个货舱口的开口尺寸分别为22.2 m×11.8 m和25.2 m×11.8 m，其中舱口的宽度与型宽之比为0.747，2个货舱口的长度与货舱底部长度之比为0.782，容积达到5 500 m3(含舱口围板)，均比同类型船高。货舱的开口较大能使装卸货物方便，减少吊机起重时对船体结构产生的破坏。

货舱区舱口盖为液压折叠式，分别在每个货舱两端开启。其优点是在船体总长不长的情况下，能有比较大的载货空间，装载更多货物。

(4)该船货舱区双层底中部设有管弄，其高度为1.0 m，宽度为1.8 m。管弄的两端装有可以内外双向出入的水密性舱口盖，方便船员进出检查。这样布置的特点是在满足破舱稳性计算的情况下，便于压载管系集中布置及操作管理，延长了管系的使用寿命，且缓解了海水对管系的腐蚀。

(5)本船由于限制总吨位GT<3 000，特将尾楼甲板设成3层甲板室，船员定额为14人。每层甲板室都是1个生活区，每个船员都有独立的工作生活舱室，普通船员(单人间)最小居住面积为5.6 m2，高级船员(单人间)最小居住面积为6.6 m2。每个船员室均配有单人床、衣柜、座椅、书桌及书架等相关设施，保证船员在长期航行途中有着良好的生活休息空间。

(6)本船的燃油舱、轻舱柴油舱及滑油舱等均布置于机舱内，便于集中管理，减少燃油的加热管过长带来的热能损耗，其中位于机舱舷侧的油舱均设有隔离空舱与船外板隔离。这样布置的优点为：一方面可以有效地避免船体发生碰撞时产生燃油泄漏所造成的环境污染，另一方面设置一些加热油舱能够有效保温。

4 900 t散货船总布置图如图1所示。

图1　4 900 t散货船总布置图

3结构设计特征

3.1主要结构形式与总纵强度

本文所研究的4 900 t散货船的主要结构形式为双层底双舷侧的结构形式，货舱区域的双层底与内外舷侧均为纵骨架式结构。货舱区域设置了顶边舱且货舱区开口较大，属于大开口型船舶，所以船体的总纵强度要求较高。为保证其强度要求，采取以下具体措施：

(1)该船货舱部分区域中的顶边舱、双层底、舷侧边舱等采用纵骨架式布置，甲板开口间上甲板采用横骨架式布置。典型横剖面图如图2所示。

(2)考虑剖面模数对总纵强度的影响，连续构件需要增厚板材。

经校核计算，4 900 t散货船船体的总纵强度能够符合规范中的安全要求。

3.2局部强度

(1)船体主要构件按照中国船级社《国内航行海船建造规范》(2012)(简称“规范”)进行设计与制造。

(2)本船主要装载重货(如：钢卷及铁矿砂)，货舱装载率γ=0.28 m3/t，须考虑重货加强。由于船东长期运载钢卷，其钢卷直径约为2.0 m，高度约为2.2 m，单个钢卷重量约为28 t，为此货舱部分区域的双底之间最大桁材之间的距离为2.2 m，最大实肋板之间的距离为1.8 m，内底板厚度及内底纵骨等构件的计算取值均满足“规范”第2章第22节对重货加强的相关要求。根据“规范”第8章第2节要求对货舱区双层进行了有限元直接计算，计算结果满足装载重货要求。

(3)冰区加强。为了满足CCS B级冰区航行的要求，船舶纵向范围从艏柱向后至满载水线最大宽处，但不超0.2L(船长)。夏季淡水载重线吃水以上500 mm至船首最小吃水以下500 mm范围内进行冰带区外板的加强。在艏尖舱内设置中间肋骨，垂直范围为压载水水线下1 000 mm处一直到满载水线向上1 000 mm处的范围内。

(4)艏部船底砰击加强。通过在船艏底部增设实肋板，同时对艏部船底板、平板龙骨板厚的加大，这样可以有效抵抗船舶在航行中海水对船首底部的砰击。

(5)艉部局部加强。该船艉部为横骨架式，考虑到螺旋桨旋转对上方区域的结构带来的砰击，所以将船底每个肋位设置成实肋板，并在螺旋桨上方的3个肋位做阻尼材料填充，这样可以有效降低船舶航行时螺旋桨产生的振动。

图2　典型横剖面图

4结论

4 900 t散货船为双底双壳带顶边舱设置的装载重货散货船，装卸货物时方便快捷，双底双壳的设计在结构受力上也可以提高船体自身横向强度，同时也提高了破舱稳性要求。最终的试航与实验的结果也验证了该散货船具有良好的便捷性和稳定性。

在设计货舱区域结构形式时，不光要考虑保证货舱的装卸便捷性与货舱区的强度，还需考虑船舶的整体安全性以及船舶运营时的经济性能。

参考文献：

[1]中华人民共和国海事局.国内海船法定检验技术规则[M].北京：人民交通出版社，2011.

[2]中国船级社.钢质海船入级规则[M].北京：人民交通出版社，2012.

[3]中国船级社.国内航行海船建造规范[M].北京：人民交通出版社，2012.

[4]中国船舶工业总公司.船舶设计实用手册[M].北京：国防工业出版社，2000.

收稿日期：2016-01-06

作者简介：蒋肇曦(1978—)，男，助理工程师，主要从事船舶设计工作；项国飞(1968—)，男，工程师，从事船舶与海洋工程设计建造工作。

中图分类号：U662.2

文献标志码：A