紐卡斯爾型散貨船底墩取消裝載壓載水方案分析

山東海運股份有限公司 孟慶全 張玉昆

中國船級社 胡敬梁 姚建偉

近年來，山東海運基于紐卡斯爾型散貨船單航次的突出經(jīng)濟性，在國內(nèi)多家船廠訂造了多艘紐卡斯爾型散貨船。針對紐卡斯爾型散貨船的各項技術(shù)指標，基于山東海運船東使用需求，積極尋求各項關(guān)鍵指標最優(yōu)化的方案。本文闡述的是最優(yōu)方案之一：對于船型底墩優(yōu)化為不裝載壓載水方案。

常規(guī)紐卡斯爾型散貨船由于螺旋槳浸沒等要求，部分底墩設(shè)計為了裝載壓載水從而成為壓載艙一部分。但是底墩內(nèi)部結(jié)構(gòu)較多且多為狹小空間，這為船東在后續(xù)維護保養(yǎng)帶來了不便，防腐和營運期間維護成本很高，且極容易在壓載水調(diào)撥時由于底墩作為壓載艙，在開啟壓載艙艙蓋時誤操作造成麻煩，并且在建造過程中底墩因為壓載艙緣故需要開設(shè)部分透氣孔在壁墩板材邊緣，容易由于精度問題造成換板返工現(xiàn)象。

圖1 某紐卡斯爾型散貨船底墩裝載壓載水

圖2 某紐卡斯爾型散貨船底墩裝載壓載水實際狀況

針對上述問題，山東海運在北船重工20.8萬噸紐卡斯爾型散貨船新造船項目啟動初期，向北船重工以及中國船級社提出了想優(yōu)化裝載壓載水的壁墩為空艙的客戶需求。以客戶實際需求為導(dǎo)向，船東、船廠以及中國船級社三方進行了優(yōu)化方案核算分析：原始設(shè)計，NO.3/4/5/6 底墩為壓載艙，現(xiàn)擬優(yōu)化將NO.3/4/5/6 底墩修改為空艙（如圖3所示）。

圖3 紐卡斯爾型散貨船底墩取消裝載壓載水

1、壓載艙壓載水量

（1） 原始設(shè)計 ：Abt.69700m3

（2） 取消壁墩壓載，不做結(jié)構(gòu)修改：Abt.67400m3壓載水量減少約2300m3。

（3） 取消壁墩壓載，結(jié)構(gòu)修改：Abt.69700m3,壓載水量減少約2300m3。

（4） 裝與不裝壓載水對比分析優(yōu)勢：同樣壓載航行油耗相對降低。

2、最小壓載吃水（包括壓載水置換工況）

（1） 原始設(shè)計 ：7.89m

（2） 取消壁墩壓載，不做結(jié)構(gòu)修改：7.70m

（3） 取消壁墩壓載，結(jié)構(gòu)修改：7.70m

（4） 裝與不裝壓載水對比分析優(yōu)勢：原結(jié)構(gòu)設(shè)計最小吃水7.85m,初步評估對結(jié)構(gòu)強度基本無影響。

3、最小艏吃水（包括壓載水置換工況）

（1） 原始設(shè)計 ：6.09m

（2） 取消壁墩壓載，不做結(jié)構(gòu)修改：6.02m

（3） 取消壁墩壓載，結(jié)構(gòu)修改：6.02m

（4） 裝與不裝壓載水對比分析優(yōu)勢：目前結(jié)構(gòu)最小艏吃水5.90m,結(jié)構(gòu)相關(guān)計算無影響。

4、裝載工況：最大中拱彎矩變化

（1） 原始設(shè)計：530857tm FR128(95.4%)

（2） 取消壁墩壓載，不做結(jié)構(gòu)修改：557203 tm FR139(98.7%)

（3） 取消壁墩壓載，結(jié)構(gòu)修改：557203 tm FR139(95.4%)

（4） 裝與不裝壓載水對比分析優(yōu)勢：HCSR強度校核工況,壓載出港+艏尖艙滿；最大中拱彎矩數(shù)值增加約5%,滿足規(guī)范要求標準。

5、壓載水置換工況

（1） 原始設(shè)計：原置換計算最大彎矩、最大剪力小于95%。

（2） 取消壁墩壓載，不做結(jié)構(gòu)修改：

1）2/7艙：最大彎矩100.1%，最大剪力98.8%；

2）3/8艙：最大彎矩100.4%，最大剪力114.8%；

3）5艙：最 大 彎 矩101.8%，最大剪力105%。

（3） 取消壁墩壓載，結(jié)構(gòu)修改：修改后最大彎矩、最大剪力小于95%。

（4） 裝與不裝壓載水對比分析優(yōu)勢：取消壁墩壓載，結(jié)構(gòu)修改后完全滿足規(guī)范要求標準。

6、紐卡斯爾型散貨船壁墩裝與不裝壓載水優(yōu)化設(shè)計結(jié)構(gòu)修改分析

（1） 彎矩變化范圍的影響：FR67-190、FR265-293范 圍 許用彎矩增加2%～6%，將要及船體極強度艙段有限元結(jié)果的變化，目前已進行規(guī)范總強度計算校核、NO.5/6貨倉屈服屈曲評估,評估結(jié)果涉及結(jié)構(gòu)修改影響；

（2） 結(jié)構(gòu)修改 ：NO.44貨艙靠后區(qū)域(FR179-187)涉及外底板10列板板厚增加2～3mm，NO.7貨艙靠近舭部的外底板及舭列板(局部小范圍)板厚增加1mm，NO.6貨倉整艙區(qū)域涉及外底板10列板板厚增加2～3mm。重量增加約15噸。

（3） 剪力變化范圍的影響：FR58、FR226、FR244、FR283、R292位置許用剪力不同程度增加,經(jīng)強度評申情影響結(jié)構(gòu)無需修改。

7、紐卡斯爾型散貨船壁墩裝與不裝壓載水優(yōu)化設(shè)計壁墩布置分析

原水密橫隔板開孔保留,人孔蓋取消。

最終經(jīng)過山東海運船東、北海船廠以及中國船級社三方核算優(yōu)化，紐卡斯爾型散貨船采用了取消壁墩壓載同時結(jié)構(gòu)進行修改方案，雖然較原方案鋼結(jié)構(gòu)重量略有增加15t鋼材，同時對設(shè)計與審圖增加了一定工作量，卻極大地降低了底凳防腐和營運期間維護成本,便于維護保養(yǎng)。通過此優(yōu)化方案，船廠雖然增加了約15t鋼材，但是該設(shè)計滿足HCSR強度校核，創(chuàng)新了紐卡斯爾型船型品牌，贏得了船東客戶信任，也實際解決了船東后續(xù)維護保養(yǎng)的需求。

兩艘新型海關(guān)緝私艇順利交付

近日，由中國船級社(CCS)珠海分社負責檢驗的兩艘49米新型海關(guān)緝私艇“中國海關(guān)1101”輪和“中國海關(guān)1102”輪順利交付。兩艘船將在維護國家主權(quán)和利益、打擊水上渠道走私和社會穩(wěn)定發(fā)揮重要作用。

兩艘新型海關(guān)緝私艇外觀造型新穎、莊嚴，為單體鋼鋁復(fù)合結(jié)構(gòu)。該船總長49.0米，型寬7.4米，型深3.5米，定員24人，續(xù)航力850海里，設(shè)計航速不低于32.5節(jié)，實測最大航速接近34節(jié)，具有良好的快速性、耐波性、穩(wěn)定性和操控性。兩輪配備了3臺1939kW高速柴油機，采用三機、三槳、三舵的常規(guī)推進方式。船上配備了先進的查緝?nèi)∽C設(shè)備、雷達監(jiān)控系統(tǒng)、衛(wèi)星遠程視頻傳輸系統(tǒng)等，大幅提升執(zhí)法效率。