李 磊，丁運(yùn)來，林兆東

(中船澄西船舶修造有限公司，江蘇 江陰 214433)

0 引言

木屑是由木材加工成的小木片，其主要分為軟木屑和硬木屑兩大類：軟木屑密度較小，貨物積載因素(S.F)較大，約為100～120；硬木屑密度較大，貨物積載因素較小，約為80～85[1]。由于木屑用途廣泛，可再生，并且相比整木運(yùn)輸，其運(yùn)輸更加便捷、靈活，因此木屑受到了世界各國的青睞。目前，中國市場的木屑需求已經(jīng)超過了日本，這些木屑主要進(jìn)入3大產(chǎn)品線：牛皮紙漿、溶解紙漿和預(yù)熱熱磨機(jī)械漿。此外，歐洲各國家和韓國也是木屑的主要進(jìn)口國。世界各國對木屑需求量的激增推動了木屑價格的飛漲，越南、澳大利亞、智利、美國、巴西等國作為主要的木屑出口國(其中越南已成為第一大木屑出口國)，每天都在不斷生產(chǎn)木屑并向外輸出。而木屑由于密度小、體積大，需要非常大的裝載容積，海運(yùn)成為了木屑最為經(jīng)濟(jì)高效的運(yùn)輸手段。因此，隨著木屑需求量的增加和老齡船的拆解更新，各國都對木屑船的運(yùn)力提出了更高的要求。

過去，全球的木屑船基本由日本建造，韓國也曾建造過。而我國是木屑進(jìn)口大國，需要依賴進(jìn)口的木屑船，且進(jìn)口木屑船價格高，損壞后維修困難，大大提高了運(yùn)輸成本。近年來，為了打破日本對木屑船市場壟斷的局面，我國木屑船設(shè)計和制造水平大大提升。國內(nèi)有關(guān)設(shè)計院在2010年對木屑船的設(shè)計特點(diǎn)進(jìn)行了研究[2]，并自主研發(fā)了61 000載重噸木屑船。國內(nèi)相繼承接了多個木屑船建造訂單，其中國內(nèi)船廠建造的64 000載重噸木屑船是國內(nèi)第一個完全自主設(shè)計并建造的大型木屑船，為后續(xù)3艘同類型船舶以及更大型的70 000載重噸木屑船的建造質(zhì)量打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

綜上，雖然我國木屑船的發(fā)展取得了可喜的成績，但國內(nèi)公開發(fā)表的文獻(xiàn)內(nèi)容并沒有木屑船具體的生產(chǎn)設(shè)計特點(diǎn)方面的介紹。因此，本文通過分析木屑船的裝載和航運(yùn)特點(diǎn)，結(jié)合船廠建造經(jīng)驗(yàn)，對70 000載重噸木屑船貨艙舾裝設(shè)計特點(diǎn)進(jìn)行分析，在開發(fā)設(shè)計總結(jié)的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充生產(chǎn)設(shè)計特點(diǎn)的總結(jié)，對提高國內(nèi)木屑船的自主設(shè)計能力具有積極意義。此外，不僅可以進(jìn)一步優(yōu)化木屑船具體設(shè)計細(xì)節(jié)，還可以提高船舶運(yùn)營效益和效率，不斷提高國內(nèi)木屑船自主設(shè)計和建造水平。

1 70 000載重噸木屑船的參數(shù)及布置

1.1 主要參數(shù)

船舶總長215.4 m，型寬37.0 m，型深25.2 m，設(shè)計吃水12.0 m，服務(wù)航速13.2 kn，載員25人。

1.2 船型及總布置

70 000載重噸木屑船是目前全球最大噸位的木屑船，其總布置圖見圖1。本船為遠(yuǎn)洋木屑運(yùn)輸船，主要用于運(yùn)輸木屑等輕質(zhì)貨種，兼裝其他密度低于1 g/cm3的固體散貨。全船船體為單甲板、單殼、雙底鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)，采用單機(jī)、單槳、單舵推進(jìn)方式，艙容約14.16萬m3，配置3臺400 kN的甲板克令吊;設(shè)置了6個貨艙，其中3號貨艙為風(fēng)暴壓載艙，1號貨艙 和5號貨艙為港口壓載艙，燃油艙布置在6號貨艙和機(jī)艙之間。

圖1 70 000 載重噸木屑船總布置

2 70 000載重噸木屑船裝卸貨特點(diǎn)

木屑的裝載通常使用碼頭的裝船機(jī)，卸貨時常使用自身攜帶的克令吊，利用抓斗卸貨。一般木屑船都帶有自卸設(shè)備，抓斗將貨物抓取后，放到料斗內(nèi)，經(jīng)傳送帶卸至碼頭的輸送帶上入庫。70 000載重噸木屑船沒有自卸系統(tǒng)，僅配置了3臺400 kN甲板克令吊及3個適用于抓取輕貨的300 kN抓斗，由克令吊將貨物抓取后投送到碼頭的接收設(shè)備。

木屑船裝貨前要清掃沖洗貨艙，確保艙內(nèi)沒有殘余的粉塵垃圾和鐵銹等，以免影響木屑品質(zhì)。木屑具有吸濕性強(qiáng)、含水率變化大的特點(diǎn)。當(dāng)空氣潮濕時，木屑的含水率會迅速上升。如果木屑的含水量超過15%，就會產(chǎn)生易燃?xì)怏w，有發(fā)生燃爆的風(fēng)險，因此要確保貨艙的水密性。這里要特別注意檢查位于貨艙底部的污水井和壓載井蓋，防止水從污水井內(nèi)或壓載井內(nèi)經(jīng)蓋板進(jìn)入貨艙。

此外，由于木屑密度小(0.25～0.45 t/m3)，顆粒度小，裝卸貨過程中不僅會產(chǎn)生大量粉塵，散落至艙口圍板及甲板各處，還容易堵塞各種開口或管頭，附著在設(shè)備表面，影響設(shè)備的使用效果，所以在卸貨過程中，應(yīng)避免木屑在艙內(nèi)的結(jié)構(gòu)、舾裝件上積聚，否則會導(dǎo)致卸貨不完全，清艙時有較大困難。

3 70 000載重噸木屑船貨艙舾裝設(shè)計特點(diǎn)

木屑船貨艙區(qū)舾裝設(shè)計時要考慮木屑船尺度特點(diǎn)、貨物特性及裝卸貨特點(diǎn)。本文選取70 000載重噸木屑船貨艙舾裝的幾個典型的設(shè)計特點(diǎn)作介紹。

(1)為減少貨艙內(nèi)結(jié)構(gòu)和舾裝件上貨物積聚，貨艙內(nèi)傾斜式結(jié)構(gòu)較多。單殼結(jié)構(gòu)加強(qiáng)均設(shè)計為35°向下傾斜安裝，角落布置卸貨板。貨艙內(nèi)的梯道需要按澳大利亞海事安全局(AMSA)要求進(jìn)行設(shè)計，且符合人機(jī)工程學(xué)的基本原理。因此需要從舾裝件結(jié)構(gòu)的簡化、材料的選用等方面加以考慮。70 000載重噸木屑船盤梯踏步與普通散貨船相比在設(shè)計上有明顯改進(jìn)。以海豚64 000載重噸散貨船盤梯踏步為例，踏步四周由角鋼圍成，平面上有較大面積遮擋，見圖2。而70 000載重噸木屑船的盤梯踏步四周由鋼板拼制，僅保留一處角鋼用以增加方鋼條的焊接長度，從而提高強(qiáng)度。該踏步平面上遮擋面積小，可有效減少貨物積聚，見圖3。相似的設(shè)計方法還用于貨艙管子保護(hù)上。通過選取方鋼，旋轉(zhuǎn)45°后彎制成管子保護(hù)的撐腳，在正對管子的位置，焊接豎向布置的角鋼，平面上的遮擋面積便僅剩下角鋼的橫截面，有效避免了貨物的積聚。

(2)貨艙污水井蓋板連接著貨艙和污水井。為了避免木屑通過蓋板上的孔進(jìn)入污水井內(nèi)，同時也防止污水井內(nèi)的水進(jìn)入貨艙，可在污水井蓋蓋板和座圈之間增設(shè)1塊隔離板。其結(jié)構(gòu)見圖4。

(3)艙口圍板需布置清掃平臺，用于清掃艙口圍板。根據(jù)木屑的貨物特性和裝卸貨特點(diǎn)，裝卸貨工作完成后，艙口圍板會附著大量的碎木屑和粉塵，需要及時清掃。為了避免木屑粉塵影響貨艙艙口蓋橡皮的密封效果和使用壽命，建議用壓縮空氣吹凈艙口蓋橡皮上和壓緊扁鋼上附著的木屑粉塵。艙口圍板清掃平臺的布置可以采取不同的布置方案。70 000載重噸木屑船、64 000載重噸木屑船、海豚64 000載重噸散貨船這3種不同的艙口圍板清掃平臺布置型式特點(diǎn)見表1，布置效果見圖5～圖6。在實(shí)際布置時，可以結(jié)合艙口圍板周邊管路的布置及船東的意見選擇合適的布置方案。

圖2 海豚64 000載重噸散貨船盤梯踏步

圖3 70 000載重噸木屑船盤梯踏步

1—螺栓、螺母；2—拉手；3—蓋板；4—圍板；5—座圈；6—隔離板；7—密封圈。

表1 艙口圍板清掃平臺布置型式對比

(4)觀艙平臺的布置需要適應(yīng)木屑船艙口圍板較高的特點(diǎn)，同時考慮港口要求。我國日照港是最早開始建設(shè)木片專用卸船碼頭的港口，如今大量的進(jìn)口木片至日照港卸船。根據(jù)港口要求，觀艙平臺應(yīng)能保證觀察者視線覆蓋整個貨艙，每個艙左右舷前后各一個觀艙平臺。因此，在設(shè)計觀艙平臺時，應(yīng)進(jìn)行視線模擬，以艙口圍板面板向下定位。按此設(shè)計的觀艙平臺比較高，宜采用側(cè)方布置簡易踏步或者直梯式踏步的方式上下，具體應(yīng)根據(jù)周圍管系和其他設(shè)備的布置情況確定。70 000載重噸木屑船甲板縱向管束集中在左舷，管束與艙口圍板之間留有通道，因此不宜設(shè)置直梯式踏步，避免阻斷通道，可以利用艙口圍板的肘板設(shè)置簡易踏步。而右舷沒有縱向連續(xù)管路，非常整潔，可以設(shè)置直梯式踏步，更加便于上下攀爬。70 000載重噸木屑船所有觀艙平臺均只與艙口圍板焊接，避免了甲板和甲板反面的油漆破損。此外，還可以實(shí)現(xiàn)在艙口圍板分段安裝，將工序前移，提高了分段完整性，為木屑船建造提供較大便利。需要注意的是，觀艙平臺防護(hù)欄桿的設(shè)計應(yīng)設(shè)計成可倒、可拆或插拔式，從而保證其不突出艙口圍板面板，不影響裝卸貨操作。

圖5 海豚64 000載重噸散貨船艙口圍板清掃平臺

圖6 70 000載重噸木屑船艙口圍板平臺(左舷)

(5)由于木屑船型深較深，所以舷梯和引水員梯都比較長，通常可以采用艉部下沉式甲板，便于布置艉部系泊和舷梯。70 000載重噸木屑船艉部為平甲板，選用了1部伸縮式舷梯，長度為23.1 m；舯部引水員梯長度為19.8 m。由于艉部線型收縮較大，艉部舷梯盡量布置在艉部靠近貨艙區(qū)的位置，以對應(yīng)舷邊較為平直的部位。加油站也因相同理由布置在此處，以利于加油操作，但會造成加油軟管需要越過舷梯接到加油站。為了避免軟管和舷梯的摩擦，需要設(shè)置一處高出舷梯收儲狀態(tài)的油管托架，燃油管吊需要布置在A甲板靠艏的位置。

(6)70 000載重噸木屑船的3臺克令吊分別布置在1號和2號貨艙之間、3號和4號貨艙之間、5號和6號貨艙之間，每臺克令吊均配置1個吊臂托架。為了簡潔美觀，通行順暢，管路集中布置于左舷，右舷甲板上沒有管路，同時也為3個吊臂托架與3只抓斗的布置留出了空間。但是，需要避開舯部絞車的帶纜區(qū)和舯部引水員梯，并綜合考慮甲板安全通道的布置，還要保證駕駛室視線不受影響。

4 70 000載重噸木屑船系泊設(shè)計特點(diǎn)

同樣由于型深的問題，系泊纜繩的出繩點(diǎn)較高。而70 000載重噸木屑船由于設(shè)置了艏樓，出繩點(diǎn)更高，系泊布置難度較大，需要重點(diǎn)考慮出繩點(diǎn)磨纜繩的問題。此外，一些港口，如美國的波特蘭港，要求高干舷的木屑船在舯部甲板首尾各布置1臺絞車，用于倒纜的系泊布置，還應(yīng)對極端天氣。

布置舯部絞車時，應(yīng)在纜繩區(qū)域內(nèi)模擬纜繩走向，同時注意協(xié)調(diào)纜繩與管子的摩擦。在管子集中區(qū)應(yīng)設(shè)置水平導(dǎo)纜滾輪。纜繩區(qū)域內(nèi)如不可避免地布置小艙蓋，還應(yīng)在艙蓋兩側(cè)均布置纜繩托架。此外，木屑船的測深頭均高出甲板面200 mm以上，還應(yīng)注意纜繩走向，防止纜繩與測深頭鉤掛。

5 結(jié)論

(1)木屑船需要相應(yīng)的解決型深較大帶來的舷梯、引水員梯、系泊設(shè)備、起重設(shè)備等舾裝設(shè)備的選型和布置問題。

(2)根據(jù)木屑的貨物特性，得出需要優(yōu)化貨艙內(nèi)梯道、管子保護(hù)等舾裝件的設(shè)計，最大程度地減少貨物積聚。

(3)建議優(yōu)化污水井蓋的設(shè)計，避免木屑堵塞污水井。

(4)需要布置艙口圍板清掃平臺，便于貨物裝卸工作結(jié)束后對艙口圍板的清掃。

(5)貨艙觀艙平臺的設(shè)計需要重點(diǎn)考慮港口需求，確保觀察視線；設(shè)置必要的防護(hù)但應(yīng)能靈活地消除對裝卸貨的影響。觀艙平臺可以簡化設(shè)計以避免對通道的影響，同時實(shí)現(xiàn)建造工序前移。