110 m浮式轉(zhuǎn)載平臺(tái)基本設(shè)計(jì)

吉春正 郭冬雪 劉志堅(jiān) 胡壯志

（中國(guó)長(zhǎng)江航運(yùn)集團(tuán)金陵船廠 南京 210015）

0 引 言

為降低單位運(yùn)輸成本，近年來(lái)散貨船大型化趨勢(shì)十分明顯，但受水深、潮汐、岸線、泊位和吞吐能力限制，大型散裝貨船可能無(wú)法進(jìn)港裝卸作業(yè)，轉(zhuǎn)載平臺(tái)成為很好的解決方案［1］。

轉(zhuǎn)載平臺(tái)作為自動(dòng)化流動(dòng)裝卸碼頭，較建造大型深水碼頭投資少、見(jiàn)效快，裝、卸貨可同步進(jìn)行，貨損少、效率高，是盈利能力強(qiáng)較的海工產(chǎn)品［2］。

在目前較為低速的航運(yùn)背景下，船東敏銳抓住市場(chǎng)商機(jī)，向金陵船廠訂購(gòu)幾艘轉(zhuǎn)載能力為4000 t/h的轉(zhuǎn)載平臺(tái)。本文總結(jié)了該平臺(tái)基本設(shè)計(jì)中遇到的一些特殊問(wèn)題。

本文所述轉(zhuǎn)載平臺(tái)，適于轉(zhuǎn)載煤、礦石、谷物等散貨，其主要參數(shù)如下:

1 總體設(shè)計(jì)

1.1 轉(zhuǎn)載系統(tǒng)布置

轉(zhuǎn)載功能是該類船核心功能，所以轉(zhuǎn)載系統(tǒng)優(yōu)化布置是總體設(shè)計(jì)首先要解決的課題。

轉(zhuǎn)載操作流程:運(yùn)輸駁（靠泊右舷）→克令吊→卸貨料斗→橫向皮帶輸送機(jī)→縱向皮帶輸送機(jī)→懸臂裝船機(jī)→接載船（靠泊左舷）。只有妥善布置上述關(guān)鍵設(shè)備，才能實(shí)現(xiàn)高效地轉(zhuǎn)載操作。

克令吊布置時(shí)，考慮了運(yùn)輸駁尺寸，以最大限度減少運(yùn)輸駁移泊次數(shù)。據(jù)調(diào)查，運(yùn)輸駁船一般長(zhǎng)為70.1～91.5 m， 寬為 18.3～24.4 m，2 臺(tái)克令吊間距為46.2 m，這樣既可覆蓋運(yùn)輸駁堆貨全長(zhǎng)，又互不干擾；同時(shí)，吊臂外伸25.5 m，既考慮護(hù)舷寬度，又仍可抓取最遠(yuǎn)處貨物。

卸貨料斗布置時(shí)，中心距克令吊21 m，使克令吊在常用工作半徑范圍內(nèi)（16.5～25.0 m），無(wú)需變幅便能卸料，減少無(wú)效工作時(shí)間，提高了效率。

縱向皮帶布置時(shí)，考慮到爬升角不超過(guò)15°，故設(shè)計(jì)了3條皮帶，支柱布置均依托船體結(jié)構(gòu)。

裝船機(jī)布置時(shí)，考慮到100000～200000 t散貨船空載至滿載時(shí)的吃水變化、平行中體的位置以及最靠尾貨艙特殊性，采用單臺(tái)裝載能力達(dá)到4000 t/h的裝船機(jī)布置在距船艏1/3L處。因此，即使裝載最靠尾貨艙時(shí)，大部分船體仍靠在大船平行中體位置，保證了裝載穩(wěn)定性。

1.2 分艙優(yōu)化布置

分艙布置時(shí)需重點(diǎn)考慮:（1）大型轉(zhuǎn)載設(shè)備（克令吊、裝船機(jī)）要有艙壁支撐，保證橫向和局部強(qiáng)度；（2）控制浮態(tài)和總縱彎矩，以減輕空船質(zhì)量。為平衡克令吊和裝船機(jī)引起的縱/橫傾，本船居住艙室布置在左舷尾部；同時(shí)，為減小消耗性液體對(duì)浮態(tài)影響，本船將機(jī)艙設(shè)在船中，將燃油艙和淡水艙設(shè)在機(jī)艙前后。上述重要支撐艙壁確定后，其他位置使用NAPA軟件評(píng)估多個(gè)分艙方案，盡量降低靜水設(shè)計(jì)彎矩，最終總縱設(shè)計(jì)彎矩僅為初始方案一半，降低了建造成本。

1.3 配載設(shè)計(jì)

轉(zhuǎn)載系統(tǒng)對(duì)浮態(tài)有嚴(yán)格要求，橫/縱傾都要限制在2°范圍內(nèi)，所以初始設(shè)計(jì)了復(fù)雜的壓載調(diào)平系統(tǒng)。

經(jīng)對(duì)拖航、抓貨和卸貨三種典型狀態(tài)以及滿載、半載和空載三種典型吃水等數(shù)十種組合工況研究后，本船將工況中都需壓載的艙室變成永久壓載艙，其他變成可調(diào)壓載艙，如此就將初始復(fù)雜的防橫傾和壓載水系統(tǒng)簡(jiǎn)化為17個(gè)永久壓載水艙和3個(gè)可調(diào)壓載水艙。永久壓載水量4200 t，可調(diào)壓載水量1100 t，簡(jiǎn)化了壓載系統(tǒng)，降低了建造成本。

此處需要澄清的是，最后它們未按永久壓載水艙處理，而是標(biāo)記為一直裝滿的壓載水艙。規(guī)范要求傾斜試驗(yàn)前，永久壓載艙需在船檢見(jiàn)證下封艙，且無(wú)任何透氣。但本船交船期緊，試驗(yàn)時(shí)輔助推進(jìn)未到貨，吃水不宜大，故未能將其灌滿封艙。最后標(biāo)記為一直裝滿的壓載水艙。

最終優(yōu)化的總布置如圖1所示。

圖1 總布置圖

2 特殊問(wèn)題

2.1 穩(wěn)性校核

穩(wěn)性校核時(shí)，因本船船寬型深比大于2.5，最大靜傾角不滿足一般衡準(zhǔn)要求，所以采用了MSC.1/Circ.1281中的替代衡準(zhǔn)校核，結(jié)果滿足要求。

圖2 貨物起吊中完整穩(wěn)性

另外，本船中的2臺(tái)大型克令吊雖無(wú)相應(yīng)入級(jí)符號(hào)，但船級(jí)社仍要求校核克令吊起吊過(guò)程中的穩(wěn)性以及起吊中貨物突然丟失的影響［3］，結(jié)果表明起吊過(guò)程和貨物突然丟失這兩種情況下的穩(wěn)性都滿足要求。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本船作業(yè)于港口附近，可按遮蔽航區(qū)設(shè)計(jì)，以減輕空船質(zhì)量，但需根據(jù)拖航線路和風(fēng)浪數(shù)據(jù)，對(duì)拖航設(shè)計(jì)彎矩特殊考慮。但因本船交船需從中國(guó)拖到印尼，并且運(yùn)營(yíng)中也可能從印尼拖到印度，所以特殊考慮拖航彎矩并不容易，況且很容易遭到拖帶公司的質(zhì)疑和保險(xiǎn)公司的拒絕。

另外，規(guī)范校核時(shí)發(fā)現(xiàn)，這類船的波浪彎矩占70%，而遮蔽航區(qū)比無(wú)限航區(qū)的波浪彎矩小20%，亦即按遮蔽航區(qū)設(shè)計(jì)，總彎矩能降低14%。因?yàn)橹饕绊懣偪v構(gòu)件，所以結(jié)構(gòu)質(zhì)量?jī)H能降低5%，不夠顯著，最終本船按無(wú)限航區(qū)設(shè)計(jì)。

2.3 舾裝設(shè)計(jì)

舾裝數(shù)計(jì)算時(shí)，因本船甲板遍布轉(zhuǎn)載系統(tǒng)設(shè)備，如只考慮上層建筑，則計(jì)算值過(guò)小。與船檢溝通后，轉(zhuǎn)載系統(tǒng)只計(jì)入卸貨料斗，選定了合理的舾裝數(shù)。

系泊布置時(shí)，因在左舷靠泊大船，系泊纜繩需上拉到大船固定。若角度過(guò)大，布置時(shí)可考慮使用滾柱導(dǎo)纜器。不過(guò)，考慮到萬(wàn)向?qū)Ю|器體積過(guò)大、價(jià)格也較高，最終采取修改標(biāo)準(zhǔn)滾柱導(dǎo)纜器來(lái)解決［4］。

2.4 輪機(jī)設(shè)計(jì)

為降低營(yíng)運(yùn)成本，本船燃用重油，但某臺(tái)主發(fā)電機(jī)維修需燃用輕油時(shí)，會(huì)影響其他兩臺(tái)發(fā)電機(jī)燃用重油正常工作，所以增加了一套供油系統(tǒng)來(lái)解決這一問(wèn)題。

為降低建造成本，應(yīng)使泵盡量兼用。但本船轉(zhuǎn)載中要不停移泊，因此系泊液壓系統(tǒng)需不停冷卻。如采用兼用泵，為供應(yīng)所需少量冷卻水則要?jiǎng)佑枚嗯_(tái)泵，運(yùn)營(yíng)不經(jīng)濟(jì)，所以增加支管來(lái)解決這一問(wèn)題。

2.5 電站設(shè)計(jì)

電站設(shè)計(jì)依據(jù)是電力負(fù)荷計(jì)算。本船主要用于轉(zhuǎn)載，關(guān)鍵設(shè)備是克令吊，其他負(fù)荷很小，采用三類負(fù)荷法計(jì)算電站容量很難滿足要求。當(dāng)兩臺(tái)克令吊同時(shí)工作時(shí)，起動(dòng)頻繁，電站負(fù)荷處于突加突卸狀態(tài)。起動(dòng)沖擊電流會(huì)引起電站電壓激烈波動(dòng)和原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化，而卸貨下降位能負(fù)載產(chǎn)生的能量反饋會(huì)直接沖擊電站，引起柴油機(jī)加速甚至飛車，所以必須依據(jù)克令吊工作特點(diǎn)，綜合考慮電站設(shè)計(jì)。最終本船電站選用3臺(tái)1270 kW主發(fā)電機(jī)和1臺(tái)425 kW停泊發(fā)電機(jī)，另留1臺(tái)1270 kW主發(fā)電機(jī)備用空間，實(shí)船證明合理可靠。

2.6 電推設(shè)計(jì)

為提高營(yíng)運(yùn)靈活性，并享受印尼對(duì)進(jìn)口機(jī)動(dòng)船退稅政策，船東后期提出增加輔助推進(jìn)系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)阻力預(yù)報(bào)和吊推選型，在增加2臺(tái)各735 kW吊艙推進(jìn)器后，預(yù)計(jì)航速可達(dá)7.1 kn。但超過(guò)7 kn，又需按有動(dòng)力船舶對(duì)待，從而會(huì)顛覆整個(gè)設(shè)計(jì)的法規(guī)基本，故最后將航速標(biāo)定為6.9 kn，使之既擁有輔助推進(jìn)系統(tǒng)，又可有效規(guī)避法規(guī)的過(guò)高要求。

3 結(jié) 論

本文總結(jié)了轉(zhuǎn)載平臺(tái)基本設(shè)計(jì)中，妥善布置轉(zhuǎn)載系統(tǒng)，保證轉(zhuǎn)載效率；優(yōu)化分艙布置，減輕空船質(zhì)量；優(yōu)化配載設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化壓載系統(tǒng)；增加輔助推進(jìn)，提高運(yùn)營(yíng)靈活性及設(shè)計(jì)建造中的特殊問(wèn)題。本文所述的解決方案，希望對(duì)業(yè)內(nèi)人士有所幫助。

［1］費(fèi)龍.海上碼頭——轉(zhuǎn)載平臺(tái)［J］.知識(shí)就是力量，2002（5）:50-51.

［2］胡桂軍.轉(zhuǎn)載平臺(tái)［EB/OL］.［2008-11-13］.http://www.baike.com/wiki/轉(zhuǎn)載平臺(tái).

［3］BV.RulesforSteelShips［S］.2012.

［4］趙明林，王廣東，寇雄.海上舷側(cè)滾裝過(guò)載裝置的設(shè)計(jì)［J］.船舶，2005（3）:51-53，60.