45000t集裝箱滾裝船導軌架、擋雨蓋的安裝設計

趙志華，王忠強，楊瑞玲

（滬東中華造船（集團）有限公司 設計二所，上海 200129）

45000t集裝箱滾裝船導軌架、擋雨蓋的安裝設計

趙志華，王忠強，楊瑞玲

（滬東中華造船（集團）有限公司 設計二所，上海 200129）

45000t集裝箱滾裝船（Con-Ro）創新性地采用連續超高導軌架，配合擋雨蓋，對貨艙內及貨艙以上的集裝箱進行約束、導向和承載，從而實現無艙蓋、無綁扎，提高碼頭集裝箱駁運效率、減少碼頭工人的工作強度。對該船的擋雨蓋及導軌架進行研究及技術總結，分析其與傳統集裝箱船的差異和技術難點及設計改進，以期對生產施工有所幫助，提高建造質量，達到預期設計效果。

集裝箱滾裝船；導軌架；擋雨蓋；連續超高型導軌架；綁扎；精度

0 引 言

45000t集裝箱滾裝船（以下簡稱“集滾船”）為全球首批G4型系列高科技船，是目前世界上最大、最先進的集滾船。該船創新性地在集裝箱貨艙區域采用連續、超高導軌架，由貨艙內延伸至貨艙外，安裝于導軌橋結構上，對貨艙內和貨艙以上的集裝箱進行約束、導向，從而無需任何綁扎。同時，在主甲板處設置有輕質擋雨蓋，承載主甲板以上的集裝箱，并避免大面積雨水落入到貨艙中。該船設計理念新穎，實現了無艙蓋、無綁扎，相對于傳統的集裝箱船，大大提高了碼頭集裝箱駁運效率、降低了碼頭工人的工作強度，尤其降低了碼頭工人的工作危險度。

1 連續、超高導軌架

導軌架用于集裝箱裝載和運營時對貨艙內的集裝箱進行導向和限制移動。45000t集滾船的導軌架創新性地設計為連續超高型，主甲板以上采用導軌橋式結構而非傳統的綁扎橋形式，與貨艙的橫隔艙同寬，保持導軌架上下連續。

導軌架末端距離貨艙底部2100mm，上段導頭延伸至四甲板以上導軌橋結構，導軌架最長近39m；導軌架連續延伸出貨艙，中間在四甲板處斷開，上下導軌架間隔 20mm（見圖1）。

駁運集裝箱時，需從導軌橋上的導軌架頂端吊放集裝箱，然后順沿導軌架吊落集裝箱至貨艙或從貨艙吊出集裝箱，上下行程跨越整根導軌架。不同于傳統的集裝箱船，該型船的導軌架僅存在于貨艙內部，橫隔艙上方的綁扎橋尺度略小于橫隔艙，因此集裝箱可在主甲板上橫向駁運移動，不需嚴格從綁扎橋的頂端落放集裝箱（見圖2）。但是，傳統的集裝箱船需對主甲板以上的集裝箱采取必要的綁扎措施（例如系固在綁扎橋等結構上，見圖3），以防止脫落或碰撞等，因此會有較多的綁扎附件（諸如拉桿、綁扎環等），碼頭工人需耗費大量的勞動來綁扎集裝箱，還會因高空作業造成不安全后果。因采用連續超高的導軌架設計，該型船未設置任何綁扎附件，可通過連續超高的導軌架對集裝箱進行必要的約束，實現無綁扎設計。

該型船的導軌架的設計理念是集裝箱不依賴任何輔助綁扎措施。同時，由于導軌架總體長度較長，連續延伸出貨艙，而橫隔艙區域分段不可能作為一個分段制造，尤其是該船導軌橋結構是橫隔艙的延伸結構，這對貨艙內的橫艙壁及上側分段搭載總組的精度都提出了較高的要求，不僅單根導軌架制作及安裝要保證直線度，而且上下導軌架連接處也必須在允許的公差范圍內（單根導軌架直線度±2mm，雙拼導軌架直線度±2mm，導頭扭曲度±1mm，相鄰 2根導軌架水平度±2mm）。因此，必須要求整根導軌架同胎架制作、同批次導軌架同場地制作，且要求整根連續安裝，根據導軌橋結構搭載情況適時調整導軌架背面連接肘板的尺寸，以保證導軌架精度在公差允許范圍內，從而達到預期技術指標要求[1-2]。圖4為導軌架精度控制示意。

連續超高導軌架的背面加強較多。該型船的導軌架肘板是參考麥基嘉（MCG）的要求設計，但根據現場施工反饋并結合傳統集裝箱船導軌架設計方案，對肘板加強進行了完善。同時，考慮目前空艙質量，對導軌架肘板進行適當的移位調整，并盡量與橫隔艙和導軌橋結構現有的加強筋板對接，減少額外加強。此外，還取消及優化部分肘板和肘板背面對應的加強，并對貨艙內角隅處肘板也適當移位，避讓應力集中區域的結構加強（見圖5）。

2 創新型擋雨蓋

45000t集滾船貨艙區域是大開口、無艙蓋形式。為防止大量雨水入艙，首次設計吊離式、非閉合開敞式、輕質、非水密擋雨蓋，其尺寸參考 40英尺（1英尺=0.3048m）集裝箱，同樣依托于導軌架導向進行吊放（見圖6）。各個擋雨蓋之間相互獨立，并可互換以實現無序吊裝。全船共計99塊擋雨蓋，放置于主甲板以下的貨艙圍壁上，由安裝在橫艙壁上的角鋼支撐。每個擋雨蓋由4塊微壓縮量橡膠墊塊與結構支撐連接。不同于傳統的集裝箱船艙蓋承重在主甲板以上的艙口圍結構。該擋雨蓋覆蓋整個貨艙開口，且為集裝箱跨箱位、混合堆裝，因此必須依順序放置。

該型船的擋雨蓋采用開式結構，一方面出于自重考慮，使其輕質、簡便；另一方面方便擋雨蓋自身強度設計，并保證施工便利和安裝精度控制。擋雨蓋強度設計是基于堆疊7層40英尺集裝箱，承重210t（每個40英尺集裝箱計30t）。該擋雨蓋設計除了起到防止雨水大面積落入貨艙的作用之外，還出于堆重考慮，避免貨艙底部過度承重對結構造成破損，以承受堆裝在四甲板以上的至多7層40英尺集裝箱[3-4]。

擋雨蓋本身存在一定的拱度，相鄰擋雨蓋之間采用彈性橡膠搭接（見圖7），橫艙壁上的角鋼支撐結構同時兼做流水槽（見圖8），與縱艙壁上的角鋼流水槽構成一體，把落在擋雨蓋上的雨水導流至落水管并集中排放舷外，從而起到一定的防雨水作用。

擋雨蓋以上堆放的集裝箱只能為40英尺集裝箱，在擋雨蓋本體結構上設置有8個埋入式箱腳，均為嵌入式安裝，擋雨蓋一旦制作完成，箱腳不能進行調整或修改，擋雨蓋的堆放及吊運都是借助該箱腳完成。因此，不但要控制擋雨蓋結構本身的制作誤差，還必須考慮集裝箱箱腳的安裝精度[5]，通過胎架固定，同時制作過程需進行適時監控，并在完成后進行完工測量和矯正（見圖9）。而傳統集裝箱船艙蓋上用于堆放和吊放的箱腳為突出形式，可實現混合堆裝，還可根據吊箱試驗進行調整或修改，因此對安裝精度控制要求較低。集裝箱箱腳的精度要求見圖10。

擋雨蓋支撐本體結構平面與擋雨蓋彈性墊塊之間有嚴格的水平度及角度公差要求，以防止擋雨蓋上方堆放集裝箱時引起高層集裝箱向左側或右側傾斜。因為該船是無綁扎形式，一旦傾斜角度過大，就會使導軌架及集裝箱本身損壞或脫落。在貨艙寬度為33m的情況下，要達到設計預期的水平度，生產施工極難保證，因此，考慮在擋雨蓋支撐安裝后進行調平。由于擋雨蓋為互換、無序且獨立分體形式設計，相鄰擋雨蓋之間除了橡膠搭接接觸之外無任何緊密度要求，因此可通過在擋雨蓋支撐上放置調節墊塊來調整單塊擋雨蓋的水平度，同時控制相鄰擋雨蓋之間的高度差。圖11為擋雨蓋水平度要求。

此外，橫跨整個貨艙的擋雨蓋支撐結構位于四甲板以下，安裝位置較高，整體安裝比較困難。根據分段劃分和實際生產制作因素，每個橫隔艙上的角鋼支撐被人為地分割成幾個部件，部件的斷開位置盡最大可能避免在同一塊擋雨蓋的跨度范圍內，以利于保證同一塊擋雨蓋的水平度。同時，為保證總組后各個部件之間的精度，每個部件都有一定的工作余量，并在端頭保留50mm不焊，便于2個部件平順銜接（見圖12）。特別需要注意的是，四甲板理論線位置在船中部和兩舷側是不能以同一板厚信息作為參考的，而擋雨蓋角鋼支撐的定位是以甲板理論線為參照向下313mm安裝的，因此在分段預裝及總組時就必須考慮到四甲板的板厚變化。

3 連續、超高導軌架與擋雨蓋配合設計

該型船的連續超高導軌架與擋雨蓋及擋雨蓋的支撐結構是整體設計、相互緊密配合，不同于傳統集裝箱船的相互獨立形式（見圖13）。導軌架背面理論距離艙壁170mm，擋雨蓋支撐結構最大寬度為150mm，支撐結構安裝于導軌架背面以內，防止集裝箱吊駁時產生碰撞，理論上兩者之間的距離為20mm。然而，該設計用于生產實際施工時20mm間隙極難得到保證，同時受搭載精度和分段制作精度等因素影響，貨艙的理論寬度也有偏差，因此20mm間隙要求對現場施工極其不利，同時對貨艙的艙容也提出更高的精度要求。

為便于控制施工精度及避免碰撞，允許在貨艙凈尺度負公差情況下對支撐結構做適當修割，以減少其寬度。同時，對支撐結構與導軌架配合處采取挖槽型結構以增大配合間隙，見圖14。

4 結 語

45000t集滾船無艙蓋、無綁扎，以及連續、超長、超高導軌架設計有別于傳統集裝箱船。該特色正是該型船設計及安裝、制造的難點和挑戰，是設計思維、安裝制作工藝及船舶搭載控制的優化和提升。通過對無艙蓋、無綁扎、連續、超長、超高集裝箱系統的安裝設計，并將其與傳統集裝箱船進行技術對比和總結，可為同型船舶提供借鑒參考。

[1] 工業和信息化部. 集裝箱船導軌架安裝工藝：CB/T 4126—2011[S]. 2011.

[2] 滬東中華造船（集團）有限公司. 集裝箱船導軌架分離預裝工藝：H&Z260016-2003[S]. 2003.

[3] 國防科學技術委員會. 中國造船質量標準：CB/T 4000—2005[S]. 2005.

[4] 中國船舶工業集團公司，中國船舶重工集團公司，中國造船學會. 船舶設計實用手冊[M]. 3版. 北京：國防工業出版社，2013.

[5] 國家質量技術監督局. 集裝箱外部尺寸和額定重量：GB 1413—1985[S]. 1985.

Installation Design of Guide Rail Bracket and Rain Cover for 45000t Con-Ro Vessel

ZHAO Zhi-hua，WANG Zhong-qiang，YANG Rui-ling
（Hudong-zhonghua Shipbuilding (Group) Co., Ltd., Shanghai 200129, China）

The 45000t Con-Ro vessel innovatively used the continuous super-high guide rail bracket with rain cover to confine, guide and bear the containers both inside and above the compartment without any hatch or lashing, and in this way to realize high container loading efficiency and reduce labor workload in the port. This paper studied and summarized the technologies concerning the rain cover and guide rail bracket of the ship, analyzed its differences from traditional containerships as well as its technical difficulties and design improvement. The study was expected to be helpful to the improvement of the construction quality and the realization of the anticipated design effect.

Con-Ro vessel; guide rail bracket; rain cover; continuous; super-high; lashing; accuracy

U674.13+8

A

2095-4069 (2017) 01-0048-06

10.14056/j.cnki.naoe.2017.01.009

2016-03-10

工信部高技術船舶科研項目（工信部聯裝[2012]534號）

趙志華，男，工程師，1985年生。2008年畢業于江蘇科技大學輪機工程專業，現從事外舾裝設計工作。