牲畜運輸船的內(nèi)、外部坡道設計

劉江

摘 ? ?要：隨著國際市場需求不斷變化，公司在特種船舶的設計與制造上穩(wěn)步推進，尤其在牲畜運輸船領(lǐng)域，不僅各項重難點關(guān)鍵性技術(shù)獲得突破，同時填補了國內(nèi)牲畜船建造技術(shù)空白。本文利用已交付使用的牲畜運輸船的設計與建造經(jīng)驗，總結(jié)介紹了牲畜運輸船內(nèi)部坡道與外部坡道的設計要求，以便于今后進一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：內(nèi)部坡道;外部坡道;設計;牲畜運輸船

中圖分類號：U674.1 ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A

Abstract： With the constant change of international market demand， the company is making steady progress in design and manufacture of special ships， especially in livestock carrier. It not only makes breakthroughs in various key technologies， but also fills the technological gap in the construction of domestic livestock carriers. In this paper， the design requirements of inner and outer ramps for livestock carriers are summarized and introduced based on the design and manufacturing experience of delivered ships.

Key words： Inner ramp; Outer ramp; Design; Livestock carrier

1 ? ? 前言

特種船舶屬于高端裝備制造產(chǎn)業(yè)，是國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。牲畜運輸船主要用于鮮活牲畜牛、羊的運輸，在國際航運市場上此類牲畜運輸船總數(shù)不到90艘，而且80%以上船齡老化。

自從2006年AMSA新法規(guī)實施以來，很少有新建造的牲畜運輸船交付使用。AMSA新法規(guī)對牲畜運輸船草料輸送、牲畜飲水系統(tǒng)、貨艙通風及監(jiān)控系統(tǒng)、貨艙糞便輸送及清洗系統(tǒng)、牲畜運送安全性及舒適度、貨艙區(qū)域甲板敷料的選型、牲畜運輸坡道裝卸系統(tǒng)、牛欄系統(tǒng)、薄板變形控制等方面的要求非常嚴格。

廣東中遠牲畜運輸船項目的設計與建造在國內(nèi)屬于首例，也是世界范圍內(nèi)首批滿足AMSA新法規(guī)技術(shù)要求的船舶產(chǎn)品。本文結(jié)合公司承接的該型船舶，重點介紹牲畜運輸船的坡道裝卸系統(tǒng)設計。

2 ? ?AMSA法規(guī)要求

（1）牲畜運輸船內(nèi)部坡道與外部坡道設計需滿足AMSA法規(guī)要求，這也是整船建造的技術(shù)核心要求。AMSA是澳洲海事安全局（Australian Maritime Safety Authority的簡稱），其對牲畜運輸船提出了一系列標準和要求，成為國際新型牲畜運輸船建造要求的最高標準;

（2）AMSA法規(guī)要求每層甲板需提供用來裝載和卸載牲口的斜坡或者其他合適的通道，通道需滿足它與船之間沒有任何間隙，同時需要有一個恰當?shù)慕嵌葋硌b載和卸載牲口;

（3）AMSA法規(guī)還要求通道必須滿足以下要求：

① 通道兩側(cè)需裝設圍板，并且要求圍板有足夠的強度和高度阻止牲口逃跑;

② 通道表面需裝設適合于牲口的防滑條;

③ 斜坡通道的上端或下端需要布置合理尺寸的可拆關(guān)閉裝置（導向門），以利于裝載和卸載牲口向合理的通道運行;

④ 如果在牲口的運動中有必要讓人站在通道上，則通道必須提供一個至少550 mm寬的走廊，走廊的圍欄高度不能低于1 m、扶手中間的水平距離大約為550 mm;另外，需根據(jù)合理的間距來布置踏步或其它防滑裝置;

⑤ 通往牲口處所的人行通道必須是安全的，如果與用來甲板間移動牲口的坡道聯(lián)合使用的話，則人行通道必須要用柵欄與牲口坡道分開。

3 ? ?內(nèi)部坡道設計

3.1 ? 牲畜通道

見圖1。

（1）最小凈寬為750 mm;

（2）具有光滑側(cè)面板，走道面沒有突出物，可以延伸到高出坡道地板不小于1.4 m的垂直空間，鑲嵌或覆蓋到距坡道地板不少于1.2 m的垂直高度，通道最上緣扶手（采用圓鋼設計）垂向高度不小于1.4 m;

（3）需安裝腳部防滑條，由橫豎交叉的方鋼組成，橫向方鋼最小高度為50 mm、最小寬度為25 mm， 邊緣磨圓角;豎向方鋼最小高度和寬度均為25 mm，邊緣磨圓角;橫向方鋼凈空間距相等且為300 mm左右;防滑條的末端距離坡道的邊緣不能大于200 mm;豎向方鋼均勻布置在豎向方鋼中心線上，且與橫向方鋼間距不能大于25 mm;

（4）坡道斜度不能超過1： 2（層高與坡道斜面垂直投影線的比例約26.5°）。

3.2 ? 船員通道

見圖2。

（1）最小凈寬為500 mm;

（2）離牲畜坡道遠的一邊需要安裝1 m高的護欄;

（3）每層甲板都需另外提供專用船員通道，防止牲畜穿越牲畜通道;

（4）需提供腳部防滑條或防滑面。防滑條的最小高度和寬度為25 mm，邊緣磨圓角，防滑條凈空間距相等且為300 mm左右。

3.3 ?安全載荷

除滿足上述設計要求外，還應考慮坡道上下端與船體結(jié)構(gòu)接觸點的受力集中問題。

（1）對于坡道上端接觸點與結(jié)構(gòu)開口處的連接，采用類似于對接的方式，使坡道斜坡板直接與甲板面對接，而不是像普通斜梯那樣采用耳板件搭接或角接在型材上，由于裝載通道使用時受力非常集中;在上端部焊接處還應該采取適當?shù)倪^度處理，避免應力集中。

（2）對于坡道下端接觸點，其結(jié)構(gòu)面下應該適當考慮下加強，避免受力集中導致甲板面變形等問題。

（3）對于坡道采用何種材質(zhì)及何種規(guī)格，應該根據(jù)計算結(jié)果來核對是否滿足安全載荷的要求。

① 法規(guī)要求坡道必須能夠承受分布在上面的均布載荷，其值不能小于表1的規(guī)定。

② 另外，用作通道結(jié)構(gòu)材料的最大許用拉應力，不能超過表2的規(guī)定。

在滿足3.1、3.2以及3.3的設計要求后，可以得到初步設計方案，如圖3所示。

3.4 ? 內(nèi)部坡道連續(xù)性

見圖4。

在內(nèi)部坡道設計與安裝中，需要考慮貨艙所有層甲板與甲板之間的連續(xù)性，最大限度減少牲畜在裝載或卸載中轉(zhuǎn)彎頻率，這樣不僅可以提高作業(yè)效率，還可以減少牲畜擦傷率。

3.5 ?可拆關(guān)閉裝置

在內(nèi)部所有坡道與坡道之間連接處，需要布置安全可拆的關(guān)閉裝置（導向門）。此裝置可以引導牲畜按照規(guī)定的線路行走，以避免牲畜在每層甲板間隨便移動時逃跑至其它甲板層。導向門設計，如圖5所示。

（1）導向門門框、門板、鉸座、眼環(huán)等采用鋁合金材質(zhì)設計，相關(guān)附件（插銷、小鏈）采用不銹鋼材料;

（2）導向門鋁合金鉸座與內(nèi)部坡道碳鋼鉸座相互交錯，利用插銷鎖住;

（3）導向門光滑側(cè)面板靠走道面，走道面沒有突出物;導向門最高處可以延伸到高出坡道地板不小于1.4 m的垂直空間，斜坡處導向門高度一般應超出2 m;導向門寬度依據(jù)斜坡通道之間的距離合理布置;

（4）導向門設計需注意互換性，增加導向門的利用率，特別在兩側(cè)甲板連接線路與某層甲板牲畜主通道線路的交叉處;導向門可用于斜梯連接線路，也可用于甲板牲畜主通道線路;

（5）在有外部運輸通道的甲板層，導向門需設計成圓弧形，牲畜進入船后按照圓弧形導向門在兩層甲板間安全運行。

4 ? ?外部坡道設計

4.1 ? 牲畜通道

見圖6。

（1）最小凈寬為750 mm，一般理論設計為900 mm;

（2）具有光滑側(cè)面板，走道面沒有突出物;可以延伸到高出坡道地板不小于1.4 m的垂直空間，鑲嵌或覆蓋到距坡道地板不少于1.2 m的垂直高度;通道最上緣扶手（垂向高度不小于1.4 m;

（3）需安裝腳部防滑條，由橫豎交叉的方鋼組成， 邊緣磨圓角。橫向方鋼最小高度為50 mm、最小寬度為25 mm;豎向方鋼最小高度和寬度均為25 mm;橫向方鋼間凈空間距相等且為300 mm左右;防滑條末端距離坡道邊緣不大于200 mm;豎向方鋼均勻布置在豎向方鋼中心線上，且與橫向方鋼間距不大于25 mm;

（4）坡道斜度不能超過1： 2，即層高與坡道斜面垂直投影線的比例約為26.5°。

4.2 ? 船員通道

見圖7。

（1）最小凈寬為500 mm;

（2）離牲畜坡道遠的一邊需安裝1 050 mm高的護欄;

（3）需安裝腳部防滑條或防滑面：防滑條的最小高度和寬度均為25 mm，邊緣磨圓角;防滑條凈空間距相等且為300 mm左右;

（4）不設置上端掛鉤與下端滑輪，僅在坡道上端布置可旋轉(zhuǎn)小斜坡，與牲畜通道小斜坡設計類似，兩個斜坡角度一致;

（5）小斜坡采用鋁合金材質(zhì)制作，其與外部坡道鉸鏈連接：上方防滑條由橫向方鋼組成，橫向方鋼最小高度為25 mm， 最小寬度為25 mm， 邊緣磨圓角;防滑條凈空間距相等且為300 mm左右。

4.3 ? 坡道上端掛鉤設計

上端掛鉤設計應從舷門開孔大小、舷門門檻高度、船舶傾斜角度等因素綜合考慮。一般采用D50圓鋼設計旋轉(zhuǎn)軸，便于船用吊機懸掛，如圖8所示。

4.4 ? 坡道下端滑輪設計

當外部坡道在極限角度時，滑輪高度始終高于斜坡面，以避免斜坡與地面接觸后導致滑輪前后滑動失靈，如圖9所示。

5 ? ? 建造工藝

5.1 ?內(nèi)部坡道焊接及熱浸鋅收縮量

（1）由于內(nèi)部坡道斜坡板上的防滑條很多，其焊接變形較大，可采取補償收縮量的方法，即將斜板端部適當放余量處理;

（2）當內(nèi)部坡道斜坡板上的防滑條過多時，放入到鍍鋅池后，在高溫下會產(chǎn)生很大的變形量，可采取在斜板反面適當增加半圓鋼來達到反變形的效果;

（3）內(nèi)部坡道側(cè)板上焊接的型材較多，放入到鍍鋅池中后，在高溫下會產(chǎn)生很大的變形量，可采取在側(cè)板上適當增加加強筋均勻布置在水平方向，加強筋間距不大于500 mm，焊接于縱向型材之間;

（4）內(nèi)部坡道側(cè)板之間增加臨時加強支撐，既可以防止放入到鍍鋅池中后產(chǎn)生很大的變形量，也可以起到吊裝時防止變形的作用;

（5）放入到鍍鋅池中處理完畢后需采取特殊保護措施，避免鋅層被破壞。

5.2 ? 內(nèi)部坡道起吊臨時吊耳

在內(nèi)部坡道制作、翻身、運輸、鍍鋅、搭載、安裝等各個階段都需要起吊操作，在起吊時考慮用多大的吊耳和吊耳所處的位置是一個很重要的問題。對于長度、類型、重量不同的坡道，需要計算各個不同狀態(tài)下的重心位置。

當安裝完畢后，割除臨時吊耳并打磨光滑，否則會割傷運輸中的牲畜和人員。

5.3 ? 外部坡道起吊永久性吊耳

在外部坡道制作、翻身、運輸、鍍鋅、搭載、安裝等各個階段都需要起吊操作，在起吊時考慮用多大的吊耳和吊耳所處的位置是一個很重要的問題，對于長度、類型、重量不同的坡道，需要計算各個不同狀態(tài)下的重心位置。考慮到外部坡道需經(jīng)常性的碼頭起吊作業(yè)，所以采用永久性設計，材質(zhì)為一般鋁合金;吊耳布置應該在斜坡通道外側(cè)避免擦傷牲畜。

6 ? ?小結(jié)

在該船的坡道設計與建造中，始終堅持綠色造船理念，結(jié)合其它船型設計經(jīng)驗，最終順利完成了國內(nèi)首艘滿足“綠色通行證書”船級社符號要求的牲畜運輸船設計與建造任務。其坡道的設計不僅滿足澳洲海事安全局的各項規(guī)范與法規(guī)，而且也獲得了AMSA官員合格檢驗。

本設計在很大程度上降低了施工強度，提高了牲畜在運輸中的安全性與舒適性。怎樣使在牲畜運輸船坡道設計做得更好，值得在今后工作中進一步探索。

參考文獻

[1]澳大利亞海事安全權(quán)威法AMSA （The Australian Maritime Safety?? ? ? Authority）.

[2]中國造船質(zhì)量標準 CSQS （China shipbuilding quality standard）.