超大型集裝箱船機艙風管固定方式優化

陳春亮

（南通中遠海運川崎船舶工程有限公司，江蘇 南通 226005）

0 引言

船舶機艙通風設計的目的是保證動力裝置的正常運行和改善輪機人員的工作環境?？偟膩碚f主要作用有：1）提供主機、發電機和鍋爐在運轉時需要空氣助燃的用風；2）用來對溫度較高部位、機器進行降溫以及對需要空氣流通的部位吹風。

機艙通風分為自然通風和機械通風。自然通風是借助室內外的空氣壓力差、溫度差，通過室壁的間隙、出入口來實現空氣對流的通風方式。一般通過設置菌型、方型、圓型的通風筒完成通風。機械通風是將室內或艙內的空氣用風機（FAN）強制供風或排風的方式來實現空氣對流的通風方式。機械送風、自然排風是機艙通風的主要方式，但是機艙有些艙室如燃油分油機間和滑油分油機間等處由于油霧和廢氣非常嚴重，除用風機進行機送風外，還需設置排風機進行機械排風。

圖1 機艙通風設計步驟

1 超大型集裝箱船機艙通風設計特點

1.1 機艙通風的設計步驟

機艙通風的設計步驟如圖1 所示。

1.2 超大型集裝船機艙通風設計的特點

2018 年1 月1 日，國產首制具有完全自主知識產權的2 萬標箱集裝箱船“中遠海運白羊座”輪在南通中遠海運川崎命名交付，這是南通中遠海運川崎自主研發的新一代船型，是當時中國船廠完工交付的最先進集裝箱船，該船船長400 m，型寬58.6 m，型深30.7 m，最大載重量達19.7 萬噸，是當時世界上尺度最長的船舶之一。因其具有船舶裝載量、營運快速性等特點，其主機、發電機、鍋爐的功率較大，船舶機艙內設備大而繁多，對空氣的需求量和通風散熱要求較大，需要的用風量也較大，所以船舶機艙涉及的風管尺寸也非常大，最大的方形風管的水平、豎直尺寸達到2.2 m×1.0 m，重量達到了100 kg/m，如此形狀較大且重量較重的大型風管，如何在有限的機艙空間內加以有效固定，是當時面臨的一個重要技術問題。

2 船舶機艙風管傳統固定方式

無論是船上的鋼管，還是風管，或者其他任何舾裝品，為防止移動及振動，都需要進行固定位置安裝。風管支架，是用于固定船舶通風系統的裝置，風管支架一方面可以對船舶風管起到很好的固定作用，另一方面也有利于風管的先行安裝調整，提高先行舾裝的效率和安全性，實現船廠殼、舾、涂的一體化。

對于機艙方形風管，固定的方法很多，比較普遍和傳統的固定方式是采用吊耳與支架焊接固定，如圖2 所示。

角鋼吊耳焊接固定在所述方風管上表面兩側邊緣，且焊接在所述方風管上表面，扁鋼吊耳通過連接件與角鋼吊耳固定連接，角鋼支架焊接固定在連接扁鋼上表面已固定。

圖2 機艙風管傳統固定吊耳及支架

上述風管固定方式先行舾裝時，對風管能起到很好的支撐作用，便于現場的搭載、安裝和焊接，對于口徑不大的方風管，具有很好的固定效果，同時對風管安裝誤差有一定的調節作用，在安裝完成后船舶的實際運行中，可以有效減少噪聲與振動。

但是，當風管口徑較大時，特別是對于超大型集裝船，截面為2.2 m×1.0 m、重量達到100 kg/m 的風管，由于其外形較大，水平距離較大，而風管的固定點位于風管的兩端，距離風管的實際重心較遠，這樣在安裝、調運、實際運行過程中，都容易使風管手拉變形，甚至出現中間撕裂的現象，在船舶航行過程中，風管的振動很大，長期處于這種狀態下，會較大地影響風管的使用壽命和通風系統的有效運行。

3 超大型集裝箱船機艙風管固定方式優化思路

3.1 原因分析

1）風管中間彎矩過大。大口徑風管由于水平尺寸較大，其重心位于風管的正中間，而風管支架的固定點為風管的兩端，這樣在風管的中心會產生極大的彎矩，導致在調運及使用過程中間易產生變形或者撕裂。

2）風管強度不夠。一般小口徑風管的鋼板厚度為1.6 mm，當風管口徑較大時，其變形也會變大，這樣在風管彎矩變大而壁厚不變的情況下，其強度明顯不夠，變形可能會變大。如果能將風管的壁厚加厚，可能會對風管本體的變形情況起到一定的改善，如果能在風管的內部或者外部增加補強進行加固，應該能對風管的強度起到很好的增強作用。

3.2 優化思路及對策

1）減少彎矩。設計一種安裝調節方便且減少噪音及振動的船舶機艙大口徑方風管可調固定支架。經過反復研討及實驗，針對大口徑的通風管（水平口徑大于等于700 cm 時），在原有固定方式的基礎上進行優化，在原有的2 個固定點的中間增加固定點，優化后的固定方式，如圖3 所示。

優化后的方風管可調固定支架，包括方風管，2 個風管加強筋，角鋼吊耳，復數連接扁鋼，扁鋼吊耳及角鋼支架，其中2 個風管加強筋平行焊接于所述方風管上表面，所述角鋼吊耳焊接固定在所述方風管上表面兩側邊緣，且所述角鋼吊耳位于2 個風管加強筋中間，所述扁鋼吊耳位于2 個風管加強筋中間，且焊接在所述方風管上表面，所述角鋼吊耳及扁鋼吊耳上設有第一通孔，所述連接扁鋼上設有第二通孔，所述連接扁鋼通過連接件與所述角鋼吊耳固定連接，所述連接扁鋼通過連接件與所述扁鋼吊耳固定連接，所述角鋼支架焊接固定在所述連接扁鋼上表面。

圖3 優化后的機艙風管固定方式

2）增加風管本體強度。經過反復研究計算和實驗，對于大口徑風管（水平口徑大于等于700 cm 時），可將風管的壁厚提升為2.5 mm，增強風管自身的強度，同時為進一步防止變形，在風管的四周增加如圖2 所示的風管補強加強筋，一方面給風管補強，另一方面能給固定支架提供有力支撐。

安裝時，風管上的補強和吊耳由廠家制造完成，船廠作業時，船體處于倒置狀態，先將角鋼支架固定到船體上，根據方風管安裝位置，將連接扁鋼焊接固定到角鋼支架上，再將焊接有角鋼吊耳及扁鋼吊耳的方風管安裝到連接扁鋼上，通過通孔進行二次調節，整體安裝方便快捷。

4 結語

通過在南通中遠海運川崎建造的連續4 條2 萬箱集裝箱船實船運用，優化后的機艙大口徑方風管可調固定支架，將固定支架安裝于方風管上部，方便現場安裝時方風管的整體吊裝、搭載，減少吊機使用，提高了工作效率；同時在方風管上表面設置風管加強筋，在加強筋中間設置了復數連接扁鋼，增大了風管的壁厚，有效加強方風管的固定，控制風管的拉伸變形，減少船舶航行中風管的噪音及振動。

由于各船機艙通風系統具有相似性，此文也可以為其他類型大型船舶建造的類似情況提供參考，通過實際改善，以期真正達到高效造船、綠色造船、安全造船的目的。