5668TEU集裝箱船設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1、5668TEU集裝箱船設(shè)計(jì)特點(diǎn)5668TEU集裝箱船設(shè)計(jì)特點(diǎn)滬東中華造船集團(tuán)有限公司李青朱新禮提要5668TEU集裝箱船是滬東中華造船集團(tuán)有限公司為中國(guó)海運(yùn)(集團(tuán))總公司建造的目前為止國(guó)內(nèi)船廠承建過(guò)的最大箱位的集裝箱船.本文簡(jiǎn)要介紹了該船的概況和設(shè)計(jì)特點(diǎn).關(guān)鍵詞:大型集裝箱船主要性能設(shè)計(jì)特點(diǎn)1月u置2船舶簡(jiǎn)介5668TEU集裝箱船是滬東中華造船集團(tuán)有限公司自主開發(fā)的新一代大型集裝箱船.該公司于2.1主尺度要素及主要設(shè)備2000年6月與中國(guó)海運(yùn)(集團(tuán))總公司簽訂了4艘2.1.1主尺度要素該型集裝箱船的建造合同,目前第1艘”新浦東號(hào)總長(zhǎng)和第2艘”新寧波”號(hào)已分別于2003年2月和5月垂線1日J(rèn)長(zhǎng)交

2、付船東使用.5668TEU集裝箱船是目前為止國(guó)型莧內(nèi)設(shè)計(jì)和建造的最大箱位的集裝箱船.該船的總布型珠置見(jiàn)圖1.設(shè)計(jì)吃水大型集裝箱船是高技術(shù),高附加值產(chǎn)品,是目前結(jié)構(gòu)吃水世界上尤其是日,韓等造船國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的船型之載重量(12.0m)一.集裝箱運(yùn)輸因具有陜速,安全,優(yōu)質(zhì),價(jià)廉等載重量(14.0m)特點(diǎn)而得到了迅猛發(fā)展,目前世界上從事集裝箱運(yùn)總噸位輸業(yè)務(wù)的港1:I有500多個(gè),航運(yùn)公司上千家,各類集凈噸1豆裝箱船近7000艘,箱位能力670多萬(wàn)TEU(20標(biāo)朊速準(zhǔn)箱),港口年集裝箱吞吐量超過(guò)1.7億TEU.隨續(xù)航力著巴拿馬運(yùn)河作用的日益減弱,超巴拿馬型的大型集裝箱載數(shù)集裝箱船具有越來(lái)越廣闊的發(fā)展前景

3、.甲極上艙內(nèi)國(guó)圜圜圈豳圉豳圈圈圈固圈圈豳豳露圉臻圖15668箱集裝箱船總布置圖總計(jì)第一作者筒介:李青,男,工程師.1971年生,1993年哈爾濱工程學(xué)院船舶工程專業(yè)畢業(yè),長(zhǎng)期從事船舶總體性能設(shè)計(jì)工作.船員2.1.2主要舾裝設(shè)備(1)錨設(shè)備3080TEU2588TEU塞重5668TEU25人+6個(gè)蘇伊士運(yùn)河船員上海造船2003年第2期一7一mmmmmm,芏;饑983100(苧5n一一7642115蘭;卯錨:AC-14大抓力錨,l1550kgX2;錨鏈:7,3級(jí)錨鏈標(biāo)準(zhǔn),總長(zhǎng)742.5m;錨機(jī):電動(dòng)液壓型,共2臺(tái),其中鏈輪拉力447kNX9m/min,附帶系泊卷筒拉力為196kNX15trdmin

4、及恒張力裝置和絞纜卷筒.(2)系泊絞車電動(dòng)液壓型,共4臺(tái),其中系泊索卷筒拉力為196kNX15m/min和絞纜卷筒.(3)舵設(shè)備舵葉:流線型半平衡舵1只,面積比1/52;舵機(jī):電動(dòng)液壓舵機(jī),功率為4760kN?1TI.(4)救生設(shè)備救生艇:25人全封閉救生艇2只,其中1只兼救生艇架:重力型救生艇架,并配置電動(dòng)絞車,其中1只艇架滿足規(guī)范對(duì)施放救助艇要求;救生筏:25人氣脹式救生筏2只;6人氣脹式救生筏1只,置于艏部.(5)貨艙艙口蓋開式非風(fēng)雨密PON)ON型艙蓋,滿足無(wú)序開啟要求,其堆重負(fù)荷為80t/TEU和100t/TEU,每塊艙蓋板的自重不超過(guò)40t.(6)集裝箱固定裝置艙內(nèi):設(shè)置適合40f

5、t集裝箱的導(dǎo)軌架,20ft集裝箱可在中間處借助連板加以固定;甲板上:借助綁扎零件,包括轉(zhuǎn)鎖,拉桿及松緊螺桿等加以固定.(7)備件兼食品吊電動(dòng)單軌吊,起重量為7t.2.1.3主要機(jī)電設(shè)備(1)主機(jī)救助艇;類型:MANB&W12K90MGCx1臺(tái)MCR:54720kWX104r/minCSR:49248kWX100.4r/rain(90%MCR)(2)輔機(jī)主發(fā)電機(jī)組:應(yīng)急發(fā)電機(jī)組:副鍋爐:廢氣經(jīng)濟(jì)器:焚燒爐:WARTSILA6I2U2430kwX720drainX4臺(tái)MAND2866L250kwX1800r/minX1臺(tái)立式筒型5t/hXWP0.7MPa×1臺(tái)強(qiáng)制循環(huán)型4

6、t/hXWP0.7MPaX1臺(tái)800000kca1h艏側(cè)推器:電動(dòng),變螺距,液壓控制2000kw造水機(jī):低壓型,30t/d2.2船級(jí),規(guī)范,規(guī)則和公約該船按英國(guó)勞氏(U)規(guī)范設(shè)計(jì),人中國(guó)船級(jí)社(ccs)船級(jí),船級(jí)符號(hào)(2000年版本):LR:+100AI.”ContainerShip”,ShipRightSDA,FDA十LMC,UMSCCSCSA5/5”CONTAINERSHIP”,IceClassB,LoadingComputerS.I.CSMAIT.0.PMS.除滿足上述規(guī)范外,尚滿足在該船鋪龍骨前生效的所有必須滿足的規(guī)則,公約,例如SOLAS,MARPOL,LINE等公約及其議定書和修正

7、案,以及最新生效的如IMOA751(18)關(guān)于”船舶操縱陛的暫行標(biāo)準(zhǔn)”的決議案,A868(20)關(guān)于壓載水控制方面的決議案等.另外還根據(jù)船東提出的該船航行至美國(guó)港口的需要,必須滿足美國(guó)聯(lián)邦法規(guī)關(guān)于防止污染和航行安全方面的要求.該船懸掛中國(guó)旗.2.3船舶簡(jiǎn)介該船為單槳,球首,球尾,低速重型柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的全格柵超巴拿馬型集裝箱船.全船設(shè)有兩層連續(xù)縱通甲板,上甲板首部設(shè)有首樓,尾部為凹陷的系泊甲板;二甲板為干舷甲板并作為縱向通道.船舶主體部分自首至尾分別為首尖艙,首側(cè)推器艙,7個(gè)貨艙,機(jī)艙和尾尖艙.機(jī)艙和上層建筑位于第5和6號(hào)貨艙之間.貨艙內(nèi)可堆放9層集裝箱,其中8層高度為8.5ft集裝箱和1層9.5

8、ft集裝箱;橫向可裝載14列集裝箱;貨艙內(nèi)設(shè)有裝載4Oft集裝箱的導(dǎo)軌架,也可用作裝載兩只2Oft集裝箱.所有貨艙內(nèi)均設(shè)有雙層底.除第1貨艙外,舷側(cè)均為雙殼.雙層底中間設(shè)有管弄,其余均作為壓載艙.舷側(cè)雙殼內(nèi),中部布置燃油艙和1對(duì)防橫傾水艙.首尾部包括首尾尖艙均為空艙.該船貨艙內(nèi)和甲板上除可裝載20ft和/或4Oft集裝箱外,尚可在部分艙口蓋上(02,06,42bay)從第1層起裝載45ft集裝箱,第10,18,34,48和60bay從第3層起裝載45ft集裝箱.另外在貨艙內(nèi)可載運(yùn)滿足IMO規(guī)定的幾類危險(xiǎn)品集裝箱,甲板上可載運(yùn)的危險(xiǎn)品種類比貨艙更多.冷藏集裝箱插座共有610個(gè),其中100個(gè)布置在

9、第5和7兩個(gè)貨艙內(nèi),其余布置在甲板上(最高為三層).貨艙間為便于綁扎,布置有綁扎橋(第1艙除外).一8一李青等:5668TEU集裝箱船設(shè)計(jì)特點(diǎn)上層建筑和駕駛室位于中尾部.為滿足駕駛室視線要求,上層建筑共設(shè)置有9層甲板,以滿足船員工作和休息的不同要求.分為4個(gè)功能區(qū):工作區(qū)上甲板,布置有機(jī)艙集控室,船舶辦公室和理貨員室等;船員生活區(qū)A,B甲板,設(shè)有餐廳,廚房,健身房和醫(yī)務(wù)室等;船員休息區(qū)C到G甲板,布置25個(gè)居住艙室及儲(chǔ)藏室和洗衣房等;駕駛區(qū)駕駛甲板,駕駛室包括海圖和無(wú)線電設(shè)備等.為了減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,上層建筑內(nèi)設(shè)有定員4人的電梯.3主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)3.1主尺度選取集裝箱船是典型的布置型船舶,并根據(jù)快速

10、性和穩(wěn)性要求,在主尺度組合中達(dá)到綜合平衡.第五代超巴拿馬型集裝箱船的雛形是APL公司的G10型,其后又改進(jìn)成G11型.目前5500TEU左右的集裝箱船主尺度均與其相似,在此不作細(xì)述.至于型深,根據(jù)IACSLL64文件規(guī)定,當(dāng)上層建筑甲板經(jīng)核算達(dá)到一定高度時(shí),在此甲板上的貨艙艙口蓋允許采用非風(fēng)雨密型.為此經(jīng)反復(fù)核算,選取了滿足上述要求的最小型深24.1m.3.2快速性該船船東對(duì)快速性要求高,希望有較高服務(wù)航速,經(jīng)研究初步確定為25.7kn,即傅氏數(shù)Fn=0.2589,屬中速船.從此角度出發(fā),選取的方型系數(shù)應(yīng)較小,但從穩(wěn)性和載重量要求出發(fā),希望方型系數(shù)大,兩者形成了一對(duì)矛盾.分析其主次,覺(jué)得船東要

11、求的高航速,即快速性問(wèn)題是主要的,穩(wěn)性可采用高穩(wěn)性線型,載重量可盡量降低空船重量等措施加以改善.因而采用較小的方型系數(shù)并利用效果良好的線型,得到了較滿意的阻力性能.在具體設(shè)計(jì)中,螺旋槳設(shè)計(jì)卻成為關(guān)鍵問(wèn)題.巨型船舶要求航速高,螺旋槳單位面積的推力猛增,遇到了以前未出現(xiàn)的問(wèn)題,即航速,空泡和振動(dòng)(脈動(dòng)壓力)三者的平衡關(guān)系問(wèn)題.該船經(jīng)過(guò)三次修改設(shè)計(jì),在國(guó)內(nèi)外做了四次試驗(yàn)才最終確定設(shè)計(jì)方案.經(jīng)試航證明問(wèn)題得到合理解決.實(shí)際上世界上第1艘超巴拿馬型集裝箱船即APL.C10曾同樣出現(xiàn)螺旋槳問(wèn)題,為解決問(wèn)題,船東曾召集世界上各推進(jìn)器專家進(jìn)行商榷后進(jìn)行了很多次試驗(yàn)才得到解決(并發(fā)表了文章).可見(jiàn),對(duì)此型船的螺

12、旋槳設(shè)計(jì)應(yīng)予以特別關(guān)注.3.3穩(wěn)性3.3.1完整穩(wěn)性該船屬超巴拿馬型,船寬不受巴拿馬運(yùn)河的限制,使穩(wěn)性情況大大改善.以4100TEU巴拿馬型集裝箱船與該船比較,如表1所示,由于B/T增加了12%左右,使最大吃水時(shí)的14t/TEu均勻裝載率增加了4%,相應(yīng)的壓載量減少了4.5%一5%.表14100TEU與5668TEU集裝箱船完整穩(wěn)性對(duì)比41O0TEU5668TEU出港到港出港到港船寬/最大吃水(m)32.2/12.540.3/14.0船寬/最大吃水比值2.5762.88最大吃水時(shí)14t/刪28004142箱數(shù)14tTEU占總箱數(shù)百69.1%73.1%分比壓載水總量(t)328775361374

13、7146載重量(t)50192486646929967736壓載水/載重量(%)6.5%15.5%2%10.5%從絕對(duì)量來(lái)看,5668TEU出港時(shí)壓載量?jī)H2%,如果船寬再大或者對(duì)線型和有關(guān)參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)14t/TEU出港零壓載不是沒(méi)有可能的.考慮集裝箱船在碼頭裝卸貨時(shí)間緊,對(duì)船舶橫傾角度要求較小等因素,將該船機(jī)艙前部舷側(cè)的壓載艙兼用作防橫傾艙,以提高該船的裝卸貨效率.3.3.2破艙穩(wěn)性集裝箱船一般為富裕干舷船,干舷甲板在二甲板.為保證船員在海上安全通達(dá)首部,常利用二甲板與主甲板的縱向抗扭箱作為縱向通道.同時(shí)為便于進(jìn)入每個(gè)貨艙,一般利用橫向上抗扭箱,作為縱向通道,出入每個(gè)貨艙.從破艙角度來(lái)

14、看,破損后水可以通過(guò)這條走道進(jìn)人每個(gè)貨艙,因此必須給予重視.對(duì)于小型集裝箱船,較難滿足要求,從而不得不取消縱向通道.對(duì)于該船而言,在適當(dāng)部位設(shè)置水密門隔斷水的流動(dòng),在保證安全基礎(chǔ)上,可以布置二甲板上縱向走道和相應(yīng)的各貨艙出人口.3.4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)該船中部貨艙開口寬度為36.04m,為89%B,即主甲板兩側(cè)僅2.13m寬擔(dān)負(fù)著縱向強(qiáng)度的連接,所以船舶的總縱強(qiáng)度應(yīng)予以特別關(guān)注.該船按船級(jí)社要求進(jìn)行了局部艙段和全船有限元計(jì)算,進(jìn)行了上海造船2003年第2期一9一綜合應(yīng)力和強(qiáng)度分析,并按要求進(jìn)行了加強(qiáng).另外在結(jié)構(gòu)方面,還采取了下列措施:(1)根據(jù)船東要求,靜水彎距在規(guī)范最小值基礎(chǔ)上放大1O%以上.即使如此

15、,在壓載狀態(tài),首尖艙不得壓載,否則靜水彎距可能超過(guò)許用值.(2)舷側(cè)雙殼結(jié)構(gòu)采用縱骨架式,以提高屈曲強(qiáng)度和增加剖面慣性矩以及縱向強(qiáng)度.(3)各貨艙口間的艙口圍板保持縱向連續(xù)性.3.5舾裝設(shè)計(jì)(1)貨艙內(nèi)導(dǎo)軌架按裝載40ft集裝箱設(shè)計(jì),裝載2只20ft時(shí)中間需加連接零件.根據(jù)美國(guó)OSHA要求,一般艙內(nèi)20ft集裝箱最高只能堆放4層,第5層必須由40ft集裝箱罩住.(2)艙口蓋.該船貨艙內(nèi)共裝14列集裝箱,艙蓋共分為3塊,中間蓋板上堆放4列,兩側(cè)堆放5列,外加另一列跨在艙蓋和舷側(cè)立柱間.從支撐情況看中間僅兩端固定,成簡(jiǎn)支梁,兩側(cè)有三邊固定,支撐條件較中間好.因艙蓋負(fù)荷大(中間蓋板載運(yùn)40ft箱時(shí)為

16、400t,20ft時(shí)為640t,兩側(cè)蓋板如只計(jì)算5列則裝40ft時(shí)為500t,20ft時(shí)達(dá)800t),而且艙口蓋設(shè)計(jì)受變形量,高度和自重的約束,設(shè)計(jì)需十分小心.盡管采用各種措施,如采用高強(qiáng)度鋼,用有限元法對(duì)強(qiáng)度和剛度進(jìn)行分析,但該船投入使用后反映,由于艙蓋變形,集裝箱堆到第4或第5層時(shí)因相碰而無(wú)法繼續(xù)堆放.從此可以理解為何目前艙內(nèi)如裝15列的大型集裝箱需將艙蓋分成4塊,即按列分配為4434的原因.(3)綁扎橋.該船除第1貨艙外,其余各貨艙之間均布置了綁扎橋.綁扎橋的設(shè)置不僅是作為綁扎作業(yè)的通道,存放綁扎件零件的架子和艙蓋板啟閉的導(dǎo)向,而且更重要的是在其第2層設(shè)置綁扎眼板(拉桿固定于其上),使拉

17、桿的角度減少,從而改善綁扎受力情況,所以目前一般甲板上裝載6層以上的集裝箱均布置了綁扎橋.3.6裝有危險(xiǎn)品貨的閉式集裝箱的裝載該船第1到4貨艙內(nèi)可裝載IMO規(guī)定的每小時(shí)通風(fēng)2次的危險(xiǎn)品集裝箱,在甲板上能載運(yùn)除放射性材料和爆炸品必須離開機(jī)械處所相鄰壁水平距離3m以外的其它各類危險(xiǎn)品集裝箱.3.7冷藏集裝箱的裝載該船第5和第7艙可以載運(yùn)總數(shù)為100只40ft自制冷式冷藏集裝箱.為使冷藏集裝箱產(chǎn)生的熱量排出艙外,按計(jì)算要求不僅要設(shè)大容量風(fēng)機(jī)進(jìn)行機(jī)械抽風(fēng)外,還必須對(duì)每只冷藏箱的壓縮機(jī)處直接送風(fēng),才能使貨艙達(dá)到規(guī)定的冷卻要求.甲板上布置有510個(gè)插座.冷藏集裝箱最高可堆至第3層,其容量滿足40ft自制冷

18、式冷藏集裝箱要求.4與國(guó)內(nèi)外同類型船舶的性能對(duì)比表2中列出的”LUHE”號(hào)和”T.B.N.”號(hào)集裝箱船代表了當(dāng)前國(guó)際同類型集裝箱船的水平.由表2可知,該船各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了目前國(guó)際先進(jìn)水平.表2與國(guó)內(nèi)外同類型集裝箱船的性能對(duì)比名稱單位新浦東I.IyHET.B.N船東中國(guó)海運(yùn)集團(tuán)中遠(yuǎn)集裝箱公司ContiReedere制造廠滬東中華造船日本川崎重工韓國(guó)韓進(jìn)完工日期2003.021997.012Oo0.12總箱數(shù)TeU566856505618總長(zhǎng)279.9280.0279.0兩柱間長(zhǎng)Lpp265.8267.0263.0型寬B40.339.840.3型深D24.123.624.1設(shè)計(jì)吃水Td12.012.5120結(jié)構(gòu)吃水Ts14.014.014.0載重量(設(shè)計(jì))tAbt.5000oAbt.55988Abt.5000o載重量(結(jié)構(gòu))tAbt.69300Abt.69285Abt.67900航速/海上裕度%25.91524.72026.3/15B&WB&WSIZER主機(jī)型號(hào)12K90MGC10L)oMC10RTA96C最大功率kW×m.m54720x10443100×8254900×100常用服務(wù)功率