60m多用途工程驳设计

陈海涛,刘林伟

(1.江苏省船舶设计研究所有限公司,江苏镇江 212003;2.江苏省镇江船厂责任有限公司,江苏镇江 212001)

1 主要设计依据

60m多用途工程驳为一艘沿海航区作业的非自航起重、打桩船舶。这艘集起重、打桩为一身的多用途工程船在功能上具有多样性和创新性。

本船允许履带式起重机整机至主甲板适当位置,进行辅助作业,可完成起重作业以及打桩作业等。本船起重形式采用 A字型臂架形式,设于船体首部,臂架总长 ～52.3m,支点间跨距 10.2m,当仰角65°时主钩起重量为200t,舷外跨距18.5m;副钩起重量为50t,舷外跨距22.1m。作业区域为沿海航区,依靠设置在船舶四角部位及首部的 5只横移定位锚,在绞车钢丝绳的牵引作用下转移船位。为了降低船舶拖航阻力,船舶首尾都有 30°的削斜切角。

本船打桩机为成品件,现场直接上船安装好后即可使用。

本船结构、性能、消防救生、航行信号等均按《非国际航行海船法定检验技术规则》(2004年)以及 2006年、2008年修改通报和《国内航行海船建造规范》(2006年版)的有关要求设计配备。

2 总体布置

根据本船的实际工作情况以及船东、航行区域等综合因素,经过多方案的比较后最终确定本船的主要量度如下:

本船总体布置如图 1所示。

本船为单底、单甲板焊接结构船舶。

主甲板以下:主甲板以下共设有 6道横舱壁和2道纵舱壁。横舱壁、纵舱壁将全船分为机舱、调节水舱、压载水舱、油舱、淡水舱和空舱等。

主甲板以上:尾甲板上尾部设置有打桩机、带缆桩、移船绞车。船中甲板上设置约 300m2的放桩区域,船首处布置各种系泊设备、系泊绞车、起重设备等。本船甲板室布置于甲板上 Fr70～Fr78处,分为两层。一层甲板室设两间船员室,一间卫生间,中间设置通道,左侧设置下机舱的梯道,右侧设置向二层甲板室的梯道。二层甲板上为操纵室。顶棚甲板设置船名灯盒、主桅杆和航行信号设备。

3 型线特点

本船为非自航船,一般不进行远距离拖航,因此为了充分保证船在各种工况下的稳性和浮态,便于结构施工,本船采用箱型船体外形。船舶首尾都有30°的削斜切角,以适当减小船舶拖航阻力。

4 船体结构

由于本船涉及到起重船以及打桩船,并且在船体中部有放桩区域,船的实际使用中有车辆在船舶甲板上行驶,所以结构计算按中国船级社《国内航行海船建造规范》(2006年版)对起重船、驳船的要求进行。

图1 60m多用途工程驳总布置图

主船体在Fr8、Fr20、Fr46、Fr70、Fr94、Fr98肋位设6道水密舱壁,在距中 5.1m处的左右两舷设 2道纵通的纵舱壁,在距中1.65m与7.3m的左右两舷设 4道纵向桁架。扒杆支承座、扒杆底座、主甲板放桩区域、千斤柱及顶座结构等部位的甲板和船体结构作局部加强,以保证足够的强度和刚度。

本船的结构按结构吃水 2.3m设计,采用全焊接结构。船底、甲板为纵骨架式,舷侧为横骨架式。船体结构使用的钢材采用船级社认可的优质船用碳素钢,板材、型材采用CCSA,扒杆底座、千斤柱及顶座结构及加强船底板采用CCS-AH和CCS-DH级,其化学成分和机械性能满足CCS船级社的要求。焊接材料在一般部位采用 J422,重要部位如:合拢大接缝、机座及其连接构件的焊接等采用J507(低氢焊条)。

主甲板在安装甲板机械部位也作相应局部加强。

船舶总纵强度和起重、打桩设备位置的船体局部强度是本船设计关键之一。为校核船体结构强度,通过各种典型构件的应力计算结果分析,本船结构强度完全满足应力衡准要求。

本船与常规船型相比较,典型的特点就是船舶短而宽,因此在结构设计过程中,对船舶的横向强度也进行了较多的考虑。除设置一定数量的横舱壁外,采用了较为密集的横向强框架结构,在部分强框架结构上设置了一定数量的支柱,通过各种方式来充分保证船舶的横向强度。

5 静水性能

本船稳性与干舷按《非国际航行海船法定检验规则》(2004年)以及2006年、2008年修改通报对沿海航区起重船的要求校核、计算。

本船作业分为船首起重作业、打桩作业两种工况:

船首起重作业最大起重能力为 200t,稳性校核按起重扒杆在 65°起重 200t作业状态核算。

打桩作业的一种工况是打桩架在尾部垂直位置状态打桩,另一种工况是打桩架横向旋转 ±180°垂直位置状态打桩,桩重均为 30t。稳性校核按打桩架横向旋转 ±180°垂直位置打桩作业状态核算。

本船稳性衡准计算包括航行、船首起重作业、打桩作业、避风四种状态下初稳性高度、稳性衡准数和稳性力臂曲线等。

本船船宽较大,因此初稳性高度较易满足,但稳性力臂曲线不易满足,因此选择适当宽深比,控制好吃水和船舶的重心高度是本船的设计关键之一。

6 机电主要设备及布置

本船机舱位于Fr70～Fr94肋位间,总长13.2m,宽10.2m。机舱花钢板铺设高度为1 200mm。机舱可自左舷梯口进出,左舷梯口位于Fr70～Fr72。另外机舱中还设有应急逃生口设于Fr93～Fr94右舷。

2台150GFC船用柴油发电机组布置在机舱左舷Fr79～Fr85肋位间,距中2 475mm处。柴油机组型号为WD615.68CD,发电机功率为150kW。

1台30GFC船用柴油发电机组布置在机舱右舷Fr73～Fr75肋位间,距中 2 475mm处。柴油机组型号为R4105D4,发电机功率为40kW。

本船为非自航船,采用交流变频电机驱动起重机、打桩机和定位各类绞车。该 3台发电机组可根据不同的工况单独使用或并车使用。

本船机舱内根据需要设置以下设备:

总用泵 1台、消防泵 1台、电动柴油输送泵、专用压载泵、生活淡水泵、油污水分离装置、燃油手摇泵、污油手摇泵以及滑油储存柜、燃油日用柜、污油柜等。

7 结语

60m多用途工程船是一种新型的打桩、起重两用工程船,在沿海地区的打桩、起重作业领域有着广阔的市场前景。