新巴拿马型集装箱船设计靓点

李 源

近年来，集装箱船的创新设计风起云涌。随着市场竞争的激烈和能源价格的高企，为了追求规模效益，集装箱船朝着越来越大型化的方向发展。同时，由于IMO新规则的不断出台，在船舶的设计中更需要考虑环保性，力争对环境的影响减至最低。

巴拿马运河扩建完成后，允许通过的船宽将由32.31米增至49米，因此装箱量可达到12600TEU。由于IMO可视性要求，在不增加甲板室高度的情况下，新巴拿马型集装箱船将驾驶桥楼前移并采取双岛设计是目前的一个趋势。机舱通常仍位于船后部，保留烟囱和值班室。燃油舱则位于船前部的甲板室下方，并被完全保护。

该船的具体参数总长约365.45米，型宽48.2米，型深29.8米，设计吃水14米，结构吃水15.5米，航速24.8节，甲板上集箱船装载量为6584TEU，舱内集装箱装载量为6016TEU，总计12600TEU。

船宽由32.31米增至49米，并不会引起稳性问题。为了增加操作效率，并控制建造和运营成本，同时由于SOLAS破舱稳性的要求，应考虑将压载水舱减至最小，同时维持GM值，为使螺旋桨完全浸入水中，还需调整纵倾，使首部吃水最小化。

将压载水舱减至最小，既可减少经济效益的压载水的携带量，还可减少压载水处理成本和燃料消耗。因此成为设计中需考虑的关键因素之一。这部分空间可设计为空舱，既减少涂装成本，又可减少对纵骨连接的疲劳损坏并且结构更轻。在设计中三个40英尺的集装箱货位组成一个货舱，大约比传统的设计长15米，为确保方案最佳，应对船底结构和多种不同的舱壁结构进行分析计算。

由于船长增加，船体纵桁需要经受更大的静水弯曲力矩和波浪弯曲力矩，这要求其具备更大的惯性矩和翼板部件模数。为了获得所需强度，对于390N/mm2的高强度钢，钢板最大厚度很可能超过70mm，对于460N/mm2的高强度钢，钢板最大厚度则可能超过60mm。如果在大型集装箱船上采用460N/mm2的钢板，则应在设计中充分考虑各种防裂措施，如预切割防裂孔、在舱口围板采用高韧性电极焊接、分段接头位置移动等。

对于相对较高的航速和船体屈曲以及较低的惯性矩和固有频率，砰击、弹振和冲荡在垂向振动状况下，被波浪频率共振放大。想要减小这些效应需周密地建模、计算和验证，将累积疲劳损坏降至最小，同时船体纵桁刚性、艏艉几何形状、长深比和航线也应进行仔细研究和规划。

另外，对由弹性船体引起的烟囱和甲板室振动的前期分析将对全船和船员舒适性产生显著的影响。

船宽增加意味着舱口将变宽，相应的舱口盖也将更宽，由于船体挠曲，更宽更长的舱口盖放大了角位移，也更容易产生变形，这对设计、材料、砰击和密封性均是一个挑战。对于新巴拿马型集装箱船，每个盖板的位移在纵向上可达到70mm，因此，舱口盖、绑扎桥的设计以及集装箱堆叠布置都需要认真考虑。