50 000吨半潜船载货区域船体结构设计

钮会武 周友

摘 要：载货区域的结构对于半潜船的强度、安全和使用非常重要。本文主要介绍了50 000吨级半潜船载货区域的一些结构设计特点，供相近吨位的同类型船舶参考。

关键词：半潜船；结构设计；货仓区

The Cargo Area Structure Design of 50 000 DWT Semi-submersible Heary Lift Vessel

NIU Huiwu 1， ZHOU You2

（ 1.Navel Representatives Office of Guangzhou Shipyard， Guangzhou 510382；2.Guangzhou Shipyard International Co.，Ltd， Guangzhou 510382 ）

Abstract： The Structure in the cargo area is very important for the strength，saf-ty and usage of Semi-submersible Heary Lift Vessel.This article describes the cargo area structure characteristic of 50000DWT Semi-submersible Heary Lift Vessel，al-so for future reference.

Key words： Semi-submersible Vessel； structural Design； Cargo Area

1 前言

50 000吨级半潜船是一型高技术含量的特种船舶，具有大面积开敞式载货甲板，从尾部或舷侧装载货物，可运载甲板货物在海上垂直下潜至26米深度。

本船有82个压载舱，总净容积约为88 005 m3，其中约占91.3%净舱容的压载舱采用的是压缩空气排压载，排压载空压机的最大压力为2.5 bar，或-0.5负压。压载舱主船体结构设计是按照下潜26 m时的压头来计算结构强度。全船从顶甲板以下，除主甲板的甲板板为普通钢外，其余全部采用高强度钢，高强度钢的用量约占83.3%。

2 载货区域结构设计

2.1 主甲板区域结构

大型半潜运输船的主甲板结构是确保半潜运输船货物安全性的关键。在主甲板装载海洋工程结构物时，存在着以下两方面的问题：一是主甲板均布负荷值和点负荷值均大大超出常规船舶；二是装载体积庞大、重心高的货物时，一般均采用直接焊到主甲板的方式加以固定，主甲板面将反复承受焊接和气刨，由于风浪的作用以及船体梁变形的影响，连接部分的应力非常大。

图1和图2为本船典型强框横剖面图和典型普通横剖面图。

本船主甲板设计载荷如下：主甲板的平均载荷25 t/m2；纵骨上任意点的点载荷25 t；横向强框架上任意点的点载荷100 t。

主甲板为纵骨架式，每隔3档设置横隔板，很好的保证了横向强度。应船东要求，主甲板板厚在规范计算的最小厚度上，再增加5 mm的裕度，以抵消反复焊刨的损耗。主甲板与舷顶列板的连接为角接形式，并保证主甲板面平整并伸出舷顶列板30 mm，要求打磨成R5。主甲板甲板板材质为普通钢，甲板边板和纵舱壁连接的甲板列板为NVE级，其他为NVD级。

主甲板下方的液舱甲板也为纵骨架式，甲板纵骨朝上安装，直接以主甲板下方的横隔板加强液舱甲板，而不需另设强横梁，减少了结构重量。

（1）在总纵强度计算中，主甲板的剖面模数要求为27.681 m3，实际为28.466 m3，因此剖面模数所留的裕度不是很大。在此种情况下，对主甲板上横舱壁附近的人孔布置进行了调整，例如将FR132横舱壁处前后附近左舷的2个人孔分别向艏、艉方向移动3档肋位（FR132横舱壁处前后左舷共4个人孔，右舷对称）。

（2）在横隔板上主甲板纵骨处，以及液舱甲板下方对应结构处，贯穿孔在纵骨旁不设半圆形过焊孔，都需要焊接到主甲板和液舱甲板上，且焊喉要求较大。

（3）横隔板上的减轻孔错开分布，并尽量避免布置在纵壁垂直桁上方；纵壁垂直桁处的流水孔缩小；纵壁垂直桁面板与外板强肋骨面板焊接于液舱甲板，并在对应的液舱甲板横隔板上设置双面扶强材，用肘板与液舱甲板纵骨连接（见图1中的A1-A1视图），并且这部分纵骨的焊喉高度为6 mm。

（4）当主甲板下方有横舱壁时，横隔板扶强材端部的反面设置柔性肘板，下方横舱壁垂直桁上方设置支撑强结构，焊喉要求加高（见图3）。垂直桁趾端落在强横隔板上，横隔板在该处嵌补一块厚板。

图1 典型强框横剖面图

图2 典型普通横剖面图

图3 主甲板下横舱壁处纵向加强

（5）主甲板两舷边还设有带缆桩凹穴，可以避免影响货物装载。此部位应力集中很大，凹穴底板、此部位的外扳和主甲板厚度增大，相应结构加强很多，为保证结构的连续性，部分区域不允许开过焊孔。此外，要求带缆桩的底座跨在底板下方的两档强结构上。

2.2 压载舱结构

（1）货仓区压载舱横舱壁

在距基线5 550 mm和8500 mm设置的两道水平桁，其面板由完全偏心改为部分偏心，以增强稳定性；垂直桁上下面板端部用全焊透焊死在液舱甲板和内底板，且下端做了放大处理（见图4），上端部对应加强见图3。

（2）货仓区压载舱纵舱壁

采用纵骨架式，每三档肋位的强框位置设置垂直桁，垂直桁面板上下端焊死；箱形的走道直接作为纵舱壁的加强结构。

（3）两舷的走道内布置信号收集箱安装凹位，以及通往底舱沉坑的通道。这样的设计，使信号收集箱安装后不会影响走道的管道、电缆等的布置，以及人员的通行。

图4 货仓区压载舱横舱壁加强

2.3 底部结构

货仓区底部为双层底结构，纵骨架式，船舯设水密中内龙骨，两舷L5、 L9、 L13、L19设置旁内龙骨，并在其上设减轻孔，减轻孔边缘用扁（下转第页）（上接第页）钢加强。为应对集中力的作用，横舱壁垂直桁下方的龙骨板增厚至25 mm，并不设减轻孔。水密实肋板处用大肘板支撑，并在背面设置柔性小肘板（见图5）。每三档设置实肋板，加强筋为 -150x14；上方纵壁垂直桁面板焊接处，双面设置 -200x15的加强筋；在减轻孔边缘及其他板格中间位置，都设置了抗屈曲加强筋。实肋板底部的过焊孔，初始设计为R150以方便流水，后因强度需求修改为R100。支撑舭部外板纵骨的肘板反面，都增设了小肘板。

2.4 首尾端结构

主甲板尾端两舷侧设置有两个用螺栓连接的可移动式浮箱。每个浮箱四个角与主甲板接触，每个角采用10套不锈钢螺栓连接。浮箱四个角与主甲板接触面都为50 mm厚的D级普通钢。螺栓安装位置都采用厚板，并在主甲板下方进行了加强，千斤顶位置与机舱主甲板面一样，作甲板对应加强。因浮箱横移到船中位置处后再往船首纵向移动，需要改变一次方向，因此在转向的位置，同样对千斤顶放置位置进行了对应加强。

因为船型的原因，艏楼尾端为平面，外板的纵向范围出现了直角形的突变。在尽量不影响船舶装载货物的前提下，艏楼外板与主船体外板间设置了圆弧过渡。

图5 水密实肋板加强

3 结束语

本文仅对部分50 000 DWT级半潜船的载货区域典型结构的设计特点进行了介绍。本船的结构设计，既满足了本船的强度要求，又能在安全的前提下便于大型货物的装卸，对后续的同类型船舶具有参考价值。