712客位三体客货运输船总体设计

张 洪 达

（哈尔滨工程大学，哈尔滨 150001）

0 引 言

随着海峡两岸的开通，大型高速客货运输船的市场发展前景十分广阔。此外，渤海湾地区、长江三角洲、珠江三角洲和香港水域、琼州海峡和北部湾地区都有使用高速客货运输船的需求。

经工业和信息化部、财政部批准，哈尔滨工程大学和708研究所正开展适应台湾海峡环境条件的三体高速客货运输船的研发设计工作，这对提升我国舰船装备的设计能力、制造技术水平具有重要的意义。

1 概 述

1.1 主要性能指标

1) 航速40kn以上，可在6级海况下正常营运的大型高速三体高速客货运输船，续航力不小于350n mile。

2) 排水量约1250t，载重量不小于320t，载客数712人，具有特定滚装功能，可搭载140辆小型家用轿车（或小汽车100辆加冷藏集装箱4只）。

3) 耐波性能满足在有义波高≤4m的两岸相应港口间航行4小时并达到90%旅客不晕船的相应标准要求，船在航率为330天/年以上。

4) 船舶稳性和不沉性满足国际海事组织《2000年国际高速船安全规则》第19章附录7“多体船的稳性”的要求。

5) 进行减振降噪设计，达到驾驶室＜65dB，主要客舱＜70dB的要求。

1.2 设计依据

现今国内外关于三体船的结构设计和建造经验甚少，且只有英国劳氏船级社开发了三体船规范，但由于这套规范是基于“海神”号三体试验舰研发的[1]。本船结构依照《船型开发科研项目指南（第一批）》（下面简称《指南》）和中国船级社2005年版《海上高速船入级与建造规范》进行设计，现已通过中国船级社专家组评审。

1.3 船型

对于载客 700人以上，并具有冷藏集装箱、汽车滚装能力的船舶，《指南》对甲板面积提出了较高的要求，故在船型选择时，必须考虑能提供足够的甲板面积。为此，该船为三体、双底、单甲板、铝合金材质、焊接结构，船外板和主甲板为纵骨架式，其余均为横骨架式。

根据资料，台湾海峡两岸主要城市的距离在200n mile以内，属于中短程航运。如福州至基隆的航程约146n mile，厦门至高雄的航程约160n mile。按四小时通航要求，航速约40kn左右，船长按99m计，则相应的傅汝德数达0.661，航行过程中兴波阻力将占总阻力的绝大部分。因此，船型选择上必须注重通过增大长宽比来有效降低兴波阻力，以获取良好的快速性能。目前相类似的驱护舰船型，其船长船宽比大多在9.0以上。但是，要格外注意合理设置长宽比以保证不影响三体船的横稳性和耐波性，否则就难以满足客货运输的要求，所以需要权衡各方面因素确定三体船的主尺度。

客滚船的载车量和旅客人数比较固定，因此在确定船舶主尺度及主要参数时，应围绕任务书的要求即：所需车道长度、旅客人数、载重量、航速、港口条件等来考虑。在作船舶经济运行分析和造船计划时，首先要保证载车量，并以此确定船舶的主尺度，旅客和船员的人数一般根据救生设备的配置、稳性条件和布置随后而定[2]。经过一系列的实验并结合国内外的有关资料，确定三体船主尺度如下：

总长： 99.2m 型宽： 24m

型深： 7.4m 全船排水量： 1250t

本体水线长： 97.2m 本体水线宽： 7.2m

本体设计吃水： 4m 片体水线长： 48.6m

片体水线宽： 1.6m 片体设计吃水： 1.15m

1.4 动力装置

三体客货运输船采用喷水推进系统，经功率估算后决定将主机定为 3台 MTU公司制造的功率为9100kW的MTU 20V 8000 M71L柴油机。推进泵的效率和大功率转换能力对于推进效率至关重要，喷水推进装置为3台由瑞典MJP公司制造的MJP CSU 1100喷水推进装置。喷水推进具有推进效率高、抗空泡性强、附体阻力小、操纵性好、传动轴系简单、保护性能好、运行噪声低、变工况范围广和利于环保等常规螺旋桨不及的优点。喷水推进装置在加速和制动性能方面具有和变距螺旋桨相同的性能，喷水推进比螺旋桨推进在高速时具有更好的抗空泡能力，推进效率更高，使舰艇具有比传统螺旋桨舰艇更小的转向半径，所以喷水推进装置更适用于航速大于30kn的高速舰艇。

2 总布置

三体高速运输船具有特定滚装功能，所以其船身较高，上层建筑比较丰满，内部有多层甲板。总布置设计，包括旅客甲板、车辆甲板、驾驶室、机舱、油水舱柜、系泊及通道的布置。其中机舱布置、客货舱布置、旅客和滚装货柜汽车的通道、上下船方式等需重点考虑。总布置见图1。

2.1 船体

主船体是双层底结构，主船体艉部布置有喷水推进控制舱和喷水推进舱，从艏部防撞舱壁开始到喷水推进控制舱为止，设有1.5m高双层底，双层底从艏至艉分别布置了以下主要舱室：1号压载舱、2号压载舱、1号淡水舱、3号压载舱、2号淡水舱、1号燃油舱、1号滑油储存舱、2号燃油舱、3号燃油舱、2号滑油储存舱、油渣舱、污油舱。其中燃油舱和淡水舱之间还留有一个很小的空舱，以防止燃油舱破损污染淡水。

主甲板和双层底之间的主船体艉部布置有前后机舱，机舱向前布置有两层甲板，下层甲板叫底舱甲板，上层甲板叫平台甲板。从艏尖舱开始到机舱为止的底舱甲板上从艏至艉依次布置以下主要舱室：1号压载舱、2号压载舱、1号泵舱、减摇鳍舱、第四货舱、2号泵舱、冷水机组室、辅机舱；从艏部开始到机舱为止的平台甲板从艏至艉依次布置以下主要舱室：油漆间、锚链舱、第一货舱、第二货舱、污水处理装置室、第三货舱、船员休息室、机舱控制室、空舱。作为船舶的重要舱室，机舱的位置不同直接影响到货舱的布置和船舶的浮态、稳性、抗沉性及结构强度，客船一般采用中机型或偏后中机型，这给主机布置带来了很大便利，有利于将船体划分为几个防火主竖区以提高抗沉性和客舱的分区布置，也有利于浮态的调整。

三体船的片体因排水量有限，又是细长型，其总体布置的利用价值不高，但片体对快速性、破损稳性和稳性影响较大，应仔细设计，故片体底舱设置不高于连接桥的压载水舱。三体船的主船体和两个片体通过连接桥相连，连接桥作为三体船结构中的关键，其自身的强度对于三体船的安全性来说至关重要[3]，故连接桥不宜作任何布置。

2.2 汽车舱

考虑到集装箱车车身很高的问题，汽车舱设置两层甲板——上甲板（#3～#165）、主甲板（#0～#165），上甲板中轴线处设有大开口（#31～#106），上甲板大开口下方的主甲板上可以存放 4辆集装箱车，其他地方存放较为小型的汽车，这样就充分利用了汽车舱空间。

为使车辆在舱内通行无阻，汽车舱舱内不设横舱壁，仅设有4列支柱，尤其是在上甲板大开口边缘处均设有支柱以保证大开口处的船体强度。为进一步保证对车辆进行有效的系固，参照中国船级社《货物系固手册编制指南》，主甲板和上甲板的每隔纵向≤2.5m，横向≥2.8m 但≤3m 的位置上设置一个系固点，每个车位都用至少4根钢索固定住，并在汽车系固点处采用埋入式底座。

2.2.1 上甲板

上甲板并列排放 40辆小轿车，上甲板艉部设有铰接斜坡道（#16～#31），用于车辆在上甲板和主甲板之间通行。上甲板艏部两舷各设有值班室，方便值班人员看管车辆。

上甲板艉部两舷设置吊有救生筏的吊艇架（#3～#16），且救生筏和旅客甲板保持在同一高度，方便船舶遇险时旅客能快速登上救生筏逃生。另外，船上还准备了充足的救生衣等救生器材。

2.2.2 主甲板

主甲板中轴线位置摆放4辆集装箱车，中轴线两侧并列摆放60辆小轿车。汽车舱的车辆会排出有害气体，所以主甲板两舷各设一个CO2处理室（#25～#31）。另外，主甲板两舷CO2处理室后部均依次设有应急发电室（#19～#25）、梯道（#16～#19）、蓄电池室（#9～#13）、充电机室（#7～#9），以满足全船的电力供应。主甲板两舷CO2处理室前部均要依次设有通达船体的梯道（#31～#34）、值班室（#37～#43）。主甲板左舷值班室前部设有机修间（#43～#52），充电机室后部设有油漆间（#0～#7）；右舷值班室前部设有电工间（#31～#34），充电机室后部设有甲板属具备品库（#0～#7）。主甲板艉部设置出入口，设有铰接跳板与岸搭接，用于滚装货上下船。

主甲板#100～#103处设有升降机，从主船体的底舱甲板一直通达旅客甲板，旅客可以在停放汽车后乘坐升降机到达旅客甲板，而工作人员也可以乘坐升降机从主甲板达到底舱甲板和平台甲板的舱室；在发生海上事故时可以通过各层甲板设有的梯道逃生，避免升降机发生故障以延误最佳的救助时机，梯道还可以有效缓解升降机运输旅客的压力，体现了人性化设计。为了方便货物的装卸和工作人员进出主船体，特在主甲板#86～#89和#53～#56处设置一个开口，并在开口的前后位置处设有梯道。开口处设置起吊装置，将需要运输的货物和旅客行李通过起吊装置吊入开口下方的舱室（#86～#89处的开口下方为第三货舱，#53～#56处的开口下方为空舱），再通过梯道和舱门运到其他货舱，工作人员可以通过开口前后设置的梯道和升降机进入主船体。另外，在主甲板#53～#56处设有开口便于大型机械零件出入和安装主机。

2.3 旅客甲板

旅客甲板分成露天甲板（#3～#25）和客舱。客舱分为前后客舱，两者用围壁分隔开，这样分隔能够更好地保证空调的使用效果，节约能源。前客舱（#97～#127）设有200客位，布置形式为5列4人座位；后客舱（#25～#97）设有512客位，布置有6列4人座位。后壁船舯处设售货台，并在售货台前设有一块供旅客娱乐的休闲区，休闲区设有音响等多种娱乐设施。后壁两舷各设有一个卫生间。后客舱除了前部船舯两侧各设有一个通达驾驶甲板的环形梯道，在两舷前后端设有通向上甲板的梯道，方便船舶停靠时旅客去上甲板和主甲板停放或取回车辆，也保证了在船舶发生意外事故时人员能够迅速地疏散和逃生。售货台两侧的舱壁上各设有一个双开门通达露天甲板，卫生间设有门通向露天甲板，露天甲板周边设有固定栏杆。

图1 三体船总布置

2.4 驾驶甲板

驾驶甲板分为贵宾室（#52～#97）和观光甲板（#25～#52），且观光甲板四周设有固定栏杆。贵宾室布置形式为靠窗双列3人沙发，前部两舷各设有一个通达下层旅客甲板的环形梯道。贵宾室空间富裕，布置一些音响娱乐设施，并与下层普通客舱完全隔离开，营造了豪华体验。

贵宾室上层甲板设有驾驶室（#97～#106），用梯道将贵宾室和驾驶室连接起来，这可保证驾驶人员能够清晰地观察到周围的环境及船舶动态，发现海上障碍物时能尽快采取避让措施，以免发生碰撞事故；并且，将驾驶室和机舱隔离开可以避免驾驶员受到机器噪声的干扰。贵宾室后壁船舯处设有双开门，旅客可以来到观光甲板观光、娱乐。

图2为全船效果图，可对全船结构和布置有个较为直观的印象。

3 减振降噪

图2 全船效果图

该船为达到40kn，选用了3台9100kW的MTU 20V 8000 M71L主机，振动非常大，难以满足驾驶室＜65dB，主要客舱＜70dB的设计要求。为改善这一不利因素, 主要从以下几方面进行设计：

1) 总布置设计中，将货舱设置在机舱和客舱之间，以保证客舱与机舱无共同舱壁，阻隔振源。

2) 主机座加装减振装置。经过减振计算，合理取舍材料尺度和布置结构，以防出现共振现象。

3) 机舱前壁、客舱围壁采用多孔吸音材料，以降低噪声，保证客舱振动、噪声在要求的限度以下[4]。

4) 采用喷水推进方式，船舶舱内噪声和振动较小，比螺旋桨推进的船舶低7～10dB。

4 改进与创新

1) 滚装船装卸效率高，船舶周转快和水陆直达联运方便，但重心高，稳性较差。而三体船甲板面积大、横稳性和适航性极佳，将三体船技术和滚装功能结合起来得到的三体高速客货运输船能融合两种船型的优点，产生巨大的效益。

2) 作为高性能船，该船在满足使用和规范要求的同时通过优化设计减轻船舶的自重来增加载运量，并采取了一系列减振降噪措施，保证了全船的噪声维持在低水平范围。

3) 该船外形、内部结构、舱室布置及装置设备都独具一格。汽车舱设有双层甲板，独特地在上甲板中线处设有大开口，完美解决了集装箱车车身偏高的问题，并进一步增加了小轿车装载量，充分利用了舱室空间。上层建筑各层甲板错落分明，很有层次感，美观大方。其中，船艏布置驾驶室，视野开阔，极大地提高了航行安全性。

4) 该船采用的设备优良、高效、性能可靠，使用方便、维护保养简单费用低廉，各设备配合紧密，保障了设备的可靠性，降低了船舶工作能耗，减少了使用和维护费用；各舱室布局合理，提高了旅途的舒适度。

4 结 语

作为一种高性能的新船型，三体船的建造实例相对较少，国内还没有建造成功的案例。该船初步设计方案已通过CCS专家组的评审，可供相关设计人员参考。

[1] 朱东华，刘见华. 高速三体船结构设计问题[J]. 船舶，2010, (1)： 30-33.

[2] 张敏健. 客滚船开发与设计研究[J]. 船舶与海洋工程，2012, (2)： 21-26.

[3] 徐 敏，张世联. 三体船连接桥结构型式研究[J]. 船海工程，2011, 33(2)： 17-20.

[4] 龚昌奇，罗贤平. 大金湖游览船总体设计[J]. 船海工程，2007, 36(3)： 1-3.