集装箱船球鼻艏改装工艺

曹华东, 朱雨雷，李付博

(舟山中远船务工程有限公司，浙江 舟山 316131 )

集装箱船球鼻艏改装工艺

曹华东, 朱雨雷，李付博

(舟山中远船务工程有限公司，浙江 舟山 316131 )

文章主要介绍型线优化后的船舶静水力性能变化和球鼻艏内部结构形式，并从生产工艺方面介绍了球鼻艏的整体拆装，从而达到缩短改装周期，快速、高效完成球鼻艏置换的目的。

球鼻艏；节能；整体拆装

为应对国际航运市场萧条，顺应船舶节能减排的国际大趋势，降低航运成本，近年来集装箱航运市场已进入“慢航时代”，班轮航速由过去的24 kn以上下降到15～18 kn。为适应集装箱船降速航行的需要，需将原适合高速航行的肥大型球鼻艏改装为线型更薄、艏端更低、长度更长的低速型球鼻艏。从而实现节约能源、降低营运成本的目的。目前多家世界著名的集装箱航运公司均已经启动该类型船舶的改装计划，且适合改装的船舶数量非常可观。

1 船舶静水力计算及新球鼻艏结构设计

球鼻艏优化后的线型确定后，需交由船厂进行静水力计算，并递交船级社评估以确定船舶改装后的静水力性能，同时根据新球鼻艏型线确定结构改装范围。通常情况下改装区域需限制在防撞舱壁以前，尽量不影响艏侧推与艏侧推间的结构。新球鼻艏的形状较原球鼻艏有较大改变，需要对新球鼻艏重新进行结构详细设计并获得船级社的认可。

本文以法国某公司的8 500 TEU船为例进行阐述。船舶主尺度如下：总长，334.07 m；垂线间长，319.00 m;型宽，42.80 m；型深，24.60 m ；设计吃水，13.00 m；结构吃水，14.50 m。

1.1船舶静水力计算及改装前后静水力性能变化

由于球鼻艏线型的改动，船舶的静水力性能会产生变化，主要为空船质量、质心及排水量的改变，同时艏尖舱的舱容也会发生改变。

如表1中的数据显示，船舶改装后空船质量、排水量及浮心的变化非常微小，均在规范允许的范围内。

表1 8 500 TEU球鼻艏改装前后静水力性能变化

艏尖舱舱容相对变化较大，由于该系列船的艏尖舱为空舱，故艏尖舱的舱容表和测深表不需要更新。对于艏尖舱是压载舱的船舶，改装后艏尖舱的舱容表和测深表则需要更新。

改装前后空船质心的变化情况，由于在改装初期，还没有建立结构模型，故新球鼻艏的质心不能精确给出，通过假定改装后的质量变化发生在改装区域的边界位置，可以计算出质心有可能发生的最大变化情况，从而判定是否对原船空船质心产生较大影响。

如表2中的数据显示，空船质心LCG的最大改变量为0.34 m, VCG的最大改变量为0.03 m,对原船空船质心影响微小，均在规范允许的范围内。如表2、表3数据显示，船舶在球鼻艏改装前后典型工况下的吃水及纵倾状态没有较大改变。

由以上分析可以看出，球鼻艏改装对原船静水力性能影响微小，不会影响船舶的原有稳性和浮性。但对于加长型球鼻艏改装，可能会影响船舶总长和垂线间长，在进行相关计算时需要特别注意。

表2 8 500 TEU球鼻艏改装前后空船质心变化

表3 8 500 TEU球鼻艏改装前后典型工况下的船舶状态变化1

续表3 8 500 TEU球鼻艏改装前后典型工况下的船舶状态变化1

表4 8 500 TEU球鼻艏改装前后典型工况下的船舶状态变化2

1.2新球鼻艏结构设计

新球鼻艏结构设计应主要参考原船形式，包括材质及板厚，但由于新球鼻艏的形状较原球鼻艏有较大改变，因此局部的结构形式需进行重新设计。需重新设计的区域主要为艏柱及球鼻艏前端部。如图1、图2所示。

新球鼻艏前端部明显变小，首部空间狭小。为降低建造及施工难度，同时保证结构强度，在新球鼻艏结构设计时，取消了首部的实纵桁板，改用框架形式并将板材加厚。

图1 球鼻艏改装前后的横剖面型线图

图2 球鼻艏改装后中纵剖面图

2 球鼻艏换新施工工艺

该类型的改装项目多为运营船舶，所以高效快捷的完成球鼻艏置换工作尤为重要。我公司所承接的球鼻艏改装项目均采用整体拆装的方式完成球鼻艏置换，利用液压平板车对新旧球鼻艏进行运输及安装定位。

2.1施工工艺流程

1)船舶进厂前完成新球鼻艏分段预制工作，并合龙成总段。

2)船舶进厂后，对内部结构进行划线，并对水线上外板及结构进行局部切割。通常在船舶进坞前仅保留内部2个强肋板及5 m长的水平外板不切割。

3)由于集装箱船艏部平底区域较小，进坞时可能发生坞墩被压坏的现象，导致船舶座墩后艏部下沉。故在坞墩布置时，需在艏部适当增加3 m边墩，保证船舶水平坐墩强度，方便新球鼻艏分段定位安装。

4)船舶进坞后，安装原球鼻艏结构支撑，完成切割，将原球鼻艏整体拆除，见图3。

图3 原船球鼻艏整体拆除图

5)堪划安装线和检验线，整体安装新球鼻艏分段。在安装过程中利用平板车的灵活性能，可以轻易地完成球鼻艏分段的定位及调整。

6)安装定位码板，完成焊接工作。

7)拆除新球鼻艏支撑，油漆修补后完成球鼻艏置换工作，见图4。

图4 新球鼻艏整体安装图

2.2球鼻艏支撑设计

在球鼻艏改装过程中，球鼻艏总段要经过总组、转身、平移、提升以及对位等各种状态变化。在这一系列的状态调整中，可完全借助工装门架配合平板车来实现。工装门架由底部标准门架和支撑钢管组成。支撑钢管采用废旧的钢管，将球鼻艏与门架很好地结合起来，使线型复杂的球鼻艏“长”到了门架上，使平板车在船底板以下顺畅作业。预制时，门架和支撑钢管之间的角焊缝点焊，上船安装后双面连续焊。

在设计钢管支撑端部的连接肘板时，考虑球鼻艏线型，将肘板设计成可活动形式，在支撑钢管端部开槽，使肘板可以随意活动，最大程度与外板贴合，极大地方便了肘板的现场安装。

3 结束语

通过对5种船型15艘船完工后跟踪调查，球鼻艏的改动没有影响船舶整体静水力性能，并且新球鼻艏的结构设计满足船级社规范要求和强度要求。改装后的节能效果达到甚至超过了预期。最为重要的是，对于船厂而言，按照上述工艺施工可有效地将坞期控制在5 d以内，极大地降低了改装成本。

绿色船舶、节能减排作为航运界的新热点，受到了全球各大航运公司的重视。为了追求更大的经济效益和社会效益，会有越来越多的集装箱航运企业加入到球鼻艏改装的行列中来，从而给船厂带来广阔的市场前景，因此继续优化设计和施工工艺，更大程度的缩短改装周期是接下来研究的主要方向，同时也会给船东、船厂带来更多的经济效益。

This paper introduces mainly the change of ship's hydraulic performance and internal structure type of bulbous bow after the model lines optimized.The procedure of holistic dismantle and installation for bulbous bow is introduced in this paper.The purpse has been achieved that the bulbous bow can be replaced more quickly and efficient,and the construction time can be shortened.

bulbous bow;energy saving;holistic dismantlement installation

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2015.01.011

曹华东(1970-)，男，江苏南通人，工程师，大学专科，主要从事船厂管理工作。

2014-08-07