牲畜运输船的内、外部坡道设计

刘江

摘    要：随着国际市场需求不断变化，公司在特种船舶的设计与制造上稳步推进，尤其在牲畜运输船领域，不仅各项重难点关键性技术获得突破，同时填补了国内牲畜船建造技术空白。本文利用已交付使用的牲畜运输船的设计与建造经验，总结介绍了牲畜运输船内部坡道与外部坡道的设计要求，以便于今后进一步发展。

关键词：内部坡道;外部坡道;设计;牲畜运输船

中图分类号：U674.1                              文献标识码：A

Abstract： With the constant change of international market demand， the company is making steady progress in design and manufacture of special ships， especially in livestock carrier. It not only makes breakthroughs in various key technologies， but also fills the technological gap in the construction of domestic livestock carriers. In this paper， the design requirements of inner and outer ramps for livestock carriers are summarized and introduced based on the design and manufacturing experience of delivered ships.

Key words： Inner ramp; Outer ramp; Design; Livestock carrier

1     前言

特种船舶属于高端装备制造产业，是国家战略性新兴产业之一。牲畜运输船主要用于鲜活牲畜牛、羊的运输，在国际航运市场上此类牲畜运输船总数不到90艘，而且80%以上船龄老化。

自从2006年AMSA新法规实施以来，很少有新建造的牲畜运输船交付使用。AMSA新法规对牲畜运输船草料输送、牲畜饮水系统、货舱通风及监控系统、货舱粪便输送及清洗系统、牲畜运送安全性及舒适度、货舱区域甲板敷料的选型、牲畜运输坡道装卸系统、牛栏系统、薄板变形控制等方面的要求非常严格。

广东中远牲畜运输船项目的设计与建造在国内属于首例，也是世界范圍内首批满足AMSA新法规技术要求的船舶产品。本文结合公司承接的该型船舶，重点介绍牲畜运输船的坡道装卸系统设计。

2    AMSA法规要求

（1）牲畜运输船内部坡道与外部坡道设计需满足AMSA法规要求，这也是整船建造的技术核心要求。AMSA是澳洲海事安全局（Australian Maritime Safety Authority的简称），其对牲畜运输船提出了一系列标准和要求，成为国际新型牲畜运输船建造要求的最高标准;

（2）AMSA法规要求每层甲板需提供用来装载和卸载牲口的斜坡或者其他合适的通道，通道需满足它与船之间没有任何间隙，同时需要有一个恰当的角度来装载和卸载牲口;

（3）AMSA法规还要求通道必须满足以下要求：

① 通道两侧需装设围板，并且要求围板有足够的强度和高度阻止牲口逃跑;

② 通道表面需装设适合于牲口的防滑条;

③ 斜坡通道的上端或下端需要布置合理尺寸的可拆关闭装置（导向门），以利于装载和卸载牲口向合理的通道运行;

④ 如果在牲口的运动中有必要让人站在通道上，则通道必须提供一个至少550 mm宽的走廊，走廊的围栏高度不能低于1 m、扶手中间的水平距离大约为550 mm;另外，需根据合理的间距来布置踏步或其它防滑装置;

⑤ 通往牲口处所的人行通道必须是安全的，如果与用来甲板间移动牲口的坡道联合使用的话，则人行通道必须要用栅栏与牲口坡道分开。

3    内部坡道设计

3.1   牲畜通道

见图1。

（1）最小净宽为750 mm;

（2）具有光滑侧面板，走道面没有突出物，可以延伸到高出坡道地板不小于1.4 m的垂直空间，镶嵌或覆盖到距坡道地板不少于1.2 m的垂直高度，通道最上缘扶手（采用圆钢设计）垂向高度不小于1.4 m;

（3）需安装脚部防滑条，由横竖交叉的方钢组成，横向方钢最小高度为50 mm、最小宽度为25 mm， 边缘磨圆角;竖向方钢最小高度和宽度均为25 mm，边缘磨圆角;横向方钢净空间距相等且为300 mm左右;防滑条的末端距离坡道的边缘不能大于200 mm;竖向方钢均匀布置在竖向方钢中心线上，且与横向方钢间距不能大于25 mm;

（4）坡道斜度不能超过1： 2（层高与坡道斜面垂直投影线的比例约26.5°）。

3.2   船员通道

见图2。

（1）最小净宽为500 mm;

（2）离牲畜坡道远的一边需要安装1 m高的护栏;

（3）每层甲板都需另外提供专用船员通道，防止牲畜穿越牲畜通道;

（4）需提供脚部防滑条或防滑面。防滑条的最小高度和宽度为25 mm，边缘磨圆角，防滑条净空间距相等且为300 mm左右。

3.3  安全载荷

除满足上述设计要求外，还应考虑坡道上下端与船体结构接触点的受力集中问题。

（1）对于坡道上端接触点与结构开口处的连接，采用类似于对接的方式，使坡道斜坡板直接与甲板面对接，而不是像普通斜梯那样采用耳板件搭接或角接在型材上，由于装载通道使用时受力非常集中;在上端部焊接处还应该采取适当的过度处理，避免应力集中。

（2）对于坡道下端接触点，其结构面下应该适当考虑下加强，避免受力集中导致甲板面变形等问题。

（3）对于坡道采用何种材质及何种规格，应该根据计算结果来核对是否满足安全载荷的要求。

① 法规要求坡道必须能够承受分布在上面的均布载荷，其值不能小于表1的规定。

② 另外，用作通道结构材料的最大许用拉应力，不能超过表2的规定。

在满足3.1、3.2以及3.3的设计要求后，可以得到初步设计方案，如图3所示。

3.4   内部坡道连续性

见图4。

在内部坡道设计与安装中，需要考虑货舱所有层甲板与甲板之间的连续性，最大限度减少牲畜在装载或卸载中转弯频率，这样不仅可以提高作业效率，还可以减少牲畜擦伤率。

3.5  可拆关闭装置

在内部所有坡道与坡道之间连接处，需要布置安全可拆的关闭装置（导向门）。此装置可以引导牲畜按照规定的线路行走，以避免牲畜在每层甲板间随便移动时逃跑至其它甲板层。导向门设计，如图5所示。

（1）导向门门框、门板、铰座、眼环等采用铝合金材质设计，相关附件（插销、小链）采用不锈钢材料;

（2）导向门铝合金铰座与内部坡道碳钢铰座相互交错，利用插销锁住;

（3）导向门光滑侧面板靠走道面，走道面没有突出物;导向门最高处可以延伸到高出坡道地板不小于1.4 m的垂直空间，斜坡处导向门高度一般应超出2 m;导向门宽度依据斜坡通道之间的距离合理布置;

（4）导向门设计需注意互换性，增加导向门的利用率，特别在两侧甲板连接线路与某层甲板牲畜主通道线路的交叉处;导向门可用于斜梯连接线路，也可用于甲板牲畜主通道线路;

（5）在有外部运输通道的甲板层，导向门需设计成圆弧形，牲畜进入船后按照圆弧形导向门在两层甲板间安全运行。

4    外部坡道设计

4.1   牲畜通道

见图6。

（1）最小净宽为750 mm，一般理论设计为900 mm;

（2）具有光滑侧面板，走道面没有突出物;可以延伸到高出坡道地板不小于1.4 m的垂直空间，镶嵌或覆盖到距坡道地板不少于1.2 m的垂直高度;通道最上缘扶手（垂向高度不小于1.4 m;

（3）需安装脚部防滑条，由横竖交叉的方钢组成， 边缘磨圆角。横向方钢最小高度为50 mm、最小宽度为25 mm;竖向方钢最小高度和宽度均为25 mm;横向方钢间净空间距相等且为300 mm左右;防滑条末端距离坡道边缘不大于200 mm;竖向方钢均匀布置在竖向方钢中心线上，且与横向方钢间距不大于25 mm;

（4）坡道斜度不能超过1： 2，即层高与坡道斜面垂直投影线的比例约为26.5°。

4.2   船员通道

见图7。

（1）最小净宽为500 mm;

（2）离牲畜坡道远的一边需安装1 050 mm高的护栏;

（3）需安装脚部防滑条或防滑面：防滑条的最小高度和宽度均为25 mm，边缘磨圆角;防滑条净空间距相等且为300 mm左右;

（4）不设置上端挂钩与下端滑轮，仅在坡道上端布置可旋转小斜坡，与牲畜通道小斜坡设计类似，两个斜坡角度一致;

（5）小斜坡采用铝合金材质制作，其与外部坡道铰链连接：上方防滑条由横向方钢组成，横向方钢最小高度为25 mm， 最小宽度为25 mm， 边缘磨圆角;防滑条净空间距相等且为300 mm左右。

4.3   坡道上端挂钩设计

上端挂钩设计应从舷门开孔大小、舷门门槛高度、船舶倾斜角度等因素综合考虑。一般采用D50圆钢设计旋转轴，便于船用吊机悬挂，如图8所示。

4.4   坡道下端滑轮设计

当外部坡道在极限角度时，滑轮高度始终高于斜坡面，以避免斜坡与地面接触后导致滑轮前后滑动失灵，如图9所示。

5     建造工艺

5.1  内部坡道焊接及热浸锌收缩量

（1）由于内部坡道斜坡板上的防滑條很多，其焊接变形较大，可采取补偿收缩量的方法，即将斜板端部适当放余量处理;

（2）当内部坡道斜坡板上的防滑条过多时，放入到镀锌池后，在高温下会产生很大的变形量，可采取在斜板反面适当增加半圆钢来达到反变形的效果;

（3）内部坡道侧板上焊接的型材较多，放入到镀锌池中后，在高温下会产生很大的变形量，可采取在侧板上适当增加加强筋均匀布置在水平方向，加强筋间距不大于500 mm，焊接于纵向型材之间;

（4）内部坡道侧板之间增加临时加强支撑，既可以防止放入到镀锌池中后产生很大的变形量，也可以起到吊装时防止变形的作用;

（5）放入到镀锌池中处理完毕后需采取特殊保护措施，避免锌层被破坏。

5.2   内部坡道起吊临时吊耳

在内部坡道制作、翻身、运输、镀锌、搭载、安装等各个阶段都需要起吊操作，在起吊时考虑用多大的吊耳和吊耳所处的位置是一个很重要的问题。对于长度、类型、重量不同的坡道，需要计算各个不同状态下的重心位置。

当安装完毕后，割除临时吊耳并打磨光滑，否则会割伤运输中的牲畜和人员。

5.3   外部坡道起吊永久性吊耳

在外部坡道制作、翻身、运输、镀锌、搭载、安装等各个阶段都需要起吊操作，在起吊时考虑用多大的吊耳和吊耳所处的位置是一个很重要的问题，对于长度、类型、重量不同的坡道，需要计算各个不同状态下的重心位置。考虑到外部坡道需经常性的码头起吊作业，所以采用永久性设计，材质为一般铝合金;吊耳布置应该在斜坡通道外侧避免擦伤牲畜。

6    小结

在该船的坡道设计与建造中，始终坚持绿色造船理念，结合其它船型设计经验，最终顺利完成了国内首艘满足“绿色通行证书”船级社符号要求的牲畜运输船设计与建造任务。其坡道的设计不仅满足澳洲海事安全局的各项规范与法规，而且也获得了AMSA官员合格检验。

本设计在很大程度上降低了施工强度，提高了牲畜在运输中的安全性与舒适性。怎样使在牲畜运输船坡道设计做得更好，值得在今后工作中进一步探索。

参考文献

[1]澳大利亚海事安全权威法AMSA （The Australian Maritime Safety       Authority）.

[2]中国造船质量标准 CSQS （China shipbuilding quality standard）.