2500TEU 內(nèi)貿(mào)集裝箱船綁扎系統(tǒng)設(shè)計

孫 麗 娜

（上海佳豪船舶工程設(shè)計股份有限公司，上海 201612）

0 引 言

集裝箱運輸以其高效、便捷、安全等特點，成為現(xiàn)代交通運輸工具的重要組成部分。因此，集裝箱船在運輸船舶中也逐漸顯現(xiàn)其迅猛的發(fā)展態(tài)勢。

2500TEU集裝箱船為我司2013年研發(fā)，2014年主打的優(yōu)秀船型?，F(xiàn)以該集裝箱船為例，闡述綁扎系統(tǒng)的設(shè)計思路和布置要點，以及相關(guān)優(yōu)化方案，為同類型集裝箱船綁扎設(shè)計提供參考。

1 全船概況

該船為一艘全焊接鋼質(zhì)、單甲板、艉機型、單主機、單槳、一層連續(xù)干舷上甲板、垂直球艏、方艉的集裝箱船，設(shè)艏樓和艉樓及7層起居甲板室。所有上層建筑包括駕駛室和機艙設(shè)于艉部（見圖1）。航行于我國近海航區(qū)，主要用于集裝箱運輸。

圖1 2500TEU 集裝箱船

1.1 船級符號

船級符號：

CCS ★ CSAD Container Ship；Greater Coastal Service ；Ice Class B；Loading Computer(S,I)；In-Water Survey；Green Ship 1，EEDI (3)

★ CSMD MCC; BRC

掛旗國：中國

1.2 主尺度及主要參數(shù)

主尺度和集裝箱數(shù)分別見表1、2。

表1 主尺度

表2 集裝箱數(shù) 單位：TEU

2 綁扎系統(tǒng)設(shè)計

集裝箱綁扎系統(tǒng)受船體結(jié)構(gòu)形式、堆重、集裝箱受力、綁扎件固定件尺寸、強度等諸多問題限制，需要合理布局以達到理想的方案。

該船貨艙內(nèi)可以堆放6層TEU/40英尺箱（4層TEU/40英尺箱，2層TEU/40英尺高箱，甲板面可以堆放7層TEU/40英尺箱，艙蓋上堆放2～6層TEU/40英尺箱。

2.1 貨艙內(nèi)

2.1.1 艙內(nèi)固定綁扎件

2.1.1.1 固定底錐和導(dǎo)座

常規(guī)貨艙內(nèi)固定綁扎件可選擇埋入式底座、板式底座等。埋入式底座（見圖2）需要內(nèi)嵌在雙層底內(nèi)，一旦損壞，底壓載水艙內(nèi)的水會進入貨艙，維修起來比較麻煩。板式底座（見圖3）直接固定在雙層底上，運輸集裝箱時需要安裝堆錐，配套使用。

考慮到該船為純集裝箱船，不需要拆卸底錐來運輸其他貨物，因此不適合采用上述兩種形式的底座。采用在雙層底和貨艙臺階上設(shè)置固定錐頭與固定導(dǎo)座的形式（見圖4），錐頭與導(dǎo)座下都設(shè)置墊板。這樣的結(jié)構(gòu)布置可以較方便的更換墊板和底錐，而不破壞雙層底結(jié)構(gòu)。每個40英尺集裝箱的4個箱角設(shè)置固定底錐，中部設(shè)置墊板和固定導(dǎo)座，即若40英尺箱空間內(nèi)擺放2個TEU集裝箱組，這個集裝箱組的4個邊箱角設(shè)置固定底錐，中間4個箱角設(shè)置墊板和固定導(dǎo)座，以便于存放40英尺集裝箱。箱角邊沿與固定導(dǎo)座之間的間隙在船寬方向保持12～13mm，在船長方向保持約19mm左右。

圖2 埋入式底座

圖3 板式底座

圖4 固定底錐

2.1.1.2 導(dǎo)軌架、支撐板

貨艙橫艙壁與假艙壁上設(shè)40英尺集裝箱用連續(xù)固定式導(dǎo)軌架（見圖5）。導(dǎo)軌架由垂直角鋼組成的剛性系固系統(tǒng)，在集裝箱的長度和寬度方向留有間隙，為集裝箱堆垛提供定位和水平約束作用，上端部配不同形式導(dǎo)頭，以便于集裝箱裝卸；下端部與雙層底留有150mm間隙，用連接板固定在底錐墊板上。導(dǎo)軌架背面設(shè)支撐結(jié)構(gòu)，且盡量布置在貨艙通道平臺等強結(jié)構(gòu)處。貨艙縱壁上設(shè)有支撐結(jié)構(gòu)，以便船體橫搖時對集裝箱起橫向支撐作用。

2.1.2 艙內(nèi)活動綁扎件

貨艙內(nèi)集裝箱層與層之間采用中間雙頭堆錐（見圖 6）或者自掛錐（見圖 7）進行固定。這種類型的錐上、下錐頭固定，垂向方向無鎖緊功能。自掛錐與中間雙頭堆錐作用相同，且具有不需要裝卸工人爬到集裝箱上將其安裝和取下的優(yōu)點，故能最大限度地減少工人進入貨艙作業(yè)的危險，從而保證安全。相鄰兩列最上層的集裝箱可以用橋鎖（見圖8）進行橫向連接，來分散主綁扎設(shè)備的負荷。

圖5 橫向?qū)к壖?、縱向支撐結(jié)構(gòu)

圖6 中間雙頭堆錐

圖7 自掛錐

圖8 橋鎖

2.2 貨艙外

2.2.1 甲板面

甲板面上采用單聯(lián)或者雙聯(lián)突出式底座（見圖9），相互之間的間距按集裝箱4角角件孔中心間距設(shè)計，并通過安放在其上的扭鎖、或定位錐來對集裝箱進行定位和固定。

底座下面設(shè)置一定高度的立柱，用來調(diào)節(jié)甲板面上的梁拱，使底座保持在同一水平線上。最底層集裝箱與固定在甲板面上的集裝箱底座用手動扭鎖連接, 層與層之間集裝箱的4個箱角用半自動扭鎖連接。

2.2.2 艙蓋上

艙蓋上可以使用埋入式底座、燕尾式底座（見圖10）、突出式底座等。埋入式底座需要內(nèi)嵌在艙蓋內(nèi)，設(shè)置在露天區(qū)域容易積水、造成腐蝕。需要加裝橡膠蓋，操作、維護比較麻煩。燕尾式底座需要配合扭鎖使用，多用在多用途船上。

艙蓋上采用單聯(lián)或者雙聯(lián)突出式底座，直接安裝在艙蓋上。艙蓋中部、沿船寬方向需要配備不同高度的底座以調(diào)節(jié)艙蓋變形。由于本船采用吊離式艙蓋，因此在每塊艙蓋面板中心位置處需要設(shè)置起吊底座。為保證艙蓋板無序開啟時，可以將貨艙內(nèi)的集裝箱取出，艙蓋上箱角底座的布置需要避開艙蓋板縫部分，同時貨艙內(nèi)集裝箱端部與艙蓋板要留有一定間隙。

圖9 立式底座

圖10 燕尾式底座

甲板上集裝箱的綁扎形式采用內(nèi)綁式[1]，即綁扎桿經(jīng)由集裝箱端部交叉的綁扎方式，這種綁扎形式對集裝箱箱重及其所在位置有較大約束，一般箱重由下向上逐漸減小，以降低重心高度增加帶來的風(fēng)險。其采用綁扎桿的一端通過自身的鎖扣與集裝箱箱角連接，另一端與花欄螺絲連接，花欄螺絲的卸扣連到艙蓋的綁扎眼板上。特別注意的是在最外側(cè)受風(fēng)浪影響較大的兩垛集裝箱上需要增加長綁扎桿。

2.3 其他相關(guān)結(jié)構(gòu)

2.3.1 綁扎橋

綁扎橋是設(shè)于艙口兩端的鋼架結(jié)構(gòu)，其兩側(cè)有鋼質(zhì)導(dǎo)軌可用來固定最下層的集裝箱，頂部有供人員行走的平臺和固定用的綁扎眼板，用于綁扎桿的系固操作。其實質(zhì)是將綁扎桿的位置提高，使其能夠?qū)^高位置的集裝箱進行綁扎，有效地提高綁扎的安全性。

在上層建筑前端、機艙上部設(shè)置3層半綁扎橋，用于綁扎甲板面上2排7層集裝箱。由于艙蓋上TEU、40英尺集裝箱堆重均為90t，且根據(jù)裝載手冊相關(guān)計算及船東對于重箱標(biāo)準(zhǔn)的要求，艙蓋上最多可以裝載3層重箱，因此綁扎點設(shè)在艙蓋上可以滿足堆載層數(shù)和堆重要求，艙口間不需要設(shè)置綁扎橋。

2.3.2 艙間通道

由于艙口間不需要設(shè)置綁扎橋，為滿足人員通行和綁扎操作要求在艙蓋與艙蓋之間設(shè)置桁架結(jié)構(gòu)式通道，其通過支柱與艙口圍面板連接。艙間通道布置和綁扎位置設(shè)置需要滿足 CSS CODE Annex14(MSC.1/Circ.1352)[2]的相關(guān)要求及其明確的量化數(shù)值。

2.3.2.1 艙間通道設(shè)計

1) 通道凈寬度應(yīng)保證600mm，且此寬度為扣除箱架、夾板等障礙物后的通道凈寬度；

2) 平臺應(yīng)盡量與艙蓋上緣保持同一高度；

3) 平臺上所有綁扎區(qū)域的開口應(yīng)當(dāng)關(guān)閉，避免墜落；綁扎位置應(yīng)避免阻擋物出現(xiàn)；若綁扎區(qū)域含可移動物體，需保證其臨時固定。

2.3.2.2 通道圍欄設(shè)計

1) 平臺應(yīng)設(shè)有圍欄，其強度和高度需要合理考慮以防止工人墜落；

2) 圍欄間距在其水平方向無圍欄空擋不得超過300mm；

3) 圍欄應(yīng)設(shè)計為可鎖緊及移開形式，以應(yīng)對實時變化的堆裝綁扎情況；

4) 所有臨時裝置應(yīng)考慮足夠的安裝強度及安全性，當(dāng)艙蓋移除時出現(xiàn)的無保護走道邊沿應(yīng)設(shè)有適當(dāng)?shù)谋Ｗo。

2.3.3 甲板立柱

集裝箱甲板立柱設(shè)置在船舶兩舷側(cè)和主甲板面上，用于支撐集裝箱和進行綁扎操作。甲板立柱結(jié)構(gòu)形式根據(jù)船舶實際裝載和所處位置有所不同。

3 系固系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化[3～5]

3.1 設(shè)計注意事項

3.1.1 船體尺度

船寬和型深的增大會使集裝箱所受的橫向加速度增加。且通常，在船首尾區(qū)域垂向加速度比船中部大得多。如果在設(shè)計中只考慮了船中部集裝箱的安全而忽略了艏艉部的集裝箱安全問題，就容易造成危險。

3.1.2 單箱重量

隨著艙蓋結(jié)構(gòu)強度的增加，其允許的集裝箱堆重也大幅的增加，集裝箱橫向受力也逐漸變大。增加的橫向力全部要靠底層集裝箱的端部框架和綁扎桿來承受，底部集裝箱的橫向扭變力和立柱的壓力將超過許用負荷，造成失效。因此，需要另外增加長綁扎桿對第三層箱高的底部進行交叉綁扎。

3.1.3 綁扎系統(tǒng)強度

綁扎系統(tǒng)中各部件強度必須滿足綁扎系統(tǒng)設(shè)計要求。尤其是集裝箱框架、角件等， 在長期的運輸過程中會發(fā)生變形、 腐蝕，難以保證整個系固系統(tǒng)的有效性。因此，需要進行定期檢查，確保集裝箱及其部件處于完好狀態(tài), 以滿足海上運輸和綁扎的要求。

3.1.4 許用GM的選取

綁扎方案需要滿足一定的GM值使用范圍，至少是能涵蓋該船大多數(shù)工況下的GM值。如果在配載的時候忽略了這部分內(nèi)容，當(dāng)遇到惡劣海況，船舶橫搖加劇時就非常容易發(fā)生貨損事故。

3.2 系固系統(tǒng)優(yōu)化方案

3.2.1 綁扎橋

甲板上綁扎橋的設(shè)計，可以增強集裝箱綁扎的效果，增加裝載的集裝箱單箱重；同時在設(shè)計綁扎橋方案時，將綁扎橋最外檔升高1層集裝箱高度，可以使外檔允許裝載集裝箱總質(zhì)量明顯提升，更為重要的是能確保里檔集裝箱的堆垛層高及安全。

3.2.2 新型綁扎件

隨著新型全自動扭鎖、半自動扭鎖、自掛錐的設(shè)計與應(yīng)用，最大限度的減少了人員作業(yè)時間和作業(yè)危險，適應(yīng)了美國OSHA（職業(yè)安全與健康標(biāo)準(zhǔn)）規(guī)定；同時，提高集裝箱在港的裝卸效率，縮短船舶在港停留時間，加快周轉(zhuǎn)速度，提高航行率和船舶運輸能力。

3.2.3 無艙口蓋全導(dǎo)軌集裝箱裝載系固方案

無艙口蓋集裝箱省去了艙蓋所占用的空間，大大提高了單位體積的裝箱率；用導(dǎo)軌固定全部集裝箱，不需要配備扭鎖、綁扎桿和花籃螺絲等系固設(shè)備，降低了營運成本；可以省去綁扎和吊卸艙蓋所耗費的在港時間，提高了營運效率，減少了費用支出。

4 結(jié) 語

隨著集裝箱船舶的大型化、重箱化，集裝箱綁扎方案得到不斷地發(fā)展和完善。通過不斷地摸索和總結(jié)、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的改進、科學(xué)技術(shù)和制造業(yè)的進步，集裝箱船舶綁扎方案會不斷優(yōu)化，以滿足人身安全、船貨安全、環(huán)保和港口國法律法規(guī)等各方面的要求。

[1] 杜春暉. 甲板上集裝箱綁扎方式及受力分析[J]. 船舶設(shè)計通訊，2003 (3-4)：50-55.

[2] 貨物積載與系固安全操作規(guī)則（CSS規(guī)則）修正案第MSC.1/Circ.1352號通函[S].

[3] 黃 斌. 集裝箱船舶綁扎優(yōu)化方案[J]. 集裝箱化，2013 (10)：6 -8.

[4] 徐 勇. 集裝箱系固技術(shù)與發(fā)展建議[J]. 上海造船，2007 (2)：31-33.

[5] 范志勤. 談大型集裝箱船的系固方式[J]. 集裝箱化，1997 (11)：13-14.