李科沛

（广东省航运科学研究所，广州510050）

1 琼州海峡客滚船概况

2 总布置设计

客滚船是一种通过滚进滚出方式装卸车辆的客船，是琼州海峡不可或缺的乘客及车辆运输船舶，主要用于装运大型货车、小汽车、旅客。

1977 年，琼州海峡开辟了海安至海口的车客滚装船航线，拉开了我国海域客滚船运输的序幕。琼州海峡是我国“六区一线”的重点水域，客滚运输是广东、海南两省水陆沟通的重要渠道。20 世纪80 年代初，在国家政策倾斜下，海南旅游业迅速发展，受旅游业带动的地方经济也持续稳定发展，同时带动了琼州海峡客滚船运输的发展。琼州海峡最早只有一家海南航运公司从事客滚船运输，随着琼州海峡市场需求的增加，广东的航运企业也加入到琼州海峡客滚船运输的行列。随着琼粤两地新港口的建设，琼州海峡的客滚船运输航线进一步优化，配套设施进一步完善，目前琼州海峡客滚船运输市场已是全国规模最大、班次最多、运输量最大，且配套完善的客滚船运输市场[1]。

客滚船总体布置应使船舶具有良好的稳性和适航性。在设计初期，要选好主尺度，采取有效措施保证船舶在各种装载情况下具有良好的稳性及浮态，合理布置水密舱壁以满足船舶破损要求，舱室的布置既要保证具有足够的容积，又要避免对船舶性能造成不利的影响。

2013 年交通运输部珠江航务管理局发布《关于规范琼州海峡新建客滚船尺度要求的通知》，对现阶段海口至海安航线新建客滚船的设计吃水限制在4.2 m 以内，经过多方面对比和计算，初步确定本船主尺度如下：

总长Loa = 127.5 m

垂线间长Lpp = 119 m

型宽B = 20.88 m

型深D = 6.5 m

设计吃水d = 4.2 /4.35 m

方形系数Cb = 0.757

乘客定额999 人

主机功率2 206 kW

本船航行不同航区时设计吃水不同，在海口至海安航线设计吃水为4.2 m，在其他航线设计吃水为4.35 m；采用双机、双桨推进方式，尾部采用双尾鳍线型，有效改善船舶螺旋桨处的来流情况，提高螺旋桨效率；航速约14 kn，抗沉性满足二舱不沉制，满载出港时可通过车辆的布置来调整船舶浮态，保证船舶的纵倾值不会过大，轻载或空载时，通过调整压载水保证船舶具有一定的尾吃水，使螺旋桨有足够的浸深；船首部配备有首侧推装置，便于船舶频繁进出港的航行要求。

在动力方式选型上，选择了8320ZCd-8 船用柴油机2 台，额定功率2 206 kW、转速525 r/min、燃油消耗率189 g/kW.h。

主甲板为车辆甲板，从下至上依次设二层旅客甲板、驾驶甲板、罗经甲板：车辆甲板主要为重型卡车滚装处所，通过首、尾跳板上下船；一层旅客甲板后方为小车装载处所，通过小车升降平台实现车辆甲板到一层旅客甲板的过程，前方为客舱处所；二层旅客甲板为客舱处所；驾驶甲板包含船员居住与活动处所及驾驶室。图1 为本船总布置示意图。

图1 琼州海峡127 m 级客滚船总布置示意图

3 安全性能设计

与其他船舶相比，客滚船通常在性能方面存在着一些不安全因素：客滚船的车辆舱是大通舱，一般无舱壁隔断，易使火灾蔓延；首、尾都设有较大的通道门，如果关闭不良，船舶在纵倾时易使海水涌入导致倾斜角增加甚至产生倾覆危险；高大的上层建筑，风倾力矩较大，影响船舶完整稳性，也使其更易受大风和恶劣天气的影响；救生区域距离水面较高，救生设备的使用和操作比较困难。

本船充分考虑了客滚船普遍存在的不安全因素，从多方面提高船舶的安全性能：

（1）跳板位于车辆甲板的前后端，跳板的启闭由电动液压绞车驱动；跳板开启时作为车辆上下主甲板的通道，航行状态时跳板保持关闭状态，保证了航行过程中不会有过多的海水涌入造成稳性问题；车辆舱舷侧开口靠上方，使得车辆舱进水角增大，增加船舶抵抗倾侧力矩的能力，提高了船舶的稳性；

（2）主甲板下设有2 道连续纵舱壁、6 道延伸至两舷及主甲板的水密横舱壁，还在适当的位置设置有若干数量的结构性舱壁；横舱壁的设置数量及位置考虑了船舶的使用、船体强度及破损分舱的要求，使船在二舱破损的情况下仍满足法规对沿海航区客船的要求；

（3）船中两舷舭部设置减摇鳍，可在驾驶室控制减摇鳍的角度，减少船舶横摇幅度，提高船舶的安全性和舒适性；减摇鳍为可收放式，在不使用时可收回至减摇鳍舱内；

（4）救生区域设置在旅客甲板2 后方露天甲板上，救生能力为：救生筏100×12=1 200 P，救生艇18×2=36 P；两舷各设一个海上撤离系统，撤离速度为600 P/30 min。

按SOLAS 公约[2]第Ⅱ-22/28-1.3 条，凡1999 年7月1 日或以后建造的客滚船应进行撤离分析计算。本船撤离时间满足MSC/Circ.1238《新客船和现有客船撤离分析暂行指南》的有关要求，保证了船舶在遇到危险时，船上的人可快速、安全撤离本船；

（5）灭火设备包括：大型CO2固定灭火系统、固定水灭火系统、压力水雾灭火系统和自动喷水灭火系统：CO2固定灭火系统保护区域为主机舱和辅机舱，CO2气体可从CO2站控制释放，并与声光报警连锁；压力水雾灭火系统保护区域为车辆舱甲板，喷淋后的车辆舱水直接排舷外；自动喷水灭火系统保护区域为客舱、船员起居处所、驾驶室及控制站等，配有湿式报警器、水流指示器、火警探测及报警系统、自动喷水消防监控板、玻璃球闭式喷嘴、压力开关等。

4 结构设计

主船体在船中部分采用纵骨架式，首尾部由于线型收缩，纵骨较难施工，故采用纵/横混合骨架形式；结构设计按照自上而下传递载荷的思路，由罗经甲板载荷通过围壁、支柱传递至驾驶甲板，再传递到旅客甲板、车辆甲板至船底；车辆甲板为纵向全通型，中间不设支柱，且两舷侧开有大的露天开口；车辆甲板单个板格2.4 m×0.7 m 内可布置两个轮印组，承受车辆的单轴轮印荷载为24 t，允许总重120 t 的5 轴货车安全驶入。

本船B/D ≧2.5，不满足《钢质海船入级规范》[3]2.2.1.2（1）的要求，故需采用直接计算法校核总纵强度，使用WALCS 软件进行：波浪载荷计算采用西北太平洋海浪长期分布资料，计算得出本船满载工况时各个剖面在不同浪向下垂向弯矩、垂向剪力的响应，读取出各个剖面垂向弯矩、垂向剪力的最大值，用于总纵强度中波浪载荷的计算；将计算出来的波浪载荷与各装载工况下的静水载荷叠加为合成弯矩包络线及合成剪力包络线，用以校核主船体各个纵向位置的的弯曲应力、剪切应力、板格屈曲、纵骨屈曲。经校核，总纵强度满足规范要求。

车辆甲板至旅客甲板安装小车升降平台，通过油缸、滑轮组和钢丝绳对小车升降平台进行起吊，对甲板结构会产生较大作用载荷，根据钢丝绳SWL=39.8 kN，每个油缸铰链拉动的钢丝绳为3×4 根,，每个油缸收到的极端载荷为477.6 kN，故对小车升降平台在油缸连接处的结构进行校核。经应力分析，对油缸底部增加了两道与油缸受力方向平行的纵桁，小车升降平台强度满足规范要求。

另外，由于跳板、首尾部锚系泊设备下甲板、减摇鳍舱均受较大载荷的影响，故按规范要求需对首尾部锚系泊设备下船体、跳板结构、减摇鳍舱结构进行有限元分析。有限元建模采用国际通用的有限元程序系统PATRAN，应力分析采用NASTRAN。通过直接计算的方式，能够更直观地反映各结构部件的应力与变形情况，对不满足应力的区域进行补强，最大程度的节省结构用料，优化加强方式。

规范对电缆穿过甲板纵桁的腹板开孔高度，要求不大于腹板高度的0.25 倍，开孔宽度不大于横梁间距的0.6 倍或纵桁腹板的高度，否则应予以补偿，补偿要求开孔边缘至纵桁面板的距离应不小于纵桁腹板高度的0.4 倍。本船各层甲板的纵桁上的电缆开口由现场开设，由于实际开孔存在很多不符合开孔边缘至纵桁面板的距离要求，故对超过规范要求的电缆开孔补偿需补充开孔结构计算。如图2 所示：采用扣除实际开孔处面积（b×t）产生的剖面模数，与扣除按标准开孔面积产生的剖面模数对比，如实际开孔后的剖面模数比按标准开孔的剖面模数大，则说明实际开孔的结构可满足规范的要求，可按要求加套环补偿；如实际开孔后的剖面模数比按标准开孔的剖面模数小，则采用图3 所示的方法，在原纵桁下方增加T 型梁进行补强：由开孔向两侧拉两条切线，切线夹角为30°，使开孔在两侧逐渐过渡；T 型梁的宽度不小于开孔过渡区域；T型梁两端采用折角的方式连接回原纵桁的面板上，折角角度不大于30°，使其开孔梁结构形成良好的过渡。

图2 电缆开孔剖面图

图3 电缆开孔补强方式

5 结语

本文主要描述了琼州海峡客滚船设计过程遇到的包括总布置、安全、性能、结构等问题，该船建成后迅速投入琼州海峡使用，具有良好的航行性能。随着海南省经济快速发展和海南国际旅游岛开发建设，琼州海峡过海旅客、车辆和货物仍在稳步增长，相信未来该船能够为船东公司带来很好的经济效益。