滚装船提升甲板的技术要点

滚装船提升甲板的技术要点

王超

大连中远海运川崎船舶工程有限公司辽宁省大连市116023

[摘要]随着中国新能源汽车的崛起，越来越多的船东订购汽车滚装船。其中提升甲板是滚船船中数量最多与分布最广的滚装专用设备，提升甲板的设计标准在规范或公约中并无明确要求，通常由船厂根据船东装载要求细化。本文基于某船厂的实船设计经验，介绍了设计需求、选型原则、工作原理，总结了提升甲板设计的初期要求（包括厂家和船厂的不同职责）。

[关键词] 提升甲板；滚装船；特种设备；

一、引言：

提升甲板是一种特殊设计的甲板，用于装载各种大小型号的车辆。根据船舶运营的需求，需要装载各种类型与大小的车辆，为满足不同车辆的高度要求，同时充分利用甲板面积，提升甲板设计成可以整体或局部升降的形式。这种甲板设计能够提高舱容利用率，满足不同车辆的需求，也优化了甲板空间布局。

二、提升甲板的设计需求

提升甲板的设计需要考虑车辆自身信息和车辆分布信息，船级对移动车辆甲板强度的要求，以及船体支撑的板厚选择等因素。

在确保船舶稳定性的基础上，汽车滚装船的车辆甲板层数和层高需根据船舶设计的运载车数、车型（包括外形尺寸与重量）进行确定。甲板可以根据其功能被划分为水密、气密和非密甲板。在主流船型中，重车甲板一般设置为3-4层。然而，传统的纯小汽车运输船（PCC）已经越来越少见。

为了最大限度地利用舱容量，并同时满足不同类型车辆的需求，大型汽车滚装船的升降甲板层数一般设置为3到4层，有时最多可达5层。此外，大多数甲板都设有两个停靠位置，以适应不同车辆高度的要求。 对于各个甲板来说，它们的载荷是据运载车辆的重量、胎压、轴距与平均负载来确定的。一般而言，重型汽车甲板的平均载荷则在1到3吨/平方米之间，而小型汽车甲板的平均载荷在0.2到0.3吨/平方米范围内。而其他用途的甲板，如舱壁甲板、强力甲板、液舱边界等的提升甲板，还需要满足其他相关要求。

三、提升甲板选型原则与工作原理

3.1 提升甲板的选型原则

在汽车滚装船中，汽车提升甲板分为吊升式和顶升式两种型式。吊升式提升甲板使用油缸滑轮组带动钢索牵引板块升降，油缸滑轮组可以安装在船体的一侧，或者安装在提升甲板板块结构下方（如图1）。然而，因油缸的安装时人员需要仰装，这样会给后期安装和维修带来一些麻烦。

顶升式提升甲板则依靠专用升降车完成板块的升降（如图2）。升降车配备有剪刀式液压升降平台，每个活动甲板只需一辆升降车。在升降某个板块时，升降车停放在板块下方，先伸出四只液压主支撑腿，将车身抬起，使车轮离地，然后逐渐升高剪刀式液压平台，将该板块托起并升降到特定高度，最后让板块的四个角部撑在立柱的专用支承座上。

图1 图2

在选择提升甲板时，应根据船舶的运营需求、甲板的功能、车辆类型和数量等因素进行综合考虑。大型滚装船通常采用吊升式，而纯车辆运载船则倾向于顶升式。吊升式在初期投资和维修成本方面较高，但操作速度快，操作方便；而顶升式在初始投资和维修成本方面较低，但操作速度较慢。而大型车辆运输船，往往是洲际远洋运输，对活动汽车甲板的升降调整速度没有特别要求，每块板块的提升时间约为6分钟，所以采用顶升式，这样可以省去复杂的传动装置，使舱内简洁清爽，维修方便，造价比吊升式节省2/3。总之，在选择提升甲板型式时，需要权衡各种因素，以实现船舶运营的最佳效益。

3.2提升甲板的工作原理

目前某船厂设计的5000PCC和6200PCC船，提升甲板上下移动的形式是采用专用顶升车，以及甲板、船体上的专属结构，实现甲板的上下提升、搁置到位等工作位置要求。提升甲板共有NORMAL，UPPER，STOWING三个高度位置，距离下方固定甲板的目标高度值在基本设计阶段根据船东要求即已确定，仅在详细设计阶段对目标高度值进一步优化。首先甲板的提升通过专用顶升车，以及甲板自带的附属件实现功能。顶升车顶部板压迫甲板反面的顶升单元，进而带动齿轮齿条机构，使位于甲板四个角的滑移式支撑臂缩回，完成顶升准备。当顶升车上的顶升单元施加压力给齿条，带动齿轮和绞车转动，钢丝绳被缠绕在绞车上，滑移式支撑臂受牵引拉回，与船体结构脱离。同时滑移式支撑臂一侧的弹簧积蓄势能。当顶升车撤离齿条后，滑移式支撑臂被弹簧势能推出，搁置在船体结构上。

甲板支撑件工作模拟

当某些工作场所无法设置船体立柱作为FIXED REST，比如常规型的船体立柱位于车辆行进通道上，如果设置将影响车辆拐弯半径，在此情况下需要把滑移式支撑臂加支撑立柱的搁置型式变更为存放勾头型式。

四、提升甲板的技术要求

提升式甲板的设计标准在规范或公约里并无明文要求，通常由船厂根据船东装载要求细化，然后向厂家反馈后开展详细设计。

4.1 提升甲板设计的初期要求（厂家与船厂所掌区分）

1. 厂家所掌

A) 提升甲板的图面设计；

B) 甲板本体的制作---提升甲板本体制作较简单，司内根据工期安排计划决定是内作或是外注；

C) 甲板所附的电路设计由船厂提供信息，由厂家预装底座、套管等金物；

D) 船级图面送审；

E) 甲板本体和附属金物的涂装工事；

F) 到厂安装调试服务；

G) 甲板的支撑件厂家供货，安装要求根据本体内作或外注安排再决定。

2. 船厂所掌

A) 船体部分的补强工事；

B) 船厂提供的照明附件和火灾探头附件；

C) 专用顶升车船厂提供；

D) 电路布设，照明件、火灾探头的安装工事。

4.2 提升甲板的结构型式通用要求

1) 提升甲板通常为敞开式舱盖结构，由专用顶升车顶升操作，需控制提升甲板总重在顶升车工作能力内；

2) 相邻甲板的间隙要求，约30mm；

3) 甲板边缘的安全栏杆、扶手设置要求；

4) 把各层甲板间的理论高度、最小高度要求；

5) 把提升甲板的布置要求、顶升高度、存储要求；

6) 各层甲板的均布载荷、车辆最大轴重；

7) 提升甲板上绑扎件、绑扎孔布置的初步要求。

4.3 提升甲板的挠度要求

在船级规范中有钢质舱口盖的应力和挠度要求，按使用场所不同，挠度要求分别为0.0020L，0.0035L，0.0044L，0.0056L，L是主要支承构件的最大跨距。在提升式甲板设计中引用此值作为参考，借此估算提升式甲板的下垂挠度对两层甲板间的净高度影响。当甲板架在专用顶升车上调整高度时，甲板边缘通常有一定的下垂量，必须用专用顶升车把甲板整体顶到船体支撑上方，中心与边缘的下垂量要求在厂家的精度表中有要求。因此，了解甲板下垂量对决定专用顶升车的顶升行程也有实际意义。

五、提升甲板的主要图面要求及介绍

Ⅰ. strength calculation of liftable car deck提升甲板强度计算书

本图面基于装载车辆的轴载荷、均布载荷、甲板面自重、车辆间距、轮印大小、轴间距等车辆自身信息和车辆分布信息，根据船级对移动车辆甲板强度的要求进行计算。

移动式车辆甲板的支撑结构应根据承受中规定的设计负荷，采用许用剪切应力、许用弯曲应力、许用合成应力确定支撑结构构件的尺寸本图图面需研讨确定的内容有：甲板板厚，甲板梁的选型，自动支撑单元板厚和尺寸选型，甲板桁的选型LINKAGE尺寸，各板块的应力计算及有限元模型计算。需特别关注自动支撑单元计算部分船体支撑的板厚选择。

Ⅱ. liftable car deck 提升甲板

本图面在综述部分应包含本体板材、型材的板厚、强度信息，附属支撑件的板厚、强度信息，船厂提供的甲板均布载荷、车辆轴重、各型车辆信息、甲板层高信息。

与甲板配合的船体结构在边边角角处往往不平整，或有斜边，或有圆弧，或有凹凸部分，船厂需把准确的船体信息告知厂家，以及船体板逃方向、板厚信息。

Ⅲ. auto support system for liftable car deck 提升甲板的自动支撑系统

本图面指示提升甲板的自动支撑臂分列甲板四角，每个单元由导向棒、复位弹簧、伸缩指示棒、支撑臂、花篮螺丝、钢丝绳、支撑板（两片位于甲板、一片位于船体）等金物组成。每片提升甲板的重心附近的甲板反面安装有自动支撑臂的驱动单元，由顶升车提供驱动源。每套驱动单元包含有顶升板、能容纳6组钢丝绳的由齿轮齿条驱动的回转绞车、钢丝绳导向滚轮等组件，均由厂家提供，散件由船厂安装。

Ⅳ.linkage of liftable car deck 提升甲板的吊升铰链

本图面指示当甲板上有超长、超高、超宽的重型车辆经过时，需要把上方的提升甲板上抬，增大净高度，清除回转半径上的障碍物，因此某些船体固定立柱支撑便由吊升铰链所取代。吊升铰链的机构设置能够允许提升甲板的正常工作位、高处工作位、存储位三种高度位置，在顶升车正常顶升过程中自动完成吊升和收纳要求。

六、结语

本论文对提升甲板的技术要求进行了全面的研究和总结。通过分析不同设计要求和图面要求，可以帮助船厂和厂家制定合适的设计方案，并确保提升甲板的结构强度和功能满足要求。合理的设计和图面要求对提升甲板的安全和性能具有重要的影响。希望本论文的研究能为提升甲板的设计和实施提供参考和指导，促进船舶行业的发展与进步。

参考文献：

[1] 船舶设计实用手册-舾装分册，2007

[2] 张敏健，中大型汽车滚装船设计，2010