多用途船船型及设计简介

胡关德 王刚毅

（上海船舶研究设计院，上海 200032）

0 前言

当今，各种专用货物运输船的问世，已经把散装谷物、煤炭、矿石、油类等各种大宗货物以及集装箱和各种轮胎式车辆的运输纳入了各自的范畴。但除了上述各种货物外还有大量无法被这些船舶接纳的货物，如杂货、包装货、大件、重件、小批量货物等。这就需要另一些船舶来运输，多用途船以其分舱的灵活性满足了这些货物的装运要求。除了散货船、油船和集装箱船三种主流船型外，多用途船可以说是第四种需求量较大的船型。

“多用途船”这个词出现得并不很久，它是从曾经的干货船和杂货船演变而来，上世纪60年代我国曾建造过几型万吨轮，如大连船厂的“跃进”号，沪东船厂的“阳”字号和上海船厂的“凤”字号，均属这种船型。

1 多用途船的特点

多用途船承载的货物广而杂，既可以装载各种箱、袋包装货和托盘货等各种体积小、重量轻的货物，也有能力搭载外型尺寸大、重量重的长大型货物和重货，如化工蒸锚塔、大型矿山工程机械设备、机车、车箱、小型船艇等。其他货物，如钢管、钢轧、钢卷筒等钢材制品，以及纸制品、成型木材等木材制品都是用途船非常合适的货源。此外，还可以承运散装货物和集装箱，可谓“大小由之，轻重皆宜”。

1.1 船舶载重量较小

相对于散货船、油船和集装箱船三大主流船型，多用途船属于中小型船，由于货物杂、批量小，因此船舶的载重量不会太大。

现今的多用途船的载重量大多在10000 t～30000 t之间。

1.2 航速分布范围宽

散货船和油船等运输大宗货的船舶，航速要求较低，一般在14 kn～15 kn之间，集装箱船的航速较高，通常超过20 kn，有的高达25 kn。多用途船的航速范围分布较宽，低的只有12 kn，高的超过19 kn，有些搭载冷藏货的，航速可超过21 kn。多用途船的航速分布虽宽，但速长比都处于较高区间，一般都高于0.22，这个数字也涵盖了载重量仅为4000 t左右、航速在13 kn的小船，例如一型3500 DWT重吊多用途船的服务航速为18 kn，速长比高达0.30，主机功率为3680 kW，每载重吨为1.05 kW，可谓民用货物运输船中之最高者。

1.3 多层甲板

散货船、油船和集装箱船都是单甲板，但多用途船大多设有一层或多层二甲板。多用途船在一个航次中经常装有多种货物，外型尺寸和重量相差很大，需要合适的舱位把货物分票，避免混装，确保货物安全，所以船上要设置较多分隔的货舱和多层甲板来满足这种要求。

我国以前建造的多用途船除上甲板外还设置了两层固定式二甲板，将货舱分为三层，底层货舱较高，二甲板之间的货舱则较低，三层甲板都采用液压货舱盖。这种货船受当时造船技术所限，货舱口较小，货舱内装卸盲区大，装卸货很不方便，效率很低。

随着造船技术的发展，现代多用途船发生了很大的改变。货舱大开口，装卸货无盲区。二甲板多为可折式，可随货物需要设置于予定的高度，在装散装谷物时也可当作谷物止移舱壁使用。不需要二甲板时可以储存于船上合适的位置。可折式二甲板的设计，增加了船舶揽货的灵活性，提高了船舶营运能力，被越来越多的船东采用。

1.4 船型多而杂

世界各地货物输入和输出的不同决定了船东对多用途船的需求必然各有所求，某一种船型很难被其他船东完全采纳，所以不能象三大主流船舶那样“一型多主”，大批量建造。如我院曾在短期内为CSM、RECKMARS和C-P三家航运公司设计了三型3万吨多用途船，第二、第三型都是在第一型的基础上对总体布置或主要尺度作了一定的修改，成为三种不同型的3万吨多用途船。

由于不同的船东有不同的需求，造成了多用途船型多而杂，近二十年来，我院就已经设计了从3600 DWT到40000 DWT近二十种多用途船。

2 船舶主要尺度

确定船舶主要尺度和船型系数的主要因素是载重量和航速。载重量大的船尺度大，反之则小；航速高的船型细长，L/B大，反之则小；航速高的Cb小，反之则大。这是选择船舶主要尺度和系数遵循的规律，但这种规律对于多用途船就未必适用。由于船东的需求不同，有些载重量不大的小船要求较高航速，造成高速长比、小L/B的船型。例如有一型载重量4000 t航速为17 kn的船，速长比高达0.241,而长宽比仅5.05。这种数据的组合从设计者常规观点看是很不合理的，但从经营者的视角出发只有这种设计才能满足其营运的要求。

多用途船是一种比较特殊的运输船，由于经营者的需求不同，船型也各有差异，设计者不应从常规的设计思路去考虑问题，而应适应经营者的要求。此外，经常将不能进入货舱的大型货物布置在上甲板上。

在确定主要尺度时有一项重要的工作需开展，即对空船重量进行估算。对于三大主流船型都可以利用经验数据或公式等比较简捷的方法进行估算。但多用途船重量差异较大，对于载重量相似或船舶主尺度接近的船，因为总体布置形式、舾装和动力装置布置的差异，会造成空船重量差别也较大。在设计时，只能选择各方面比较相似的船型进行参考。

3 总布置

目前，随着新船型的开发，不同型式的多用途船在不断推出。这里我们只讨论最基本的普通型和重吊型两种。

3.1 普通型多用途船

普通型多用途船是从以前的杂货船发展而来的，最突出的变化有：

1）从三岛式的舯机型改为尾机型，舯部桥楼的消失，使货舱区连成了一片，增加了货舱长度和甲板上的载货面积。

2）货舱区从单壳悬臂梁结构改为双壳大开口结构，货舱构成了箱形，减少了货物装卸的盲区，装卸速度有了很大提高。

3）起货设备从吊杆改成克令吊，缩短了起货设备需要的上甲板长度，从而增加了货舱的长度，利于货物装卸，也加快了装卸速度。

这种船型的货舱不是很长，一般纵向能容纳4～6个20英尺标准箱装箱，克令吊设于两个货舱之间的船中前，上甲板采用液压折叠式舱口盖，向首尾两端开启，二甲板采用液压折叠式或吊离式或两种形式兼备。燃油舱布置在两个货舱口之间、克令吊和货舱盖储存区下面的被两舷边舱和双层底保护的深舱内，满足了油舱保护的要求。这是一种比较典型的布置形式。这种多用途船的载重量较大，我院设计的28000 t、30000 t（见图 1）和 40000 t（见图 2），均可列为这种船型。

3.2 重吊型多用途船

普通型多用途船货舱内受其开口长度的限制、甲板上受货物吊在船中的阻碍而难以搭载外型尺寸大、重量重的货物，重吊多用途船的推出有效地解决了这个问题，其特点如下：

1）起重设备能力大。普通型多用途船的克令吊的能力一般小于100 t，重吊多用途船的单机起重能力可以高达数百吨，个别船型已达900 t，双机联吊达1800 t。

2）重吊设于舷侧。靠岸装卸时吊车所需的跨距缩短，起重能力相应有所提高；船中心线上不设吊车，货舱区甲板上从首到尾、从左到右没有障碍物，货物的堆放区域有效面积增大，有利于超长大件货物的搭载。重吊设于舷侧，使前后相邻货舱的舱盖在收藏时能相互靠紧，与普通型相比货舱长度有所增加。

3）减少货舱数增加货舱长度。为了能在货舱内装载长大件重货，不少重吊船在满足破舱稳性条件下，减少货舱数，增加货舱长度，某些万吨级的重吊船只设置了一个货舱，其货舱长度超过了100 m。同时，利用吊离式二甲板兼作横舱壁，需要时可将一个长舱分隔为2个或多个货舱，以增加配载的灵活性。

4）设有防横倾系统和容量较大的抗横倾水舱，以保证装卸作业过程中重吊能在限制的横倾角下正常工作。

从近年来不断推出的新船型可以看到，重吊多用途船随着造船技术的发展有很广阔的发展前景。

4 货舱口和货舱盖

4.1 货舱

多用途船的总体布置多为尾机型，货舱设于机舱前，货舱区设有双层底和双壳结构，货舱尽量构成箱形，横舱壁和纵舱壁为垂直平面，尽量减少装卸盲区，无影响货物装卸的突出物。用于二甲板的支撑和货物绑扎的眼环不使用时储存在舱壁内。

图1 30000 DWT多用途船

图2 40000 DWT多用途船

图3 19100 DWT多用途船

图4 10000 DWT多用途船

但真正所谓的箱形货舱只能在舱舯部实现，首尾二端的货舱二侧内壁只能是上宽下狭的倾斜形或台阶形，这两种形式各有长短。侧斜型侧壁损失的货舱容积小，实得货舱容积较大，最适宜装散装货物。不利之处是在装箱形货和托盘货时不可利用的容积较多。

台阶形的结构与集装箱船相似，台阶的高度和长宽一般能堆放一个标准集装箱（TEU）或FEU。这种形式实得货舱容积小于前者，适宜于装载箱形货，托盘和集装箱等外形为箱形的货物，装运集装箱时空间能得到最充分的利用。因台阶上的剩余货物难清除，不宜装散装货物。

上述二种形式各有优劣，经营者可择优选取，但现有船舶中以采用台阶形的为多。

集装箱是多用途船的主要货种之一，货舱的长、宽和深的三维尺寸应适应集装箱装载时空间能充分利用，通常多用途船的主要参数中都标明货舱内和甲板上装载集装箱的数量。货舱内装集装箱时，箱与箱之间可不设通道。

货舱内不宜装冷藏集装箱，因货舱内装冷藏箱时应满足有关规范的要求，如通风系统和冷藏箱的检测，一般多用途船是难以达到的。

4.2 大型多用途船设双排货舱口

图5 多用途船典型横剖面

大型多用途船为了货物分票方便以及减少船体结构及舱盖的重量，一般货舱设计成双排货舱或双排货舱口。双排货舱是在船中心线处设一级舱壁，从上甲板到双层底把货舱分隔成左右二个货舱，上甲板上各设一个货舱口成双排货舱口。有些船的纵中舱壁向下延伸到一定高度后中止，上甲板上设双排货舱口，在货舱上部分成左右二舱，而下面则仍为一个货舱。上述二种不同的布置形式取决于船东的需求。在双排货舱的布置中，中纵舱壁上设有开口便于人员交通和铲车作业，同时可避免破舱时，因船倾角过大失去稳性。我院设计的25000 DWT、30000 DWT和40000 DWT均为双排货舱。

4.3 货舱盖

多用途船的上甲板货舱盖通常采用液压折叠型式，向首尾两端或一端开启，折叠次数一般为一次，但在货舱较长时可采用两次甚至三次折叠，高存放式货舱盖长度可达8个标准集装箱,超长的货舱可采用液压式和吊离式两种形式组合的货舱盖。

有些小型多用途船采用吊离式货舱盖，并配有可沿货舱纵向移动的专用货舱盖门式起重机。

货舱盖上通常设置集装箱扭锁座，并在适当位置设置货物绑扎眼环。

5 二甲板

二甲板是多用途船的重要的设备之一，多用途船的二甲板通常有两种形式：液压折叠式和可折除的吊离式。

1）液压折叠式二甲板的结构原理和布置方式与上甲板货舱盖相似，但液压装置设于二甲板下方，不突出于二甲板上。液压折叠式二甲板的优点是启闭操作简单、快捷、方便，缺点是造价高，不工作时储存于货舱两端，减少了货舱开口的有效长度，另一缺点是二甲板两侧支撑和滚轮轨道突出于纵向舱壁，减小了货舱有效宽度，上甲板开口宽度也相应减小，影响货物装卸。我院设计的28000 DWT和30000 DWT上曾用这种形式，现在采用者甚少。

2）吊离式二甲板是由若干块矩形二甲板块沿船长方向排列组成，由设在左右两侧舱壁上的活动支撑所支持，这种支撑在不使用时可收藏于纵舱壁的盒内，其可以设置于不同的予定高度，通常小船只有一个固定高度，中大型船有两个或三个高度，经营者可按货物的需要而选定。

吊离式二甲板可以采用船上的克令吊来完成操作，二甲板块应有通用性，可以互换，尽量避免或减少对号入座，以简化操作程序，减少操作时间。

二甲板是多用途船不可少的设备，但不使用时就成了累赘，必须有合适的空间予以存放。放在货舱内时，应尽量少占用舱容。置放时应有安全绑扎，并尽量减少起货吊机的接力操作。

6 起货设备

起货设备是多用途船必要的装置之一，从杂货船发展而来的普通多用途船，克令吊设置于两个货舱口之间的船中心线上，一般起重能力不超过60 t，可采用双克令，单独作业时服务于前后2个货舱，联合作业时可提高起重能力。克令吊的跨距，除了复盖货舱外，还应达到甲板上货舱口以外的货物,如集装箱等的甲板货。

随着重吊船的推出，克令吊的起重能力不断提高，设置的位置也从船中心移向船舷，这些变化使多用途船的功能更加加强，重吊船的吊机能力已经从普通型的几十吨提高到几百吨，配置200 t到400 t之间吊机的船已经不少。目前已经有配置2台900 t吊机的重吊船，双机联吊可达1800 t，而该船的载重量仅为11000 t。

重吊多用途船一般会配置2台或3台规格相同的吊机，它们一般布置在同一舷侧，而以左舷为多，但也有分别布置在左右两舷的。

吊机的选择除了起吊能力外，吊臂跨距是一个重要参数。在设有2台以上吊机时，都要求能有双机联合作业的功能。吊机之间的位置，除了布置于两个货舱之间外，还要考虑以下因素：

表1 部分国内外重吊多用途船参数表

1）吊机与货舱盖在开启状态或在启闭动作时的相关位置；

2）吊机联合作业时，联合吊架长度能达到足够的舷外跨度；

3）吊机在不工作时应少设或不设专用的吊臂支架；

4）吊机是否满足有关规范和规则对驾驶视线的要求。

综合以上诸因素再选择最佳的吊臂跨距。

7 其他设备

7.1 防横倾装置

多用途船上大多设有防横倾装置以保证克令吊能在限制的横倾角内进行装卸作业。防横倾装置由一对或多对水舱和一组系统构成，水舱容量和水泵的排量由作业过程中可能产生的最大横倾力矩确定。防横倾装置对于重吊船格外重要，在配有2台350 t重吊的11000 DWT重吊船上，边水舱宽度达3.50 m，在配有2台900 t重吊的11000 DWT重吊船上，边水舱宽度左、右各为4.3 m和5.2 m，比普通多用途船大得多。

7.2 除湿装置

在搭载需防潮的货物（如纸制品）的船上应设除湿装置，满足货舱内的湿度要求，以确保货物不受潮损坏。

8 结语

上述的两种多用途船都是利用吊机装卸货物，目前还有一些采用其他方式装卸货物的，如:舷侧装卸型；滚吊兼备型和滚吊浮兼备型等。

此外，还有一些新型的多用途船正在研发中，部分国内外重吊多用途船的参数见表1。

从当前的形势来看，多用途船由于其装载灵活、适应性强的特点，有着广泛的发展前景，我院对多用途船的设计已有一定经验，应在现有基础上结合市场需求研发更多受经营者欢迎的新船型，让我院多用途船的开发引领市场。