海安线客滚船机舱铝合金风管设计

严锋泉 汪新勇

（广船国际技术中心）

海安线客滚船机舱铝合金风管设计

严锋泉 汪新勇

（广船国际技术中心）

本文主要介绍46车/999客海口-海安航线客滚船机舱区域铝合金风管设计。

客滚船 铝合金风管 设计

0 前言

46车/999客是我公司为海南海峡航运股份有限公司设计并建造的客滚船，主要航行于海口-海安国内沿海航线，按照三级客船设计。3甲板至5甲板为车道甲板，5甲板以上为旅客甲板，机舱则设在艉部3甲板下。机舱狭小，机械设备多，这是客滚船的基本特征，而严格控制空船重量是这类船舶的主要特征之一，也是设计难点之一。为了减轻空船重量，机舱区风管采用铝合金材质，这在我司属首次使用，设计和建造过程中遇到问题非常多，通过建造这艘船积累了不少经验，下文将详细讲述海安线客滚船机舱铝合金风管设计，为今后再次设计铝合金风管提供参考。

1 风管设计

1.1 设计基点

钢质方风管是最普通的风管，它成本低廉，工艺成熟，是船舶最常用使用的风管。但对于客滚船这样的特种船来说，钢质方风管显得太重，不利于控制空船重量。为了减轻重量本船考虑采用铝合金风管。由于铝合金材料属有色金属，价格较高，用于制作风管的工艺比钢质风管复杂，成本较高，设计时必须慎重，对重量与成本之间进行优化。

主风道从机舱棚将新风送进机舱，途中几乎没有分支，常规船通常采用结构风管。结构风管一部分是船体结构，是必不可少的，只需增加两个面板就形成矩形结构，可作为风管，其重量并不会比独立风管重，而成本远比铝合金风管低，所以采用结构风管作为主风管是较优的选择。

进入机舱后，风管需要向四周发散，支管较多，风管较长，如果还是采用钢质方风管，成本虽然低，但重量会超标，所以，考虑主风管进入机舱后，再采用铝合金风管将新风送到各处。

1.2 铝合金风管设计

1.2.1 铝合金风管

经研究决定本船所采用的铝合金风管全部由专业厂家制作，设计过程中不但要考虑本船的实际情况，合理布置，优化设计，还需要考虑厂家制作要求。为了减重尽量将风管厚度减薄，结合厂家的制作工艺，将风管厚度定为3 mm，并且只允许负公差。这样的壁厚焊接比较困难，厂家做了多次焊接工艺评定后，最终才答复可以制作。铝合金风管表面不做任何处理，以便减轻重量。

对于尺寸较小风管，如280×190，设计时将风管长度控制在2.4 m以下，这样厂家才能保证铝合金风管焊接质量，保证风管不发生因过长而产生扭曲变形。对于尺寸较大的风管，如1140×500，考虑到铝合金材质强度不如钢材容易变形，设计时在风管内部顺风方向设置圆形支柱进行加强。同时布置时考虑与其他管路和电缆托架的距离尽量扩大，以便随时在风管较薄弱的部位增加支架，保证铝合金风管牢固的固定在设计位置上。

1.2.2 铝合金风管支架设计

从成本角度考虑，本船还是采用钢质风管支架和管码。常规船风管支架一般2 m一个，考虑到铝合金材质轻，容易发生变形和错位，设计时有意缩短支架间距，大概1.5 m一个，使得本船风管支架总量比普通钢风管支架大约多出约25%。由于本船风管支架形式多种多样，支架码脚布置不一致，设计时先将所有支架在TRIBON建模，再单独出管码表，而不是按照传统由风管系统出管码表。

管码采用扁铁包风管形式，在扁铁管码与风管之间用橡胶衬垫缠绕一圈 ，防止钢支架长期直接与铝合金接触发生电化学反应，同时避免钢支架碰花铝合金风管，以保证铝合金风管不被刮花，详见图1。

图1 铝合金风管管支架安装形式

1.2.3 铝合金风管与结构风管连接

本船铝合金风管与结构风管的连接是采用钢质短管连接型式，钢质短管一端直接与结构风管开孔对接，另一端钢质短管上装配法兰与铝合金风管法兰连接。常规的铝合金风管法兰比钢质风管法兰扁小，不能很好与钢质短管配对，为了保证短管与铝合金风管配对妥贴，在设计过程中适当改变工艺路线，先由万达公司制作钢质短管，将相应的法兰取下，发至风管厂家，厂家在制作与相对接的铝合金风管法兰时，与钢质短管法兰进行一对一配对，然后取回钢法兰，并与短管焊接妥。工艺改进后没有出现钢制风管与铝合金风管对接不上的问题。

1.2.4 铝合金风管垫片

常规风管垫片为橡胶垫片，块状结构，安装在对接法兰之间。本船为了防火需要采用陶瓷棉材质的垫片，为了减重同时安装方便，对垫片做了工艺改进，将常规的块状垫片做成条状，安装时不是将垫片放在两个法兰之间，而是卡在连接法兰的顶部边缘，这种改进既安装方便，又轻便，还防火，是较优的改进，这种垫片还适用于普通钢质风管。

2 铝合金风管布置

本客滚船机舱为单层结构，大多数设备都布置在花钢板面，风管主要集中在主甲板下区域。风管的特点是管径大，支管多，变径多，需要在船体大结构间穿梭，同时需要要跨越吊梁，避让管路和主干电缆，风管布置十分困难。

设计时将主风管布置于大结构之间，并且平行于大结构，在合适的位置开支管，让支管贴着大结构走并跨越吊梁和主干电缆，详见图2。这样设计支管是多了些，成本也高了些，但支风管尺寸可以灵活多变，方便穿梭于结构、吊梁、主干电缆、管路之间，将新风送到各处。将大风管化作若干小风管，更方便布置，更适合狭小机舱。

辅助设备舱处于尾部，与主机舱是水密分隔，不能与主机舱的通风系统相连，只能设计独立的通风系统。由于这个区域船体线型变化大，强结构多，空间高度紧张，设计时考虑该区域非常狭小，风管总量不多，但受到空间环境限制修改量将增大，还是选用钢质方型风管比较合适。左边送风管从主甲板左舷下来后沿着5#压载舱壁布置，从后壁进入机修间，再从机修间主风管中部上方开支管，沿16号大肋横向走，往辅助设备间和冷水机组区域送风。同理在右舷设计一路抽风管路，左舷送风，右舷抽风，依靠两台风机，实现了狭小区域空气循环，船东对此表示满意。

图2 机舱风管布置图

3 铝合金风管安装及保护

铝合金风管比较娇贵，运输和安装过程都需要受到保护。首选要求厂家对铝合金风管加以保护，再装车运输。在船厂铝合金风管安排在分段涂装后、小合拢组装前进行预装。铝合金风管在分段吊装时使用尼龙吊带绑扎，做到轻拿轻放，严禁拖曳铝合金风管，严禁施工过程中随意踩踏，防止风管壁产生拉痕和凹痕。铝合金风管在分段安装完毕后用三防布进行包扎保护。预装课在分段预装阶段在结构风管上开孔定位焊钢质短管，与外接的铝合金风管相接完整，用三防布进行包扎保护。进入特涂阶段时在分段进沙棚前拆下所有铝合金风管交机装保管，待分段出棚后，由机装重新安装。铝合金风管上船后用三防布保护，直到海上试验前才能揭开。由于实施严格的保护措施，铝合金风管没有发生破损事件。

4 结束语

尽管本船是首次使用铝合金风管，取得了不少经验，铝合金风管由专业厂家制作，修改都要进厂实施，比较困难，运输成本较高，所以一定要提高设计质量，争取零修改零返工。由于铝合金风管十分娇嫩，每个环节都要注意保护，以免拉伤、碰伤风管，造成不必要的损失。本船铝合金风管设计，可以为今后相关客滚船提供一定的借鉴，相信本船的风管设计还有许多细节可以优化处理，希望今后客滚船铝合金风管设计能越做越好。

[1] 陈可越，《船舶设计使用手册（轮机分册）》。北京：中国交通科技出版社，2000.

[2]中国船级社，《国内航行海船入级规则（2006）》。北京：人民交通出版社，2006.

10.3969/j.issn.2095-4506.2016.04.005

2016-5-16）

严锋泉（1986--）， 男，助理工程师，船舶轮机。

汪新勇（1988--）， 男，助理工程师，船舶舾装。