冷藏集装箱运输对支线箱船的设计影响.pdf

第 卷 第 期江苏船舶.年 月.冷藏集装箱运输对支线箱船的设计影响王亚磊何新宇王国强(上海船舶研究设计院上海)摘 要:针对专用冷藏集装箱船载运冷藏箱数量对布置紧凑的支线型箱船设计影响的情况通过研究冷藏集装箱的特点结合规范和营运需求对冷藏箱布置、通道布置、通风布置、电气系统等方面的设计要点进行研究 结果表明:通过采取冷藏箱操作平台、半开放式抗扭箱及货舱综合式通风系统等解决方法可以大幅提高冷藏集装箱的装载量对类似船型的设计具有借鉴意义关键词:专用冷藏集装箱船支线型箱船半开放式抗扭箱中图分类号:.文献标志码:./.引言随着人类生活品质的提高全球冷链运输需求日益旺盛 冷藏货物海运模式已经从专业冷藏船运输转向冷藏集装箱运输因此集装箱船的冷藏箱装载量呈上升趋势支线型集装箱船作为短距离支线运输的主力军在冷藏集装箱运输中发挥着不可替代的作用对于传统支线集装箱船冷藏箱装载量通常占总箱位的 这种装载能力无法满足市场需求 因此近年来出现了全冷藏集装箱船型即全船每个 箱位都可以装载冷藏箱 冷藏箱对布置、操作、维修、散热等方面的要求远高于普通集装箱对船舶尺度小、空间紧凑的支线型集装箱船带来了很大的影响 为了解决该问题本文通过分析冷藏集装箱的工作原理开展支线型专用冷藏集装箱船的冷藏箱布置、货舱通风、电力配置等方面的研究从而提高冷藏箱的装载量 冷藏集装箱特点冷藏集装箱是一种有良好隔热且能维持一定低温要求适用于各类易腐食品的运输、贮存的特殊集装箱 :中规定冷藏集装箱常用标准尺寸为 和 标准箱(箱高 )、和 超高箱(箱高 )等箱型其中以 收稿日期:作者简介:王亚磊()男硕士高级工程师从事船舶总体研发工作何新宇()女高级工程师从事船舶总体研发工作王国强()男研究员从事船舶总体研发工作超高箱为主流箱型 冷藏集装箱类型有很多种其中应用最为广泛的是机械式冷藏集装箱(含压缩式制冷机组)制冷机组由电脑、压缩机、冷凝器、冷凝风机、蒸发器、蒸发风机及各种控制阀件等组成冷藏集装箱根据制冷机组的冷凝器冷却方式分为风冷和水冷 种形式 风冷冷凝器是由铜制盘管外部套有铝质翅片制成冷凝风扇位于盘管上部风机开启受冷凝压力控制 当机组运行时空气由盘管底部吸入从上部风扇网罩水平吹出 水冷式冷凝器是由容器与盘管制成需要配备独立的冷却水系统 可见不同散热方式的冷藏集装箱对船舶设计影响很大 由于水冷式集装箱不常见在冷藏箱市场的占有率很低因此本文研究内容主要基于风冷式冷藏箱的特点 冷藏集装箱布置为提高支线箱船冷藏箱装载数量需满足在紧凑的布置空间中实现高比例甚至全冷藏箱量的布置需求 冷藏箱装载区域一般分为甲板上和货舱内.甲板上冷藏箱的布置特点对于小型支线型箱船通常不设置绑扎桥或仅设置一层绑扎桥 考虑到冷藏箱的操作和检修原则上冷藏箱堆放高于船员可以到达的平台但最多超出一层箱高 这样船员可以采用便携梯子完成操作更高位置无法堆放 例如:没有绑扎桥的船舶冷藏箱在甲板面上只能堆放两层这样大大降低了冷藏箱的装载量 为了解决该问题可以考虑在舱口之间的横向甲板以上设置一层或几层冷藏箱操作平台保证船员巡检实现甲板面以上的冷藏箱装载 江 苏 船 舶第 卷层数不受限制 冷藏箱操作平台与绑扎桥的结构形式不同其仅作为操作平台无绑扎眼板不具备绑扎功能因此质量比绑扎桥要轻 同时该平台也设置在绑扎桥以上同绑扎桥组合使用.货舱内冷藏箱的布置特点.货舱平台高度选取货舱平台高度与集装箱高度保持一致 考虑到冷藏箱的主流箱型为 高箱对于专用冷藏箱船平台高度按照 高度设计可以方便巡检货舱平台图见图()传统支线型箱船货舱内冷藏箱数量少大多数集装箱是普通标箱平台高度按照普通 箱高设计见图()图 货舱平台图(单位:)货舱内的冷藏箱数量、尺寸等因素影响货舱平台高度选取进而影响型深的选取.半开放式横向抗扭箱设计传统箱船货舱内最顶层箱位是不能装载冷藏集装箱的 因为横舱壁的横向抗扭箱前后两侧都为闭式强框结构没有通风和操作空间 为了实现专用冷藏箱船装载量最大化的需求保证货舱内的每个箱位均可以装载冷藏箱横向抗扭箱采用半开放式结构形式即一侧采用强框结构另一侧为弱框结构在舱壁间每一档均设有纵向强框架用于补偿抗扭箱的强度见图 面向冷藏箱制冷机组一侧为弱框结构从而解决了冷藏箱操作、检修和供风口布置等一系列问题.货舱平台宽度选取在确定横舱壁间平台的宽度时应综合考虑货舱通风布置、货舱内通道、甲板面绑扎通道、冷藏箱操作平台等方面货舱通风布置由冷藏箱数量决定 冷藏箱数量越多风机功率和尺寸越大通风管的管径越大澳大利亚海事安全局()要求:货舱通道净尺寸垂向不小于 宽度不小于 如有结构构件的区域可以减少至 由于货舱内冷藏箱数量多为降低船员日常巡检的工作强度舱内多采用斜梯形式对空间要求比直梯更高冷藏箱图 半开放式横向抗扭箱 选取货舱平台宽度时还要考虑货舱区域上方甲板面的实际布置情况如:甲板面绑扎通道需要满足 货物系固和绑扎规则()的要求冷藏箱操作平台布置空间是否足够等.检修手孔设计货舱内 和 不同高度的集装箱混装时可能会出现冷藏箱与平台错层的情况甚至冷藏箱压缩机组被平台挡住这样会导致检修不便 为解决此问题在货舱平台上设置深度约为 的维修凹槽从而保证船员有足够的空间将压缩机拆卸出来 凹槽处铺设可以反转的格栅盖板以满足通道宽度要求 冷藏集装箱货舱通风设计货舱通风布置与货舱平台通道布置、舱内冷藏箱的数量、风机选型和数量和舱口间横向甲板布置等因素相关.纵向布置常见的冷藏箱及其通风系统多采用货舱平台两侧和单侧布置对于传统支线箱船当货舱内装载的冷藏箱数量不多时考虑到散热量不大则货舱平台单侧或两侧冷藏箱布置均可根据实际布置需求确定而专用冷藏箱船的货舱内冷藏箱数量过大冷箱制冷机组面对面装载时支撑舱壁处的热量过于集中会产生互相间的热辐射因此应避免冷箱对装的积载方式尽量采用单侧冷藏箱布置方式见图风机位置与货舱横向舱口围板间距及舱口围板高度有关 如果横向舱口围板间距窄无法布置风机风机可布置在货舱的横向抗扭箱里在甲板面上采用菌形通风帽或矩形通风筒配百叶窗等形式.横向布置由于传统支线箱船舱内冷藏箱数量较少采用 第 期王亚磊等:冷藏集装箱运输对支线箱船的设计影响 定点机械送风和自然排风的通风系统即可达到良好的通风效果但缺点是舱内风管林立上、下平台间的通道只能布置直梯并且如果某一路风机出现故障就无法给对应的冷藏箱送风冷藏箱图 单侧通风布置 而对于专用冷藏箱船舱内热量高且容易局部聚集通风布置不合理将会造成货损 如果采用传统的定点送风方式通风量很大风机和风管数量、尺寸过大会影响通道布置 因此可以采用综合式通风系统即:中间机械送风 两侧机械抽风 自然出风相结合 机械送风机位于货舱舱壁的中部机械抽风机位于货舱横舱壁的两舷自然出风通过货舱盖两侧百叶窗见图 这种通风系统可以将冷藏箱压缩机侧的热量吹赶到货舱左右两舷然后快速有效地抽出货舱 机械抽风机既能快速排出舱内热量还能加快压缩机侧通风流速改善通风流场 此外该通风系统可以节省货舱风管留出货舱斜梯布置空间图 综合式通风系统布置.垂向布置根据冷藏箱制冷原理货舱送风口尽量正对冷藏箱的压缩机散热器(距箱底约/处)这样布置冷却效果最佳 但如果舱内存在不同高度的集装箱混装风口和冷箱压缩机散热器的位置会出现错位甚至出现送风口与冷藏箱自带的冷凝器风扇对吹的情况 因此可以在送风口处设置可调风栅根据压缩机的实际位置调节风向 冷藏集装箱电气系统设计 专用冷藏箱船的冷藏箱电力需求大因此发电机功率大、尺寸大、数量多而支线船的空间狭小需要在方案初期核查机舱布置空间 另外配电系统要综合考虑成本和船舶营运管理等因素 一般而言对于电站容量小于 的船舶大多采用低压系统 的船舶处于低、中压临界状态超过 的船舶采用中压系统为宜标准冷藏箱自备电缆约.冷藏箱供电插座应考虑该距离尽量布置在冷藏箱附近 对于冷藏箱数量多的箱船通常配备冷藏箱监控系统便于船员远程监控冷藏箱制冷情况从而减少船员工作量 设计过程中还应该充分考虑电缆走向、分电箱布置等问题 结论()专用冷藏集装箱船的冷藏箱装载力是传统支线集装箱船无法比拟的 通过采用冷藏箱操作平台、半开放横向抗扭箱结构、维修凹槽的设计保证了冷藏箱的操作、检修实现了冷藏箱装载最大化()采用综合式通风系统突破了传统设计中冷藏集装箱点对点供风的局限性提高了货舱通风效果和可靠性可以为冷藏箱提供可靠的运输环境消除货损隐患()半开放式横向抗扭箱和综合式通风系统设计已分别通过有限元计算和 数字化模拟得以验证实船营运反馈良好()冷藏箱的装载量影响货舱平台高度和宽度进而影响型深和船长等主尺度的选取 由于支线箱船布置紧凑因此需要在设计初期尽早确定货舱和机舱的总体布置参考文献:朱建明.冷藏货物集装箱运输的发展情况.科技信息():.张雷.冷藏集装箱在船舶运输中的管理.航海技术():.顾斌斌 仲琦 孙慧莉.全冷藏集装箱船结构设计要点.船海工程 ():.吴兴武 彭剑忠.()船货舱通风系统设计.广东造船():.马幽雅 徐麟.冷藏集装箱船货舱通风.船舶与海洋工程 ():.安毓辉 连之伟 施鼎岳.舱内装运风冷式冷藏集装箱的通风方式数值模拟.船舶与海洋工程():.