大型绞吸挖泥船改装方案研究与设计

中图分类号：U622.2

文献标志码：A

Abstract： In view of the problems arising in construction operations of large cutter suction dredgers over 15 years of age， this paper takes the " XIN HAI TUN " cutter suction dredger as an example， analyzes the existing problems， research and formulates a rectification plan， and completes the retrofit design.

Perfo were conducted after rectification. Comparative analysis of performance data before d after the found that modified "XIN HAI TUN" has been improved in terms of the floating state effectively. And have the ability to tow and towage movement. Meanwhile， the

modified "XIN HAI TUN" ship has a significant improvements in oil and water， spare parts loading capacity. This provides an empirical reference for the same type of ship modification. Key words：large cutter suction dredger; performance optimisation of vessels; retrofit

1. 引言

“XIN HAI TUN”是我国自主设计、建造的 3500m³/h 大型全电焊钢质绞吸挖泥船（以下简称“该船”），主要用于沿海水域疏浚、吹填等航道、航务及水利等工程施工，经适当封舱可进行国际航线无人拖航调遣[1]。该船自 2010 年交船以来，曾进行过多次小规模改造，但仍出现一些影响船舶施工作业效率的问题，叩待解决。

2. 问题分析

在该船施工作业过程中，发现存在以下问题：

（1）绞刀桥架较重且集中于前端部，导致船舶艏部倾斜较大，浮态不理想；如果桥架前部淤积大量泥沙，其浮态倾斜程度更大。同时，还导致原来略显不足的载重量更加紧张，且该船未设置应急压载舱，因此需要频繁补给油、水来增大载重量。因此，尤其是在补给不便利的偏远区域，对于船舶施工作业的效率造成了较大影响。

（2）该船有计划去中东地区开展工程作业，但因中东地区海域多为封闭或半封闭海域，热量不易扩散且降水偏少，较高的蒸发量导致海水盐度较高，因此中东地区海域吸热能力较强，进而导致高区域海水温度偏高，以波斯湾海域为例，夏季表层水温可达 32-35℃，而我国南海海域夏季表层水温最高在 29-31℃。但该船冷却系统配置在中国沿海作业时，其冷却能力就略显不足，因此为满足海外工程作业需求，需对冷却系统进行升级改造。

（3）根据《2004 年国际压载水和沉积物控制和管理公约》附则 B-3 条款要求，国际航行的船舶必须要对压载水进行处理达到 D-2 标准后才能进行排放。但因该船无压载水处理装置，因此不能通过拖航调遣来满足工程的需要。

经分析，认为：核心的问题是要改善该船的浮态和增加油水及备件装载量，对船舶进行改装才能够提高船舶的施工作业效率。

3. 改装方案

为满足后续工程施工的需要，须从解决上述问题着手，改进优化船舶性能。

经研究，改装设计方案如下：

（1）在船体两侧各增设 1 个边浮箱，从增大船舶排水量入手增加燃油、淡水、备品备件及压载水的装载量，并通过压载水对纵倾进行调节，改善船舶浮态；

（2）增设板式冷却器板片数量，提升换热效率以适应中东地区高温环境条件；

（3）增设压载水处理装置，满足海外拖航调遣需要。

3.1 设计依据

该船入级 CCS，设计和建造参照中国海事局和中国船级社最新规范、法规，因而，改装方案的设计依据如下：（1）中国海事局《船舶与海上设施法定检验规则—国内航行海船法定检验技术规则》（2016）；（2）《钢制海船入级规范》（2024）；（3）相关的 GB、CB 标准等。

3.2 改装方案

在船体两侧 0#-#117 范围内各增加 1 个宽度为1.5m 的水密浮箱，#0-#33 区域为压载水舱，#33-#117 区域为空舱，如图 1 所示。

图 1 增设边浮箱示意图

新增的左右舷边浮箱采用纵骨架式结构，边浮箱甲板和船底板纵骨间距500mm，舷侧外板纵骨间距与改造前相同，最大外板纵骨间距为 700mm。对应原船横向强框架，在不大于 3 档肋距设置强横梁、强肋骨、实肋板，以支撑边浮箱纵骨。考虑到不改变原船型深，新增边浮箱甲板不设梁拱。为减少船舶阻力，边浮舱箱尾端采用削斜型式。

在上述改装后，由于船舶型宽发生变化，因此需对总纵强度按照CCS《钢制海船入级规范》（2024）及其修改通报的有关要求进行校核计算。通过对“新海豚”轮远洋拖航工况、沿海作业工况的总纵强度计算可知最大总纵弯曲应力 172.4N/mm2 小于许用应力 175N/mm2，改造后的总纵强度满足规范要求。

3.2.2 甲板设备及附件改装

原船的舾装数为894，配有 4 根直径为Φ50mm 的 8 股锦纶绳系泊索，每根系泊索长度为 170m，破断负荷为 310kN；配有两种型号的带缆桩，安全工作负荷分别为310kN 和 382kN。配有两种型号的导缆孔，安全工作负荷分别为 310kN 和 382kN。

改装后，本船舾装数约 1036。根据规范要求需配备4 根系泊索，每根系泊索长度为 180m，破断负荷应不小于 250kN，带缆桩和导缆孔的安全工作负荷应不小于系泊索破断负荷。原船的带缆桩和导缆孔依然满足要求，但系泊索长度不满足改装后的要求，需另配4 根 180m 长的系泊索，规格为直径Φ48mm 的8 股高强丙纶长丝系泊索。增设边浮箱后，带缆桩位置保持不变，导缆孔需向舷侧移位，如图 2 所示。

图 2 导缆孔移位示意图

3.2.3 救生筏平台改装

由于船体两侧增加浮箱，因此 A 甲板两侧的救生筏平台需向舷侧延伸 1500mm，救生筏平台下FR38 和FR41 设置大肘板进行加强，将救生筏移位至舷侧安装。

3.2.4 栏杆扶手改装

上甲板两侧的栏杆向舷侧移位安装，移动距离约为1500mm。

3.2.5 人孔盖、直梯改装

改装后船舶两侧增加水密浮箱，每侧浮箱各设置9 个人孔盖，其中 2 个位于上甲板#0～#33 压载水舱区域，7 个位于上甲板#33～#122空舱区域。甲板面上采用BA 型平置式人孔盖 600×400mm，人孔盖螺柱的螺纹设防止损伤螺纹的保护螺母，螺柱、螺母材料均为不锈钢。各压载水舱、空舱内增设钢质直梯，宽度均为 300mm。

3.3 管系改装

该船绞刀桥架重量较重且集中于前端部，导致首倾较大，浮态不理想，增加浮力舱之后在#0-#33 区域左右舷各增加一只压载水舱，改善船舶的浮态。为实现调载功能，对每个压载舱设置压载管线，分别增设一只压载水吸口，在辅设备舱尾部设置压载和排载的操作阀门，与原船的压载总管相连，利用原船的舱底压载消防总用泵实现压载和调载功能，如图3 所示。在辅机舱区域增设压载水处理装置 1 套，满足海外调遣需要。

图 3 压载管系改造示意图

舷外排出管包括主要包括海水冷却系统、压载系统、疏排水和生活污水、油污水的排放口，原船该类排水口已经接管排至舷外，现将排舷外口接管向外延伸，通过水密浮力舱之后排出舷外，延伸管采用加厚的CCS II 级管，如图 4 所示。

图 4 舷外排出管系改造示意图

新增的空舱根据要求设置舱底水吸口和高位报警开关，舱底水管线与原船的舱底水管线相连，利用原船的舱底压载总用泵实现抽出舱底水功能。

3.4 冷却器改装

本船改造后要前往中东地区作业，当地海水温度较高。经分析计算，拟将板式冷却器海水进口设计温度从 32℃提高至35℃[2]，现以#1

辅助设备板式换热器改装计算为例进行说明。#1 辅助设备板式换热器热负荷统计表如表 1 所示。

表1 #1 辅助设备板式换热器热侧热负荷

实船配备的#1 辅助设备海水泵排量为 120m³/h，此次改装并未更换海水泵。因此在维持#1 辅助设备板式换热器海水侧温差不变的情况下需增大换热器的换热面积以提升换热器的换热效率。经计算，可将原有泥泵柴油机板式热交换器、疏浚设备发电机组柴油机板式热交换器、主发电机组板式热交换器及辅助设备板式热交换器的板片数量增加 20%～30%。

3.5 其他局部改装

除上述改装外，在新增边浮箱区域还涉及吃水标尺、牺牲阳极、油漆等改装内容。在改造的船体水下部位船壳板、压载水舱及海底阀箱内增设铝合金牺牲阳极牺牲阳极，材料为铝-锌-铟-镁-钛合金材料，使用寿命大于2.5 年。改造部分油漆配套选用的油漆选用有CCS 产品认可证书的产品，油漆施工工艺按油漆厂商的技术要求，油漆配套厂派技术代表进行现场施工指导和质量监督。

4. 改装后的船舶情况

4.1 改装前后主要参数对比经改装后，该船主要参数变化如下：

5.结语

该系列 3500m³/h 绞吸挖泥船自投入运营以来，成为我国疏浚施工的主力船型，随着装备作业区域及工况的变化，这批疏浚船在施工效率、作业能力、作业工况适应性等方面所出现的问题是常有的，本文的改装方案，有效地解决了这些问题，经改装的船舶显著提升了施工效率，并为解决该系列船舶再出现类似问题，提供了有价值的参考，对后续类似船型的改装工程也具有借鉴意义。

参考文献：

[1]沈峰，徐而敏.大型 3500m3/h 绞吸挖泥船新海豚轮绞刀系统浅析[J].中国设备工程，2020， （06）： 109-111.

[2]穆名.船用板式冷却器的选型及配置[J].广东造船， 2020， 39 （01）： 84-86+107.

[3]“XIN HAI TUN”船舶性能表.中交上海航道局.