尾機型船

尾機型船（stern-engined ship，aft-engined ship）是指船舶主機艙位於船舶尾部的一類船舶。尾機型船具有尾軸長度短，尾軸不穿過貨艙，增加裝貨空間，提高裝貨效率等優點，並對防火有利，一般油船、散裝貨船都採用此形式。

基本介紹

• 中文名：尾機型船
• 外文名：stern-engined ship
• 定義：主機艙位於船舶尾部的一類船舶
• 優點：尾軸長度短，增加裝貨空間
• 一級學科：船舶工程
• 二級學科：船舶總體

簡介

尾機型船（stern-engined ship，aft-engined ship）是指主機艙位於船尾部的船。過去為油船所採用，現已廣泛用於大型散貨船、中小型貨櫃船、乾貨船和漁業船舶。其優點是不需設中間軸和軸隧結構，貨艙容積比中機型略大，且中部貨艙方整，有利於裝貨，但滿載時易產生首傾，空載時易產生尾傾，故在設計時須注意留有足夠的壓載艙，以便調整縱傾。其上層建築多集中在尾部，整個甲板面積寬敞，尤其對於油船，便於設定油管系統。對於大型尾機型船，如駕駛室布置在尾部上層建築，距首部過遠，盲區增大，常需在中部或中前另設甲板室或駕駛室。

機艙

一般商船隻設定一個機艙，機艙要求必須與貨艙分開。因此，在機艙的前後端均設有水密橫艙壁。

機艙內的雙層底較其他貨艙內的雙層底高些，這主要是為了和螺旋槳軸線配合，不使主機底座過高，減少振動。另外，雙層底高些可增加燃料艙、淡水艙的容積。

尾機型布置設計

簡述一款新型西非寬體3500TEU貨櫃船的尾機型布置設計。

該船被船東用於西非航線的運營。考慮到西非港口的基礎條件限制，該船採用了尾機型布局，並且布置了甲板吊機。相較於中尾機型布局的第一代3500TEU貨櫃船，新型3500TEU貨櫃船總長壓縮了7m，可以停靠更多的西非港口。尾機型布局省去了在上層建築後方布置甲板吊機，可以用尾拋艇代替兩舷艇，既提高安全性，又有效降低建造成本。船長的壓縮有利於降低空船重量、舵機扭矩、甲板系泊設備配置等，進一步降低建造成本。尾機型也在機艙布局規劃方面對設計提出了更高的要求。

機艙布置

尾機型布局縮短了機艙長度，使得主機安裝位置更加靠近線型狹窄的尾部。同時，該船尾部線型針對伴流的最佳化處理，使得機艙舭部V型趨勢更加顯著，給機艙布置帶來更大的挑戰，見圖1a。為了方便船員維護，該船機艙平台的布局從三層平台最佳化為兩層平台，進一步加大了機艙布置的難度，見圖1b和c。

圖1

該船通過增設局部平台、提高設備整合度、合理布局設備及艙櫃、縮短管系電纜敷設距離等多項措施，充分利用機艙空間，既保證了設備的布置，又留出了足夠的通道和維修空間，使得機艙緊湊而有序，方便船員使用。

振動噪聲控制

相較於中尾機型布局，尾機型布局使得船員工作和生活區域更加接近螺旋槳（船舶振動噪屍主要激勵源之一）。而該船掛旗國（荷蘭）對振動噪聲的要求高於IMO A.468(Ⅻ)以及後續生效的MSC.337(91)的要求。該船主機裝機功率近20000kW，如何克服尾機型布局對振動噪聲控制的不利影響，滿足掛旗國的嚴格要求，是該船的一大設計難點。

表1

1）該船從控制振源入手，提高對螺旋槳空泡性能的要求，對設計脈動壓力加以限制，空泡試驗結果見表1。該船設計吃水和壓載吃水狀態下的面空泡裕度達11%KT（推進係數），而脈動壓力也優於HSVA資料庫中同尺度船型，是成功控制振動噪聲的基礎。

2）該船進一步最佳化了上層建築結構，4道外部結構圍壁，連續過渡到機艙上平台，形成堅實的“地基”。而在上層建築內部，設定上下連續的3道縱向結構圍壁，既增加上層建築剛度，又有利於振動噪聲能量的傳遞與擴散。

3）該船對振動噪聲進行了計算分析預報。根據預報分析結果，該船上層建築固有頻率避開了遭遇頻率，不會產生共振。對存在隱患的節點，進一步加強，使得預報的各測量點的噪聲水平均在規範允許值以下。

最終，試航實測振動噪聲水平驗證了以上措施是十分有效的，全船振動噪聲均滿足規範和掛旗國要求。

上層建築造型的影響因素

上層建築主要指甲板室和船樓，它是船舶外觀最有表現力的內容，這部分建築形式隨船舶類型的不同而變化。船樓是指上層連續甲板上由一舷伸到另一舷的圍蔽建築，包括首樓、橋樓(船中部上層建築)和尾樓；甲板室指兩邊未達舷側的圍壁；上層建築長度大於0.15倍船長，稱長甲板室。

功能需要、技術性能改進、建築布置和安裝要求是上層建築設計與造型的三個基本出發點。此外，影響上層建築造型的還有下面一些因素。

機艙位置的影響

在船舶總體設計中，機艙位置不僅影響船體內部艙室的劃分、結構形式，也決定著上層建築的造型形式。因為機艙的排煙、通氣和採光設計都直接與上層建築的位置與形式相聯繫。船艙按主機安裝部位分尾機型、中機型、中尾機型等幾種主要形式。

①尾機型是現代運輸船舶主要的布置形式。是多數運輸船舶，特別是貨船採用的機艙布置形式。特點是軸系效率較高，無需設軸隧艙；船體空間利用合理，便於裝卸管理；船體結構的連續性、工藝性好。這種形式決定了主體上層建築的船尾位置，體量分布比較均衡，動感較強；艙面設備排列有序，具有節奏美感；

②中尾機型。大型船舶和雙機雙槳型船，多採用中尾機型。它的上層建築隨之前移，形成長尾樓式上層建築。它保持了尾機型部分優點，適居性比尾機型好。許多滾裝船、貨櫃船和客船都採用這種形式。

③中機型是客船與小型船舶的主要布置形式。由於浮態調整的需要，這類船將機艙置於船體中部。中機型船上層建築中部發達，視覺穩定性強。

艙室布置的影響

居住艙室、工作艙室、設備布置等都需要有足夠的甲板面積，因而艙室的面積大小、甲板層數及甲板間高，是決定上層建築尺寸的又一重要因素。

重心高度的影響

上層建築發達的客船和客貨船，尺度對重心高度影響甚大，關係到船舶的穩性，Z_g過大，使船的穩性下降，對船舶的使用性能及安全性不利，是控制上層建築高度的重要因素，須嚴格控制。

受風面積的影響

上層建築發達，其尺度相對較大，隨之增大了受風面積，使風壓力矩加大，影響船舶的大傾角穩性和停靠碼頭的難度。因此要適當地加以控制。

駕駛室位置及可見度的影響

上層建築高度和位置，決定駕駛盲區的大小。所謂駕駛盲區，是駕駛室前方的船體和結構物的阻擋，使駕駛員看不見前方海面；盲區長度，是指駕駛員眼睛到舷檣頂點引直線與水面交點到首柱的距離(圖2)，其計算公式為

圖2

式中：D——盲區距離；S——駕駛室前壁至首前瞻；H——空載吃水至駕駛甲板高度；A——首上端至駕駛甲板高度；A'——人眼高（1500~1600）；h——空載吃水至首高度。

通常，客船的盲區長約0.6～0.7Lpp；貨、油船平均為1.25Lpp。

其它影響因素

內河船舶上層建築除上述影響因素外，還要考慮航程以內的船閘、橋樑對上層建築的高度限制，以及舾裝設備的布置空間等。上層建築的層數和層高沒有強制性的規定。層高按規範不低於1.9m。

上層建築的結構形式

由於性能和使用要求不同，以及各層甲板的高度不同，上層建築外觀形式可分為開式、閉式和混合式三種。

開式上層建築

所謂開式上層建築是以吊檐、舷檣和欄桿作為造型要素，主甲板以上各層建築設外走道。這種形式艙室圍壁在走道內側，白天在光的投射下，吊檐在圍壁上留下陰影，測向看去，有影處形成實面，無影處形成虛面。虛實和明暗產生對比，隨著光線角度的變化，以及吊檐結構的不同，這種對比呈一種動態的效果；沿船長方向，由排列的撐桿和欄桿之間交錯變化構成一種對比之中有統一的節奏，顯得協調、耐看。這種結構形式，多為內河船舶和海洋船舶的局部造型所採用，便於交通和觀賞風景。

閉式上層建築

閉式上層建築主要用於海船。因為海船甲板容易上浪，影響船舶穩性。一般情況下，閉式上層建築內部艙室面積較大，便於布置。閉式建築的外觀主要通過不同形狀的舷窗的大小變化和排列組合來實現造型。客船中船舶的矩形舷窗，在不同層次上分組排列，具有一定的韻律美感；水平的舷窗，形成水平線特有的穩定感。

混合式上層建築

混合式上層建築是指同一船上兼有開式和閉式建築；開式作游步甲板，閉式安排艙室。這種結構形式如果外觀上處理得當，則兼有開式、閉式的造型效果。一般情況下多為首閉尾開或上開下閉，使人感覺到變化中有統一，統一中有變化。

上層建築首尾端壁處理

首尾端壁的結構形式是影響船舶上層建築整體造型風格的關鍵部位，它體現船舶的時代感和工藝美。

現代貨船的端壁多數為大平面箱形和直立圍壁，這種形式線條簡潔，體現了速度和力量感。客船端壁有大平面箱形、帶圓弧階梯形和流線階梯形三種，看上去豐滿、豪放、粗獷，具有當代人簡練、快節奏的風格。