[科普中国]-尾机型船

简介

尾机型船（stern-engined ship，aft-engined ship）是指主机舱位于船尾部的船。过去为油船所采用，现已广泛用于大型散货船、中小型集装箱船、干货船和渔业船舶。其优点是不需设中间轴和轴隧结构，货舱容积比中机型略大，且中部货舱方整，有利于装货，但满载时易产生首倾，空载时易产生尾倾，故在设计时须注意留有足够的压载舱，以便调整纵倾。其上层建筑多集中在尾部，整个甲板面积宽敞，尤其对于油船，便于设置油管系统。对于大型尾机型船，如驾驶室布置在尾部上层建筑，距首部过远，盲区增大，常需在中部或中前另设甲板室或驾驶室。2

机舱一般商船只设置一个机舱，机舱要求必须与货舱分开。因此，在机舱的前后端均设有水密横舱壁。

机舱内的双层底较其他货舱内的双层底高些，这主要是为了和螺旋桨轴线配合，不使主机底座过高，减少振动。另外，双层底高些可增加燃料舱、淡水舱的容积。2

尾机型布置设计简述一款新型西非宽体3500TEU集装箱船的尾机型布置设计。

该船被船东用于西非航线的运营。考虑到西非港口的基础条件限制，该船采用了尾机型布局，并且布置了甲板吊机。相较于中尾机型布局的第一代3500TEU集装箱船，新型3500TEU集装箱船总长压缩了7m，可以停靠更多的西非港口。尾机型布局省去了在上层建筑后方布置甲板吊机，可以用尾抛艇代替两舷艇，既提高安全性，又有效降低建造成本。船长的压缩有利于降低空船重量、舵机扭矩、甲板系泊设备配置等，进一步降低建造成本。尾机型也在机舱布局规划方面对设计提出了更高的要求。3

机舱布置尾机型布局缩短了机舱长度，使得主机安装位置更加靠近线型狭窄的尾部。同时，该船尾部线型针对伴流的优化处理，使得机舱舭部V型趋势更加显著，给机舱布置带来更大的挑战，见图1a。为了方便船员维护，该船机舱平台的布局从三层平台优化为两层平台，进一步加大了机舱布置的难度，见图1b和c。

该船通过增设局部平台、提高设备整合度、合理布局设备及舱柜、缩短管系电缆敷设距离等多项措施，充分利用机舱空间，既保证了设备的布置，又留出了足够的通道和维修空间，使得机舱紧凑而有序，方便船员使用。3

振动噪声控制相较于中尾机型布局，尾机型布局使得船员工作和生活区域更加接近螺旋桨（船舶振动噪尸主要激励源之一）。而该船挂旗国（荷兰）对振动噪声的要求高于IMO A.468(Ⅻ)以及后续生效的MSC.337(91)的要求。该船主机装机功率近20000kW，如何克服尾机型布局对振动噪声控制的不利影响，满足挂旗国的严格要求，是该船的一大设计难点。

1）该船从控制振源入手，提高对螺旋桨空泡性能的要求，对设计脉动压力加以限制，空泡试验结果见表1。该船设计吃水和压载吃水状态下的面空泡裕度达11%KT（推进系数），而脉动压力也优于HSVA数据库中同尺度船型，是成功控制振动噪声的基础。

2）该船进一步优化了上层建筑结构，4道外部结构围壁，连续过渡到机舱上平台，形成坚实的“地基”。而在上层建筑内部，设置上下连续的3道纵向结构围壁，既增加上层建筑刚度，又有利于振动噪声能量的传递与扩散。

3）该船对振动噪声进行了计算分析预报。根据预报分析结果，该船上层建筑固有频率避开了遭遇频率，不会产生共振。对存在隐患的节点，进一步加强，使得预报的各测量点的噪声水平均在规范允许值以下。

最终，试航实测振动噪声水平验证了以上措施是十分有效的，全船振动噪声均满足规范和挂旗国要求。3

上层建筑造型的影响因素上层建筑主要指甲板室和船楼，它是船舶外观最有表现力的内容，这部分建筑形式随船舶类型的不同而变化。船楼是指上层连续甲板上由一舷伸到另一舷的围蔽建筑，包括首楼、桥楼(船中部上层建筑)和尾楼；甲板室指两边未达舷侧的围壁；上层建筑长度大于0.15倍船长，称长甲板室。

功能需要、技术性能改进、建筑布置和安装要求是上层建筑设计与造型的三个基本出发点。此外，影响上层建筑造型的还有下面一些因素。4

机舱位置的影响在船舶总体设计中，机舱位置不仅影响船体内部舱室的划分、结构形式，也决定着上层建筑的造型形式。因为机舱的排烟、通气和采光设计都直接与上层建筑的位置与形式相联系。船舱按主机安装部位分尾机型、中机型、中尾机型等几种主要形式。

①尾机型是现代运输船舶主要的布置形式。是多数运输船舶，特别是货船采用的机舱布置形式。特点是轴系效率较高，无需设轴隧舱；船体空间利用合理，便于装卸管理；船体结构的连续性、工艺性好。这种形式决定了主体上层建筑的船尾位置，体量分布比较均衡，动感较强；舱面设备排列有序，具有节奏美感；

②中尾机型。大型船舶和双机双桨型船，多采用中尾机型。它的上层建筑随之前移，形成长尾楼式上层建筑。它保持了尾机型部分优点，适居性比尾机型好。许多滚装船、集装箱船和客船都采用这种形式。

③中机型是客船与小型船舶的主要布置形式。由于浮态调整的需要，这类船将机舱置于船体中部。中机型船上层建筑中部发达，视觉稳定性强。4

舱室布置的影响居住舱室、工作舱室、设备布置等都需要有足够的甲板面积，因而舱室的面积大小、甲板层数及甲板间高，是决定上层建筑尺寸的又一重要因素。4

重心高度的影响上层建筑发达的客船和客货船，尺度对重心高度影响甚大，关系到船舶的稳性，Zg过大，使船的稳性下降，对船舶的使用性能及安全性不利，是控制上层建筑高度的重要因素，须严格控制。4

受风面积的影响上层建筑发达，其尺度相对较大，随之增大了受风面积，使风压力矩加大，影响船舶的大倾角稳性和停靠码头的难度。因此要适当地加以控制。4

驾驶室位置及可见度的影响上层建筑高度和位置，决定驾驶盲区的大小。所谓驾驶盲区，是驾驶室前方的船体和结构物的阻挡，使驾驶员看不见前方海面；盲区长度，是指驾驶员眼睛到舷樯顶点引直线与水面交点到首柱的距离(图2)，其计算公式为

式中：D——盲区距离；S——驾驶室前壁至首前瞻；H——空载吃水至驾驶甲板高度；A——首上端至驾驶甲板高度；A'——人眼高（1500~1600）；h——空载吃水至首高度。

通常，客船的盲区长约0.6～0.7Lpp；货、油船平均为1.25Lpp。4

其它影响因素内河船舶上层建筑除上述影响因素外，还要考虑航程以内的船闸、桥梁对上层建筑的高度限制，以及舾装设备的布置空间等。上层建筑的层数和层高没有强制性的规定。层高按规范不低于1.9m。4

上层建筑的结构形式由于性能和使用要求不同，以及各层甲板的高度不同，上层建筑外观形式可分为开式、闭式和混合式三种。

开式上层建筑所谓开式上层建筑是以吊檐、舷樯和栏杆作为造型要素，主甲板以上各层建筑设外走道。这种形式舱室围壁在走道内侧，白天在光的投射下，吊檐在围壁上留下阴影，测向看去，有影处形成实面，无影处形成虚面。虚实和明暗产生对比，随着光线角度的变化，以及吊檐结构的不同，这种对比呈一种动态的效果；沿船长方向，由排列的撑杆和栏杆之间交错变化构成一种对比之中有统一的节奏，显得协调、耐看。这种结构形式，多为内河船舶和海洋船舶的局部造型所采用，便于交通和观赏风景。4

闭式上层建筑闭式上层建筑主要用于海船。因为海船甲板容易上浪，影响船舶稳性。一般情况下，闭式上层建筑内部舱室面积较大，便于布置。闭式建筑的外观主要通过不同形状的舷窗的大小变化和排列组合来实现造型。客船中船舶的矩形舷窗，在不同层次上分组排列，具有一定的韵律美感；水平的舷窗，形成水平线特有的稳定感。4

混合式上层建筑混合式上层建筑是指同一船上兼有开式和闭式建筑；开式作游步甲板，闭式安排舱室。这种结构形式如果外观上处理得当，则兼有开式、闭式的造型效果。一般情况下多为首闭尾开或上开下闭，使人感觉到变化中有统一，统一中有变化。4

上层建筑首尾端壁处理首尾端壁的结构形式是影响船舶上层建筑整体造型风格的关键部位，它体现船舶的时代感和工艺美。

现代货船的端壁多数为大平面箱形和直立围壁，这种形式线条简洁，体现了速度和力量感。客船端壁有大平面箱形、带圆弧阶梯形和流线阶梯形三种，看上去丰满、豪放、粗犷，具有当代人简练、快节奏的风格。4