李寅寅
（厦门船舶重工股份有限公司，福建厦门361026）
摘要客滚船车辆甲板的设计和制造要求特殊、极具特点，考验着船厂的施工能力和管理能力。文章着重分析了客滚船车辆甲板板厚设计、甲板绑扎设计、甲板层高设计等几个方面，以期为从事船舶制造的相关人员提供参考。 关键词车辆甲板板厚；甲板绑扎；甲板层高
中图分类号：U663.6文献标识码：A文章编号：1672-4801（2021）01-060-04
DOI:10.19508/jki.1672-4801.2021.01.015
近年来，造船业进入了寒冬期，并且可能持续
很长一段时期。全国乃至世界各船厂都或多或少
面临着交船难、接单难的局面。客滚船是高附加
值船舶之一，如同苹果树上为数不多几个已经熟
了的苹果，吸引着各大船厂的注意力，希望能将其
收入囊中。
客滚船的设计制造和其他商船相比独具特
点，其中空旷的、固定或可抬升的、多层的车辆甲
板就是其比较明显的特征。本文将从车辆甲板板
厚、甲板车辆绑扎、甲板层高几点着重分析滚装船
的车辆甲板设计，文中所设计的车辆甲板通常也
适用于滚装船，但不局限于客滚船和滚装船。
1车辆甲板设计及分析
1.1车辆甲板设计载荷的确定，可采用直接计算
法确定
1.1.1车辆甲板结构强度直接计算时，甲板设计
载荷P v应按式（1）计算：
P v =（g+0.5a
v
）M（1）
式中：g——重力加速度，g=9.81m/s²；
a
v
——垂向合成加速度，m/s²；
M——计入的车辆质量，t。
1.1.2横向强度直接计算时，假定船舶横倾至最大横摇角，各层甲板设计载荷按式（2）、（3）计算：车辆甲板载荷为垂向载荷P v和横向载荷P t，应分别按下式计算：
P v =（gcosφ
m
+0.5a
v
）M（2）
P t =（gsinφ
m
+0.5a
t
）M（3）
式中：g——重力加速度，g=9.81m/s²；
喷淋吸收塔φm ——最大横摇角，计算时取值不应小于0.35；
a
v
——垂向合成加速度，m/s²；
a
t
——横向合成加速度，m/s²；
M——计入的车辆质量，t。
注：φm、a v、a t可在中国船级社钢质海船入级规范（2018）第一章，第
14节“船舶相对运动和加速度”章节中查询。
1.2车辆甲板结构的校核
当在甲板上装载车辆或使用车辆装卸货物
时，甲板构件应按如下要求进行强度校核。
1.2.1车辆甲板板厚要求
甲板厚度t取决于所装车辆的重量、车辆的轮
印，如式（4）所示：
t=CJ PK+1.5（4）
式中：P——轮印上的荷重，t，如两个轮印之间的
距离很小，则可将其视为一个轮印，并
取轮印上的荷重之和；
K——材料系数；
C、J——系数，按照如下公式计算：
当0.5≤
u
v<1时：
J=0.73(0.85-
u
v)+
4.58
v
s+0.62
C=1-(0.099
v
s+0.013)(2.5-
l
s)
当1≤
u
v<2时：
J=0.51(0.79-
u
v)+
4.58
v
s+0.62
C=1-(0.156
v
s+0.009)(2.5-
l
s)
作者简介：李寅寅（1983—），男，工程师，主要从事船体专业研发与设计。
当2≤u
v<3时：
J=0.4(0.66-u
v)+
4.30
v
s+0.57
C=1-(0.196v
s+0.013)(2.5-
l
s)
式中：u/v——轮印长度和宽度的比值，对于1个板
格上有2个轮印时，取u'=2u；
l——骨材跨距，m；
s——骨材间距，m；
当l
s>2.5时，取
l
s=2.5。
通过以上公式，根据所装载车辆的信息，即可校核车辆甲板所需的甲板板厚。
1.2.2车辆甲板横梁或纵骨的剖面模数应符合下列要求：
1.2.2.1横梁或纵骨的剖面模数W
W=（0.536J1Pl+1.25J2hsl2）K
式中：P——1根车轴上的载荷，t，即为车辆的总重
葡萄园防鸟网量除以车轴的数量，当重量不平均时，
P应为最大的车轴轴载荷；
h——甲板的计算压头，m，按照相关船级社
规范进行计算（本文不展开），但不必
大于2.5m；
s——骨材间距，m；
l——骨材跨距，m；
K——材料系数；
J1、J2——系数，可从表1查得。
表1系数J1、J2数值
J 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5及以上
J1
15.4
14.6
13.35
11.8
10.1
J2
1.89
1.85
1.73
1.55
1.30
注：表中J=轮距/骨材跨距，轮距为同一轴上两端的最外侧两轮的距离。
1.2.2.2甲板横梁或纵骨除满足上述要求外，还应进行强度校核：假定横梁或纵骨二端刚性固定，梁上仅承受车轮的集中负荷，许用弯曲应力为1.04×105MPa。
1.3甲板强横梁或纵桁的剖面模数应符合下列要求：
1.3.1当甲板强横梁或纵桁仅承受均布载荷时，其剖面模数W应不小于按下式计算所得之值：
W=4.75bhl2K
式中：b——强横梁或纵桁间距，m；
l——强横梁或纵桁跨距，m；
h——甲板的计算压头，m；
K——材料系数，可按表2选取数值。
表2
屈服强度/Mpa
235
315
355
氮化硅结合碳化硅制品
390
460
K
1.00
0.78
0.72
0.66
0.62
1.3.2当甲板强横梁或纵桁承受集中载荷时不管其是否同时承受均布载荷，对其剖面模数均应计算予以确定。计算时可认为强横梁或纵桁的两端为刚性固定，其许用弯曲应力为1.18×105MPa。
1.4甲板板厚控制分析
根据1.1~1.3的要求可获知车辆甲板设计的基本要求。在此基础上还应考虑甲板上是否有叉车、顶升车等额外作业需求。校核方法与装载车辆类同。还需充分考虑板材的购买成本、现场施工成本以及甲板分段后续火工校正等成本。甲板越薄，购买材料的单价越高，现场施工工艺及流程控制的要求越高。如甲板变形控制不好，后期投入的校正工作将成倍增加，甚至出现校正已无法达到行业标准，出现大面积换板情况，增加了船厂的成本。反之，甲板越厚，势必船舶空船重量增加，重心控制难度增加，将有可能影响船舶各方面性能，无法达到船舶最初所设定的指标。
综上，车辆甲板板厚、骨材规格及强梁规格的选取应综合考虑船厂的能力、船舶初始设定的指标来评定。目前优秀船厂及设计单位通常将非重车甲板或非强力车辆甲板的板厚控制在5~7mm 之间，每0.5mm为一个板厚间隔。5mm、5.5mm板大多用于客滚船或空船重量控制极为严格的滚装船。
2车辆甲板绑扎设计
2.1绑扎带或绑扎链条
表3
序号1 2 3 4
5
描述
绑扎带（2t）
圈带（2t）
带1m加长眼绑扎带（5t）
绑扎链条（20t）
杠杆收紧器（20t）
技术要求
长度L=1.8m安全载荷1t
破断载荷2t表面处理：金属件涂塑
长度L=0.6m安全载荷1t破断载荷2t
回馈单元工作长度L=2.5m+1m安全载荷2t
破断载荷5t表面处理：钩子涂塑棘轮器电泳
长度L=2.8m安全载荷10t
破断载荷20t表面处理：烤漆
安全载荷10t
破断载荷20t
表面处理：烤漆
用于车辆的绑扎系固，根据绑扎件的破断力、绑扎长度等需求选取。如表3为客滚船常用绑扎带或绑扎链条示例。
2.2绑扎孔
船体结构开孔，用于安装及固定绑扎装置。绑扎孔设计及布置一般要求：绑扎孔大小设计，直径≈60mm；开孔边缘距结构≥50mm；开孔边缘距板缝≥50mm；开孔边缘距合拢缝≥80mm.
2.3绑扎杯
绑扎杯通常为了补强绑扎开孔，或为了保证甲板防火、密性等的相应要求所设置。绑扎杯通常不受绑扎拉力。其设计及布置一般要求：与甲板焊接需要开坡口焊接；绑扎杯距结构≥50mm；绑扎杯距板缝≥30mm；绑扎杯距合拢缝≥50mm。2.4绑扎碗
绑扎碗通常用于绑扎客车、卡车、履带车等重型车辆，绑扎碗本身需承受绑扎拉力，绑扎碗下方通常设置加强结构，以保证绑扎碗及周围结构强度。其设计及布置一般要求：与甲板焊接需要开坡口焊接，通常为全焊透形式；绑扎碗开孔的要求与绑扎孔开孔要一致（详见2.2）；
2.5波浪绑扎条
波浪绑扎条通常布置在不宜开绑扎孔的液舱上，或不适合开绑扎孔的结构附近。
船上小舱盖、梯道、房间门等通道出口处不能布置绑扎件。主要原因为保证人员通行安全，避免绊倒。
3车辆甲板层高设计
为了提高客滚船的灵活性、多用途性，通常会设置活动甲板，以适应各种车型的装载和运输。车辆甲板的层高至关重要，直接决定了将来船舶的营运能力。
车辆甲板的净高应理解为从下甲板的上表面量起，量到上层甲板下方大梁的下边缘，点状的障碍物可忽略不计，如不可避免的个别肘板。船级社要求的负荷甲板的弯曲极限应考虑到净高计算中，保证净高能够满足车辆的安全、便捷存储及运输。甲板净高通常要高出车辆顶大约300mm（普通车辆的高度可从表4查询参考），还要考虑人员通行和操作的方便性。一般装载私家小轿车的甲
表4
品牌
奥迪
奥迪
丰田
雪佛兰
别克
宝马
奇瑞
大众
大众
西雅特
保时捷
解放
豪沃
金龙
徐工
卡特彼勒
车型
4GA-A7
4HL-A8
卡罗拉
科鲁兹
GL8
X6
TIGGO5
VW358-VW CC
VW2E0-Crafter
KG3-Toledo
P95B-Macan
J6L L
HEAVY TRUCK
巴士
QY50KAA
349DL EXCAVATOR
履带挖掘机
长/m
4.969
5.267
4.125
4.51
5.256
4.88
4.506
4.886
5.905
4.482
4.681
10.9
9.077
12
13.77
12.45
宽/m
2.139
2.111
1.55
1.797
1.878
1.983
1.841
2.09
1.993
1.903
1.923
2.494
2.496
2.5
2.8
3.64
高/m
1.42
1.471
1.42
1.44
1.8
1.709
1.74
1.417
2.705
1.461
1.624
3.453
3.453
3.7
3.57
3.68
重量/kg
1，944
2.081
1，000
1，485
1，930
活性炭面膜
2，360
1，537
1，544
2，626
1，231
2，065
8，000
16，520
13，400
42，000
47，122
板净高大约1700~2250mm。卡车、客车、履带挖掘机等大型车辆根据船舶营运需求，甲板净高通常设置在3000~6000mm不等。可参考船舶设计实用手册附录2的典型船舶舯剖面图进行设计。4目前国内外常见车辆属性
因目前市场国内外车辆种类繁多，且不断有新的产品面市，无法一一调查并列举，以下为国内外常见车辆属性参考表。对车辆甲板设计进行参考和指导。
4.1目前国际常见车辆种类及属性参考表见表4。
4.2汽车荷载标准值及平面尺寸
当缺乏实际资料时，国产汽车荷载标准值及平面尺寸可根据单辆汽车的重量参考表5和表6。
表5总重量1010t t以下小型汽车
主要指标
总重量/kN
载重量/t
后轴重力标准值/kN
前轴重力标准值/kN
轴距/m
轮距/m
后轮着地宽度×长度/m×m
前轮着地宽度×长度/m×m
4t汽车
40
2.0
23
17
2.5
1.4
0.15×0.20
0.15×0.20
6t汽车
60
2.5
42
18
4.0
1.7
0.5×0.20
0.25×0.20
8t汽车
80
4.0
56
24
4.0
1.7
0.5×0.20
0.25×0.20
表6总重量大于1010t t汽车
主要指标
总重量/kN
机器人拉车前轴重力标准值/kN
中轴重力标准值/kN
后轴重力标准值/kN
轴距/m
轮距/m
前轮着地宽度×长度/m×m 中、后轮着地宽度×长度/m×m 车辆外形尺寸宽度×长度/m×m 10t汽车
100
30
-
70
4.0
1.8
0.25×0.20
0.50×0.20
7×2.5
15t汽车
150
50
-
100
4.0
1.8
0.25×0.20
0.50×0.20
7×2.5
20t汽车
200
70
-
130
4.0
1.8
0.30×0.20
0.60×0.20
7×2.5
30t汽车
300
60
-
2x120
4.0+1.4
1.8
0.30×0.20
0.60×0.20
8×2.5
55t汽车
550
30
2x120
2x140
4.0+1.4+7.0+1.4
1.8
0.30×0.20
0.60×0.20
15×2.5
5结束语
综上所述可知：1）通过对车辆甲板载荷及车辆甲板强度校核，可得出所需的车辆甲板的板厚、骨材规格及大梁的尺寸信息，从而指导客滚船车辆甲板的有关设计。2）车辆甲板绑扎设计需保证简易合理并满足船舶营运时车辆的安全。3）车辆甲板层高设计需结构简单且能满足不同车型的装载和运输。通过对客滚船车辆甲板的基本设计要素进行研究与分析，提出了车辆甲板的设计思路和注意事项，以期为从事船舶制造的相关人员提供参考。
参考文献：
[1]中华人民共和国工业和信息化部.中国造船质量标准：CB/T34000—2016[S].北京：中国标准出版社，2016.
[2]中国船级社.钢质海船入级规范（2018）[S].
[3]中华人民共和国交通运输部.港口工程荷载规范：JTS144—1—2010[S].北京：人民交通出版社，2010.
[4]黄恒祥.船舶设计实用手册[M].3版.北京：国防工业出版社，2013.
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