在2025年,卷簾門行業(yè)技術(shù)不斷演進(jìn),其中船用卷簾門尤其是大跨距卷簾門的設(shè)計(jì)成為了船舶領(lǐng)域中備受關(guān)注的焦點(diǎn)。卷簾門在船舶上的應(yīng)用對(duì)于保障船舶的安全和功能發(fā)揮起著關(guān)鍵作用,特別是在客滾船這類特殊船舶上,其設(shè)計(jì)要點(diǎn)涵蓋多個(gè)方面,涉及規(guī)范、選型、性能等關(guān)鍵要素。
在船舶設(shè)計(jì)中,卷簾門的設(shè)置需遵循嚴(yán)格規(guī)范?!秶?guó)際海上人命安全公約》(SOLAS 公約)規(guī)定,設(shè)有滾裝處所的船上,閉式滾裝處所和相鄰的開(kāi)式滾裝處所或露天甲板之間應(yīng)予以分隔,目的是將這些處所之間危險(xiǎn)蒸汽和液體的通路減至最小??蜐L船由于總布置特點(diǎn)和上建減重要求,難以做到所有滾裝處所都是全通的閉式滾裝處所,且船東常利用開(kāi)式滾裝處所或露天甲板載運(yùn)危險(xiǎn)貨品。此前,英國(guó)海事與海岸警衛(wèi)署曾發(fā)布替代方案,將開(kāi)式滾裝處所或露天甲板上危險(xiǎn)貨品儲(chǔ)存位置限制在離閉式滾裝處所入口 3m 之外,可不必強(qiáng)制要求物理分隔設(shè)施,該方案曾廣泛應(yīng)用。但此指導(dǎo)文件在2017年9月4日被撤銷,這意味著之后生效的滾裝 / 客滾船,如需滿足 SOLAS 條款,都需在滾裝處所分界面上加裝物理分隔設(shè)施,而卷簾門便是滿足這一要求的重要設(shè)備。
《2025-2030年全球及中國(guó)卷簾門行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀調(diào)研及發(fā)展前景分析報(bào)告》指出,卷簾門相較于其他鋼質(zhì)鉸鏈門、滑移門、折疊門,具有重量輕、啟閉速度快、安裝和操作空間對(duì)滾裝處所甲板面積占用小等優(yōu)點(diǎn)。其主要類型有垂直鋼質(zhì)卷簾門、水平鋼質(zhì)卷簾門和垂直帆布卷簾門。垂直鋼質(zhì)卷簾門在安裝、操作空間上優(yōu)勢(shì)突出,但自重較大,重力主要作用于頂部主軸,可能導(dǎo)致主軸中部彎曲變形。水平鋼質(zhì)卷簾門重量主要作用在甲板底軌,可避免主軸變形問(wèn)題,但其較大的側(cè)面儲(chǔ)存空間及兩側(cè)轉(zhuǎn)彎半徑要求會(huì)影響甲板布置。垂直帆布卷簾門自重很輕,適用于大跨距場(chǎng)景,不過(guò)其折疊收儲(chǔ)時(shí)帆布自然下垂,在高度方向上的存儲(chǔ)空間要求相對(duì)較大。例如某客滾船,1 號(hào)卷簾門用于分隔閉式滾裝處所和開(kāi)式滾裝處所,跨距 4.6m,因上層甲板為住艙無(wú)法做甲板凸臺(tái),故采用垂直鋼質(zhì)卷簾門;2 號(hào)和 3 號(hào)卷簾門用于分隔閉式滾裝處所和露天甲板,跨距分別為 6.6m 和 15.6m,位于上層建筑末端露天陽(yáng)臺(tái)下面,因陽(yáng)臺(tái)上可做凸臺(tái),所以選用了輕質(zhì)的帆布卷簾門方案。
根據(jù) SOLAS 要求,卷簾門只需減少有害蒸汽及液體的跨處所傳遞,無(wú)需完全隔絕,也無(wú)明確密性及防火等級(jí)要求。某客滾船卷簾門最終取得船級(jí)社認(rèn)可,無(wú)需做到水密或者氣密。但為減少雨水對(duì)閉式滾裝處所的影響,在卷簾門外側(cè)露天甲板布置地漏,并在各縫隙處設(shè)置橡膠條。該客滾船在卷簾門兩側(cè)導(dǎo)軌處加裝密封膠條,門片底梁下方裝有雙層橡膠條,既能防自然風(fēng)雨,又能減噪降振。
SOLAS 未明確提及滾裝處所分隔的防火等級(jí)要求,且該客滾船卷簾門所處位置為閉式滾裝處所末端開(kāi)口,依據(jù) SOLAS 相關(guān)條款,卷簾門無(wú)防火等級(jí)要求。但為保證卷簾門在火災(zāi)中的完整性,采用船級(jí)社建議,在卷簾門雙面加裝水霧噴頭。
風(fēng)壓等級(jí)參考船東預(yù)設(shè)的船舶目標(biāo)航行區(qū)域海況條件以及穩(wěn)性計(jì)算對(duì)于船舶適航海況的風(fēng)壓假定。如研究的客滾船只在相對(duì)安全海況中出港運(yùn)營(yíng),穩(wěn)性計(jì)算中風(fēng)速假定最大值為 17m/s,超過(guò)該閾值船舶停航,且船東同意停航時(shí)卷簾門常開(kāi),門片收儲(chǔ)不受力。因此,該項(xiàng)目設(shè)定風(fēng)壓為 500Pa(蒲氏風(fēng)級(jí) 10 級(jí)),以控制建造成本。而對(duì)于海洋平臺(tái)和航行區(qū)域海況惡劣的貨船,船級(jí)社通常要求參照上建外壁的設(shè)計(jì)風(fēng)壓 2.5kPa 來(lái)進(jìn)行隔離卷簾門設(shè)計(jì),此時(shí)需對(duì)卷簾門強(qiáng)度進(jìn)行額外校核。
卷簾門主要門片截面形式有鋼質(zhì)單層 S 形、雙層 S 形、帆布雙層箱形。鋼質(zhì)單層 S 形及雙層 S 形用于鋼質(zhì)卷簾門,需根據(jù)截面剖面模數(shù)校核門片抗風(fēng)強(qiáng)度。如 1 號(hào)鋼質(zhì)卷簾門采用厚度 t=1mm 的 316L 不銹鋼雙層 S 形截面門片,單個(gè)門片有效高度 H=86mm,通過(guò)公式校核其抗風(fēng)強(qiáng)度,經(jīng)計(jì)算滿足材質(zhì)安全許用應(yīng)力。同時(shí)應(yīng)用 PATRAN 軟件對(duì)兩側(cè)門框建立精細(xì)化網(wǎng)格模型進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算,初步設(shè)計(jì)門框采用厚度 3mm 的不銹鋼材質(zhì),考慮風(fēng)力載荷作用于門片內(nèi)側(cè)和外側(cè)兩個(gè)典型計(jì)算工況,風(fēng)載作用于外側(cè)為惡劣工況,計(jì)算結(jié)果顯示最大應(yīng)力出現(xiàn)在門框連接處,在安全許用應(yīng)力范圍內(nèi)。帆布雙層箱形由內(nèi)、外帆布面及金屬中間梁組成,設(shè)計(jì)時(shí)需考慮中間橫梁的剖面模數(shù)能否抵抗相應(yīng)風(fēng)壓,對(duì)于設(shè)計(jì)風(fēng)壓較大的情況,通常需增設(shè)底梁甲板鎖來(lái)增強(qiáng)帆布卷簾門的抗風(fēng)壓能力。
垂直鋼質(zhì)卷簾門有上部卷起和上部平鋪兩種儲(chǔ)存方式。儲(chǔ)存方案選取受可用儲(chǔ)存高度和上甲板反頂布置影響。儲(chǔ)存高度與卷簾門開(kāi)口凈高、跨距相關(guān),凈高越大、跨距越大,收儲(chǔ)空間需求越大。上甲板反頂布置涉及車輛艙的照明、消防、探測(cè)等設(shè)施。如 1 號(hào)鋼質(zhì)卷簾門凈高要求 5m,采用上部?jī)?chǔ)存方案時(shí),卷筒存滿時(shí)最大直徑約為 600mm,加上相關(guān)安裝部件,整個(gè)上部安裝儲(chǔ)存空間高度約為 1m;采用平鋪式儲(chǔ)存方案,整個(gè)上部安裝高度可控制在 0.7m。但因 1 號(hào)門上層甲板為住艙,有黑、灰水管及多種設(shè)施,最終采用上卷儲(chǔ)存。帆布卷簾門采用上部折疊存儲(chǔ),帆布自然折疊后柔性下垂,需在理論儲(chǔ)存范圍四周預(yù)留約 200mm 的安全余量,以避免影響凈高。
對(duì)于部分抗風(fēng)強(qiáng)度要求大的卷簾門,尤其是跨距較大的卷簾門,因受風(fēng)面積大,需承受較大風(fēng)力,為避免門片產(chǎn)生塑性變形甚至斷裂,需在跨度中間增加抗風(fēng)柱支撐。部分安裝在滾裝處所車道上的卷簾門,為避免固定抗風(fēng)柱影響車道行車,可設(shè)計(jì)電動(dòng)滑移或折疊的抗風(fēng)柱來(lái)實(shí)現(xiàn)抗風(fēng)加強(qiáng)。
為增加卷簾門安全性能,通常在卷簾門上增加防護(hù)措施,如在卷軸上配置防斷鏈裝置,確保傳動(dòng)鏈條意外斷裂時(shí),卷軸仍能保持當(dāng)前位置,防止突然下墜造成事故。
在2025年的卷簾門行業(yè)技術(shù)范疇內(nèi),客滾船大跨距卷簾門的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜且系統(tǒng)的工程。從規(guī)范的嚴(yán)格遵循,到不同類型卷簾門的合理選型,再到密性、防火、風(fēng)壓、門片截面形式、儲(chǔ)存形式、抗風(fēng)加強(qiáng)以及安全防護(hù)等多方面設(shè)計(jì)要點(diǎn)的精準(zhǔn)把控,每一個(gè)環(huán)節(jié)都緊密相連,共同影響著卷簾門在客滾船上的性能與安全。只有綜合考量這些因素,才能設(shè)計(jì)出滿足船舶實(shí)際需求、保障船舶安全運(yùn)營(yíng)的優(yōu)質(zhì)卷簾門系統(tǒng),推動(dòng)船舶行業(yè)在相關(guān)領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展與進(jìn)步 。
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