自卸砂船稳性缺陷和改进方法探究

自卸砂船稳性缺陷和改进方法探究 摘要主要探讨自卸砂船改V型舱底为W型底，从 船舶的舱底形状、舱容、货物重心、船舶总重心高、稳性以 及船体纵向强度等方面作综合考虑，较好解决内河自卸砂船 稳性裕度不足的问题。 关键词自卸砂船；舱容；货物；重心高度；稳性；V 型舱底；w型舱底 for Improving Stability of Self-Unloading Sand Ship LI Shuhui Jiangmen Maritime Safety Administration of the People s Republic of China Jiangmen, 529100 Abstract This paper discusses the for improving stability of self-unloading sand ship that substitute w-type hold bottom for v-type hold bottom. By integrated consideration on the shape of hold bottom, tank capacity, center of gravity of cargo, height of gravity center of vessel, stability and longitudinal strength of hull and other aspects, it solves the problem of shortfall in stability margin of the Ship. Key words Self-unloading sand ship； Tank capacity； Cargo； Height of Gravity center； Stability； V-type hold bottom； W-type hold bottom 1前言 自卸砂船是目前国内珠江水系、长江水系中应用比较普 及的一种散装货物运输船，它是广大的建造者、使用者通过 实践总结而形成的船舶种类，主要用于运载砂、碎石、散装 水泥和煤炭等颗粒状散装货物。其首配备带输送带的可伸缩 卸货吊臂，使其具有不受码头限制而灵活卸载的特点，且该 类型船舶具有快速装、卸载货物的优点，只要航道的河岸边 具备合适水深，船舶就能自己快速将货卸到岸上，这些特点 和优点，使其在内河运输大宗低价值散货方面具备明显的性 价比优势。 2自卸砂船V型舱底的优缺点 自卸砂船之所以具有快速自卸的优点，关键在于其货舱 底部的形状。自卸砂船的货舱开口呈长大形状，其下部沿纵 向设置的全通斜壁（货舱倾斜底板），使其横剖面呈V字型， 货物由于重力作用，沿着V型斜壁自动滑移到货舱底部，通 过货舱底部正中间的卸货口，滑落到沿纵向循环运转的卸货 皮带上来完成卸载。 要使其所载运的散装（如砂、石、煤及水泥熟料等）货 物自行向下滑移至卸货皮带上，需要其货舱斜壁必须达到一 定的斜度。广大使用者的实践经验证明，货舱斜壁板与水平 面的夹角在N37时，货舱中的散装货物才会畅顺地自动滑 落，特别是对于颗粒比较细小的货物，如细沙、粉煤等，货 舱斜壁夹角如果太小（＜30 ）,贴近货舱斜壁的货物需要 用人工顶推才能滑落，达不到自卸的目的。因此，要具有良 好自卸的优点，货舱斜壁的全部倾角应不小于37。 然而，事情总是具有两面性，V型货舱斜底板虽然具有 散货自行滑移的优点，却会导致另一个缺点货物的重心以 及船舶的总重心高高在上。V型货舱底的横剖面近似一个倒 立的三角形，使得货舱的舱容几乎减少一半，只有在高于斜 底板以上，货舱的形状才近似长方体，为达到设计的舱容， 只能以升高货舱围板高度来实现。 由于船体结构应力的特性，货舱围板高度越高，越容易 在围板上缘产生损坏。因此，船检部门作出规定主甲板以 上的舱口围板高度一般不应大于1. 10m,如确需大于1. 10m, 则应采取经验船师认可的方式处理；同时规范明确规定围 板高度应不大于公式计算值，且不大于1.50m。这使得货舱 围板内的舱容受到限制，要达到设计的载货量，货物经常需 要堆装在货舱围板之上。 根据内河检验法规规定，堆装于货舱围板之上的货物， 其稳定的自然底锥角应取不大于37 ,重量应作为可滑移部 分计为“散货滑移附加倾侧力臂”，在稳性计算程序中，该 部分货物相当于堆积于货舱边甲板上。 货物积载于货舱上部甚至货舱围板之上的装载方式，导 致货物的重心高高在上，加上自卸沙船的空船重心相对较高 （一般在型深D的0. 70〜0. 78倍之间）,直接导致载货时船 舶的总重心很高（常高出甲板面不少）。而为提高经济效益, 船方都会要求尽量减少稳性余量，这样常使得稳性衡准数略 大于1,余量不大；另外，部分船舶采用加大容重的方法， 人为减少载货容积，从而获得相对较低的货物重心，在通过 稳性核算及载重线核准后，再以载重线为基准来装载容重较 小的货物，致使装载超出货物装载手册规定的安全高度, 容易形成超过最大许用重心高度的不良装载状况，此时，船 舶在某些微小因素影响下，极容易出现倾覆的危险；在海事 部门的从严监管后，不良装载的运作形式已不具备可操作 性。 3货舱底V型改为W型 近年来，随着船员薪酬水平的大幅提高，还有燃油价格 的飙升，以及部分货物需长距离的运输，船舶只有往大型化 方向发展，增大单航次的载货量，才有可能保持成本优势； 但由于内河航道水深和装卸作业地点的限制，大型化往加大 型深与吃水方向发展已无可能，只能往船宽和船长的方向发 展。而随着船宽度的增大，要保持货舱斜底板具备一定的倾 斜角度（N37 ）变得更加困难，常常需将货舱斜底板的上 端升高至与货舱围板顶端平齐；货舱围板由于受结构应力的 影响而高度受到限制，因此有时即使货舱斜底板的上端升高 至与货舱围板顶端平齐，也不可能使得舱斜底板的夹角得保 持N37。o 我们经过研究及计算论证，将V型货舱底（见图1）改 变为W型货舱底（见图2）,可以有效解决这一难题。改变舱 底型式后，即使船底全部采用双层底的形式，使得W型货舱 底部相对V型货舱底部升高不少，但由于货舱可延伸至内舷 侧边，货舱容积明显增加，且大部分依然位于甲板下，还是 得到较大的舱容和较低的货物重心，在船舶满载时，货物重 心和船舶的总重心依然相对较低，可以获得良好的稳性性 能。 图1 V型货舱底图2型货舱底 通过对多艘不同尺度实船的计算验证，在相同的法规 （稳性核算）要求下，改型船舶的重心均有不同程度的降低， 而同时载货量则明显增加，货舱数据对比见表1（货物容重 全部为 1.45t/m3） 表1货舱数据对比表 4改进后的优点 通过实船稳性计算分析，船舶货舱由V型货舱底改为W 型货舱底，并同时采用双层底的形式后，船舶的稳性性能普 遍得到提高，更具有不少优点 1）经测算，改V型舱底为W型货舱底，相同主尺度的 船舶，所增加的建造费用不超过总费用的10,但除了能取 得增加载货量超过15的效果外，还获得更低的重心和更好 的稳性性能，对