超大型散货船积载运输与船舶强度.doc

超大型散货船积载运输与船舶强度超大型散货船积载运输与船舶强度上海远洋运输公司陈显晃随着远洋运输事业的发展,我国已陆续购进载重量十万吨以上的散货船多艘,此类船舶船龄都在十年以上,船胎尺度大,装货速度快,加之进出港,靠泊永尺受限,压载或装矿时隔艟装载,对船舶强度都有一定的要求,特别是在压载情况下,对船体受力不容忽视.国际上超大型船舶由于积载不好及天气海况影响,操纵不当,造成船体结构受损,甚至断裂的惨事也常见,本文就此问题谈漩自己的见解并与同行们探讨.一,熟悉船舶资料,摸清船舶性能大型散货船在出厂前稳性报告书中已提供了一些必需的资料,如压载情况舟重压(Heavyballastcondition),轻压(Lightballastcondition)和遮蔽水域压载(Sheerballastcondition)重压用于大风浪天气及航翟较近时,吃水不受限制的港H和靠泊时受装货机水面苟度(airdraft)限制时轻压用于近距离沿岸航行时,遮蔽水域处压载用于四周自然冬件较好的内海航行时.有些船舶资料中没有给出这样详细,只给一种压载状态,那只能根据实际需要自行调整,但要对船体受力进行计算,因压袭航行往往是船休受力最差的时候.另外根据船首形状不同,对首吃水的要求也不同,如普宁海轮属U型船首,首遗受风浪拍击次数多,力量大,因此要求大风浪天气首吃水不得小于8.6米,其它首型船相对遭受拍击次数少,如资料中无特殊要求,可按首吃水最小值O.25Lbp计算平均吃水最小值应O02Lbp2,尾吃水要求能使车叶基本没入水中即可,实际工作中可按吃水差要求,三者结合起来灵活运用.再则除双层底压载水舱及高柜压载边舱外,对压载大舱应特别重视,因大型船舶尺度大,船宽都在四十米左右,压载大舱自由液面面积惯性矩很大,根据面积惯性矩lx=B.L/12可知船宽(舱宽)与力矩成立方关系,所以在大风浪天气特别是船舶在横摇时,根据船型尺寸及大舱形状,一般要求压载水水面高度应占舱高的20%以下或9O以上,通常大风浪天气采取重压时,压载水面应压到高于主甲板在舱口匿附近,不允许压半舱.注意观察压载大舱与其它大舱结构有所不同,其肋骨板比其它舱多,舱盏压紧螺丝也较其它舱多,压载航行时应将舱盖压紧螺丝全部封妥上紧,在轻压状态航行或半舱压载,如收到天气预报气象转坏,应在大风浪采临前将压载大舱全部压满,必要时调整航向避免横浪压载,恶劣天气不能任意加丸压载,不是压载大j凳不能压,因大舱茹构强度不能满足要求,八三年曾发生过甜式海轮在大风浪中任意增大压载,向其它大舱压,结果导致舱壁冲裂倒塌,舱盏项飞的事故,对此要吸取教训.二,计算船体剪切力(Shearforce)与弯曲力矩(Bendirtgmonlent),防止过度中拱(Hogging),中垂(Sagging),造成船体受损超大型散货船上都有装载计算仪,给驾驶员计算在不同状态下船舯各校桉点(Checkpoint)或积算点(Readoutpoint)的剪切力与弯曲力矩是否超出规定范围,由于超大型船舶都是尾机型船.一般都处于中拱状态,中拱值是随着吃水的增加而减小,虽然稳性报告书中有压载方法与各舱分布,怛投有船体受力计算,盈此可荭矗船率受?力的基础上,根据具体情况适当调整,尽量减小剪切力与中拱值,超大型船长度大都在270米至300米左右,在此类船舶甲板上可看见栏杆及管路都是套接式,所以有一定的中拱中垂是允许的,但不能过大,下列中拱中垂范围经验数据可用作参考正常中拱中垂=Lbp/1200(米)?极限中拱中垂=Lbp/800(米),好天气可以开航;危险中拱中垂=Lbp/600(米),不允许开航.实际运用中要根据船龄,船体钢板尺寸,结构适当减小.满载航行时,本来中拱值就不大,可用货物计算调整,压载航行时,如不影响船舶吃水,首,尾尖舱尽量不压,而油,水先使用首,尾舱的计算中拱中垂时,一定要在船无横倾的情况下尽量看六面水尺(因无横倾很难做到),超大型船舶横倾1.,其平均吃水修正量达30厘米左右,根据船宽不同而异,如型宽43米,根据横倾平均吃水修正值=tgOJ_型宽,则横倾1.的吃水修正值为37.5厘米.因此在装货或减载接近尾声时,要注意观察水尺并计算后再作调整,尽量做到减小正常中拱,中垂,杜绝极限中拱,中垂.在班轮航线船上,应根据不同压载,装载,减载情况分别计算调整,积累经验,摸索出不同情况下最佳方案来.例如普安海轮是宝钢一北澳一北仑一宝钢定班航线,压载情况分宝钢开航(要求首吃水7.5米,尾吃水8.0米),出长江口海上常规压载,澳港靠泊压载(要求首吃水7.8米,尾吃水8.4米),装货分满载开航,北仑减载(要求平吃水9.0米至9.5米根据进港潮高不同而异)五种状态分别计算,并根据每航次油水存量不同略作调整,超大型散货船装匀质货物(即全船所有大舱都均匀装货,例散煤),船体受力情况最佳.装载计算仪(有电子式和机械式,各船型号也不同,但基本操作方法大同小异)的使用II.将船上所有舱位的货,油,水吨位分别正确输入到计算仪里去,可得到对应船?Z?型图上各积算点的剪切力和弯曲力矩占许可范围的百分比数值,吃水及吃水差;当时情况下的排水量或载重量(不包括船舶常数).2.检查吃水,吃水差是否满足要求及各积算点的剪切力和弯曲力矩百分比数值是否超出许可范围,如以上其中一条不能满足要求,就要调整各舱吨位(装载时用货,压载时用压载水),直至在不影响前后吃水及吃水差的基础上,剪切力和弯曲力矩在许可的范围内并越小越好.3.在港内装卸货及压,排压载水计算,可转动港内旋钮(Inharbour),相应剪切力和弯曲力矩要求比港外低.4.实际工作中应将装货前预配吨位及装货后各舱实际吨位分别计算,压载,减载同理.5.将计算仪显示的数据抄下填到计算表格中去.有的计算仪有显示船体受力曲线图象并能将计算结果打印出来的功能各校核点或积算点剪切力和弯曲力矩所示数字为此点占允许受力范围的百分比,一般有两种表示方法,用小数表示,例o.71,意为此点剪切力或弯曲力矩占许可范围的71,用小数表示时,其答数不能1,否则要进行调整,用整数表示,倒40,意为此点剪切力或弯曲力矩占许可范围的40,用整数表示时,其答数不能100,否则要进行调整.三,装卸过程中船体强度和中拱中垂最水尺的调整进港靠泊前,事先要了解港口情况,包括泊位水深,装货速度,几台装货机操作,装货机水面上高度(airdraft)和本轮水面上高度(船舶水面上高度=船底至货舱口围最高点距离一船舶平均吃水).如澳大利亚港方要求装货机吊臂与货舱口围最高点距离至少为1米,才不至于碰坏装货机,一般都有港方指示靠泊水尺.在装货前应编制妥装货顽序表(Load-ingsequencesheet),在编制时应注意以下几点:船体强度,一般从中间舱位向首,尾两头舱位装,但因港IZl指示靠泊水尺,故实际工作中要根据船舶受力情况即压载水分布决定装舱和排压载舱位的先后顺序,注意吃水差不要太大,一是防止吃水小时舱盖板与装货机吊臂相碰,二是防止吃水过太导致船触底(特别是泊位富裕水深不多而潮高又很小时).可采取刚开始装货时吨位多点(因此时水尺小一方面又在排压载水),接近结束时吨位少些,特别是只有一台装货机操作而在装首,尾舱时,注意保持各装货太舱吨位平衡(能满足吃水差及强度的基本要校),防止装货过程中因意外原因停止装货或港长要求驶出港外(指南半球热带气旋来袭,可能被令立即出港驶向海上避风)行驶北澳的船舶在每年的12月至翌年的4月要加倍警惕,因此季节是南半球热带气旋多发期;如要改变装货顺序事先要向工头提出,有些港IZl还要大剐书面通知.卸货时同样要编制卸货顺序表,以保证船体受力平衡.在装卸货前,事先要计算好剪切力和弯曲力矩最,时各轮的分舱吨位,但因实际分舱吨位可能有较大误差,以致产生一定的中拱中垂,因此在装卸货调水尺前,利用留出的几千吨货物(一般不超过5的总载重量)垌于调整中拱中垂和/或调水尺,具体方法是观看六面水尺并计算是否有过大中拱中垂,然后决定装或卸货的舱位,先调整中拱中垂,然后再调水尺.大型船在北仑港减载时更应注意,因为码头门吊操作者总喜欢做舱口大,货多,周围障碍物步的大舱(一般都在船中部)r现场指导员只注意看前后水尺,忽略船中水尺,所以经常造成有较大中拱,为此要将原因向港方讲清楚,争取得到港方的配合与台作.调水尺计算是散货船主要工作之一,为简便迅速,可利用每百吨或每千吨吃水差变化表及二元一次方程组求出不同要求吃水差的各舱吨位.例如某轮装载至首吃水15.20米,尾吃水15.24米时,还有6500吨货分装于第3和第9舱内,要求达到乎吃水时各装多少吨?平均吃水15.5米的每千吨首,尾吃水变化值(厘米)为货舱第3第9首+242尾一7+20_【At3122解:应调整吃水差为4(cm),设3舱装x吨,9舱装y吨,则.,i00+.品4(2)解方程组得X=2774,y=3726为正确起见,可用求出的吨位乘千吨首尾吃水变化值校核.四,了解船舶设备特性,缩短排t(Deballast)砭扫舱(Stdpping)时间当前,通常装货速度较快,而受载船都因设备老化致排压载同时常常赶不上装货速度.一般情况下,刚开始排载时速度较快,有可能舱盏碰装货机吊臂,随着船舶吃水的增加,排载速度越来越慢,到后来有时不得不停止装货而等排压载水,所以排压载是装货过程中又一关键问题.为此要求驾驶,轮机密切配台,平时要加强设备的维护保养,摸清本船设备的特性,如压载泵位置海底阀出IZl处位置,每小时排载吨位,扫舱泵位置及出IZl处等,并注意设备特性和积累经验.如某轮的压载,扫舱泵都在机舱,出IZl亦在机舱处,故排载时要求有一定的尾吃水差,双层底舱泵抽到30厘米即开始扫舱,扫舱时尾吃水差至少保持约3米,由前往后扫,?25?一般可扫到全船仅存二百吨压载水.而某轮压载泵在船中部,扫舱泵一台在机舱,一台在泵间,所以吃水差不宜过大,而平吃水效果较好.排载的关键在双层底舱,因大型船舶双层底水舱容积大,往往扫到仅剩1O厘米多时压载水还有一百余吨,如双层底水舱较多,则留存压载水也较多.一艘大型船舶压载水有六至九万吨,因此对于排载,压载设备要引起足够的重视.五,初稳性高度大型散矿船正常压载时GM在六米左右,满载时在六至七米,空船时三十多米.由于港口指示靠泊水尺呈半压状态而直接进港靠滴,一般情况下提前一天在航行途中就:始排部分压载水,此时如海区海况不佳(风,涌浪),要慎重考虑,因吃水减少,排水量相应就小.如普安海轮抵澳港排部分压载水后计算GM在七米左右,根据复原力矩MR=D-GM?sin0,同样是一GM七米,排载稿满载复原力矩桶差甚大,所以排部分裁后愁能并不很大,因船大,驾驶台高,受风面积夫,再加上排载过程中自由液面变化也很大,一个压载大舱在排水过程中,当排水量为八万吨时,自由液面修正值竟达1.6米,逾和普通万吨船到港GM=0.5米就可以了形成明显对照,因此如有可能尽量在锚地排载,如时间不允许必须航行中排载,要注意避开横浪横涌,控制自由液面,可先排上层边舱,再单独排大舱,最后排双层底压载水舱.六,水尺计置及充分车唾用船舶敖重能力超大型船胎满载吃水都在l6米左右,大多数港口船舶吃水都受到航道水深的限制,因受潮高影响,开航时问往往很仓促,有时引航员已在驾驶台吩咐前后分开,商检还在大副房间里计算,在澳太利亚虽有商捡帮助计算,作为大副自己也应_f算校棱,在毛里塔尼亚,巴西,波兰等无商检的港口是以大?26副计算为准,这就要求熟练正确,可事先蹬备一张计算表格,将港日实测海水密度(SG),油(重,轻,滑,污),水(食用淡水,机舱用水,污水),剩余压载东(要经过压载水密度修正,如有吃水差,先要经过吃水差内插修正),常数,空船重量先填妥,然后将船舶固定数据计算好,装货结束只要看妥水足,填入后算一算,吃水差超过3O厘米要经过补充修正,此表格可继续使用.(见附表)航行于国际间的船舶,根据国际载重线公约及载重线海图,台理选用船舶载重线,充分利用船舶载重能力,是提高经济效益盼一个途径.如上远公司的普安海轮夏季载量线与热带载重线载重量差额迭四千吨,根摒载重线海图,从每年五月一日开始至九月十八日,四个半月时问里用热带载重线往返中澳航线能跑四个航次,如港口水尺不受限制,就缆多装一万六千吨.同时也要采取措施减小船舶常数(大型船常数约一千吨)如长期靠宝钢码头用长江水压载,则压载舱内泥沙沉淀物日积月累,常数随之越来越大,为此除组织船员在满载返航途中对压载大舱进行挖泥冲洗外,双层底压载水舱清洁也要列入修船计划,以利最大限度的碱小船舶常数,发挥用船舶的载重能力.七,装,卸赁注意事项在装货和装货结束整个时间里,要符合国际载重线规则的要求,船中水尺在考虑海水密度修正后不能超过当地所属载重线区域,区带和季节性区域,区带的要求,否将被扣留不准开航在整个装卸过程中要尽量保持船正浮(Uptight).我国交通部规定散货船横倾不得超过3.在澳大利亚根据港方规定夜问船上要有倾斜指示灯,左倾为红,右倾为绿,以便装货机抨作者注意,如船向码头一侧偏时,由于船较宽,装货机移舱位时可能与舷梯发生攘碰.在北仑港卸载时,由于码头地形影响,落潮流(特别是大潮讯急落水时)对船舶安全威胁较大,以前曾发生船被怠流挤开断缆,溜缆的事件,故根据具体情况可采取在整个急落水时间里请拖轮顶推,使船靠紧码头,系缆的角度,长度要选择好,保持受力均匀(大型船前后系缆共十八根)#一靠妥码头马上开工抢卸,争取在急落水到来前使吃水卸至12米以下,可减小水流影响.在卸货过程中压水,同样要根据卸货速度边卸边压.始终使流对船不致构成较大影响,同时要注意卸货均匀不发生横倾,如在压水过程中由于卸货不均匀发生横倾此时横倾会加剧,因此压水时一般应先压双层底及上边柜容积小的压载舱,等其压满后再压压载大舱,不可同时一起压,当然还应根据船上货物的舱位,吨数综合考虑适当渊正压载顺序,以确保船舱受力均匀.附:普宁海轮水尺计重表焘船舶资料,Lbp=259米,酋吃水点至首垂线水平距离Lf=5.7米,尾吃水点至尾垂线水平距离La=9.0米1.首平均吃水F2.尾平均吃水A=3.吃水差TRIM:FA4.首垂线修正量CF=.慧=0.023319ITRIMI(米)5.尾垂线