王璐璐

（渤海船舶職業(yè)學(xué)院，遼寧興城125105）

甲板桁材對(duì)谷物穩(wěn)性的影響

王璐璐

（渤海船舶職業(yè)學(xué)院，遼寧興城125105）

船舶在營(yíng)運(yùn)過(guò)程中裝載散裝谷物時(shí)，穩(wěn)性相關(guān)要求與其他液貨及固體貨物有所不同。通過(guò)采取定義散貨船中谷物空間有甲板桁材與無(wú)甲板桁材兩種定義方法來(lái)計(jì)算谷物空間與谷物體積傾側(cè)矩，通過(guò)谷物體積傾側(cè)矩來(lái)判定谷物穩(wěn)性計(jì)算數(shù)值。同時(shí)利用NAPA軟件來(lái)進(jìn)行校核計(jì)算，通過(guò)計(jì)算結(jié)果分析得出甲板桁材對(duì)谷物穩(wěn)性的影響。

散裝谷物；桁材；穩(wěn)性計(jì)算；NAPA

0　引言

谷物系指包含小麥、玉蜀黍（苞米）、燕麥、稞麥、大麥、大米、豆類(lèi)、種子以及由其加工的與谷物在自然狀態(tài)下具有相同特征的制成品。船舶在營(yíng)運(yùn)過(guò)程中裝載散裝谷物時(shí)，穩(wěn)性相關(guān)要求與其他液貨及固體貨物有所不同。散裝谷物普遍不能填充滿(mǎn)所有貨艙，而且散裝谷物具有孔隙性與散落性，船舶橫搖時(shí)谷物表面會(huì)隨橫搖角變化，且船舶回到正浮時(shí)谷物則不能同液體一樣表面回歸水平。谷物移動(dòng)時(shí)，甲板桁材會(huì)對(duì)谷物的傾側(cè)力矩產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響船舶的穩(wěn)性。

1　散裝谷物的裝載方式

散裝谷物裝載分為平艙裝載、不平艙裝載與部分裝載。本文重點(diǎn)以平艙裝載與不平艙裝載來(lái)進(jìn)行計(jì)算論述。

平艙裝載是指經(jīng)過(guò)充分的平艙后，艙口蓋與甲板下面所有的空間裝載至最大程度，散裝谷物能達(dá)到最高的水平面。不平艙裝載是指在艙口的范圍之內(nèi)裝載至可能的最滿(mǎn)程度，但在艙口外，端部可免于平艙。平艙裝載時(shí)谷物的移動(dòng)相比不平艙對(duì)船舶穩(wěn)性的不利影響較小。

2　算例

以某載重量為21萬(wàn)噸散貨船為例，利用NAPA軟件來(lái)進(jìn)行谷物體積傾側(cè)力矩的計(jì)算。21萬(wàn)噸散貨船共分為9個(gè)貨艙，貨艙組成分為底邊艙、雙層底、頂邊艙和單殼；頂邊艙和底邊艙用作壓載水艙、洗艙水艙、洗艙水回收艙或燃油艙。而底邊艙斜板和水平夾角大約為45度，頂邊艙斜底和水平夾角大約為30度。

3　谷物空間定義

對(duì)于谷物空間定義，采用2種方法：定義甲板桁材與不定義甲板桁材。進(jìn)行定義時(shí)，采用NAPA編制宏的方法。而且NAPA定義谷物空間與分艙時(shí)定義的艙室有所不同，除了要定義艙室之外，還應(yīng)該要增加艙口蓋以及谷物孔位置等定義以計(jì)算谷物穩(wěn)性。以第5貨艙為例，概述此2種定義方法。

3.1定義谷物空間包括甲板桁材

根據(jù)此船的總布置圖、艙容圖、上甲板結(jié)構(gòu)圖與相關(guān)結(jié)構(gòu)圖紙作為輸入信息，定義艙口蓋、艙口橫梁、桁材與谷物孔；并根據(jù)上甲板結(jié)構(gòu)圖定義甲板桁材。

進(jìn)行谷物空間定義之后，對(duì)定義的空間進(jìn)行檢查，應(yīng)用繪圖命令檢查谷物空間的截面形狀，如圖1所示。

圖1　谷物空間檢查 （有甲板桁材）

3.2定義谷物空間不包括甲板桁材

此種定義方法較為簡(jiǎn)便，只需參考總布置圖、基本結(jié)構(gòu)圖與中橫剖面圖等部分圖紙，定義艙口蓋、艙口橫梁、桁材與谷物孔。

此種方法谷物空間截面的形狀如圖2所示。

圖2　谷物空間檢查 （無(wú)甲板桁材）

4　平艙谷物空間與谷物體積傾側(cè)矩計(jì)算

利用NAPA軟件計(jì)算谷物空間與谷物體積傾側(cè)矩時(shí)，利用GET命令，調(diào)用9個(gè)貨艙的谷物空間，然后利用lisf語(yǔ)句對(duì)平艙情況下谷物空間與谷物體積傾側(cè)矩?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算并輸出。實(shí)際操作時(shí)可編制宏簡(jiǎn)化操作。分別按照有甲板桁材與無(wú)甲板桁材定義方法進(jìn)行計(jì)算，數(shù)值如圖3與圖4所示。

圖3　有甲板桁材定義方法下谷物空間與谷物體積傾側(cè)矩（平艙）

圖4　無(wú)甲板桁材定義方法下谷物空間與谷物體積傾側(cè)矩（平艙）

5　不平艙谷物空間與谷物體積傾側(cè)矩計(jì)算

利用GET命令，調(diào)用9個(gè)貨艙的谷物空間然后利用lisute語(yǔ)句對(duì)平艙情況下谷物空間與谷物體積傾側(cè)矩?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算并輸出。所計(jì)算出的數(shù)值分別如圖5與圖6所示。

圖5　有甲板桁材定義方法下谷物空間與谷物體積傾側(cè)矩（不平艙）

圖6　無(wú)甲板桁材定義方法下谷物空間與谷物體積傾側(cè)矩（不平艙）

6　計(jì)算結(jié)果分析

6.1數(shù)據(jù)對(duì)比

平艙裝載情況下2種方法對(duì)比：根據(jù)圖3與圖4表格中數(shù)據(jù)對(duì)比，兩種定義方法在平艙時(shí)谷物空間體積完全相同，但是對(duì)于谷物體積傾側(cè)矩，無(wú)甲板桁材比有甲板桁材的谷物體積傾側(cè)矩?cái)?shù)值普遍要大。

不平艙裝載情況下兩種方法對(duì)比：根據(jù)圖5與圖6表格中數(shù)據(jù)對(duì)比，無(wú)甲板桁材與有甲板桁材進(jìn)行對(duì)比，對(duì)于第1貨艙與第9貨艙，谷物體積傾側(cè)矩?cái)?shù)值減小；對(duì)于第2～8貨艙，谷物體積傾側(cè)矩?cái)?shù)值增大。

6.2結(jié)果分析

谷物體積傾側(cè)矩與谷物穩(wěn)性成反比關(guān)系，谷物體積傾側(cè)矩越大，對(duì)船舶的穩(wěn)性越為不利。而谷物體積傾側(cè)矩的計(jì)算原理分為平艙滿(mǎn)載艙與不平艙滿(mǎn)載艙。

平艙時(shí)傾側(cè)力矩與所計(jì)算艙室的每一個(gè)橫剖面形狀有關(guān)，假定谷物所移動(dòng)后最終的散裝谷物表面與水平面成15度角，且假定在艙口外與甲板內(nèi)小于30度的邊界內(nèi)存在一個(gè)空檔。由以上假設(shè)，根據(jù)靜力學(xué)計(jì)算原理得出甲板桁材可減小谷物傾側(cè)力矩。由圖3與圖4數(shù)據(jù)對(duì)比可知，有甲板桁材谷物傾側(cè)矩要比無(wú)甲板桁材傾側(cè)矩?cái)?shù)值要普遍減小約2 000 m4。

不平艙時(shí)為艙口以外免除平艙，且谷物的表面和水平面為30度角從開(kāi)口邊向周?chē)鷥A瀉，形成空檔。由于端部不平艙，且谷物移動(dòng)后角度值與平艙不盡相同，計(jì)算原理較為復(fù)雜。根據(jù)圖5與圖6對(duì)比，除去首尾貨艙，其他貨艙的谷物傾側(cè)矩均有所增大。但其相比體積傾側(cè)力矩總和，有甲板桁材計(jì)算所得力矩?cái)?shù)值總和仍小于無(wú)甲板桁材。

7　結(jié)論

綜上，平艙裝載時(shí)甲板桁材會(huì)減小谷物體積傾側(cè)力矩，進(jìn)而有利于船舶的穩(wěn)性；不平艙裝載則受桁材與艙口尺度等因素影響，部分貨艙傾側(cè)力矩會(huì)有變化，但其谷物體積傾側(cè)力矩總和仍較無(wú)甲板桁材計(jì)算數(shù)值小。所以在谷物裝載時(shí)，甲板桁材會(huì)減小船舶總的谷物體積傾側(cè)力矩，對(duì)船舶的穩(wěn)性產(chǎn)生積極的影響。

［1］李勇.散裝谷物船穩(wěn)性核算系統(tǒng)的研究［D］.大連：大連海事大學(xué)，2005.

［2］孫永煜.干散貨船穩(wěn)性安全探析［J］.中國(guó)水運(yùn)（下半月），2010（7）：4-5.

［3］廖顯庭，劉家新.基于CATIA二次開(kāi)發(fā)的散貨船艙段參數(shù)化設(shè)計(jì)［J］.船海工程，2011（2）：58-60.

［4］陳亞飛，汪益兵.散糧穩(wěn)性計(jì)算表的編制及在教學(xué)評(píng)估中的應(yīng)用［J］.航海教育研究，2013（1）：65-69.

［責(zé)任編輯：劉月］

The Influence of Deck Girder on Grain Stability

WANG Lulu
(Bohai Shipbuilding Vocational College,Xingcheng 125105,China)

While it loads bulk grain during the operation,the ship's relevant requirements of stability are different from other liquid cargo or solid cargo.The grain space and grain volume heeling moment are calculated through the two defining methods of having deck girder and having no deck girder in the bulk cargo ship's grain space.The grain stability numerical result is determined by grain volume heeling moment.At the same time,the researcher checks calculation using NAPA software,and analyzes the influence of deck girder on grain stability through the numerical result.

bulk grain;girder;stability calculation;NAPA

U695.2

A

2095-5928（2016）04-39-03

10.16850/j.cnki.21-1590/g4.2016.04.012

2016-04-20

王璐璐（1982-），女，遼寧葫蘆島人，講師，碩士，研究方向：船舶與海洋工程。