周云龍

摘 要：船舶投入運(yùn)營后，為充分利用空間，提高單程利潤(rùn)，船東往往要求在上甲板裝載貨物，需要船廠提供上甲板允許的最大貨物分布載荷（UNIFORM LOAD），并向船級(jí)社提交計(jì)算書予以認(rèn)可，以獲得甲板裝載貨物的證書。

關(guān)鍵詞：規(guī)范 上甲板 允許分布載荷

中圖分類號(hào)：TK83 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）09（b）-0071-02

本文主要針對(duì)CSR-B[1]、NK、CCS和LR規(guī)范中上甲板貨物分布載荷的要求進(jìn)行分析，基于甲板和甲板縱骨的局部強(qiáng)度要求，研討各規(guī)范甲板最大貨物載荷的計(jì)算方法。

1 散貨船結(jié)構(gòu)共同規(guī)范CSR-B上甲板貨物分布載荷的計(jì)算方法

（1）在CSR-B Chapter 4 section 5 2.4中規(guī)定露天甲板上有分布載荷時(shí)，規(guī)定該載荷引起的總壓力P應(yīng)不得與因不同載荷工況引起的外部壓力PD重復(fù)考慮，最大壓力取如下所得值之大者：

P=Ps+Pw （1）

P=PD （2）

式中：Ps為分布載荷的靜壓力；Pw為分布載荷引起的動(dòng)壓力，kN/m2，取：Pw=az*ps/g；az為所考慮載荷工況下分布載荷重心處的垂向加速度，m/s2；PD為所考慮載荷工況下露天甲板壓力。

（2）在CSR-B Chapter 6 Sec.1 3.2.1中規(guī)定，完整工況下上甲板板厚計(jì)算公式為：

t=15.8cacrs [（Ps+Pw）/λpRY]

（3）在CSR-B Chapter 6 Sec.2 3.2.3中規(guī)定，完整工況下縱骨凈剖面模數(shù)和凈剪切面積計(jì)算公式為：

W=1000（Ps+Pw）sl2/（mλsRY）

Ash=5（Ps+Pw）sl/tasin?

上甲板的板厚和縱骨尺寸一般由船體梁總縱強(qiáng)度、規(guī)范最小尺寸要求和液艙壓力共同決定，為滿足甲板裝貨的需要，還要額外滿足貨物載荷的要求。相反，甲板裝貨的允許載荷可以通過甲板和縱骨的實(shí)際尺寸根據(jù)上述公式進(jìn)行反推求得。

根據(jù)實(shí)際甲板板厚和縱骨尺寸分別求出Ps+Pw，此值應(yīng)為所求貨物分布載荷的靜壓力和其引起的動(dòng)壓力之合，即等于1中的Ps+Pw，再由靜壓力與動(dòng)壓力的計(jì)算關(guān)系Pw=az*ps/g即可求出甲板實(shí)際可裝載的貨物分布載荷。

2 日本船級(jí)社NK規(guī)范上甲板貨物分布載荷的計(jì)算方法

NK規(guī)范Chapter 10 10.2甲板載荷中有如下規(guī)定：

在暴露甲板裝載木頭或其他貨物時(shí)，貨物載荷取單位面積的貨物重量，但不小于下列計(jì)算所得值：

h=a*（b*f-y）（KN/m2）

式中：a，b參見規(guī)范表C10.1.船長(zhǎng)方向不同位置取值不同。

但規(guī)范同時(shí)規(guī)定，無論任何情況貨物載荷h取值不得小于表C10.2h最小值的規(guī)定。（具體參見NK規(guī)范表C10.2的要求）

在NK規(guī)范C篇第17章 17.3中對(duì)強(qiáng)力甲板（暴露甲板）板厚要求如下：

1.47CS√h+2.5（mm）

在規(guī)范C篇第10章 10.3.3甲板縱骨的剖面模數(shù)要求如下：

W=1.14Shl2（cm3）

其中h為上述規(guī)定的壓頭。

滿足NK規(guī)范的船舶，上甲板及縱骨的尺寸至少要滿足上述載荷要求，其中總縱強(qiáng)度系數(shù)的影響未體現(xiàn)在載荷公式中，而是在結(jié)構(gòu)尺寸公式予以考慮。

在確定上甲板最大裝貨載荷時(shí)可以按此公式由上甲板及縱骨的實(shí)際尺寸反推求得h。此時(shí)得到的h為貨物靜載荷，未考慮運(yùn)動(dòng)加速度引起的動(dòng)壓力影響，但其中包含了總縱強(qiáng)度系數(shù)的影響。

3 中國船級(jí)社CCS規(guī)范上甲板貨物分布載荷的計(jì)算方法

CCS規(guī)范第2篇第2章第8節(jié)2.8.1.1中規(guī)定了甲板的計(jì)算壓頭，并對(duì)設(shè)計(jì)貨物載荷作了明確規(guī)定，為8.5kPa=8.5kN/m2。

對(duì)上甲板板厚的計(jì)算未考慮設(shè)計(jì)載荷的要求，僅規(guī)定了最小尺寸要求。對(duì)甲板下桁材、骨材的計(jì)算中考慮了設(shè)計(jì)載荷以及貨物裝載載荷，對(duì)于沒有裝載貨物要求的船舶，貨物載荷取值為8.5kN/m2。

其中計(jì)算壓頭h的公式中考慮了不同位置的加速度，因此取了相應(yīng)的系數(shù)。

以甲板縱骨剖面模數(shù)的計(jì)算為例：

W=c1shl2 cm3

W=c2sh+c3sl2L2×10-4 cm3

可由縱骨的實(shí)際剖面模數(shù)反推得到壓頭h值。再根據(jù)表3中計(jì)算壓頭的公式求出船長(zhǎng)方向不同位置的實(shí)際貨物裝載載荷p值，此值即為允許的甲板裝貨載荷。

4 英國船級(jí)社LR規(guī)范上甲板貨物分布載荷的計(jì)算方法

在LR規(guī)范第三篇第3章第5節(jié)設(shè)計(jì)載荷表3.5.1中對(duì)設(shè)計(jì)載荷和允許貨物載荷進(jìn)行了規(guī)定，分為國際SI單位和公制單位，本文僅取國際SI單位制進(jìn)行介紹。

其中最小貨物載荷與CCS規(guī)范相同都為8.5kN/m2，設(shè)計(jì)貨物載荷取實(shí)際值。

LR規(guī)范第4篇第1章第4節(jié)表1.4.3中規(guī)定了甲板縱骨的計(jì)算：

Z=0.043 s k hT1le2F1

可以采用與CCS規(guī)范相同的反推計(jì)算求出允許裝貨載荷。

5 結(jié)論

從上述分析可知，通常根據(jù)船舶甲板及縱骨的實(shí)際尺寸，應(yīng)用規(guī)范公式進(jìn)行反推求得允許的裝載載荷。相比于其他船級(jí)規(guī)范基于經(jīng)驗(yàn)的公式，CSR規(guī)范在船體梁載荷和加速度對(duì)甲板貨物載荷計(jì)算的影響方面更加具備理論依據(jù)。

另外，船廠一般都以不改變甲板現(xiàn)有強(qiáng)度為前提進(jìn)行最大貨物載荷計(jì)算。從船廠的利益考慮，給出的數(shù)值越安全越好，因此一般不會(huì)通過實(shí)際板厚和骨材尺寸進(jìn)行反推，而是取規(guī)范要求的最小值：

CSR-B：一般取規(guī)范要求的露天甲板壓力PD。

NK：取h=a*（b*f-y） （kN/m2）和表C10.2 兩者最小值。

CCS&LR：8.5（kN/m2）。

參考文獻(xiàn)

[1] 散貨船結(jié)構(gòu)共同規(guī)范（CSR-BC）：Common structure rules for Bulk Carrier[Z].

[2] 日本船級(jí)社（NK）：Rules for the Survey and Construction of Steel Ships/Guidance[Z].

[3] 中國船級(jí)社（CCS）：鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范[Z].

[4] 英國勞氏船級(jí)社（LR）：Rules and Regulations for the Classification of Ships[Z].endprint