徐志堅(jiān)

(浙江方圓造船有限公司，浙江 臺(tái)州 317000)

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4 200 DWT海上皮帶自卸船貨艙排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

徐志堅(jiān)

(浙江方圓造船有限公司，浙江 臺(tái)州 317000)

由于皮帶自卸船的貨艙進(jìn)水對(duì)船舶安全造成影響，為了提高海上皮帶自卸船的安全性、實(shí)用性，根據(jù)《鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范》、《海上自卸運(yùn)沙船檢驗(yàn)暫行規(guī)定》以及船舶實(shí)際運(yùn)行需要，設(shè)計(jì)了4 200 DWT海上皮帶自卸船貨艙排水系統(tǒng)。首先通過計(jì)算確定了該船排水泵流量，其次根據(jù)規(guī)范和考慮到安全性對(duì)排水系統(tǒng)控制進(jìn)行有效設(shè)置和合理布置，從而滿足了各方的需求，并得到了船級(jí)社的檢驗(yàn)和用戶的認(rèn)可。

海上皮帶自卸船；貨艙；排水系統(tǒng)

0 引言

皮帶自卸船主要用于煤炭、沙料、石子、玉米、谷物、礦砂等顆粒狀、小塊狀物料的運(yùn)輸和裝卸。這一船型主要解決了散料卸貨時(shí)對(duì)專有碼頭的要求，同時(shí)解決了部分地區(qū)碼頭設(shè)施不足的問題，方便了貨物的快速裝卸。皮帶自卸船不僅能實(shí)現(xiàn)船對(duì)碼頭的作業(yè)，并且能實(shí)現(xiàn)船對(duì)船的作業(yè)，減少了中間環(huán)節(jié)，縮短了作業(yè)時(shí)間，降低了物流成本。但是，該船型一直存在貨艙進(jìn)水問題。當(dāng)貨艙進(jìn)水后，大量的水將會(huì)經(jīng)過貨艙底非水密式卸料斗門進(jìn)入皮帶艙，存積在底部前后左右自由流動(dòng)，對(duì)船舶安全產(chǎn)生重大影響。因此，在設(shè)計(jì)階段就需要對(duì)進(jìn)入皮帶艙的水的監(jiān)控和排出問題進(jìn)行考慮和解決。

1 工作原理及主要量度

1.1 工作原理

4 200 DWT海上皮帶自卸船為鋼質(zhì)、方尾、球鼻艏船型，采用雙機(jī)、雙槳、雙舵驅(qū)動(dòng)，配有貨物自卸系統(tǒng)和側(cè)移式艙口蓋。輸送帶在卸貨時(shí)，前端的輸送帶從艙內(nèi)收藏位置被拉出，由船內(nèi)伸出船首外；然后啟動(dòng)皮帶輸送系統(tǒng)，進(jìn)行卸貨；卸貨完成后，待航行時(shí)前端的輸送帶收入艙內(nèi)，首樓前端輸送帶出入口設(shè)有液壓啟閉的風(fēng)雨密門。皮帶自卸船總布置圖如圖1所示。

1.2 主要量度

本船入中國船級(jí)社，沿海航區(qū)。本船配有2臺(tái)主機(jī)，單機(jī)額定功率為720kW，額定轉(zhuǎn)速為750r/min，其中1臺(tái)主機(jī)驅(qū)動(dòng)軸帶發(fā)電機(jī)，用于貨艙皮帶自卸系統(tǒng)。2臺(tái)主發(fā)電機(jī)用于船舶航行。

主要量度為：

總長

93.887 m

水線長

91.385 m

垂線間長

90.00 m

型寬

16.80 m

型深

6.00 m

設(shè)計(jì)吃水

4.60 m

總噸

2 996

載重量

～4 200 t

2 自卸船貨艙排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 排水泵流量

貨艙排水泵流量根據(jù)《鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范》和《海上自卸運(yùn)沙船檢驗(yàn)暫行規(guī)范》要求分別進(jìn)行計(jì)算。為了滿足其要求，本船取最大值。

(1)根據(jù)《鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范》第3分冊(cè)第4節(jié)計(jì)算。

按艙底水總管內(nèi)徑計(jì)算每一艙底泵排量：Q1=5.66d12×10-3

按貨艙艙底管內(nèi)徑計(jì)算貨艙排水泵排量：Q2=5.66d22×10-3

式中：L為垂線間長，L=90 m；l為貨艙長度，l=68.9 m；B為船寬，B=16.8 m；D為型深，D=6 m。

經(jīng)計(jì)算，d1=101.1 mm，d2=110.2 mm，Q1=57.9 m3/h，Q2=68.7 m3/h。

根據(jù)規(guī)范規(guī)定：“在任何情況下，艙底水總管的內(nèi)徑應(yīng)不小于最大艙底水支管的內(nèi)徑”，所以貨艙排水泵最小流量確定為68.7 m3/h。

圖1 皮帶自卸船總布置圖

(2)根據(jù)海事局《海上自卸運(yùn)沙船檢驗(yàn)暫行規(guī)定》規(guī)定：“應(yīng)設(shè)置至少2臺(tái)自吸式排水泵，排水泵應(yīng)為機(jī)艙艙底泵之外專門設(shè)置的，每臺(tái)泵排量應(yīng)不小于假定進(jìn)水量(假定進(jìn)水量=貨艙口面積×100 mm/h)。排水泵應(yīng)盡可能采用泥漿泵，以提高排水的可靠性”。

排量=貨艙口面積×100 mm/h。

貨艙口長62 m，寬8 m，貨艙口面積=496 m2。

經(jīng)計(jì)算，排量=49.6 m3/h。

(3)考慮到惡劣環(huán)境時(shí)可能會(huì)引起皮帶艙大量進(jìn)水，需加大貨艙專用排水泵流量，進(jìn)一步確保船舶安全。

綜合以上因素，本船設(shè)貨艙專用排水泵2臺(tái)，其型式為船用臥式自吸離心泵，型號(hào)100CWZ-18，排量100 m3/h，壓力0.21 MPa，電機(jī)功率11 kW，滿足規(guī)范及使用要求。

2.2 排水系統(tǒng)控制

根據(jù)《海上自卸運(yùn)沙船檢驗(yàn)暫行規(guī)定》設(shè)置：“至少有1臺(tái)排水泵應(yīng)在貨艙積水超過艙底100 mm時(shí)，能自動(dòng)啟動(dòng)；應(yīng)設(shè)置貨艙液位報(bào)警裝置，在貨艙積水超過艙底100 mm時(shí)，應(yīng)能在駕駛室和機(jī)艙自動(dòng)聲光報(bào)警”，排水系統(tǒng)控制設(shè)置如下：

(1)皮帶艙底部內(nèi)底板上100 mm處安裝高位報(bào)警器。

(2)此高位報(bào)警器高位時(shí)能在機(jī)艙、駕駛室自動(dòng)聲光報(bào)警。

(3)此高位報(bào)警器高位時(shí)1號(hào)貨艙專用排水泵自動(dòng)啟動(dòng)。

2.3 排水系統(tǒng)布置

考慮到貨艙與機(jī)艙為2個(gè)相鄰的獨(dú)立處所，且為本船最大的2個(gè)獨(dú)立空間，最大限度避免貨艙艙底水進(jìn)入機(jī)艙，從而影響船舶及船舶設(shè)備的安全。貨艙排水系統(tǒng)布置要點(diǎn)為：

(1)貨艙專用排水泵布置在貨艙內(nèi)，電機(jī)布置在機(jī)艙，中間采用隔艙傳動(dòng)裝置。

(2)貨艙專用排水泵吸口管及閥布置在貨艙內(nèi)，吸口閥通過隔艙傳動(dòng)操縱頭，可以在機(jī)艙操縱。另外，考慮到有1臺(tái)泵需自啟動(dòng)，且泵吸口截止止回閥安裝方向有要求，應(yīng)選用直角型隔艙傳動(dòng)操縱頭，以滿足安裝和使用的要求。

(3)貨艙專用排水泵排出管不經(jīng)過機(jī)艙。

(4)皮帶艙艙底排水阱應(yīng)向下延伸，且阱底距龍骨的垂直距離最小不得小于500 mm。

(5)應(yīng)設(shè)置由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)急消防泵兼貨艙應(yīng)急疏排水泵。

貨艙排水管系統(tǒng)示意圖如圖2所示。

2.4 其他方面

(1)考慮到貨艙艙底水來自貨艙，將會(huì)帶來貨艙的顆粒狀物料，對(duì)于本船將會(huì)含有大量泥沙，所以貨艙排水泵材質(zhì)需采用耐磨材料。

(2)考慮到皮帶作業(yè)過程中，將會(huì)有部分物料散落在皮帶艙內(nèi)，如不及時(shí)清除，堆積起來后，將會(huì)與皮帶摩擦，影響皮帶的運(yùn)行和壽命。為了便于清除，把皮帶艙底部設(shè)計(jì)成流水溝的形式，且在皮帶艙內(nèi)設(shè)置沖洗管。這種設(shè)計(jì)便于利用消防水將物料沖洗清除。

3 結(jié)語

通過貨艙排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)確保了海上皮帶自卸船的安全性，且本系統(tǒng)從海船規(guī)范、海事局對(duì)海上自卸船暫行規(guī)定以及船舶實(shí)際運(yùn)行需要等3個(gè)方面考量，從而滿足了各方的需求，并得到了船級(jí)社的檢驗(yàn)和用戶的認(rèn)可。

圖2 貨艙排水管系統(tǒng)示意圖

參考方獻(xiàn)：

[1] 中國船級(jí)社.鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范[M].北京：人民交通出版社，2012.

2015-03-16

徐志堅(jiān)(1981—),男，工程師，從事輪機(jī)設(shè)計(jì)。

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