滚装船的主尺度计算.pdf

滚装船的主尺度计算宋德华有关滚装运输的优点巳为人们所公认,因此近年来滚装船的发展比较快,但有关近海与远洋滚装船的主尺度计算方法,到目前为止公开发表的较少,已发表资料的主要数据均不够完全,也没有反映出近年来新建滚装船的特点?本文根据最近几年来各国所建 造的?多艘近海、远洋滚装船的技术数据,经过分析后,提出了滚装船的主尺度计算公式与图表?其适应范围为!航 速#%&节,载重%()吨、主机功 率%&马力,舱容 米!一、船型 的主要参数与特点主要技术 参数!除一般运输船所表达的总长、垂线间长、型宽、型 深、吃水、载重 量、舱容、总吨、净吨、主机功率、航速 等外,滚装船还有其独特的参数,归纳如下!?装 载+,木的数量?%?装载%英尺或 英尺拖车的数量,或能兼装小汽车的数量?#?装载拖车长度(应标注出相对应的宽度)?甲板面积(指能装载集装箱或拖车的甲板面积)?甲板、跳板、升降机等能承受的负荷,包括平均负荷、轴 负荷、轮负荷?舱内、甲板间及尾门等交通出入口的净宽、净高等?船型的特点!滚装船与普通货船不同,其船型 的主要特点如下!?建筑型式?首尾设有尖舱,机舱设于尾部,机舱上面为主要的交通要道,因此机舱 近 似于封闭式?前面的货舱一般用无脊弧 和梁拱的甲板进行水平分隔,上下交通依靠固定或活动的坡道,或升降机?在主甲板下两舷一般设置双 层船壳,形成边舱,并尽量少设横舱壁,若为满足抗沉性要求而设置了水密横舱壁,则需在舱壁板上装设无门槛的水密门?在主甲板上露天甲板下一般为纵通、无横舱壁 的甲板 间舱。在上下出入口处,也根据抗沉性要求配置水密或非水 密的盖板?在首尾或两舷设有可通车辆的开口、水密门和跳板?上层建筑设在尾部或中部偏前,视布置需要而定。%?决定 暗体主尺度的方法与一般货船不同?如型深与型宽,在扣除双层底、骨架或梁 材高度后,应是所运送货物的每单元尺度的整倍数,故尺度的变化是不连续的,主尺度的比值与普通货船也有所不 同。#?货舱容积比相同载重量的干货船大?冰+,指&%英尺标准集装箱。?因枪容要求大,故其有较大的型深,于是为满足稳性要求而不得不加固体或液体压载?另外,要求在各种不同装 载情况下,能调整初稳心高度,以免出现因初稳心高度过小而形成稳性不足,或过大而造成横摇过剧,从而增大对船体结构的动力负荷或破坏货物的绑扎设置,造成货物的破损和横移等危险事故?因型深高、水上面积与水下面积的比值约为#左右,以及该型船靠离码头次数频 繁,对操纵性的要求较高,为此一般均设置侧推器?因船与码头联接的跳板设在主甲板上,故主甲板的高度是根据所停靠码头的水位、码头岸壁 的高度与本船空、满载时吃水而定的?.?滚装船的特点是!主尺度比值不理想、航速高、吃水浅、主辅机功率大、货物重心 过份偏后,以及为争取尾部主甲板面 积而形成较宽的扁平船尾,其上又常设置重的尾跳板及其支架,又有庞大的上层建筑,主甲板以上的甲板间不设或少设横舱壁与支柱等,这些特点对滚装船的总体布置、性能、船体结构、振动等问题带来了不少困难?由上可见,滚装船的设计与普通货船不同,其主尺度作阶梯跳跃式的变化,故在确定载货量、载重 量、集装箱的种类与尺度、拖车长度、滚装工艺等后,在选择主尺度时,一方面具有直接选定的特点/另一方面需与建筑型式、总布置、线型、推进、结构等各种因素全面综合考虑?二、集装箱装 载数量、航速和载重系数的确定在某一航线上,应配备滚装船的数量、大小及航速,要根据该航线上的货源及所停靠港口的装卸能力、速度、码头的装卸费用、在码头上停靠的时 间、港口到内陆的联运能力、滚 装 工艺(是带轮运输、还是铲车作业、还是二者混合等)及综合各种技术经济指标来决定?航速与载重量的关系?对现有船的统计表示在图?一般滚装船的傅汝德数 为?%?#,较少超过?#以上?特别近年石油价格上升后,新造滚装船的航速有所下降,其服务航速一般按主机最大持续功率的?&0 1来确定?总箱数与载重量 之间的关系按统计所得表示在图%,其中每箱的载重量没有统一,从图中可见,统计的点子比较离散?滚装 铅的载重量中除了货物、集装箱、车辆、燃料、淡水等供应品外,还包括相当数量的压,即加瀚,柳%物藕重 童吨)图23一刀,一 一4 4 4 4 4曰曰曰川川川门门门曰曰曰口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口口巨巨巨口口口口口口口口口%柳5总箱教(拼合%&)图67二一5载水重量?而其水量是根据稳性情况而定,故影响载重系数的因素较多,图#表示所统计船的速长比与载重系数之间的关系。用数学回归后得到下式,若无相近 的型船资料,此式可作为初步设计中估算用。88一8犷肠,9:?肛一:?料户二?一丁万了式中犷船速(节);垂线间长(英尺)坛口口口 口口 口口口口 口口口口 口口 口口口口 口口口口门门日日口口口口口口口口口口口口口口口口日日口口日日口口门门口口4 4 4叻盯叻眨哄芳图#,7,一刀了刃一一滚装晤的载重系数略低于吊装式集装箱船。可见呛容对载重系数也有较大的影响,载重系数与;=%?0.?。?%?.&一?(;=7)一?叮 一?(;=7)?图,。,一;=7三、主尺度、主尺度比值、方形系数滚装船的主尺度计算与一般货船不同,首先是从货物的单元 尺度来选定船中横剖面处的型深与型宽,此后再确定船的其余主尺度?对此船型,决定主尺度不能用习惯的方法选用统计的经验公式一特别是在初步设计中应用一些带有呈尺度比值的公式计算至尺度,因其结果会把滚装船型的主尺度(=、7)是运送货物单元尺度的整倍数的特点丧失,而造成大量无效舱容。过深型深主要取决于滚装工艺、堆放货物的高度、甲板的层数、舱容与稳性等因素?对带轮 运输,船的甲板间高较大、舱容利用率较低、但装卸速度快?对用铲车或码头专用拖车 装 卸 集装箱,可堆放二层,舱容利用率可提高?根据滚装工艺,合理地选择货物的储存高度与甲板的层数,可使堆放不同的货种都能充分利用舱容?甲板间净高取决于货物的单元尺度,一般可归纳如下!裹货物类型小轿车拖车带集装箱牵引车自轮设备包装货?#?%?#?=?%?#?吞%?%#?一替一而选择甲板间净高时应考虑 各种不同货物的组合。对贮存不同货物所需的净高见表%?衰%货物高度铲车升降余地甲板梁曲甲板间最小类型8间隙28,挠曲净高(米),岑、(米),半、,平、二、小,、小?一?哎!暇!#臼口皿 几,曰工吸口悦幼。#口 几!%&卜口三皿?吸价曰!(!尸)口几自%勺自 直口亡口月,哎曰丹 八 丹 八+英尺高标准集装箱,一层+英尺高标准集装箱,二层时英尺高标准集装箱,一层时英尺高标准集装箱,二层拖车,一层./0?拖车,一层+英尺高./0?拖车,一层时英尺高./0?拖车,二层+英尺高./0?拖车+圣英尺高1 0系统,二层+英尺高1 0系统,二层时英尺高小汽车客车2。3嫂4。5555。5。5555。55。5。勺曰,曰#山,口一”甘 盛“甘675。268769。:58。5心自,曰乙 ;仙一”%堆放一层+英尺高标准集装箱所需净高,早期取2:米,近年多数取8米堆放二层集 装箱,早 期 取62 6米,近年取石376+米为多另外,根据实际使用经验,考虑滚装操作余地和结构变形等因素,应予适当增大此外由于近年运输+云英尺高的集装箱较多,最近又出现:合英尺高的集装箱,其容积比+英尺高的集装箱增加?也应予以注意故选取较高的净高,能扩大装载的通用性。近年设计新船,在设置悬挂汽车甲板的情况下,舱内净高取6米,扣除所需间隙和活动甲板的厚度58米后,舱内净高还有63米,能适应铲车作业,堆放二层+英尺高集装箱选择甲板间净高时还需考虑不同车辆与货物的组合,例,装一层+蚤英尺集装箱需8米,装客车需净高8米,2 装二层+蚤英尺集装箱,需净高6?+米,若取6+6米./0?拖车带二层+英尺集装箱需净高6+6米,8装载二层+云英尺集装箱需净高6?+米,若取65米./0?拖车拖二层+蚤英尺集装箱6:6米“1 0,系统+英尺集装箱2层6 5米根据货源的情况,选取合理的层高,使货种改变时有充分灵活性在选定单层高度后,需确定甲板的层数,并考虑 与货种之间相互的组合,以及确定主甲板的位置。滚装船的主甲板是舱壁甲板、又是干舷甲板,同时又是货物运送、集散的甲板。此甲板的位置与安装跳板处的高度有关,应考虑到货物的各种装卸情况、吃水变化和潮位变化,在允许的纵横倾条件下,都能保证货物的装卸此外主甲板作为干舷甲板,应满足有关规范的要求对抗沉性有要求的船,应考虑满足抗沉性所需的最小型深对中小吨位的船应特别注意稳性的要求,因这些中小吨位船的货物重心都在空船重心以上。一 8一统计滚装船的型深与垂线间长的关系表示在图,由此可明显看出!型深的变化是阶梯跳跃式的和型深可根据货种单元尺度直接选定的特点?图;尸尸 一7组宽滚装船的型宽应是装载货物单元宽度的整倍数加货物之间及货物与舷侧之间的间隙,故型宽应为!=9%?。(。一)66(米)式中!货物的单元宽为%?石米”为货物的列数。为货物之间的间距,最小为?#米。为货物与舷侧的间距,一般为?#?米为肋骨的高度在舷侧设置纵向边水舱或甲板室围壁而具有纵壁时则!=9%?&。(,一)66(米)式中为纵壁与外板的间距(米),一般最小为?米?型宽大于%米以上者,一般在中线面上设支柱?丑9%?。(一)66(米)式中为支柱的直径(米)选取型宽还应考虑稳性、快速性等其他因素,此外,还需要考虑滚装工艺,特别对需要同时考虑不带轮运输(用铲车装卸)与带轮运输两种工 况时,选取型宽更要兼顾两种工 况时都能充分利用舱容,统计实船的;”一=和=一7的关系,分别见图,.。型宽的选择除了考虑布置的 因素外,还需考虑稳性与压载水的容量对型宽的影响,及型宽的限制条件,如通过巴拿马运河,船宽需#%?#米?一般露天甲板上堆放集装箱层数越多,则为一 一满足稳性要求,必需加大型宽或增加双层底舱的压载量,如稳性仅由船型来保证,则会造成!要求较大的型宽而恶化船舶的摇摆性能和增大船舶的运动阻力?口口口门门门口口口口口口口口口口口口口口口口口口图;”一=曰曰曰厂厂厂曰曰曰门门门曰曰曰曰曰曰门门门曰曰曰图.=一7一一根据实船统计得出典型的型宽与装载集装箱或贵车的列数见表合!衰#典组滚装粉的通寒蘸藻藏藏赢矿广厂一厂了一厂几不丁一下一下不%。0?%0?%。#%?%召。八,石?皿 通心?山?几行 月吸盯?口已%勺 ,王,工衍勺自#)勺口月扭#&二咐放放月横排纵列知舷二六舷一一36。8放,放沼横排纵列盯舷五二舷一一典型的型宽,米货物的宽度,米货物间间隙,米货物与舷侧间隙,米支柱宽度和货物与支柱间隙,米所需最小净宽,米选取典型宽度后能适应铲车装卸方式堆放。:能横放二排能二纵二横,间隙较小2连。8能横放四排一一一 放2 5横排能从上可看出滚装船的型宽的变化是不连续的,具有明显的阶梯变化,在决定集装箱或车辆的装载列数、层数后,具有直接选定的特点垂从间长垂线间长主要取决于集装箱的装载量,长度应能满足布置的要求,然后再按载重 量、快速性、耐波性等因素校核修正在初步设计时可参考型船或实船统计资料进行选取统计所得的载重最与垂线间长的关系表示在图+,并用数学回归得下式可供初步设计时参考16?2+55 664,一582 3+5一4畏58 3 5一 4寻 口口口巨巨巨巨一一口口巨巨巨巨巨口口口口巨巨门门巨巨巨巨巨巨巨巨巨巨巨巨巨巨巨口口口巨巨巨巨巨巨口口口口口口口口口日日口口口口口口口口口口口口皿皿皿皿皿皿皿皿皿皿皿皿皿皿皿皿皿皿皿皿皿皿皿皿皿,5 5 5几几二二二二二叮叮厂丁丁丁丁匕匕匕日日日口口口口1 口口日日口口口口口口尸尸图图口口目目尸户口创创日日日日日日日日日日 只只只只只只只只只只只口口口 少少尸 +,二二尸尸尸#找找洲洲洲洲洲洲洲尸尸尸尸尸尸尸尸尸曰曰曰5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5丁丁匕匕#。岁岁尹尹尹尹尹尹尹尹尹尹尹尹尹尹尹尹尹尹尹尹曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰#万万万万万万万令令令#月月月 艺艺 。,艺艺艺艺艺一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一1 1 1 1 1巴巴,了了口口口口口口口口口口口口口巨巨口口口口口口口口口口口厅厅厅口口口区区口口口口巨巨巨巨巨巨巨巨巨巨巨巨巨巨巨巨巨巨巨巨1 1 1 1 1 口口口口口口口口图分4二一1 一6一在技术设计中可根据集装箱布置的行数或拖车的行数来进一步确定垂线间长,它与型宽、型深同样是不连续变化的,是集装箱或拖车长度的整倍数,但由于首尾设有尖舱和首尾线型尖削程度的不同,而减弱 了垂线间长变化不连续性的特征,当决定在主甲板上装载集装箱行数后,垂线间长可用下式近 似计算8,?乙,9几 二;州,?戈爪一)八式中!介为考虑首尾尖舱长度的系数,可取?0?0尔为集装箱或拖车的行数/为集装箱或拖车的长度?集装箱或拖车纵向间隙取?米。由上 式,对堆放%英尺集装箱 一%?行数的垂线间长,可参阅表,其中%英尺集装箱长度每箱以?米计算。衰:,八一 卜卜目一曰5自一口“一5自一门日一%卜砚“%一曰通一6(,曰一妇卜一一勺自工%&一勺自一一一!一丈名绷文%、一丁1洲设计吃水滚装船的载重量与吃水关系的实船统计见图:,其相互关系还可参阅表6衰9载重鱼吨,吃水米,8 5 55735 559763 5557955?9557 255567?7+255 572 255 5+75口口口口门门门日日口口口口曰曰曰日日日口口口曰曰曰曰曰曰曰厅厅厅厂厂厂口口)厅厅厅厅日日日厂厂厂厂厂厂曰曰曰口口口曰曰曰日日日门门日日厅厅厅口口口口一一一一一一一一一一一一一一一。55 5 5 屯 。5 5 5#曰曰曰曰曰曰曰 贝+乞“#、日曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰砂砂砂砂砂阶遥遥至至飞。#5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5园园园卜二厂厂口口口口口口口口口口口口门门门门门厂厂厂日日日日区区区 曰曰#巨巨巨巨巨巨口口口口口口口口 巨巨厂厂厂厂厂口口口口口口口口口口口叮叮叮叮叮叮叮口口口巨巨巨巨巨巨口口口口曰曰 门门图:4一?,一?一主尺度比滚装船的主尺度比见图 ,图中表示了;=、;7、=7、7随船长;而变化的统计值,;=的比值在.之间/=值较大,在%?之 间,多数在#?之间?7、;7值可间接表达舱容、稳性、抗沉性和 强度等,7值受货舱舱容影响较大,在?%?之间,;7在?之间?主甲板处型深与吃水的比值,对最小干舷船来讲是在?%二?&范围内,该型深随船长的增加而增加?图 主尺度比值方形系教滚装船傅汝德数变化的范围在?%?#之间?统计实船的方形系数与傅汝德数的关系表示在图%?。!。=仁认为对小型滚装船的方形系数为!88”888,/尸一。9?泌一?比气9 9?泌一百厂丫 对大型滚装船!88,8888,二一9?,一?厂?二?以一下丁犷丫 石其所指的大型滚装船是指货舱容积大于%万米”以上的船?根据近年所建造的滚装船来看,上两式可能有不妥之处,因小型滚装船的沿长短,3扩;大,很难选取较大的方型系数?根据实船统计所得数值,用数学 回归得下式!乙9?#一%?00?#?.?君9?#一?0犷88888犷、?万疏二”#.、蕊育)用上 式估算滚装船的方形系数较为合适,该式对载重量自#吨至%吨左右船舶很为适用。一?一图一?。四、主尺度计算实例最后以初步设计中确定滚装船主 尺度的计算实例作为本文的小结,但对一些常规设计计算则简略之。例某航线上需要载箱数为#印+,集装箱的滚装船,要求满载航速为.节,其稳性需满足无限航区的要求?滚装工艺是用铲车堆放集装箱,上甲板上装 载二层,主甲板上堆放二层,底舱堆放一层,并能兼顾带轮运输,试初步确定其主尺度?根据载箱数,求载重量!从图%,当载箱数5为#箱时/得载重量约为 吨。%?决定各层净高和型深根据要求,底舱堆放一层集装箱,并能带轮运输,则查表、表%,得底舱净高为?肠 米?主甲板上净高。考虑近年运输中出现较多?丢英尺的集装箱,故取装载二层?告英尺集装箱,所需净高为?米?但当取净高为米时,则能兼顾用?2拖车进行二层集装 箱 带轮运输,扩大通用性?则型深为!79?%双层底高横梁高双层底高取?米,主要考虑该船需装载较多压载水,横梁高可根据甲板负荷按规范计算,上甲板下横梁高约为米,主甲板下横梁高约为?米?则!至上甲板!79?邓十?十?9#?米至 主甲板!79?%石?9?肠米#?决定型宽!根据布置情况,考虑主甲板上堆放二层集装箱以及滚装工艺,兼顾带轮运输的要求,规定带轮运输时为纵向.列拖车,铲车装卸时横向堆放三列,这样在铲车装卸时产生横倾不平 衡力矩较小,并能充分利用甲板的有效面积,则确定型宽于下!对纵放,刀9%?(。一)%。%人9 9%?又.?#(.一)%:?&二%?米对横放,刀9?8?6%?&7,一?#%?#%?0.?。?%?妞.&?(;=7)一?.。,9 078厂俘一二 .&吨,7,查图%得!当犷 甲;。.?设计吃水,查图?9?时各9?%&各9 9?哈 一%?00?,#?.?若9?%约为?米,并可根据其他主尺度计算吃水?9?校核所选择主 尺度的比值!;=乙?#二?%米;79%#?二0?;=9%#%?9?=9%?%9#?79#?%二%?0查图,可看出当;9%#米时所选择的主尺度比值基本上在所统计船的数值 范围内?则可初步选定主 尺度如下!;9%#米,=9%?米,7至上帐9#?&米7至主摊9?&米9?%米各9?%&在主尺度选定后,进一步确定所设计船的建筑型式、线型、船与码头的交通方式、船内部上下交通流程、并选用设备等,而后再计算空船重 量、舱容、以及流体静、动性能,校核所选定的主尺度是否满足各项技术要求,在此均从略?今考文做?!卫?。!二一二二了,口 二 豆 二二?。,?泥班 :=城 工 =:#班双?#且,刀卜?枯班 从 了&。双二,刀,中班&?0.%?%4=?皿!二,二,二月二卫班皿#:妞!几、?#,及“,_.?,一%一