CN103204226A - 基于防泥沙功能的沉淀溢流压载舱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于防泥沙功能的沉淀溢流压载舱，包括船舷侧和船底两处连通的压载舱空间，在所述船舷侧的压载舱空间中独立分隔出一个下部封闭的沉淀舱，所述沉淀舱的上部设置连通所述压载舱其他空间的上部通孔，用于溢流；所述沉淀舱底部一侧设置有进/出水口。本发明通过在压载舱的舷侧设置部分独立沉淀舱，达到既能控制泥沙尽量沉淀于易于清理的沉淀舱内；又没有改变根本的水密分割，保持了与常规压载舱的一致性，不增加船员的操作复杂程度。本发明降低了泥沙清除的工作难度，进而降低了船舶的安全隐患。

Description

基于防泥沙功能的沉淀溢流压载舱

技术领域

本发明涉及船舶分舱和结构设计领域，更具体地说，涉及船舶压载舱的结构改进。

背景技术

如图1所示，现有技术的压载舱包括船底和船舷侧构成的封闭空间(图1示出的L型整体结构)。其中，如图2所示，现有技术压载舱，位于舷侧的压载舱由横向的水平桁构件3、纵向的肋板构件2交错隔成各个小的隔断，各个隔断之间由孔1相连通。船底的压载舱由图3中上部的内底板22和下部外底板23构成，且在内底板22和外底板23上垂直板面间隔设置有纵骨21。图1中还示出了位于内底板处用于压载舱进/出水的压载舱底部吸口4。

问题在于，宁波、舟山等港口在我国属重要的大型港口。由于长江将大量泥沙冲刷入海，使这一海域海水含沙量极高。船舶在卸下货物的同时，港口内混浊的压载水也被灌注到压载舱内。由于含沙量高达1-2％，这些压载水在船舶每个航次都要积淀下几十甚至上百吨的淤泥。特别是淤泥都沉淀在结构复杂的船底。由于船底纵骨21(图3所示)排列密集，淤泥清理必须在每个纵骨档内分别进行，非常困难，耗时耗力，无法每个航次都能清理，结果导致配载数据显示的剪力和弯矩失真，令船员和船级社无法做出正确评估，有可能造成船舶受力超限，加速了结构损坏。日积月累后，泥沙还会全面封住船底纵骨和横肋板的流水孔，直至将纵骨掩埋，令船舶底部的腐蚀、皱折、屈曲、断裂等情况无法被及时检查和修复，加速腐蚀船体，增加了船舶的安全隐患。

发明内容

本发明旨在解决现有技术压载舱，泥沙、淤泥主要沉淀在船底空间，使得清除不便，造成船体安全隐患增加等问题。

为了达到上述目的，本发明提供一种基于防泥沙功能的沉淀溢流压载舱，与现有技术相同，也包括船舷侧和船底两处连通的压载舱空间。其中，在所述船舷侧的压载舱空间中独立隔出一个下部封闭的沉淀舱，所述沉淀舱的上部设置通孔，用于溢流。通过所述上部通孔，所述沉淀舱连通所述压载舱的其他空间。所述沉淀舱底部一侧设置有进/出水口。

所述沉淀舱包括两端密闭的端侧肋板和底部密闭的底端水平桁，从而构成一个下部封闭的筒形结构。在所述沉淀舱中为现有技术压载舱结构具有的纵横交错构成小隔断的中部肋板和中部水平桁。其中，每一所述隔断中，所述中部肋板上开设有中部通孔；所述中部通孔的底侧边与所处隔断中的底端水平桁或中部水平桁齐平，以便清除泥沙。而所述中部水平桁上开设有用于上下层隔断连通的水平桁通孔。

优选方式下，相邻上下两层所述中部水平桁上的所述水平桁通孔分别位于所述沉淀舱的两侧开设，且底层的所述水平桁通孔位于所述进/出水口的相反一侧，从而使得注入沉淀舱中的水在纵向由下至上以S型逐层注入各个隔断。

最优方式下，每一所述水平桁通孔为多个小孔交错排布的方式设置。

此外，相邻两个所述中部肋板上的同层两个所述中部通孔分别位于各自所述中部肋板的两侧，从而在横向上，注入的水也是以S型逐个隔断注入。最优方式下，相邻两个所述中部通孔以中部肋板的中线对称位于两侧设置。

与现有技术相同，仍然保留船底压载舱空间中位于船底上设置有用于压载舱进/出水的压载舱底部吸口。在排水时，可以加快排水速度。在泥沙沉积不严重的区域，仍可以该压载舱底部吸口实现压载舱水的进出。

一种最优方案，沉淀舱中的所述中部水平桁为两层，其中，下层所述中部水平桁上的所述水平桁通孔为三个小孔，呈品字形设置。上层所述中部水平桁在相邻四个隔断中分别设置所述水平桁通孔，且首、尾两个所述水平桁通孔由三个小孔呈品字形构成；中、间两个所述水平桁通孔仅为一个小孔位于中部设置。

本发明基于防泥沙功能的沉淀溢流压载舱，通过在压载舱的舷侧独立设置沉淀舱，以便泥沙沉淀于此，从而为泥沙清除提供便利。本发明没有改变根本的水密分割，保持了与常规压载舱的一致性，未增加船员的操作复杂程度。本发明降低了泥沙清除的工作难度，进而降低了船舶的安全隐患。

附图说明

图1是现有技术船舶压载舱的外轮廓结构示意图；

图2是图1所示压载舱的内部结构示意图；

图3是图1和2所示压载舱的船底部压载舱结构示意图；

图4是本发明基于防泥沙功能的沉淀溢流压载舱一种实施例的内部结构示意图；

图5是本发明沉淀舱中中部肋板的平面结构示意图；

图6是与图5所示中部肋板相邻的另一中部肋板的平面结构示意图；

图7是本发明沉淀舱中端侧肋板的平面结构示意图；

图8是图4实施例中上层中部水平桁的的平面结构示意图；

图9是图4实施例中下层中部水平桁的的平面结构示意图；

图10是图4实施例中底端水平桁的的平面结构示意图；

图11是本发明基于防泥沙功能的沉淀溢流压载舱另一种实施例的内部结构示意图。

具体实施方式

如图4和图11所示本发明基于防泥沙功能的沉淀溢流压载舱，其中，标号2为构成沉淀舱的端侧肋板，图中为压载舱的第一道肋板和最后一道肋板。标号3为构成沉淀舱的底端水平桁3，图中未压载舱舷侧最下层水平桁。标号4为压载舱底部吸口，标号5为压载舱舷侧进/出水口5。上述构件2和3为部分水密，即密闭部分，与侧壁密封，在舷侧围成一个沉淀舱(图中阴影部分)。压载水先打进舷侧沉淀舱，使得含有大量泥沙的压载水先注入沉淀舱，然后溢流到底部压载舱；为提高沉淀效果，在内部构件中部肋板7和中部水平桁8的适当位置上开孔，控制压载水的流向和流速，压载水中的泥沙会大部分沉淀在舷侧沉淀舱内，只有较少量泥沙从沉淀舱溢流后，沉淀在双层底里，由于沉淀在舷侧的泥沙比较容易清理，可以实现每个航次的彻底清理，从而达到防泥沙效果。

本发明的压载舱结构在每个压载舱布置两个吸口，弦侧布置高位弦侧吸口5，满足沉淀舱的注排水功能，同时便于舷侧清除泥沙，底部布置低位吸口4，满足双层底的注排水功能；

此外，图9为图4中的第二层弦侧水平桁，即中部水平桁8，是图中两个中部水平桁位于底层的一个。其仅在沉淀舱最前端开孔。从而使得通孔6位于进/出水口5的相反一侧。如图8所示，上层的中部水平桁上的通孔6与图9所示水平桁的通孔位置开设相反，分别位于沉淀舱的两侧。从而这使得压载水在沉淀舱内成S形自下向上流动，增加沉淀路径，提高沉淀效果。图10为底部密闭的底端水平桁3的结构，尽在位于沉淀舱外的两侧开设连通孔。图8-10中的标号25为横舱壁。

此外，图8所示沉淀舱中最上层弦侧水平桁，仅在沉淀舱后部开大孔，确保压载水到沉淀舱的前后端溢流口的路径相等，不会因为路径相差大造成两端溢流量相差明显，导致流速快、沉淀效果差，中间加设单个小孔，防止小孔的上方形成流速非常低的空间。

如图5和6所示相邻两个沉淀舱中的中部肋板，开口位置不同，相邻两个中部肋板7上的同高度的两个中部通孔9分别位于各自中部肋板7的两侧，且以中部肋板的中线对称设置。图中是以肋板中心线为轴对称，不但增加了沉淀的路径，而且在每个肋板之间可以形成加速沉淀的涡流，提高沉淀效果。图7为端侧肋板2的结构，尽在沉淀舱的上部开设上部通孔11，从而连通压载舱的其他空间。图5-7中，标号24为上甲板。

一种优选实施例中，以32万吨VLCC原油船的NO.3压载舱的结构为通过FEM有限元模型的强度分析，以及CDF流体分析，和实体模型试验的验证，设计出最优的压载舱形式：如图7，端侧肋板2的非水密孔(上部通孔11)位置距舱顶1800mm。如图10，底端水平桁3的水密距离位于两个端侧肋板2之间。如图5和6，中部通孔9的大开孔尺寸为1600 x 1000mm，大开孔下端与水平桁面平齐，便于清沙；上部4个小开孔直径为500mm，增加了流通面积，减少流速，有益于沉沙，同时小开孔错位布置，满足强度要求。如图8，沉淀舱中最上层弦侧水平桁的端部和中部开口均为3个间距为500mm的600 x 800mm，错位布置，中间的单个的小孔为600 x 800mm。如图9，沉淀舱中位于底层的中部水平桁8，仅在沉淀舱最前端开孔，尺寸为3个间距为500mm的600 x 800mm，错位布置。

本发明以实验为基础，并且应用CFD流体分析软件进行了大量的计算，对比、分析、论证得到上述结论。其中，中间过程的方案有12个，实验方案64种。本发明能沉淀30-40％的泥沙在舷侧沉淀舱里，其中，主要沉淀能在短时间内沉淀的较大粒径的泥沙颗粒。压载舱的每个肋板构件7的大开口与水平桁构件的高度一致，下次的压载水交换时，压载水沿着水平桁构件流动，就可以自动清理舷侧压载舱，操作方便，而且节省人力、物力。更重要的是，经过舷侧沉淀舱溢流后的压载水，主要含有在短时间内不易沉淀的较小粒径的泥沙颗粒，也就是说，在下次的压载水交换以前也基本不会沉淀到底部压载舱内，会随着压载水交换排出舱外，压载舱泥沙排出率综合效果达到80％左右。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于防泥沙功能的沉淀溢流压载舱，包括船舷侧和船底两处连通的压载舱空间，其特征在于，在所述船舷侧的压载舱空间中部分独立分隔出一个下部封闭的沉淀舱，所述沉淀舱的上部设置连通所述压载舱其他空间的上部的溢流通孔(11)；所述沉淀舱底部后侧设置有进/出水口(5)。

2.根据权利要求1所述基于防泥沙功能的沉淀溢流压载舱，其特征在于，所述沉淀舱包括两端密闭的端侧肋板(2)和底部密闭的底端水平桁(3)；所述沉淀舱中包括纵横交错构成小隔断的中部肋板(7)和中部水平桁(8)；

每一所述隔断中，所述中部肋板(7)上开设有中部通孔(9)；所述中部通孔(9)的底侧边与所处隔断中的底端水平桁(3)或中部水平桁(8)齐平；

所述中部水平桁(8)上开设有用于上下层隔断连通的水平桁通孔(6)。

3.根据权利要求2所述基于防泥沙功能的沉淀溢流压载舱，其特征在于，相邻上下两层的所述中部水平桁(8)上所述水平桁通孔(6)分别位于所述沉淀舱的两侧开设，且位于底层的所述中部水平桁(8)上的所述水平桁通孔(6)位于所述进/出水口(5)的相反一侧。

4.根据权利要求3所述基于防泥沙功能的沉淀溢流压载舱，其特征在于，所述水平桁通孔(6)为多个小孔交错排布的方式设置。

5.根据权利要求3所述基于防泥沙功能的沉淀溢流压载舱，其特征在于，相邻两个所述中部肋板(7)上的等高度所述中部通孔(9)分别位于各自所述中部肋板(7)的两侧。

6.根据权利要求5所述基于防泥沙功能的沉淀溢流压载舱，其特征在于，相邻两个所述中部肋板(7)上的等高度所述中部通孔(9)以所述中部肋板(7)的中线对称位于两侧设置。

7.根据权利要求1-6任一所述基于防泥沙功能的沉淀溢流压载舱，其特征在于，所述船底的压载舱空间位于船底上设置有用于压载舱进/出水的压载舱底部吸口(4)。

8.根据权利要求7所述基于防泥沙功能的沉淀溢流压载舱，其特征在于，所述中部水平桁(8)为两层；

下层所述中部水平桁(8)上的所述水平桁通孔(6)为三个小孔，呈品字形设置；

上层所述中部水平桁(8)在相邻四个隔断中分别设置所述水平桁通孔(6)，且首、尾两个所述水平桁通孔(6)由三个小孔呈品字形构成，中、间两个所述水平桁通孔(6)仅为一个小孔位于中部设置。

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