CN104527934B - 柔性悬链线盖板式液舱制荡装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种柔性悬链线盖板式液舱制荡装置，其特征在于：所述的液舱制荡装置包括设置在液舱（1）中的漂浮盖板（2），在漂浮盖板（2）的上方连接有多个均匀分布的上悬链线（3），上悬链线（3）的另一端固定连接在液舱（1）的上部，在漂浮盖板（2）的下方连接有多个均匀分布的下悬链线（4），下悬链线（4）的另一端固定连接在液舱（1）的底部。这是一种结构简单、成本低、建造简单、维修容易的柔性悬链线盖板式液舱制荡装置。
Description
技术领域
本发明涉及船舶与海洋工程领域，特别是一种柔性悬链线盖板式液舱制荡装置。
背景技术
船舶与海洋结构物在海上航行或作业时，由于需要，船体内配备装载货油、燃油、淡水和压载水等液货舱室，这些液舱可能存在装载不满的情况，称为部分装载。船体在风、浪、流等外力的作用下会产生摇摆与升沉等运动，部分装载的液舱内的液体也会随着船体的运动而产生晃荡，对舱室围壁及相关结构构件产生晃荡抨击压力。尤其在天气和海况较差的情况下，这种晃荡载荷尤为剧烈。当液体的晃荡频率接近船体摇荡的固有频率时，会发生谐振。当舱内压力过大，还可能导致导致结构损坏，若再有船体结构腐蚀和年久失修的因素，则很可能产生结构连锁失效，造成多舱连续浸水、吃水超限、稳性丧失等。因此，对于可能会产生剧烈晃荡冲击载荷的液舱，有必要避免部分装载，若无法避免，则应采取适当制荡措施，以避免可能产生的严重结构损坏。
目前液舱制荡措施设计主要有制荡舱壁和固定制荡网两种形式。前者是一种安装在舱内、与舱型截面相同的钢制舱壁结构，舱壁上开空，并安装横、纵桁材和加强筋，该结构根据安装的疏密程度，获得不同的制荡效果，具有制荡效果好的优点，但结构复杂、重量大、建造成本高、维修难度高、一旦安装不可移动等特点，且其较大的结构重量使得船舶载货量会有所降低。如中国专利号：201410003470.3，专利名称为：用于LNG加注船独立C型货舱的阻尼式阻荡舱壁。
固定制荡网是一种安装在液舱适当位置的固定网面浮体结构。如中国专利号：201180034555.2。专利名称：用于液体货物用货舱的减晃荡冲击装置及减晃荡冲击方法。发明人慎灿孝（三星重工业株式会社）提出了一种固定安装在货舱适当位置的起伏引导单元，借助被约束在起伏引导单元上的漂浮体，抑制货物的晃荡。该装置在结构形式上与制荡舱壁相同，不同的是漂浮体可以沿着安装在货舱直角舱壁上的固定导轨滑动，利用漂浮体在轨道上的移动阻力来消弱晃荡压力。该装置由于需要在舱室各个围壁上安装导轨等构件，使得结构复杂、建造成本高、且仅适用于舱室围壁均为直角舱壁的规则舱室，对于不能安装导轨的折角型、曲面型等舱壁不适用。
发明内容
本发明是为了解决现有技术所存在的上述不足，提出一种结构简单、成本低、建造简单、维修容易的柔性悬链线盖板式液舱制荡装置。
本发明的技术解决方案是：一种柔性悬链线盖板式液舱制荡装置，其特征在于：所述的液舱制荡装置包括设置在液舱1中的漂浮盖板2，在漂浮盖板2的上方连接有多个均匀分布的上悬链线3，上悬链线3的另一端固定连接在液舱1的上部，在漂浮盖板2的下方连接有多个均匀分布的下悬链线4，下悬链线4的另一端固定连接在液舱1的底部。
所述的液舱1为直四棱柱型，所述的漂浮盖板2按照以下公式进行确定：
其中为漂浮盖板2的表面积，单位，为漂浮盖板2的长度，单位m，为漂浮盖板2的宽度，单位m，为液舱1的水平剖面长度，单位m；为液舱1水平剖面宽度，单位m；是漂浮盖板2与液舱1舱壁之间的间隙，单位m；是漂浮盖板2的厚度，单位m；是漂浮盖板2淹没在液面以下部分的厚度，单位m；是漂浮盖板2漂浮在液面以上部分的厚度，单位m；是漂浮盖板2的整体重量，单位；是上悬链线3和下悬链线4的整体重量，单位；是液舱1中液体的密度，单位。
所述的下悬链线4的长度L1和截面积Ac1按照以下公式进行确定：
其中L1为下悬链线4的长度，单位m；H为液面到液舱1底部的距离，即液面高度，单位m；为下悬链线4的安装位置距液舱1舱底的距离，单位m；为绑缚在漂浮盖板2部分的下悬链线4的绑扎长度，单位m；为下悬链线4的截面积，单位；Fs是下悬链线4的最大垂向晃荡载荷，单位；为液舱1满载时下悬链线4承受的拉力，单位；是下悬链线4的数量；为下悬链线4的抗拉强度，单位。
所述的上悬链线3的L2和截面积Ac2按照以下公式进行确定：
其中是上悬链线3的长度，单位m；是上悬链线3在液舱1上的安装点距离漂浮盖板2上安装点的垂直距离，单位m；是上悬链线3在液舱1上的安装点距离液舱1底部的垂直距离，单位m；是液舱1空载时漂浮盖板2的悬垂位置距离液舱1底部的距离，单位m；是上悬链线3的截面积，单位；是上悬链线3的数量数目；为上悬链线3的抗拉强度，单位。
所述的上悬链线3和下悬链线4由钢丝、尼龙绳或缆绳中的一种制成。
所述的漂浮盖板2采用柔性材料制成。
所述的漂浮盖板2采用橡胶或超强塑料制成。
所述的漂浮盖板2上均匀开设有多个上下贯通的孔。
本发明同现有技术相比，具有如下优点：
传统的液舱制荡装置往往存在者种种问题，如结构复杂、重量大、成本高、建造难度大、维修保养复杂等，针对上述问题，本申请公开了一种柔性悬链线盖板式液舱制荡装置，它在一个可以随液舱内液面浮动的漂浮盖板的上方和下方连接了多个悬链线，利用悬链线的长度来制约漂浮盖板的运动幅度和范围，由于漂浮盖板具有半顺应半刚性的特性，使得晃荡载荷的水平分力增大，垂向分力减小，利用漂浮盖板的柔性材质吸收水平运动动能，利用悬链线的张紧力克服垂向分力，利用悬浮盖板与张紧悬链线的共同作用，实现吸收和压制液面晃荡、上卷、抨击、破碎等现象产生的动能和动态载荷，有效抑制大的晃荡载荷，降低晃荡频率，避免谐振，保护结构不受大的抨击载荷。这种结构的制荡装置结构简单、成本低廉、建造容易、维修方便，因此可以说它具备了多种优点，特备适合于在本领域中推广应用，其市场前景十分广阔。
附图说明
图1为本发明实施例在空载状态下的结构示意图。
图2为本发明实施例在部分载荷状态下的结构示意图。
图3为本发明实施例在满载状态下的结构示意图。
图4为本发明实施例在部分载荷状态下右倾5°时的结构示意图。
图5为本发明实施例在部分载荷状态下左倾5°时的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图说明本发明的具体实施方式。如图1至图5所示：一种柔性悬链线盖板式液舱制荡装置，它包括设置在液舱1中的漂浮盖板2，这个漂浮盖板2采用柔性材料制成，如橡胶或超强塑料等，在漂浮盖板2的上方连接有多个均匀分布的上悬链线3，上悬链线3的另一端固定连接在液舱1的上部，在漂浮盖板2的下方连接有多个均匀分布的下悬链线4，下悬链线4的另一端固定连接在液舱1的底部，而所述的上悬链线3和下悬链线4由钢丝、尼龙绳或缆绳中的一种制成。
当所述的液舱1为直四棱柱型时，所述的漂浮盖板2按照以下公式进行确定：
其中为漂浮盖板2的表面积，单位，为漂浮盖板2的长度，单位m，为漂浮盖板2的宽度，单位m，为液舱1的水平剖面长度，单位m；为液舱1水平剖面宽度，单位m；是漂浮盖板2与液舱1舱壁之间的间隙，单位m；是漂浮盖板2的厚度，单位m；是漂浮盖板2淹没在液面以下部分的厚度，单位m；是漂浮盖板2漂浮在液面以上部分的厚度，单位m；是漂浮盖板2的整体重量，单位；是上悬链线3和下悬链线4的整体重量，单位；是液舱1中液体的密度，单位。
所述的下悬链线4的长度L1和截面积Ac1按照以下公式进行确定：
其中L1为下悬链线4的长度，单位m；H为液面到液舱1底部的距离，即液面高度，单位m；为下悬链线4的安装位置距液舱1舱底的距离，单位m；为绑缚在漂浮盖板2部分的下悬链线4的绑扎长度，单位m，如下悬链线4的整体长度为5米，下悬链线4绑缚在液舱1和漂浮盖板2上后，在绷紧状态下的长度为4.9米，则绑扎长度为5-4.9=0.1米，这里的绑扎长度就是直接绑缚在漂浮盖板2上的部分下悬链线4的长度；为下悬链线4的截面积，单位；Fs是下悬链线4的最大垂向晃荡载荷，单位；为液舱1满载时下悬链线4承受的拉力，单位；是下悬链线4的数量；为下悬链线4的抗拉强度，单位。
所述的上悬链线3的L2和截面积Ac2按照以下公式进行确定：
其中是上悬链线3的长度，单位m；是上悬链线3在液舱1上的安装点距离漂浮盖板2上安装点的垂直距离，单位m；是上悬链线3在液舱1上的安装点距离液舱1底部的垂直距离，单位m；是液舱1空载时漂浮盖板2的悬垂位置距离液舱1底部的距离，单位m；是上悬链线3的截面积，单位；是上悬链线3的数量数目；为上悬链线3的抗拉强度，单位。
举例说明，液舱1采用长、宽、高分别为的规则矩型舱。液舱1的装载率为50%，漂浮盖板2与舱壁之间的间隙为。漂浮盖板2面积满实度为95%，选择中空的橡胶浮箱作为漂浮盖板2，其有实心部分的体积与空心部分的体积比为1:1，实体部分密度为，液舱1装载海水，海水的密度为，悬链线采用尼龙绳材料，重量忽略不计。取。先将上述各项参数带入上述公式，进行漂浮盖板2的各项参数计算，计算结果如下：
由；取；取；则漂浮盖板2的下悬链线4的各项参数可由上述公式计算如下：
取；取尼龙绳为国标GB/T20118-2006，6*37+FC-32，，由上述公式得到下悬链线4的直径：
取。
最后由公式确定上悬链线3的各项特征参数：
取，，；得：
取，，得：
取。
Claims (3)
1.一种柔性悬链线盖板式液舱制荡装置，其特征在于：所述的液舱制荡装置包括设置在液舱（1）中的漂浮盖板（2），在漂浮盖板（2）的上方连接有多个均匀分布的上悬链线（3），上悬链线（3）的另一端固定连接在液舱（1）的上部，在漂浮盖板（2）的下方连接有多个均匀分布的下悬链线（4），下悬链线（4）的另一端固定连接在液舱（1）的底部，
所述的液舱（1）为直四棱柱型，所述的漂浮盖板（2）按照以下公式进行确定：
其中A为漂浮盖板（2）的表面积，单位，为漂浮盖板（2）的长度，单位m，b为漂浮盖板（2）的宽度，单位m，为液舱（1）的水平剖面长度，单位m；为液舱（1）水平剖面宽度，单位m；是漂浮盖板（2）与液舱（1）舱壁之间的间隙，单位m；是漂浮盖板（2）的厚度，单位m；是漂浮盖板（2）淹没在液面以下部分的厚度，单位m；是漂浮盖板（2）漂浮在液面以上部分的厚度，单位m；是漂浮盖板（2）的整体重量，单位；是上悬链线（3）和下悬链线（4）的整体重量，单位；是液舱（1）中液体的密度，单位。
2.根据权利要求1所述的柔性悬链线盖板式液舱制荡装置，其特征在于：所述的下悬链线（4）的长度L1和截面积Ac1按照以下公式进行确定：
其中L1为下悬链线（4）的长度，单位m；H为液面到液舱（1）底部的距离，即液面高度，单位m；为下悬链线（4）的安装位置距液舱（1）舱底的距离，单位m；为绑缚在漂浮盖板（2）上部分的下悬链线（4）的绑扎长度，单位m；为下悬链线（4）的截面积，单位；是下悬链线（4）的最大垂向晃荡载荷，单位；为液舱（1）满载时下悬链线（4）承受的拉力，单位；是下悬链线（4）的数量；为下悬链线（4）的抗拉强度，单位。
3.根据权利要求1所述的柔性悬链线盖板式液舱制荡装置，其特征在于：所述的上悬链线（3）的L2和截面积Ac2按照以下公式进行确定：
其中是上悬链线（3）的长度，单位m；是上悬链线（3）在液舱（1）上的安装点距离漂浮盖板（2）上安装点的垂直距离，单位m；是上悬链线（3）在液舱（1）上的安装点距离液舱（1）底部的垂直距离，单位m；是液舱（1）空载时漂浮盖板（2）的悬垂位置距离液舱（1）底部的距离，单位m；是上悬链线（3）的截面积，单位；是上悬链线（3）的数量数目；为上悬链线（3）的抗拉强度，单位。
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