CN104627320B - 一种大型矿砂船的舯横剖面结构 - Google Patents

Abstract

一种大型矿砂船的舯横剖面结构，货舱底部设置有载货平台，载货平台的下方设置为压载舱，货舱的两侧则设置为空舱。该大型矿砂船的结构改善了货舱底部结构的受力情况；同时可有效减小舱口间甲板的载荷，减轻结构重量，增加了稳定性；压载舱设在货舱下面，连续布置，压载水置换时不会出现左右不对称的情况，连续均匀布置大大减少了船体梁的弯矩和剪力；还有，该种结构为LNG罐及其附属设备预留了存放空间，又不影响货舱，也不会减少压载舱的舱容和使用，更有利的是不会因为LNG的使用而增加了对总纵强度的要求等。

Description

一种大型矿砂船的舯横剖面结构

技术领域

本发明涉及大型矿砂船，特别是涉及一种大型矿砂船的舯横剖面结构。

背景技术

大型矿砂船（Very Large Ore Carrier），主要是运输各种矿砂，煤炭，或者钢材、肥料、粮食等等大宗散货的船舶，载重吨位一般在20万吨以上。

现有的大型矿砂船采用双层底结构，双层底的高度较小，作为船舶空舱，货舱的两边则沿艏艉方向上交替地设置压载舱和空舱。其船舯的横向剖面,如图1所示，中部深度大的为货舱101，货舱为倒梯形，两纵舱壁为从上到下向内倾斜的斜边；货舱101底部为双层底结构，双层底的高度较小，是为空舱102，货舱和空舱的两侧是沿艏艉方向上交替地设置压载舱103和空舱，货舱上方是甲板104；图2是船舶甲板俯视图，多个货舱舱口105间隔地沿艏艉方向上设置。

现行的双层底结构形式，由于货舱深度大，货物对舱底的压力非常大，在底肋板上产生了很大的弯曲应力，同时在底部肋板端部产生了很大的剪切力。为了满足屈服强度要求，需要在底部加密地设置肋板，通过增加底部肋板的数量来减少单个肋板承受的压力，同时在底肋板上增加大量的屈曲筋或通过增加肋板厚度来提高结构的框屈曲能力，且因内底板同时承受巨大的货物压力和总纵应力，需使用较厚的板材。当某个货舱空载，但吃水较深时，左右舷外的海水压力很大，该压力通过甲板和底部结构传递，但由于它们都远离水压中心，因此在舷侧结构上产生了很大弯矩，如图3的箭头及弧线所示，箭头方向为压力中心高度，弧线为舷侧所承受的弯矩分布，因此对相应结构的尺寸规格要求较大，左右舷外海水压力通过底部结构和甲板来平衡，甲板又开有很大舱口，导致舱口间甲板的压应力很大，如图2的箭头所示，这导致屈曲要求很高，需要做大量的加强；而当满载时，重心较低，横摇频率高，加速度较大，使得货物对船舷侧结构的侧向压力较大，也导致货物较易晃动，不利于安全；再者，压载舱设在边舱，并与空舱相间，在压载水置换时，将产生较大的扭矩，对相关结构强度要求较高；使用现有技术的船舶在运营中普遍出现了横向结构破坏的情况，这表明现有技术的结构形式在实际使用中受力情况比较恶劣。此外，液化天然气（liquefiednatural gas）是未来能源的主要使用方向，根据现有规定，舷侧距外板一定宽度范围内（船宽的五分之一或11.5米，取二者中得较小值）禁止放置LNG罐，但目前由于没有预留LNG燃料存放空间，以后使用LNG燃料时，需占用货舱仓容，这将必然导致装载量的减少，而LNG较适合放置在离机舱最近处，由于LNG比重小，舱容利用率低，较装满货物而言，减少了数万吨的载荷，相当于增加了尾部浮力，使整船的中垂弯矩大大提高，对总纵强度提出了更高的要求，要么进行大规模加强，要么就得再减少装载量，并且容易导致艏倾，而按照船舶运营惯例，船舶出港时，艏倾是不允许出现的；若使用改装的货舱存放LNG，原货舱处的重量减少，整船重心前移，易导致艏倾；全船中垂弯矩加大，对总纵强度的要求提高，且减少了货物装载量、改装工程大、费用多。

发明内容

本发明旨在提供一种大型矿砂船的舯横剖面结构，以解决舱口间甲板载荷过大的问题，减轻结构重量。

本发明所述的大型矿砂船的舯横剖面结构，包括中部的货舱，货舱两侧的空舱，以及货舱底部的压载舱，空舱的侧壁垂直，货舱与空舱相邻的侧壁垂直，货舱底部的载货平台的下方为压载舱，压载舱与空舱相邻的侧壁垂直。

本发明所述的大型矿砂船的舯横剖面结构，在船舶中部设置载货平台，平台的上方为货舱，下方则为压载舱，两侧为空舱。因压载舱所需的压载物容量需求较大，所以其高度相对现有结构的双层底大得多，而另一方面，因空舱所需的空间相对较小，所以两侧的空舱宽度相对双层底结构的两侧较小，所以货舱的高度虽然比双层底结构的货舱高度有所减小，但相对应地增加了货舱宽度。故而，在保证货舱舱容不减少的前提下，可以有效减少货舱的深度，降低货物对货舱底的压力；因货舱底的高度提高，使货舱底高度地靠近中和轴，承受的总纵应力大幅减少，因此可以减少货舱底结构的尺寸规格，同时也减少了整个舱底结构上面货物与下面海水的压力差。而且，货舱重心上移，降低了船舶横摇的频率，减少了货物随船摇动时的加速度，可以有效防止货物向货舱的一边倾倒、集中，增加了稳定性，降低了风险。再者，压载舱及其相应的肋板结构使得更大面积的海水压力来与货物压力平衡，改善了货舱底部结构的受力情况；货舱底的高度更加接近船舶满载吃水时舷侧外板水压中心，左右舷海水的压力可以更好的通过货舱底来传递和平衡，不会让边舱结构承受很大的弯矩，舱口间甲板承受的压力大幅减少。边舱设为空舱后，原来需承受满舱压载水压力的边舱内结构承受的压力将明显减少，而边舱的底部肋板跨距变小，压力产生的弯矩和剪力都将减少；还有，压载舱设在货舱下面，连续布置，压载水置换时不会出现左右不对称的情况，连续均匀布置大大减少了船体梁的弯矩和剪力；最后，该种结构为LNG罐及其附属设备预留了存放空间，升高的货舱底下足以布置，并且有足够空间可以布置得比较均匀，只需将靠近机舱的一到两个压载舱改为LNG罐存放处所即可，同时将这些位置的边舱设为压载舱，货舱不需做任何改变，这样既解决了LNG罐存放问题，又不影响货舱，也不会减少压载舱的舱容和使用，更有利的是不会因为LNG的使用而增加了对总纵强度的要求等。

附图说明

图1是现有大型矿砂船的双层底结构示意图。

图2是图1所示大型矿砂船的甲板和舱口结构示意图。

图3是图1所示大型矿砂船的弯矩受力示意图。

图4是本发明所述大型矿砂船的舯横剖面结构示意图。

图5是图4所示舯横剖面结构的大型矿砂船的受力示意图。

具体实施方式

如图4所示，一种大型矿砂船的舯横剖面结构，包括中部的货舱1，货舱两侧的空舱4，以及货舱底部的压载舱3，空舱4的侧壁垂直，货舱1与空舱相邻的侧壁垂直，货舱底部的载货平台2的下方为压载舱3，压载舱3与空舱4相邻的侧壁垂直。

货舱底的载货平台的高度以与船舶满载吃水时舷侧外板水压中心相当为佳，左右舷海水的压力正好可以通过货舱底来传递和平衡，不会让边舱结构承受很大的弯矩，舱口间甲板承受的压力大幅减少。

如图5所示为大型矿砂船的受力示意图，该大型矿砂船结构响应的是受压，而不是受弯。可极大地降低应力水平，而图中箭头所示为压力中心高度。

货舱1的纵舱壁5垂直设置；载货平台2的中部水平设置，两侧是向上倾斜至纵舱壁5的卸货板6。垂直设置的纵舱壁可改善船舶的受力结构，减小舱口间甲板载荷；卸货板的设置则有便于货物的装载。

Claims (2)

1.一种大型矿砂船的舯横剖面结构，其特征在于：包括中部的货舱（1），货舱两侧的空舱（4），以及货舱底部的压载舱（3），其空舱（4）的侧壁垂直，货舱（1）与空舱相邻的侧壁垂直，货舱底部的载货平台（2）的下方为压载舱（3），压载舱（3）与空舱（4）相邻的侧壁垂直；货舱底部的载货平台（2）的高度与船舶满载吃水时舷侧外板水压中心相当。

2.根据权利要求1所述的大型矿砂船的舯横剖面结构，其特征在于：载货平台（2）的中部水平设置，两侧是向上倾斜至纵舱壁（5）的卸货板（6）。