CN105205331A

CN105205331A - 一种压载水系统的压降计算方法

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Publication number: CN105205331A
Application number: CN201510642987.1A
Authority: CN
Inventors: 吴承恩; 张碧波; 杨勇; 穆利; 任乐
Original assignee: Cosco Shipyard Group Co Ltd
Current assignee: Cosco Shipyard Group Co Ltd
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2015-12-30

Abstract

本发明提供一种压载水系统的压降计算方法，根据压载泵的特性曲线，取三个流量测试点所对应的出口压头，然后测量空气头高度及水线高度，求值，得出总高度h,根据离心泵性能特性曲线的牛顿内插多项式运算规则算出系数A,B,C的值。根据公式H_pump＝A.Q²+B.Q+C，分别算出部件在三种流量下的压头损失，分别得出三种流量工况下压降损失的总和。以科学的计算步骤建立压载水系统，从而使得船舶能够更好的适应各种装载状况，保持适当的排水量、吃水、纵倾和横倾，保持一定的航行性能，保持恰当的GM,获得适当的复原力，减少过大的弯矩和剪切力。

Description

一种压载水系统的压降计算方法

技术领域：

本发明涉及船舶制造领域，尤其涉及一种压载水系统的压降计算方法。

背景技术：

压载水系统的压降计算对于管子专业来讲是很重要的一个计算，它涉及到压载舱空气管尺寸的选择，压载舱里面压载水管的布置所用附件的数量。如果选择不当，会影响到船舶的使用寿命，在一些复杂工况下，会使压载舱壁受损，譬如：如果选用的压载舱空气头通径过小，当压载泵给压载舱注水时，会给压载舱壁形成超压；当压载泵从压载舱中抽水排出时，又会给压载舱舱壁一个负压，这样长此以往会严重破坏压载舱舱壁的强度，从而给船舶带来很大的风险，因此压载水的压降计算是设计过程中必不可少的一个重要环节。

发明内容：

为了解决上述问题，本发明提供了一种设置压载水系统，能够适应船舶各种装载状况，保持适当的排水量、吃水、纵倾和横倾，保持一定的航行性能，保持恰当的GM,获得适当的复原力，减少过大的弯矩和剪切力的技术方案：

一种压载水系统的压降计算方法，包括以下步骤：

(1)根据压载泵的特性曲线，取三个流量测试点所对应的出口压头，然后测量空气头高度及水线高度，求值，得出总高度h,根据离心泵性能特性曲线的牛顿内插多项式运算规则算出系数A,B,C的值；

(2)根据公式H_pump＝A.Q²+B.Q+C，分别算出部件在三种流量下的压头损失，分别得出三种流量工况下压降损失的总和；

(3)根据系统特性曲线的牛顿内插多项式运算规则：得出D，E，F的值；

(4)根据公式H_pipe＝D.Q²+E.Q+F，得出系统实际流量；

(5)根据公式H_pipe＝D.Q²+E.Q+F，得出系统压头；

(6)根据公式H_pump＝A.Q²+B.Q+C，得出空气管中的流速：其中D表示空气管通径，N表示空气管数量；

(7)最后根据得出不包含静压的超压压头，如果其值小于2.5m,那么合格。

作为优选，步骤(2)中的部件包括海水总管，压载管，各种弯头，三通，阀件，伸缩膨胀节及空气头。

作为优选，步骤(6)中的空气管中的动降压计算公式为：

{ΔH}_{\tan k} = \frac{1}{2 g} \underset{A i r p i p e l o s s e s}{Σ} [{kv}^{2}] + h_{a i r p i p e} .

本发明的有益效果在于：

本发明提供一种压载水系统的压降计算方法，以科学的计算步骤建立压载水系统，从而使得船舶能够更好的适应各种装载状况，保持适当的排水量、吃水、纵倾和横倾，保持一定的航行性能，保持恰当的GM,获得适当的复原力，减少过大的弯矩和剪切力。

附图说明：

图1为本发明的离心压载泵和系统的典型曲线图；

图2为水线到空气头进/出气口示意图；

图3为压载水在系统中的总流量曲线图；

图4为空气头纵向示意图。

具体实施方式：

为使本发明的发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本发明设计的压载水系统的压降计算方法，包括以下步骤：

(4)根据公式H_pipe＝D.Q²+E.Q+F，得出系统实际流量；

(5)根据公式H_pipe＝D.Q²+E.Q+F，得出系统压头；

实施例

以某压载舱为例来进行压降计算，采用了一台泵给一个压载舱注入压载水的方式，此舱选用了3个通径300mm的空气头，图1中显示的是离心压载泵和系统的典型曲线图。从此图离心泵的性能特性曲线可以看到，取了三个不同的测试点。当泵的出口流量达到800m³/h时，压头是32.5m,当泵的流量是1600m³/h时，压头是28m,当泵的流量是2400m³/h时，泵的压头是21m。

根据离心泵的特性曲线，利用表1进行牛顿内插多项式运算：

表1

再根据离心泵的特性曲线

H_pump＝A.Q²+B.Q+C

A＝(-0.00875+0.005625)/(2400-800)＝-1.9531e-06

B＝(28-32.5)/(1600-800)-(-0.00875+0.005625)/(2400-800)x(800+1600)＝-0.0009375

C＝32.5-(28-32.5)/(1600-800)x800+(-0.00875+0.005625)/(2400-800)x(800+1600)＝34.5

从图2可以大致看出h是从水线到空气头进/出气口的高度，同时可以直观地看出此压载舱布置有3个空气头。一台压载泵从Seachest抽水，泵入一个压载舱。经过测量h＝12.26m，通过对照表2，得出压载管壁面粗糙度k＝0.5。

	k
		Plastic	0.01
Aust.Stainless Steel(NV 316L)	0.05
		C-Mn-Steel,in use	0.5
Cast pipes,in use	3
		Cast pipes,very rusty	4.5

表2

通过计算从Seachest到压载管出口各部件的压力损失，以及对照空气头的曲线图，经过计算，得出实际的压降损失。在此计算过程中，在此过程中，我们要充分考虑管子本身，阀件，弯头，三通，伸缩式膨胀节，空气头等附件给压载水系统带来压降损失。同个对每一个附件的阻力系数等进行详细的列表计算。根据压载水系统的特性曲线进行牛顿内插多项式运算，如表3所示：

表3

再根据系统特性曲线H_pipe＝D.Q²+E.Q+F，

E＝2.63-(0.01638-0.00983)/(2400-800)x(800+1600)＝0

F＝12.26

由此我们得出压载水在系统中的总流量：

Q＝1841.3m3/h(当H＝26.2m时)

我们得出如图3所示的曲线图：

进行过量超压的注入：

H d = \frac{1}{2 g} \underset{A i r p i p e l o s s e s}{Σ} [{kv}^{2}]

空气头的高度是0.76m

当空气头的高度是从舱顶甲板到透气口的距离时，如图4所示

空气管中的流速是：1841.3×0.3333÷3600÷π×4÷(300÷1000)²＝2.41m/s

根据上述公式，得出

IH_tank＝IH_d+I_airpipe＝2.99m

空气管中的动压降

{ΔH}_{\tan k} = \frac{1}{2 g} \underset{A i r p i p e l o s s e s}{Σ} [{kv}^{2}] + h_{a i r p i p e}

由此公式得出,因为其值2.23m＜2.5m,因此得出此舱的空气头的选择是合格的。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims

1.一种压载水系统的压降计算方法，其特征在于：包括以下步骤：

(4)根据公式H_pipe＝D.Q²+E.Q+F，得出系统实际流量；

(5)根据公式H_pipe＝D.Q²+E.Q+F，得出系统压头；

2.根据权利要求1所述的一种压载水系统的压降计算方法，其特征在于：所述步骤(2)中的部件包括海水总管，压载管，各种弯头，三通，阀件，伸缩膨胀节及空气头。

3.根据权利要求1所述的一种压载水系统的压降计算方法，其特征在于：所述步骤(6)中的空气管中的动降压计算公式为：