CN110667779A - 一种运输轻质矿砂的新型矿砂船 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种运输轻质矿砂的新型矿砂船,相比传统矿砂船具有更大货舱容积，更小的双壳宽度，即首部货舱双壳宽度小于传统矿砂船的理论最小双壳宽度，其余货舱的双壳宽度b接近或等于传统矿砂最小理论双壳宽度。这种新型货舱结构设计方法，使其货舱舱容更大，中垂弯矩小，满载时船肿变形小，很好地适应铝矾土等轻质矿砂运输要求。

Description

一种运输轻质矿砂的新型矿砂船

技术领域

本发明涉及大型矿砂船的新型双壳技术领域，具体为一种运输铝矾土用等轻质矿砂的新型矿砂船。

背景技术

中国作为铝矾土进口大国，每年将有近亿吨优质铝矾土通过船运到达中国。运输企业主要采用散货船承担铝矾土的相关运输任务。目前，市场上承运铝矾土的最大载重吨散货船约21万吨左右。

铝矾土作为大宗散装货物，承运船的吨位越大，经济性越好。但市场上还没有21万吨以上成熟的散货船船型设计。21万吨以上散装货物运输船均为的矿砂船，最大载重吨已达40万吨。因矿砂船相对于铝矾土的适货性差，目前还没有采用大型矿砂船承运铝矾土的案例。

采用传统矿砂船承运铝矾土主要问题是：几内亚出产铝矾土密度远小于铁矿砂密度；铁矿砂密度约在2.8-2.9t/m³,而几内亚产铝矾土平均密度约为1.5t/m³，根据矿砂密度设计的传统矿砂船的货舱舱容无法满足铝矾土装载的货舱舱容要求。如果采用矿砂船运输铝矾土，必须增大矿砂船货舱舱容。

限于矿砂船货舱的构造形式，增加货舱舱容可行方式有：一是增大船舶主尺度，如型深等尺寸；二是在保持同级别矿砂船主尺度不变的基础上，减小货舱双壳的宽度。但两种方式均存在一定不足：对于第一种增大货舱舱容的方式，主尺度增大意味着建造成本增加，经济性变差；对于第二种增大货舱舱容的方式，传统矿砂船所允许的双壳宽度b须大于min.(B/5,11.5m),意味着双壳宽度b不可能无限制的减小。据测算，以一艘载重吨为31万，船宽约为60m的矿砂船为例，即使采用传统矿砂船的双壳宽度最小值11.5m＝min.(B/5＝12m,11.5m)，此时的货舱舱容仍较难达到承运铝矾土的货舱舱容要求。

另外，均质装载作为矿砂船的典型的营运装载工况。满载时，中垂弯矩大，船肿变形大，是矿砂船的一大缺点(曾有40万矿砂船的设计，因船肿变形大导致货舱舱盖无法关闭的情况)。

如何在保持矿砂船主尺度不变的前提下，设计出同等吨位，较大货舱舱容，并且中垂弯矩、船肿变形较小的新型矿砂船，成为采用矿砂船承运铝矾土所需要攻克的最大技术难点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种运输轻质矿砂的新型矿砂船，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种运输轻质矿砂的新型矿砂船，设有一号货舱和若干个货舱，所述一号货舱两侧对称布置一号侧舷压载舱，所述一号压载舱由货舱内壳、防撞舱壁及后侧横舱壁组成，所述货舱内壳延船长方向布置，在一号货舱内设置折点，船体外壳与货舱内壳沿船宽方向的距离为b，传统矿砂船的理论最小双壳宽度b_o,所述双壳宽度b在折点(3)处的大小为b_m：2米≤b_m≤b_o，

其中：b_o与船宽B有关，其大小根据下面公式确定：

。

作为优化的，所述防撞舱壁处到所述船体外壳之间的距离为b_f：2米≤b_f≤b_o。

作为优化的，所述双壳宽度b在防撞舱壁或折点处为最小2米。

作为优化的，所述双壳宽度b的最小值为2米。

作为优化的，所述双壳宽度b在折点处为b_m:5米≤b_m≤b_o。

作为优化的，所述双壳宽度b在防撞舱壁处为b_f：5米≤b_f≤b_o。

一种运输轻质矿砂的新型矿砂船的应用，除了运输铝矾土等轻质矿砂外，该矿砂船还可以运送铁矿石、煤炭、谷物等各类矿砂及散货。

一种运输轻质矿砂的新型矿砂船的设计方法，采取如下操作步骤：

(1)计算一号压载舱和一号货舱同时破损时的稳性，如果不满足稳性条件，则放弃该设计方案。

(2)校核一号货舱进水时的进水结构强度。如果不满足强度条件，则进行结构补强。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

该船体采用该新型双壳构造宽度的设计的矿砂船具有足够大的货舱舱容来运输铝矾土，并且能够明显降低中垂弯矩和船肿变形。

附图说明

图1为本发明船体内部结构示意图；

图2为本发明货舱舱容及中垂弯矩数据表。

图中：1、防撞舱壁；2、后侧横舱壁；3、折点；4、货舱内壳；5、一号货舱；6、一号侧舷压载舱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1,一种运输轻质矿砂的新型矿砂船，设有一号货舱5和若干个货舱，所述一号货舱5两侧对称布置一号侧舷压载舱6，所述一号压载舱6由货舱内壳4、防撞舱壁1及后侧横舱壁2组成，所述货舱内壳4延船长方向布置，在一号货舱5内设置折点3，船体外壳7与货舱内壳4沿船宽方向的距离为b，传统矿砂船的理论最小双壳宽度b_o,所述双壳宽度b在所述折点3到所述船体外壳7之间的距离为b_m：2米≤b_m≤b_o，

其中：b_o与船宽B有关，其大小根据下面公式确定：

作为优化的，所述双壳宽度b的最小值为2米。

作为优化的，所述双壳宽度b在防撞舱壁1或折点处为最小2米。

作为优化的，所述双壳宽度b在折点3和防撞舱壁1处为b_f:5米≤b_f≤b₀。

作为优化的，所述矿砂船可以运送铁矿石、煤炭、谷物等各类矿砂及散货。

一种运输轻质矿砂的新型矿砂船的设计方法，采取如下操作步骤：

(1)计算一号压载舱和一号货舱同时破损时的稳性，如果不满足稳性条件，则放弃该设计方案。

(2)校核一号货舱进水时的进水结构强度。如果不满足强度条件，则进行结构补强。

此外减小一号货舱5双壳将增大一号货舱5的货舱舱容，提高了一号货舱5装货量，降低均质装载时的中垂弯矩，减小了船中变形，将一号货舱区域内的双壳宽度范围采用5-11.5m以内，一号货舱5的双壳宽度值小于传统矿砂船双壳宽度后，通过增加额外的稳性和强度等校核计算，以保证船舶的安全性，传统矿砂船的双壳结构b_c通常采用公式：

b_c＝b₀+Δy，Δy>0,以获得合适的货舱容积匹配铁矿砂高的货物密度，50m以上船宽时，Δy常在2m左右

所述一号货舱5的双壳宽度b大于2米，且小于b₀，即2米≤b_m≤b₀,其它双壳宽度接近b或者等于b₀，即b≈b₀。

其中：b_c为传统矿砂船双壳宽度，b₀为传统矿砂船的理论最小双壳宽度，其值与船宽B有关，根据公式：

最小值2m由施工最低要求决定。

一号货舱需要增加的额外稳性和强度校核有：

根据ILLC Reg.27校核破舱稳性时，横向破损范围需要达到min.(B/5,11.5m)，因此，一号货舱区域破损时，需要同时考虑一号压载舱和一号货舱同时破损时的稳性，并校核一号货舱进水时的进水结构强度。

参阅图2，以B＝60米为例：

实施例1，传统31万吨矿砂船案例：双壳宽度b在防撞舱壁一端b_m＝12.8m，b_f＝12.1m其他货舱双壳宽度b取b_a＝16m时,货舱舱容约187,000m³，满载时铝矾土舱容利用119％。因此，货舱容积不足，差19％货舱容积，无法实现铝矾土满足运营。

实施例2，双壳宽度b在防撞舱壁一端b_m＝11.5m，b_f＝8.0m其他货舱双壳宽度b取b_a＝11.5m时，货舱舱容可达到230,000m³，中垂弯矩下降约48％，满载时铝矾土舱容利用率约为90％。

实施例3，双壳宽度b在防撞舱壁一端b_m＝5.0m，b_f＝8.0m，其他货舱双壳宽度b取b_a＝11.5m时，货舱舱容可达到233,000m³，中垂弯矩下降约58％，满载铝矾土舱容利用率约为88.9％。

实施例4，双壳宽度b在防撞舱壁b_m＝2.0m，b_f＝8.0m，其他货舱双壳宽度b取b_a＝11.5m时，货舱舱容可达到235,000m³，中垂弯矩下降约68％，满载铝矾土舱容利用率约为88.1％。

综上所述采用该新型双壳构造宽度的矿砂船，设计上可满足承运铝矾土的货舱舱容要求，并且中垂弯矩有显著下降。

该船体采用该新型双壳构造宽度的设计的矿砂船具有足够大的货舱舱容来运输铝矾土，并且能够明显降低中垂弯矩和船肿变形。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种运输轻质矿砂的新型矿砂船，设有一号货舱(5)和若干个货舱，其特征在于：所述一号货舱(5)两侧对称布置一号侧舷压载舱(6)，所述一号压载舱(6)由货舱内壳(4)、防撞舱壁(1)及后侧横舱壁(2)组成，所述货舱内壳(4)延船长方向布置，在一号货舱(5)内设置折点(3)，船体外壳(7)与货舱内壳(4)沿船宽方向的距离为b，传统矿砂船的理论最小双壳宽度b_o,所述折点(3)到所述船体外壳(7)之间的距离为b_m：2米≤b_m≤b_o，

其中：b_o与船宽B有关，其大小根据下面公式确定：

2.根据权利要求1所述的一种运输轻质矿砂的新型矿砂船，其特征在于：所述双壳宽度b在防撞舱壁处的大小为b_f：：2米≤b_f≤b_o。

3.根据权利要求1所述的一种运输轻质矿砂的新型矿砂船，其特征在于：所述双壳宽度b在折点(3)或防撞舱壁(1)处为最小2米。

4.根据权利要求1-3任一一项所述的一种运输轻质矿砂的新型矿砂船，其特征在于：所述双壳宽度b的最小值为2米。

5.根据权利要求1所述的一种运输轻质矿砂的新型矿砂船，其特征在于：所述双壳宽度b在折点(3)处b_m通常取值:5米≤b_m≤b_o；防撞舱壁(1)处通常取值为b_f：5米≤b_f≤b_o。

6.一种运输轻质矿砂的新型矿砂船的应用，其特征在于：矿砂船可以运送铝矾土，以及铁矿石、煤炭、谷物等各类矿砂及散货。

7.一种运输轻质矿砂的新型矿砂船的设计方法，其特征在于：采取如下操作步骤：

(1)计算一号压载舱和一号货舱同时破损时的稳性，如果不满足稳性条件，则放弃该设计方案。

(2)校核一号货舱进水时的进水结构强度。如果不满足强度条件，则进行结构补强。

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