4 200 DWT海上皮帶自卸船貨艙排水系統(tǒng)設計

徐志堅

(浙江方圓造船有限公司，浙江 臺州 317000)

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4 200 DWT海上皮帶自卸船貨艙排水系統(tǒng)設計

徐志堅

(浙江方圓造船有限公司，浙江 臺州 317000)

由于皮帶自卸船的貨艙進水對船舶安全造成影響，為了提高海上皮帶自卸船的安全性、實用性，根據(jù)《鋼質海船入級規(guī)范》、《海上自卸運沙船檢驗暫行規(guī)定》以及船舶實際運行需要，設計了4 200 DWT海上皮帶自卸船貨艙排水系統(tǒng)。首先通過計算確定了該船排水泵流量，其次根據(jù)規(guī)范和考慮到安全性對排水系統(tǒng)控制進行有效設置和合理布置，從而滿足了各方的需求，并得到了船級社的檢驗和用戶的認可。

海上皮帶自卸船；貨艙；排水系統(tǒng)

0 引言

皮帶自卸船主要用于煤炭、沙料、石子、玉米、谷物、礦砂等顆粒狀、小塊狀物料的運輸和裝卸。這一船型主要解決了散料卸貨時對專有碼頭的要求，同時解決了部分地區(qū)碼頭設施不足的問題，方便了貨物的快速裝卸。皮帶自卸船不僅能實現(xiàn)船對碼頭的作業(yè)，并且能實現(xiàn)船對船的作業(yè)，減少了中間環(huán)節(jié)，縮短了作業(yè)時間，降低了物流成本。但是，該船型一直存在貨艙進水問題。當貨艙進水后，大量的水將會經過貨艙底非水密式卸料斗門進入皮帶艙，存積在底部前后左右自由流動，對船舶安全產生重大影響。因此，在設計階段就需要對進入皮帶艙的水的監(jiān)控和排出問題進行考慮和解決。

1 工作原理及主要量度

1.1 工作原理

4 200 DWT海上皮帶自卸船為鋼質、方尾、球鼻艏船型，采用雙機、雙槳、雙舵驅動，配有貨物自卸系統(tǒng)和側移式艙口蓋。輸送帶在卸貨時，前端的輸送帶從艙內收藏位置被拉出，由船內伸出船首外；然后啟動皮帶輸送系統(tǒng)，進行卸貨；卸貨完成后，待航行時前端的輸送帶收入艙內，首樓前端輸送帶出入口設有液壓啟閉的風雨密門。皮帶自卸船總布置圖如圖1所示。

1.2 主要量度

本船入中國船級社，沿海航區(qū)。本船配有2臺主機，單機額定功率為720kW，額定轉速為750r/min，其中1臺主機驅動軸帶發(fā)電機，用于貨艙皮帶自卸系統(tǒng)。2臺主發(fā)電機用于船舶航行。

主要量度為：

總長

93.887 m

水線長

91.385 m

垂線間長

90.00 m

型寬

16.80 m

型深

6.00 m

設計吃水

4.60 m

總噸

2 996

載重量

～4 200 t

2 自卸船貨艙排水系統(tǒng)設計

2.1 排水泵流量

貨艙排水泵流量根據(jù)《鋼質海船入級規(guī)范》和《海上自卸運沙船檢驗暫行規(guī)范》要求分別進行計算。為了滿足其要求，本船取最大值。

(1)根據(jù)《鋼質海船入級規(guī)范》第3分冊第4節(jié)計算。

按艙底水總管內徑計算每一艙底泵排量：Q1=5.66d12×10-3

按貨艙艙底管內徑計算貨艙排水泵排量：Q2=5.66d22×10-3

式中：L為垂線間長，L=90 m；l為貨艙長度，l=68.9 m；B為船寬，B=16.8 m；D為型深，D=6 m。

經計算，d1=101.1 mm，d2=110.2 mm，Q1=57.9 m3/h，Q2=68.7 m3/h。

根據(jù)規(guī)范規(guī)定：“在任何情況下，艙底水總管的內徑應不小于最大艙底水支管的內徑”，所以貨艙排水泵最小流量確定為68.7 m3/h。

圖1 皮帶自卸船總布置圖

(2)根據(jù)海事局《海上自卸運沙船檢驗暫行規(guī)定》規(guī)定：“應設置至少2臺自吸式排水泵，排水泵應為機艙艙底泵之外專門設置的，每臺泵排量應不小于假定進水量(假定進水量=貨艙口面積×100 mm/h)。排水泵應盡可能采用泥漿泵，以提高排水的可靠性”。

排量=貨艙口面積×100 mm/h。

貨艙口長62 m，寬8 m，貨艙口面積=496 m2。

經計算，排量=49.6 m3/h。

(3)考慮到惡劣環(huán)境時可能會引起皮帶艙大量進水，需加大貨艙專用排水泵流量，進一步確保船舶安全。

綜合以上因素，本船設貨艙專用排水泵2臺，其型式為船用臥式自吸離心泵，型號100CWZ-18，排量100 m3/h，壓力0.21 MPa，電機功率11 kW，滿足規(guī)范及使用要求。

2.2 排水系統(tǒng)控制

根據(jù)《海上自卸運沙船檢驗暫行規(guī)定》設置：“至少有1臺排水泵應在貨艙積水超過艙底100 mm時，能自動啟動；應設置貨艙液位報警裝置，在貨艙積水超過艙底100 mm時，應能在駕駛室和機艙自動聲光報警”，排水系統(tǒng)控制設置如下：

(1)皮帶艙底部內底板上100 mm處安裝高位報警器。

(2)此高位報警器高位時能在機艙、駕駛室自動聲光報警。

(3)此高位報警器高位時1號貨艙專用排水泵自動啟動。

2.3 排水系統(tǒng)布置

考慮到貨艙與機艙為2個相鄰的獨立處所，且為本船最大的2個獨立空間，最大限度避免貨艙艙底水進入機艙，從而影響船舶及船舶設備的安全。貨艙排水系統(tǒng)布置要點為：

(1)貨艙專用排水泵布置在貨艙內，電機布置在機艙，中間采用隔艙傳動裝置。

(2)貨艙專用排水泵吸口管及閥布置在貨艙內，吸口閥通過隔艙傳動操縱頭，可以在機艙操縱。另外，考慮到有1臺泵需自啟動，且泵吸口截止止回閥安裝方向有要求，應選用直角型隔艙傳動操縱頭，以滿足安裝和使用的要求。

(3)貨艙專用排水泵排出管不經過機艙。

(4)皮帶艙艙底排水阱應向下延伸，且阱底距龍骨的垂直距離最小不得小于500 mm。

(5)應設置由柴油機驅動的應急消防泵兼貨艙應急疏排水泵。

貨艙排水管系統(tǒng)示意圖如圖2所示。

2.4 其他方面

(1)考慮到貨艙艙底水來自貨艙，將會帶來貨艙的顆粒狀物料，對于本船將會含有大量泥沙，所以貨艙排水泵材質需采用耐磨材料。

(2)考慮到皮帶作業(yè)過程中，將會有部分物料散落在皮帶艙內，如不及時清除，堆積起來后，將會與皮帶摩擦，影響皮帶的運行和壽命。為了便于清除，把皮帶艙底部設計成流水溝的形式，且在皮帶艙內設置沖洗管。這種設計便于利用消防水將物料沖洗清除。

3 結語

通過貨艙排水系統(tǒng)的設計確保了海上皮帶自卸船的安全性，且本系統(tǒng)從海船規(guī)范、海事局對海上自卸船暫行規(guī)定以及船舶實際運行需要等3個方面考量，從而滿足了各方的需求，并得到了船級社的檢驗和用戶的認可。

圖2 貨艙排水管系統(tǒng)示意圖

參考方獻：

[1] 中國船級社.鋼質海船入級規(guī)范[M].北京：人民交通出版社，2012.

2015-03-16

徐志堅(1981—),男，工程師，從事輪機設計。

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